Исследование феррорезонансных колебаний в воздушных сетях 35 КВ с изолированной нейтралью с электромагнитными трансформаторами напряжения

• Автор: Селиванов, Василий Николаевич
• Шифр специальности: 05.14.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Апатиты
• Количество страниц: 179 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
стр.
Введение

Глава 1 Анализ проблемы фсррорезонансных перенапряжений

1.1. Физическая сущность явления

1.2. Классификация фсррорезонансных схем

1.3. Обзор существующих методик анализа феррорезонансных схем

в сетях 6 кВ

1.4. Цель и задачи исследования

Глава 2 Метод анализа феррорезонансных процессов в сетях с

нелинейными индуктивностями

2.1. Общие допущения при моделировании феррорезонансных схем
2.2. Метод расчета феррорезонансных схем
2.3. Выбор методов численного интегрирования
2.4. Программа для анализа разветвленных сетей кВ на
возможность возникновения феррорезонанса.
2.5. Результаты численного расчета
Глава 3 Математическая модель трансформатора напряжения ЗНОМ
3.1. Конструкция и схемы включения трансформатора напряжения
3.2. Расчетная модель трансформатора напряжения ЗНОМ
3.3. Аппроксимация кривой намагничивания трансформатора
напряжения ЗНОМ
Глава 4 Численное исследование области существования устойчивых
феррорезонансных колебаний
4.1. Основные положения и допущения
4.2. Резонансная область для случая малых активных потерь
4.3. Резонансная область без дополнительных защитных устройств
4.3.1. Общая характеристика области
4.3.2. Участок феррорезонанса на частотах, близких к Гц
4.3.3 Участок с преобладающей частотой феррорезонанса Гц
4.3.4. Фсррорезонанс на частотах, близких ко второй гармонике сети
V 4.3.5. Феррорезонанс на частоте третьей гармоники сети
4.4. Влияние начального угла э.д.с. в момент включения напряжения
Глава 5 Защита сети с изолированной нейтралью с ТН ЗНОМ от
феррорезонансных перенапряжений
5.1. Сравнительный анализ различных способов подавления
феррорезонанса с использованием ортогональных фазных переменных
5.2. Защита трансформатора напряжений от феррорезонанса с
помощью активных сопротивлений
5.3. Анализ дополнительных погрешностей, вносимых защитными
устройствами
5.4. Экспериментальные исследования феррорезонансных процессов
в сетях кВ и анализ опыта их подавления
Заключение
Литература


Если в контуре присутствует источник синусоидального напряжения, компенсирующий активные потери, то, при определенных условиях, частота колебаний в контуре может стать равной частоте источника, если начальная частота больше частоты источника (рис. В. Остальные параметры схемы такие же, как и на рисунке 1. Рис. Свободные колебания в последовательном феррорезонансном контуре. Рис. Гармонические и субгармонические колебания в феррорезонансном контуре. Одним из этих состояний является нормальный эксплуатационный режим системы, в то время как другие состояния являются нештатными и могут представлять различной степени опасность для элементов цепи. В трехфазных цепях можно выделить два типа задач о феррорезонансных процессах. Первый тип относится к трехфазным сетям с глухозаземлешюй нейтралью, которые можно свести к однофазному представлению, описанному выше. Причиной возникновения феррорезонанса в этих сетях могут быть отключение одной или двух фаз, перегорание фазных предохранителей, обрыв проводов ЛЭП и т. Эквивалентный контур представлен на рисунке 1. Как можно видеть, в данном случае имеег место последовательный феррорезонанс нелинейной индуктивности трансформатора или реактора поврежденной фазы и конденсатора, представляющего собой либо межфазную емкоегь проводов и ошиновки, либо емкость разъединителя. Для описания явления в данном случае достаточно двух дифференциальных уравнений первого порядка. Несмотря на кажущуюся простоту эквивалентной схемы, точного аналитического решения этой системы уравнений не существует, однако приближенные аналитические и графоаналитические методы применяются давно и достаточно успешно. Рис. Эквивалентный контур трехфазной сети с глухозаземленной нейтралью. Иначе обстоят дела с задачами второго типа. Трехфазную нелинейную электрическую цепь с изолированной нейтралью невозможно свернуть в однофазный контур, поэтому даже упрощенные эквивалентные схемы описываются не менее чем четырьмя нелинейными дифференциальными уравнениями. Применение традиционных аналитических и графоаналитических методов сталкивается с трудностями, связанными с чрезмерной громоздкостью вычислений. Поэтому основным способом расчета подобных цепей является численное моделирование на ЭВМ. Лишь сравнительно недавно начали предприниматься попытки применения аналитических методов [5-9], основанных на приложении к феррорезонансным процессам нелинейной динамики и теории хаотических систем. Нелинейные динамические системы характеризуются существованием нескольких устойчивых состояний при одном и том же наборе параметров системы. Такие системы являются высокочувствительными к начальным условиям, которые определяют, какой из устойчивых режимов будет реализован. Устойчивые колебания в системе могут быть как периодическими, так и непериодическими - квазипериодическими или хаотическими. В случае феррорезонанса начальными условиями, определяющими устойчивое состояние, являются остаточная намагниченность ферромагнитного сердечника, заряд на емкостях фаз и фазные напряжения в момент возбуждения переходного процесса. Даже сравнительно небольшие различия в начальных условиях могут приводить к совершенно разным устойчивым колебательным процессам, в том числе к феррорезонансу. Вследствие такой высокой чувствительности нелинейных систем к начальным условиям, численные методы решения не позволяют точно определить области устойчивости того или иного вида колебаний. В настоящее время предпринимаются попытки использовать для решения этой задачи методы нелинейной динамики и нужно заметить, что исследование фсррорезонанса предоставляет прекрасную возможность для приобщения к этому современному и перспективному направлению науки. Анализ и исследование всех феррорезонансных схем какой-либо единой методикой не представляется возможным, так как существуют большие различия в характере проявления феррорезонансных явлений, конфигурации электрических схем, составе и характеристиках участвующего в них оборудования. Принимая это во внимание, целесообразно разбить существующие феррорезонансные схемы на отдельные классы.