Labor IV. - Villamos Energetika Tanszék
Labor IV. - Villamos Energetika Tanszék
Labor IV. - Villamos Energetika Tanszék
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
BME <strong>Villamos</strong>mérnöki és Informatikai Kar<br />
<strong>Villamos</strong> <strong>Energetika</strong> Tanszék<br />
<strong>Labor</strong> <strong>IV</strong>.<br />
Transzformátorok vezérelt bekapcsolása<br />
- mérési segédlet -<br />
Összeállította: Prikler László<br />
Tartalom<br />
1. A bekapcsolási áramlökés kedvezőtlen hatásai és csökkentésének módszerei............. 2<br />
2. A bekapcsolási áramlökés fizikai magyarázata............................................................. 3<br />
3. A bekapcsolási áramlökés egyszerűsített számítása...................................................... 4<br />
4. Generátor blokktranszformátor bekapcsolásának számítógépi szimulációja................ 6<br />
5. A remanens fluxus számítása ...................................................................................... 12<br />
6. Vezérelt kapcsolás megvalósítása közös hajtású, lépcsőzött kapcsolási idejű<br />
megszakítóval ............................................................................................................ 13<br />
7. Mérési feladatok:......................................................................................................... 13<br />
2005 október 10.<br />
- 1 -
1. A bekapcsolási áramlökés kedvezőtlen hatásai és csökkentésének<br />
módszerei<br />
Üresen járó transzformátorok bekapcsolásakor a névleges áram 5-8-szorosát is elérni képes<br />
áramlökés léphet fel. A kapocszárlati áram nagyságrendjébe eső bekapcsolási áram<br />
amplitúdóját a transzformátor-vasmag konstrukciója, a primer és szekunder oldali tekercs<br />
kialakítása (csillag/delta), a remanens fluxus nagysága és főképpen a bekapcsolás<br />
fázishelyzete (a hálózati feszültség pillanatértéke a megszakító pólus záródásának<br />
pillanatában) szab meg. A nagy bekapcsolási áram fellépésével együttjáró feszültség alá<br />
helyezésnek számos kedvezőtlen következménye lehet:<br />
• a transzformátor-tekercs a dinamikus igénybevétel miatt fellazul, a szigetelés<br />
erodálódik, ami a transzformátor élettartamának csökkenésével jár.<br />
• a lassan csillapodó bekapcsolási áramlökés a táphálózaton 2-4 s időtartamig<br />
fennálló feszültségletörést okoz, ami az adott hálózathoz csatlakozó valamennyi<br />
fogyasztói berendezést kedvezőtlenül érinti (a villamosenergia szolgáltatás<br />
minőségének romlása, távközlési zavar)<br />
• a nagy bekapcsolási áramlökés a transzformátor differenciálvédelmek beállítását<br />
szintén megnehezíti. Tekintve, hogy a bekapcsolási áram -csupán az amplitúdója<br />
alapján- nem különböztethető meg a belső zárlattól a differenciálvédelmekben<br />
speciális áramkörökkel, ill. algoritmusokkal kell gondoskodni a reteszelésről. Ezek<br />
a módszerek azonban az újabb tervezésű transzformátoroknál alkalmazott nagy<br />
remanenciájú transzformátorlemez valamint a transzformátor vasanyag telítődéshez<br />
közeli kihasználása miatt sokkal kevésbé megbízhatóak és sok esetben téves<br />
védelmi működésre vezetnek.<br />
A veszélyes bekapcsolási áramok kiküszöbölhetők vagy amplitúdójuk jelentősen<br />
mérsékelhető, ha a transzformátor bekapcsolása a visszamaradt fluxus fázishelyzetének<br />
(polaritás és nagyság) megfelelően történik. Ez a módszer a vezérelt bekapcsolás (angolul:<br />
point on wave controlled switching). A bekapcsolási áramok csökkentése érdekében<br />
célszerű a transzformátor kikapcsolását is úgy időzíteni, hogy a rákövetkező bekapcsolás<br />
szempontjából kedvező remanens fluxuseloszlás alakuljon ki. A ki -és bekapcsolás<br />
időzítése -optimális esetben- lehetővé teszi a remanens fluxus által igényelt fázishelyzetben<br />
történő telítődés-mentes transzformátor bekapcsolást, vagyis a bekapcsolási áramnak a<br />
névleges üresjárási áram tartományába való csökkentését. Tekintetbe kell venni azonban,<br />
hogy a nagy és középfeszültségű megszakítók működése minden esetben bizonyos<br />
szórással jár, ami a bekapcsolási áram értékét a fenti optimális értékhez képest megnöveli.<br />
A vezérelt transzformátorbekapcsolás sikeres megvalósításához mindenekelőtt korszerű,<br />
pontos működésű megszakítóra van szükség. (A bekapcsolási idő szórása ne haladja meg a<br />
±1 ms-ot). A vezérlési stratégia kialakítását számos szempont befolyásolja, ezek közül a<br />
legfontosabbak:<br />
• a transzformátor kapcsolási csoportja<br />
• a megszakító hajtás típusa (fázisonként külön, vagy közös hajtás, közös hajtás<br />
esetén mindhárom fázis egyszerre kapcsol vagy időben késleltetve, u.n “elékelt”)<br />
• a remanens fluxus befolyásolhatósága a kikapcsolás vezérlésével. Ehhez ismerni<br />
kell a megszakító áramlevágási tulajdonságait, a kikapcsoláskor a transzformátoron<br />
maradó fogyasztók jellemzőit és a megszakító, ill. transzformátor közötti gyűjtősín<br />
(kábel) paramétereit.<br />
- 2 -
Modern megszakítók esetén bekapcsolás idejének a névleges értéktől való eltérése<br />
legfeljebb +/-0.5 ms. A megszakító bekapcsolási önideje még hosszú üzemszünetet<br />
követően sem változik meg jelentősen, a változás mértékére a gyártók 1% körüli értéket<br />
közölnek ami 50 ms körüli bekapcsolási önidőt alapul véve 0.5 ms-nak felel meg.<br />
2. A bekapcsolási áramlökés fizikai magyarázata<br />
Transzformátorok hálózatra kapcsolásakor fellépő áramlökés fizikai magyarázata a<br />
fluxusállandóság. A könnyebb érthetőség kedvéért egyfázisú transzformátort feltételezve a<br />
bekapcsolás legkedvezőtlenebb - legnagyobb túláramot keltő - pillanata, ha a bekapcsolás a<br />
hálózati feszültség nulla-átmenetében következik be és a vasmagban a megelőző<br />
kikapcsoláskor maximális remanens fluxus maradt.<br />
A feszültség nullaátmenetekor a mágnesező áram és vele együtt a fluxus is maximális és<br />
90 villamos fokkal késik. A fluxusállandóság elvének teljesüléséhez egy azonos<br />
amplitudójú, de ellentétes polaritású kiegyenlítő fluxusnak kell képződnie, hogy a<br />
fluxusgörbe a remanens fluxusnak megfelelő kezdőpontról indulhasson. Az eredő fluxus<br />
ezt követően egy félperiódus múlva éri el legnagyobb értékét, amely a vasmag telítési<br />
határát lényegesen túllépheti. Ez a többlet fluxus kiszorul a vasmagot körülvevő<br />
tekercsrendszerbe (az irodalomban szokásos nem teljesen precíz megfogalmazás szerint a<br />
“levegőbe”), ahol fenntartása nagy áramerősséget igényel. Az így kialakult, lassan<br />
csillapodó áramtranziens megközelítheti a kapocszárlati áram értékét, veszélyes dinamikus<br />
és termikus igénybevételt okozva.<br />
Ha a transzformátor bekapcsolása a feszültség nullaátmenetében, de remanens fluxus<br />
nélkül történik, a kiegyenlítő fluxus azonos nagyságú és ellentétes polaritású, mint a<br />
legnagyobb üzemi fluxus. Az eredő fluxus egy félperiódus múlva az üzemi érték<br />
kétszeresére nő és a vasmag telítődik. A levegőbe szoruló fluxus fenntartásához szükséges<br />
mágnesező áram ebben az esetben a transzformátor névleges árama tartományában van.<br />
Ha a feszültség alá helyezés pillanatában nincs remanens fluxus és a bekapcsolás a<br />
feszültség maximumában következik be, a bekapcsolási tranziens a kis értékű állandósult<br />
üresjárási áram nagyságrendjében marad.<br />
A háromfázisú folyamat leírását bonyolítja a fázisok közötti galvanikus és mágneses<br />
kapcsolat. A bekapcsolási áramlökést ezen kívül a vasmag típusa, a tekercsrendszer<br />
kapcsolási csoportja és a csillagpontföldelés módja is befolyásolja.<br />
A továbbiakban a primer oldalon földelt csillagpontú, a szekunder oldalon delta<br />
tekercselésű, 3 fázisú, magtipusú transzformátor alapul vételével tekintjük át az egyes<br />
fázisok bekapcsolási pillanatának és a remanenciának az áramlökésre gyakorolt hatását.<br />
Feltételezve, hogy nincs remanens fluxus, a bekapcsolás előtt mindhárom oszlop fluxusa<br />
zérus. Ha a bekapcsolás mindhárom fázisban azonos pillanatban történik az egyik fázis<br />
feszültség csúcsértékénél vagy nullaátmeneténél, a maximális fluxus 2⋅Φ n illetve 1.86⋅Φ n<br />
lesz, vagyis a bekapcsolási áramlökés mindenképpen nagy amplitudójú lesz.<br />
Tranziensmentes bekapcsolási áram eléréséhez a megszakító pólusok egyedi, lépcsőzőtt<br />
pillanatban történő érintkező zárása szükséges.<br />
- 3 -
Földelt csillagpontú transzformátor esetén célszerű a bekapcsolást a vasmag középső<br />
oszlopával, a B fázissal kezdeni a saját fázisfeszültsége maximuma pillanatában. Ekkor<br />
ugyanis az áramkör a földön át tud záródni és a mágneses fluxus tranziens nélkül jön létre.<br />
A bekapcsolt fázis mágnesező árama a még be nem kapcsolt A-C fázisok oszlopát is<br />
gerjeszti az állandósult érték 50%-ára. Az A és C fázis fluxusa 5 ms múlva mindkét<br />
fázisban eléri az állandósult állapotnak megfelelő pillanatértéket, így ekkor ezt a két fázist<br />
is nagyáramú tranziens keletkezése nélkül lehet bekapcsolni.<br />
3. A bekapcsolási áramlökés egyszerűsített számítása<br />
A transzformátor bekapcsolás legkedvezőtlenebb esete az, ha a bekapcsolás a hálózati<br />
feszültség nullaátmeneténél és a feszültséggörbe iránytangensével azonos előjelű<br />
maximális remanens fluxusnál történik. Ekkor az eredő fluxus 1<br />
( )<br />
Φmax = 2⋅ Φn + Φr = Av 2⋅ Bn + B<br />
r<br />
, ahol (1)<br />
Φ max a bekapcsolás utáni félperiódusban kialakuló legnagyobb fluxus,<br />
Φ n a legnagyobb üzemi fluxus, Φ r a remanens fluxus,<br />
A v a vasmag keresztmetszete,<br />
a remanens indukció, B n a vasmag névleges indukciójának csúcsértéke<br />
B r<br />
Ha az eredő fluxus túllépi a telítési határt, a többlet fluxus kiszorul a vasmag és a<br />
bekapcsolt tekercselés közötti légtérbe. Ezt követően a transzformátor úgy viselkedik,<br />
mintha légmagos induktivitás volna. Ez a levegőben megjelenő fluxus az alábbi egyszerű<br />
képlettel fejezhető ki:<br />
Φ<br />
l<br />
= Φ<br />
max<br />
− Φ<br />
t<br />
= Bl ⋅ Al<br />
, ahol (2)<br />
A l a légtér keresztmetszete, B l a mágneses indukció a levegőben,<br />
Φ t a telítési fluxus, amely a B t telítési indukció és az A v vasmagkeresztmetszet<br />
szorzata.<br />
Az előbbiekből következik, hogy a levegőcsatornában fellépő fluxus<br />
( )<br />
Φ l<br />
= B l<br />
⋅ A l<br />
= ⋅ B n<br />
+ B r<br />
− B t<br />
⋅ A v<br />
2 , (3)<br />
és az átlagos indukció a levegőben<br />
Av<br />
Bl<br />
= ( 2 ⋅ Bn<br />
+ Br<br />
Al<br />
− Bt<br />
). (4)<br />
A mágneses térerősség a vasmagban, illetve a vasmag és a bekapcsolt tekercselés közötti<br />
légtérben egyenlőnek vehető, mert a közegek határfelületén a tangenciális összetevő<br />
folytonosan hatol át. Eszerint<br />
B = µ 0<br />
⋅ H , ahol<br />
H l a mágneses térerősség a levegőben<br />
−7 −1<br />
µ = 4⋅π<br />
⋅10<br />
Vs( Am ) , a levegő (olaj) permeabilitása<br />
0<br />
A bekapcsolási túláram csúcsértéke:<br />
l<br />
l<br />
1 ld. 1. sz. Függelék<br />
- 4 -
Hl<br />
⋅ l Bl<br />
⋅ l<br />
im<br />
= = , ahol (5)<br />
N µ 0<br />
⋅ N<br />
N a bekapcsolt tekercselés menetszáma, l a mágneses erővonalhossz a levegőben<br />
B l behelyettesítésével a maximális bekapcsolási áram az alábbi képletből számítható:<br />
i<br />
1<br />
A<br />
v<br />
m<br />
= ⋅ ⋅ ⋅ 2<br />
µ 0<br />
Al<br />
N<br />
l<br />
( ⋅ B + B − B )<br />
n<br />
Az előbbi képlet szerint a dinamikus és termikus igénybevételek csökkentése<br />
szempontjából az a kedvezőbb, ha a bekapcsolás:<br />
- a nagyobb menetszámú tekercs felől történik<br />
- a nagyobb átmérőjű tekercs kapcsairól történik<br />
- a legnagyobb feszültségáttételt adó fokozatban történik, feltéve, hogy a<br />
szabályozó tekercs átmérője nem kisebb mint a primer tekercselésé.<br />
Egy 155 MVA-es 132/15 kV-os tekercsrendszerének főbb geometriai adatait az 1.<br />
ábra mutatja. Az ábrán tekercsátmérők és tekercs hosszak méterben vannak feltüntetve.<br />
r<br />
t<br />
(6)<br />
∅=0.88<br />
∅=0.928<br />
HV<br />
LV<br />
∅=1.156<br />
∅=1.242<br />
∅=1.510<br />
1.8<br />
2.2<br />
1. ábra<br />
A magtipusú transzformátor ablakméretei<br />
A tekercsrendszer és a vasmag geometriai és villamos jellemzői:<br />
Vasmag oszlop keresztmetszete: A v = 0.535 m 2<br />
A vasmag és a nagyfeszültségű tekercs közötti légtér keresztmetszete: A l = 1.21 m 2<br />
A bekapcsolt menetek száma -5%-os megcsapolásnál: N = 375<br />
Üzemi indukció: B n = 1.62 T<br />
Remanens indukció: B r = 1.52 T (a telítési indukció 75%-a)<br />
Telítődési indukció: B t = 2.03 T<br />
22 . + 18 .<br />
Erővonal hossz a levegőben: l = = 20 . m<br />
2<br />
A blokktranszformátor geometriai és villamos jellemzőit a (6) összefüggésébe<br />
helyettesítve:<br />
i = 1 0.<br />
535 2<br />
m −7<br />
⋅ ⋅ ⋅( 2 ⋅ 162 . + 152 . − 2. 03)<br />
= 5123 A<br />
(7)<br />
4⋅π<br />
⋅10<br />
121 . 375<br />
a bekapcsolási áramlökés lehetséges legnagyobb értékére 5123 A cs , ami a transzformátor<br />
névleges áram csúcsértékének 5.35 - szöröse.<br />
- 5 -
Amennyiben remanens fluxus jelenlétével nem kell számolni és a bekapcsolás feszültség<br />
nullaátmenetben történik a maximális áram 2300 A cs . Ha van remanens fluxus, de a<br />
bekapcsolás a feszültség maximumánál történik az áram maximuma 2100 A cs . A<br />
bemutatott számítás azonban több szempontból is egyszerűsítéseket tartalmaz:<br />
a) a transzformátort tápláló hálózatot végtelen nagy zárlati teljesítményűnek tételezi fel,<br />
márpedig a transzformátor kapocsfeszültsége a táphálózatból felvett áram<br />
amplitudójától nem tekinthető függetlennek. Valóságos körülmények között a<br />
kapocsfeszültség számottevő csökkenése következik be, ha a transzformátor árama a<br />
telítés miatt a névleges áram többszörösére nő, ez pedig nyilvánvalóan az áram további<br />
növekedése ellen hat.<br />
b) az egyszerűsített számítás a veszteségeket elhanyagolja, bár ezek hatása az áramlökés<br />
legnagyobb, első csúcsértékére valóban nem számottevő.<br />
c) a számítás elhanyagolja a transzformátor többfázisú jellegét.<br />
Háromfázisú transzformátor esetén - amennyiben az egyes fázisok 10 ms-nál kisebb<br />
időkésleltetéssel kapcsolnak be - az elsőnek bekapcsolódó fázis fluxusmaximumát a késő<br />
fázis(ok)ban felépülő fluxus is befolyásolja. Ugyanakkor érvényesül egy ellenkező irányú<br />
hatás is, nevezetesen, hogy az elsőnek bekapcsolódó fázis által létrehozott indukció a még<br />
be nem kapcsolt fázis(ok) remanens fluxusára szuperponálódik, így ezen fázisok<br />
fluxusmaximuma az (1) összefüggés szerinti értéknél nagyobb is lehet. Számításaink<br />
szerint a fázisok egymásra hatásából adódó fluxusnövekmény - 3.3 ms-al késő A-C-B<br />
sorrendben végrehajtott bekapcsolás esetén- legfeljebb a névleges fluxus 30%-át teszi ki,<br />
így háromfázisú transzformátor esetén a bekapcsolási áramlökés maximuma a (7) képlettel<br />
kapott számértéknél a legpesszimisztikusabb esetben mintegy 18%-al nagyobb is lehet. Az<br />
a) és b) pont szerinti egyszerűsítések miatt viszont a képletből kapott érték a valóságosnál<br />
nagyobbnak adódik, így a két hiba némiképpen kompenzálja egymást.<br />
4. Generátor blokktranszformátor bekapcsolásának számítógépi szimulációja<br />
A előző fejezetben bemutatott számítás az egyszerűsítések és elhanyagolások miatt csupán<br />
a transzformátor bekapcsolási áramlökésének közelítő számítására alkalmas. Pontosabb<br />
számításokhoz számítógépi szimuláció szükséges. Ilyen vizsgálatokat például a EMTP<br />
(Electromagnetic Transients Program -www.emtp.org)-al lehet végezni. A transzformátormodellek<br />
háromfázisú, nemlineáris transzformátorok a valóságnak megfelelő hiszterézissel<br />
és tekercselrendezéssel.<br />
2. ábra<br />
Számítógépi szimuláció<br />
- 6 -
Mérés<br />
450<br />
[kV]<br />
300<br />
Számítógépi szimuláció<br />
150<br />
0<br />
-150<br />
-300<br />
-450<br />
0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 [s] 0.20<br />
8000<br />
[A]<br />
6000<br />
4000<br />
2000<br />
0<br />
-2000<br />
-4000<br />
-6000<br />
-8000<br />
0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 [s] 0.20<br />
3. ábra<br />
120 kV-os oldali feszültségek (felül) és áramok (alul) az A fázis feszültség nullaátmenetkor végzett bekapcsolás esetén.<br />
Remanens fluxus eloszlása a bekapcsolás előtt: A:+75%, B:-75%, C:0%<br />
- 7 -
120<br />
[kV]<br />
80<br />
Kikapcsolás Bekapcsolás<br />
120 kV-os oldali feszültségek<br />
40<br />
0<br />
-40<br />
-80<br />
-120<br />
0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 [s] 0.12<br />
90<br />
60<br />
Remanens fluxus<br />
3000<br />
[A]<br />
2000<br />
Bekapcsolási áramlökés<br />
30<br />
1000<br />
0<br />
0<br />
-1000<br />
-30<br />
-2000<br />
-60<br />
-3000<br />
-90<br />
20 25 30 35 40 45 [ms] 50<br />
-4000<br />
0.06 0.07 0.08 0.09 0.10 0.11 [s] 0.12<br />
4. ábra: - Vezérlés nélküli esetben a maximális bekapcsolási áramlökés 4xIn egy 132/15 kV-os 155 MVA-es YnD11 transzformátor esetén.<br />
- 8 -
120<br />
[kV]<br />
80<br />
120 kV-os oldali feszültségek<br />
40<br />
0<br />
-40<br />
-80<br />
-120<br />
0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 [s] 0.12<br />
90<br />
60<br />
Remanens fluxus<br />
2000<br />
[A]<br />
1500<br />
Bekapcsolási áramlökés<br />
30<br />
0<br />
-30<br />
-60<br />
-90<br />
20 29 38 47 56 [ms] 65<br />
1000<br />
500<br />
0<br />
-500<br />
-1000<br />
-1500<br />
0.07 0.08 0.09 0.10 0.11 [s] 0.12<br />
5. ábra: - Ha csupán a bekapcsolás vezérelt, az áramlökés +/-1ms-os szórást megengedve 1.8xIn-re csökken.<br />
- 9 -
140<br />
[kV]<br />
120 kV-os oldali feszültségek<br />
88<br />
36<br />
-16<br />
-68<br />
-120<br />
0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 [s] 0.12<br />
90<br />
60<br />
Remanens fluxus<br />
700<br />
[A]<br />
500<br />
Bekapcsolási áramlökés<br />
30<br />
300<br />
0<br />
100<br />
-30<br />
-100<br />
-60<br />
-300<br />
-90<br />
20 29 38 47 56 [ms] 65<br />
-500<br />
0.07 0.08 0.09 0.10 0.11 [s] 0.12<br />
6. ábra: - A be- és a kikapcsolás együttes vezérlésével (+/-1ms-os megszakító hajtás szórást megengedve) az áramlökés kisebb mint 0.6xIn.<br />
- 10 -
140<br />
[kV]<br />
120 kV-os oldali feszültségek<br />
88<br />
36<br />
-16<br />
-68<br />
-120<br />
0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 [s] 0.12<br />
90<br />
60<br />
Remanens fluxus<br />
100<br />
[A]<br />
75<br />
Bekapcsolási “áramlökés”<br />
30<br />
50<br />
0<br />
25<br />
-30<br />
0<br />
-60<br />
-25<br />
-90<br />
20 29 38 47 56 [ms] 65<br />
-50<br />
0.07 0.08 0.09 0.10 0.11 [s] 0.12<br />
7. ábra: - A kapcsolás gyakorlatilag áramlökés mentes, ha a be- és a kikapcsolás egyaránt vezérelt és a megszakító szórása < +/- 0.3 ms .<br />
- 11 -
5. A remanens fluxus számítása<br />
A remanens fluxus polaritása és nagysága alapvető szerepet játszik a feszültség alá<br />
helyezéskor kialakuló bekapcsolási áramlökés amplitudójának meghatározásában. Az<br />
egyes fázisokban visszamaradó remanens fluxus nagyságát a tekercsfluxusok pillanatértéke<br />
és az üresjárási áram megszakadását követően a transzformátor nemlineáris mágnesezőága,<br />
valamint a megszakító és a transzformátor közötti hálózatelemek kapacitása által alkotott<br />
áramkörben lejátszódó lengés határozza meg. Háromfázisú földelt csillagpontú, Yn/D<br />
kapcsolású transzformátor esetén a lengés a másodiknak nyitó fázis áramának megszűnése<br />
pillanatában kezdődik.<br />
Tekintve, hogy az állandósult üresjárási áram (ami a transzformátor üresjárási áramának és<br />
a transzformátort a megszakítóval összekötő gyűjtősín, illetve kábel kapacitív<br />
töltőáramának eredője) csupán néhány A, igen nagy a valószínűsége annak, hogy a<br />
megszakító érintkezőinek szétválásakor fellépő intenzív oltóhatások az áramot rövid idő<br />
alatt instabillá tegyék és az áram pillanatszerűen, áramlevágással szűnjön meg. Ennélfogva<br />
a transzformátor kikapcsolásakor lejátszódó ívfolyamatok elhanyagolhatók és a<br />
megszakítót egy olyan ideális kapcsolóval lehet modellezni, amely az áramot az érintkezők<br />
szétválásának pillanatában megszünteti.<br />
A remanens indukció értékeiről pontosabb képet nyerhetünk a számítógépi modell<br />
felhasználásával. A számítások során tekintetbe lehet venni a transzformátoroknál<br />
általában közös hajtású megszakító kikapcsolási sorrendjét és az egyes fázisok kikapcsolási<br />
ideje közötti időkésleltetést is. Egy 155 MVA-es blokktranszformátor vasmagoszlopaiban<br />
maradó remanens indukció értékeit a névleges fluxus %-ában a 8. ábra mutatja.<br />
A számítások szerint a remanens fluxus legnagyobb értéke a névleges indukció 72 %-a. A<br />
diagramon ezen kívül jól megfigyelhető egy-egy kb. 2 ms szélességű tartomány, amikor a<br />
remanencia mindhárom fázisban a névleges érték 50 %-a alatt marad. A vezérelt<br />
transzformátor bekapcsolás szempontjából optimális fluxusképet a 3. ábrán 1, 2 ill. 3 jelű<br />
időpontban végzett kikapcsolás adja. Ezen kikapcsolási időpillanatok közös jellemzője,<br />
hogy az egyik vasmagoszlop remanens fluxusa 0, a másik kettőé pedig azonos nagyságú,<br />
de ellentétes polaritású.<br />
90<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
-10<br />
-20<br />
-30<br />
-40<br />
-50<br />
-60<br />
-70<br />
-80<br />
-90<br />
%<br />
Flux_A Flux_B Flux_C<br />
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20<br />
1 2 3<br />
8. ábra - Remanens fluxus B-C-A (0-3-6 ms) sorrendben való kikapcsoláskor<br />
Time [ms]<br />
- 12 -
6. Vezérelt kapcsolás megvalósítása közös hajtású, lépcsőzött kapcsolási idejű<br />
megszakítóval<br />
Amennyiben a transzformátorok bekapcsolása a vasmag remanens fluxusával megegyező fluxuspillanatértéknél<br />
történik, akkor nem lép fel kiegyenlítő fluxus és nagy amplitudójú bekapcsolási<br />
áramlökés sem. A bekapcsolási áram minimalizálásához a fentiek szerint a vasmag-oszlop fluxus<br />
értékétől függő vezérelt bekapcsolásra és a majdan elsőnek bekapcsolódó fázisban a kikapcsolás<br />
vezérlésével kedvező amplitúdójú remanens fluxus előidézésére van szükség.<br />
Az YnD kapcsolású hatásosan földelt csillagpontú transzformátoroknál a vezérlés optimális<br />
sorrendje a B fázis bekapcsolása a fázisfeszültség maximuma pillanatában, majd az A és C fázis<br />
bekapcsolása 90 villamos fokkal (5 ms) később. Sok esetben a közös hajtású megszakító fázisok<br />
közötti mechanikus késleltetése azonban nem teszi lehetővé a bekapcsolás megvalósítását a fenti<br />
optimális időpillanatokban. Azonban, ha a remanens fluxus ismert értékű és az egyes fázisok<br />
bekapcsolásának sorrendje kötött (a megszakító elékelt), megadható a bekapcsolás optimális<br />
fázishelyzetére egy olyan intervallum, amikor a transzformátor feszültség alá helyezésekor<br />
mindhárom fázisban kis amplitúdójú áram-tranziens keletkezik.<br />
A bekapcsolási áramlökés redukálásának a legegyszerűbb módja -YnD kapcsolású<br />
transzformátorok esetén az elsőnek bekapcsolódó pólus működési pillanatának a táphálózati<br />
feszültség maximum-pillanatértékéhez való szinkronizálása. Ezzel a módszerrel a bekapcsolási<br />
áramlökés a vezéreletlen esetben kialakuló maximális érték 45%-ára csökkenthető.<br />
Amennyiben a transzformátor megóvása és a differenciálvédelem rendellenes működésének<br />
megakadályozása érdekében a bekapcsolási áramlökés értékét nagyobb mértékben szükséges<br />
redukálni, a remanens fluxust is kontrollálni kell, amit a transzformátor kikapcsolásának a<br />
vezérlésével lehet megoldani. Ezzel a módszerrel 0 - 3.3 - 6.6 ms elékelést és +/-1 ms-os megszakító<br />
szórást alapul véve a bekapcsolási áramlökés a vezérlés nélküli esetben fellépő maximális érték 20<br />
%-a alatt tartható.<br />
7. Mérési feladatok:<br />
1) A háromfázisú 380/220 V-os modelltranszformátor tekercsrendszerének kialakítása a<br />
mérésvezető által megadott konfigurációnak megfelelően.<br />
2) Állandósult üresjárási áram rögzítése Transanal 16 regisztrálóval U=Un, U=1.05 Un és<br />
U=1.1 Un feszültségen. Az üresjárási áram harmonikus tartalmának mérése a feszültség<br />
függvényében.<br />
3) A szinkron vezérlő készülék helyes működésének ellenőrzése.<br />
4) A transzformátor bekapcsolása a kapcsolási csoportjának megfelelő legkedvezőbb<br />
bekapcsolási fázishelyzetben, remanens fluxus nélkül. A bekapcsolási áramlökés rögzítése.<br />
5) A transzformátor bekapcsolása a kapcsolási csoportjának megfelelő legkedvezőtlenebb<br />
bekapcsolási fázishelyzetben, remanens fluxus nélkül és különböző remanens fluxusok<br />
esetén. A bekapcsolási áramlökés rögzítése.<br />
6) A bekapcsolási időpillanat optimálistól való eltérésének hatása a bekapcsolási áramra.<br />
1. sz. Függelék<br />
- 13 -