В современных электросетях с глухозаземленной нейтралью от 110 кВ используются и антирезонансные индуктивные и емкостные трансформаторы напряжения. В нашей статье мы сравним их технические характеристики на примере трансформаторов серии НАМИ 110-220-330 кВ производства Раменского электротехнического завода.
Один из важнейших показателей качества работы является стабильность класса точности, необходимая для коммерческого учета энергии (при этом класс точности требуется не ниже 0,2 вне зависимости от изменений условий эксплуатации). У индуктивных трансформаторов НАМИ на изменение погрешности влияет значение вторичной нагрузки, так как погрешности определяются соотношением чисел витков обмоток и отклонения от номинального коэффициента трансформации у трансформатора под нагрузкой, вызванные изменениями внешней температуры, колебаниями напряжения и частоты, проявляются незначительно.
В то же время стабилизировать погрешность в емкостных трансформаторах представляется задачей более трудоемкой. Дело в том, что помимо понижающего индуктивного трансформатора в электромагнитное устройство встроен еще и емкостной делитель в качестве предварительной ступени снижения напряжения. Его коэффициент деления определяется отношением емкостей верхнего и нижнего плечей и очень сильно зависит от температуры конденсаторов. При этом сами конденсаторы плечей имеют различные удельные показатели, различно нагреваются во время работы и по-разному изменяют свои емкостные характеристики. Для того, чтобы исключить зависимость величины емкостей от температуры окружающей среды (в диапазоне от -60 до +45°С), необходима дорогостоящая доработка конструкции.
В емкостных трансформаторах напряжения сопротивление емкостного делителя компенсируется в электромагнитном устройстве индуктивным сопротивлением реактора, настраиваемом на заводе-изготовителе в резонанс при номинальной частоте 50 Гц. С изменением частоты напряжения заводская резонансная настройка нарушается и возникает дополнительная погрешность, пропорциональная отклонению частоты. Нагрузочная способность емкостных трансформаторов напряжения существенно хуже индуктивных, поэтому и предельные мощности и мощности в низших классах точности у емкостных трансформаторов, как правило, в 1,5-2 раза ниже индуктивных.
Еще один важный показатель качества – это корректная передача информации для устройств релейной защиты в переходных процессах. Сейчас различают три вида переходных процессов, регламентируемых ГОСТ 1983-89 (Трансформаторы напряжения. Общие технические условия.), а именно: предел остаточного вторичного напряжения при внезапных коротких замыканиях в первичной сети не должен быть выше 10% в течение одного периода промышленной частоты. 10% - это значительная погрешность, которая не может не сказаться на работе дистанционных устройств релейной защиты. Феррорезонанс, возникающий при коротком замыкании во вторичной цепи, вызывает превышение значений вторичного напряжения, которое должно снизиться до 10% за время порядка 10 периодов промышленной частоты. При этом превышение напряжение во время подавления самого процесса феррорезонанса никак не регламентируется и, как показывает практика, может в два раза превышать значение рабочего напряжения. Этот факт необходимо принимать во внимание при настройке защит от повышения напряжения. Кроме того, необходимо учитывать ложные повышения напряжения, величина которых может превышать 50% при включении емкостных трансформаторов толчком под рабочее напряжение. Время затухания этих процессов также не регламентируется и исчисляется десятками полупериодов промышленной частоты.
Частота переходных процессов в индуктивных трансформаторах напряжения составляет сотни и тысячи Герц, поэтому они затухают в течение десятых долей полупериода промышленной частоты и практически не влияют на работу устройств релейной защиты. В свою очередь, емкостных трансформаторах переходные процессы носят длительный характер, что вызвано нелинейными низкочастотными колебаниями разряда емкости делителя через индуктивность намагничивания понижающего трансформатора или реактора. Именно поэтому емкостные трансформаторы значительно уступают индуктивным в рамках процесса корректной передачи информации на устройства релейной защиты в переходных процессах.
Немаловажный показатель качества – это пожаро- и взрывобезопасность трансформатора. Необходимо отметить, что в этом отношении оба типа трансформаторов напряжения равноценны: их наполнителем может служить масло, смесь песка и масла, газ, при этом внешняя изоляция бывает как фарфоровой, так и полимерной с различной длиной пути утечки. Здесь важным аспектом становится следующий фактор: для низких классов напряжения выгоднее использовать индуктивные трансформаторы напряжения.
Дело в том, что в емкостных трансформаторах всех классов напряжения электромагнитное устройство и нижнее плечо емкостного делителя практически одинаковы. Различаются верхние плечи делителя, но емкостной ток делителя остается неизменным. Однако с ростом номинальных напряжений увеличивается и высота колонны конденсаторов, при этом ее механическая прочность уменьшается. Переход на конденсаторы с увеличенным диаметром изоляционной покрышки влечет за собой некоторое удорожание конструкции, но доля электромагнитного устройства в общей стоимости трансформатора в этом случае снижается.
В индуктивным трансформаторах противоположная ситуация: с ростом номинальных напряжений конструкция непропорционально усложняется, увеличивается число ступеней в каскаде, возникают трудности с обеспечением достаточной мощности в требуемых классах точности и выравниванием импульсных напряжений по ступеням каскада. Именно потому серия антирезонансных трансформаторов напряжения НАМИ ограничивается классом напряжения 500 кВ включительно.
Подытожим наше сравнение. Индуктивные анирезонансные трансформаторы напряжения серии НАМИ отличаются от емкостных:
• стабильностью в наивысших классах точности
• меньшими погрешностями в переходных процессах
• большей нагрузочной способностью
• выгодным соотношением цена/качество
Конструкторское бюро АО «Раменский электротехнический завод Энергия» разработало антирезонансные трансформаторы напряжения серии НАМИ напряжением 6-330 кВ в 90-х годах прошлого века. По своим техническим характеристикам, надежности, долговечности и безопасности эксплуатации они соответствуют самым высоким требованиям современной энергетики. На сегодняшний день в номенклатуре РЭТЗ Энергия присутствуют следующие виды антирезонансных трансформаторов серии НАМИ:
НАМИ-10(6)-95 УХЛ2 - антиферрорезонансный трехфазный трансформатор напряжения для контроля изоляции и учета электрической энергии в сетях 10(6) кВ с изолированной или компенсированной нейтралью. Устойчив как к феррорезонансу, так и к длительным однофазным замыканиям сети на землю через перемежающуюся дугу.
НАМИ-10-95 выгодно отличается от всех производимых в России трансформаторов напряжения (НТМИ-10, НАМИТ-10-2, НАМИ-10, ЗНОЛ-10) тем, что имеет симметричную схему соединения обмоток, не требует включения дополнительных резисторов в схему или специальных реле для определения наличия феррорезонанса и переключения схемы соединения обмоток.
НАМИ-35 УХЛ1 - антиферрорезонансный трехфазный трансформатор напряжения. Является полным аналогом НАМИ-10-95 по свои преимуществам и техническим характеристикам для сетей 35 кВ.
НАМИ-110 УХЛ1 - однофазный антиферрорезонансный некаскадный трансформатор напряжения индуктивного типа. Выгодно отличается от распространенного трансформатора НКФ-110 за счет меньшей массы, наличия земляной релейной защиты и защиты внутренней изоляции посредством многообъемного масляного затвора (вместо силикагелевого патрона у НКФ-110), увеличением на 40% (до 560 ВА) мощности в классе точности 0,5, а также наличием класса точности 0,2 при номинальной мощности 200 ВА и обеспечением класса точности 3,0 при одномоментной нагрузке основной и дополнительной обмоток по 1200 ВА на каждой из них. НАМИ-110 имеет несколько типов исполнений с различным количеством обмоток, классов точности и номинальной мощности (по запросу).
НАМИ-220 УХЛ1 - антиферрорезонансный однофазный двухступенчатый трансформатор напряжения индуктивного типа. Выгодно отличается от распространенного НКФ-220 благодаря наличию антиферрорезонансности и защиты внутренней изоляции посредством многообъемного масляного затвора (вместо силикагелевого патрона у НКФ-220). НАМИ-220 также имеет несколько типов исполнений с различным количеством обмоток, классов точности и номинальной мощности (по запросу).
НАМИ-330 УХЛ1 - антиферрорезонансный трехступенчатый трансформатор напряжения индуктивного типа. По конструкции ступеней и отличительным особенностям аналогичен НАМИ-220 УХЛ1.
НАМИ-500 УХЛ1 - антиферрорезонансный трехступенчатый трансформатор напряжения индуктивного типа. По конструкции ступеней и отличительным особенностям аналогичен НАМИ-220 УХЛ1.
Компания ЭнергоНова является официальным представителем ОАО «Раменский электротехнический завод Энергия» и имеет все полномочия для поставки оборудования, производимого ОАО «РЭТЗ Энергия». На все поставленное нами оборудование распространяются гарантии производителя.
