18.11.2014 Views

Labor IV. - Villamos Energetika Tanszék

Labor IV. - Villamos Energetika Tanszék

Labor IV. - Villamos Energetika Tanszék

SHOW MORE
SHOW LESS

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 -

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!