Схема замещения нулевой последовательсти фаз

Рассмотрим следующие два случая режима нейтрали генератора.

1. НЕЙТРАЛЬ ЗАЗЕМЛЕНА. Токи нулевой последовательности синхронных машин создают потоки одинаковые по величине и совпадающие во времени. Но так как фазовые обмотки статора машины сдвинуты по окружности на 120⁰, то и потоки оказываются сдвинутыми на 120⁰. В силу этого можно считать, что результирующий поток нулевой последовательности в расточке машины равен нулю и реакции якоря не вызывает.

Магнитные потоки рассеяния статорной обмотки могут существенно отличаться от потоков рассеяния. Создаваемых токами прямой и обратной последовательности. Это объяснятся тем, что потоки рассеяния на лобовых и пазовых участках каждой фазы статорной обмотки зависят от влияния смежных фаз, которые при протекании токов нулевой последовательности проявляются иначе, чем при протекании токов прямой последовательности. Как правило, эти потоки при нулевой последовательности меньше.

В расчетах т.к.з. величина реактивности нулевой последовательности принимается равной:

- для генераторов с заземленной нейтралью.

2. НЕЙТРАЛЬ НЕ ЗАЗЕМЛЕНА. В Украине машины. как правило, работают с изолированной нейтралью, поэтому путь для тока нулевой последовательности отсутствует и в схему замещения генератор необходимо вносить .

* ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ

Рассмотрим вначале, как определяется напряжение прямой последовательности ЛЭП:

.

Где x_L - реактивное сопротивление самоиндукции.

X_М - реактивное сопротивление взаимоиндукции.

Отсюда:

Из этого соотношения получаем:

.

Если приложить к этой же линии передачи напряжение нулевой последовательности. то имеем:

т.е.

Подставим значение :

Отсюда видно, что сопротивление ЛЭП выше сопротивления ЛЭП.

* ВЛИЯНИЕ ЧИСЛА ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ЦЕПЕЙ

Чем больше будет параллельных цепей линии передачи, тем выше будет , ибо при одинаковом направлении токов поток взаимоиндукции параллельных цепей увеличивает общую реактивность.

* ВЛИЯНИЕ ЗАЗЕМЛЕННЫХ ТРОСОВ

Данное влияние не сказывается на величине линий, т.к. уравновешенная система токов в проводах линий не создает магнитного потока, который мог бы навести токи в замкнутых контурах заземленных тросов. Иные условия получаются при системе токов нулевой последовательности. В этом случае. Образующийся вокруг проводов линий общий магнитный поток, сцепляясь с тросами, наводит в последних ЭДС, вследствие чего в замкнутых контурах заземленных тросов возникают токи, приблизительно противоположные по фазе токам в проводах линий. Следовательно, магнитный поток, образуемый токами тросов, уменьшает поток, сцепляющийся с проводами линий и тем снижает .

Рекомендованы следующие величины сопротивлений нулевой последовательности:

одноцепные без троса:

с тросом:

двухцепные без троса:

с тросом:

* РЕАКТОРЫ

Реактивность реакторов в основном определяется из самоиндукции, взаимоиндукция мало влияет на общее сопротивление, поэтому считают:

* ОБОБЩЕННАЯ НАГРУЗКА

Основные нагрузочные ответвления. как правило, работают с изолированной нейтралью, поэтому в них нет пути, для токов нулевой последовательности. Поэтому, для нагрузки можно считать, что .

* ТРАНСФОРМАТОРЫ

Реактивность нулевой последовательности трансформаторов зависит от конструкций, схемы соединения обмоток и режима заземления нейтрали.

В общем случае эту реактивность можно найти по эквивалентной схеме замещений трансформатора при протекании токов нулевой последовательности.

а) зависимость от схемы соединения обмоток:

Если обе обмотки трансформатора обтекаются током к.з. нулевой последовательности, то реактивное сопротивление равно:

Если же вторая обмотка не пропускает ток нулевой последовательности, то трансформатор работает как бы в режиме холостого хода при подведении к нему напряжения нулевой последовательности.

Тогда равно:

Обычно нормальных силовых трансформаторов во много раз больше , поэтому в первом случае можно считать:

Во втором случае определяется . Здесь возможны два случая, зависящие от конструкции трансформатора.

б) зависимость от конструкции трансформатора. Рассмотрим две конструкции: трехстержневой и группа из трех однофазных.

* ТОКИ НУЛЕВОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ

Токи нулевой последовательности, протекающие по обмоткам фаз трехстержневого трансформатора, вызовут потоки нулевой последовательности, которые в каждом стержне направлены в одну сторону и совпадают по времени. Следовательно, потоки не могут замкнуться по соседним стержням (одинаковая величина магнитного потенциала). Потоки вынуждены будут замыкаться по воздуху, кожуху, маслу, т.е. по немагнитным материалам, обладающими большим магнитным сопротивлением. Для проведения потока по пути со столь большим сопротивлением требуется большой намагничивающий ток . Поэтому величина будет конечной и для такого типа трансформаторов равна:

и значит

* ДЛЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ, СОСТОЯЩИХ ИЗ ГРУППЫ ИЗ ТРЕХ ОДНОФАЗНЫХ

Для данных трансформаторов величина мала, , следовательно, .

Теперь остается выяснить, в каких случаях обе обмотки обтекаются током , в каких- только одна, что зависит от схемы соединения обмоток и режима нейтрали.

В этой схеме обе обмотки обтекаются током нулевой последовательности, т.к. в треугольнике токи замыкаются в самом треугольнике, не выходят на внешнюю цепь (подобно третьей гармонике) и следовательно .

Если дальнейшая цепь имеет путь для прохождения токов нулевой последовательности, то обе обмотки обтекаются . Следовательно .

В этом случае только первичная обмотка обтекается током , значит для группы из трех однофазных и для трехстержневого трансформатора.

Токи в треугольнике не заходят, следовательно, сопротивление трансформатора .

На рис. 5 и 6 представлены схемы соединения обмоток трехобмоточных трансформаторов.

На рис. 5: третья обмотка имеет незаземленную нейтраль, значит в ней ток не протекает. Поэтому для токов этот трансформатор вырождается в двухобмоточный с сопротивлением .

На рис. 6: все три обмотки трансформатора обтекаются током и, следовательно, схема замещения будет представлять собой трехлучевую звезду с сопротивлением