В том числе типа трансформаторов НТМИ (НТМИ 6, НТМИ 10) для сетей 6/10 кВ

Особенность российских электросетей 6/10 кВ, без глухого заземления нейтрали заключается в том, что они могут работать некоторое время при однофазном замыкании на землю. И в этом случае изменяются только напряжения каждой из фаз относительно земли, но треугольник фазных напряжений остается неизменным. В результате потребители могут не реагировать на такое КЗ, продолжая работать в обычном режиме, в то время как эксплуатационное предприятие должно найти и отремонтировать неисправность на линии.

Выполнение этой задачи зависит от типа используемых трансформаторов напряжения, которые делятся на незаземляемые и заземляемые. Незаземляемые, в отличие от заземляемого типа, не имеют соединения первичной обмотки с землей. ТН заземляемого типа, помимо междуфазных напряжений, также могут трансформировать напряжения фаз относительно земли, что позволяет контролировать изоляцию сети. Это определило сферу применения этих видов трансформаторов напряжения в сетях 6/10 кВ: незаземляемые ТН в основном устанавливают на стороне высокого напряжения потребительских трансформаторов, а заземляемые – на шинах центров питания и распредпунктах.

a) Незаземляемые ТН

Незаземляемые ТН включают между фазами сети. Они бывают однофазными и трехфазными, имеют одну вторичную обмотку.

b) Заземляемые ТН

Заземляемые ТН включают между землей и фазами сети, их производят в однофазном и трехфазном исполнении. Если три однофазных ТН собрать в трехфазную группу, то такая группа эквивалентна одному трехфазному трансформатору напряжения. Заземляемые трехфазные ТН обеспечивают все функции незаземляемых и дополнительно контроль изоляции сети, для чего, помимо выводов фаз «A», «B» и «C» основной вторичной обмотки, имеется еще вывод нейтрали «O» и дополнительная обмотка.

При нормальном режиме симметричной нагрузки фазные напряжения АО, ВО, CO равны 57,8 B, а междуфазные равны 100 B, при этом на выходе дополнительной вторичной обмотки есть небольшое напряжение небаланса. Когда возникают однофазные замыкания на землю, напряжение одной из фаз снижается до нуля, в то время как два других напряжения повышаются до 100В.

Напряжения междуфазные не изменяются, хотя напряжение дополнительной обмотки возрастает до 100В.

При однофазных КЗ на землю, рабочее напряжение каждой фазы превышает 120% номинального напряжения, и междуфазные напряжения могут потерять высокий класс точности.

При эксплуатации заземляемых ТН выявились три режима, которые могут приводить к ненормальной работе трансформаторов и повреждению.

1. Первый режим возникает при работе заземляемых трансформаторов напряжения на ненагруженных шинах центров питания или распределительных пунктов. Малый емкостный ток (на частоте 50Гц) замыкания шин на землю компенсируется намагничивающим током одной из фаз трансформатора напряжения. Напряжение на этой фазе повышается, и намагниченность стали магнитопровода приближается к насыщению, в то время как напряжение остальных фаз понижено. Поэтому создается ложное впечатление о замыкании на землю одной из фаз. Так как в режим феррорезонанса может войти любая фаза, то «ложная земля» способна «переходить» с фазы на фазу. Обычно трансформатор напряжения при таком режиме не повреждается. Для устранения «ложной земли», достаточно включения на дополнительную обмотку сопротивления 25 Ом.

2. Второй режим может возникать при появлении однофазных дуговых замыканий на землю, часто происходящих в сельской местности. Благодаря воздушным линиям, имеется небольшой (до 10 А) ток замыкания, а также открытая перемежающаяся дуга, например из-за воздействия ветра, который вызывает ее циклическое гашение и зажигание. В этом случае емкость нулевой последовательности во время бестокового промежутка дуги разряжается через трансформатор напряжения, насыщая магнитопровод трансформатора и перегревая обмотки. Новое зажигание дуги приводит к тому, что емкость вновь заряжается, а затем снова в бестоковую паузу разряжается. Такой процесс может продолжаться несколько минут, а иногда и часов, и в результате ТН часто выходит из строя.

3. Третий режим может наблюдаться как в воздушных линиях, так и в линиях кабельных. Это возникновение явления устойчивого гармонического феррорезонанса между емкостью нулевой последовательности на частоте сети и нелинейной индуктивностью намагничивания трехфазного потребительского силового трансформатора. Режим феррорезонанса может возникать при КЗ на землю одной фазы малонагруженного трансформатора с последующим перегоранием предохранителя. При таком варианте напряжение нулевой последовательности может возрасти трехкратно, и в результате повреждение трансформатора напряжений происходит в течение одной минуты.