Несимметричный режим при наличии токов нулевой последовательности

При наличии нулевого провода и однофазных потребителей, включенных на нулевой провод, может возникнуть несимметричный режим, когда возникают токи нулевой последовательности, которые замыкаются по линейным проводам и нулевому проводу. В нулевом проводе они суммируются, так как совпадают по фазе. При этом возможны два случая:

1) токи нулевой последовательности протекают как по первичной, так и по вторичной обмоткам трансформатора, что возможно при соединениях Y_o/Y_o; Y_o/Δ; Δ/Y_o.

2) токи нулевой последовательности протекают только по одной из сторон трансформатора, что возможно при соединениях Y/Y_o и Y_o/Y.

В первом случае токи всех последовательностей свободно трансформируются, уравновешивают друг друга и мало влияют на соседние фазы. Следовательно, каждую из фаз трансформатора можно рассматривать как независимый однофазный трансформатор и рассматривать токи в обмотках отдельно, не раскладывая их на составляющие (прямой, обратной и нулевой последовательности). В этих случаях при несимметричной нагрузке в пределах номинальной искажение системы напряжений фаз невелико.

Во втором случае токи нулевой последовательности одной стороны не уравновешиваются токами нулевой последовательности другой стороны трансформатора, что ведет к возникновению больших магнитных потоков нулевой последовательности, а они в свою очередь индуктируют в обмотках большие ЭДС нулевой последовательности, которые сильно искажают систему фазных ЭДС.

ЭДС нулевой последовательности Ė_оп всех трех фаз складываются с фазными ЭДС прямой последовательности фаз по формулам:

Ė_А^*=Ė_А+Ė_оп; Ė_В^*=Ė_В+Ė_оп ; Ė_С^*=Ė_С+Ė_оп ,

из-за чего искажается система полных ЭДС фаз, которая будет иметь вид, показанный на рисунке 5.

Соответственно будут выглядеть фазные напряжения

Ů_А^* = – Ė_А^*; Ů_В^* = –Ė_В^*; Ů_С^* = –Ė_С^*.

Направление (фаза) вектора ЭДС Ė_оп зависит от характера нагрузки.

Ė_0П

Ė_А

Ė_В ^*

Рисунок 3. Искажение фазных ЭДС трансформатора

Поскольку линейные ЭДС и напряжения определяются разностями соответствующих фазных величин, т.е. формулами типа Ů _АВ = U_А^*– Ů_В^*, то диаграмма векторов линейных ЭДС и напряжений не искажается.

Таким образом, при соединениях обмоток типа Y/Y_o и Y_o/Y токи нулевой последовательности вызывают сильные искажения фазных напряжений, опасных для однофазных потребителей.

Это наиболее заметно в бронестержневых трансформаторах и в однофазных трансформаторах трехфазных групп, где магнитные потоки нулевой последовательности замыкаются свободно.

Распределение токов короткого замыкания по фазам первичной и вторичной обмоток зависит от схемы соединения и вида короткого замыкания.

В частности, для некоторых вариантов К.3. и схем соединения обмоток распределение токов К.3. показано на рисунке 4, а,б,в.

	а)

Рисунок 4. Варианты распределения токов при установившихся

режимах короткого замыкания.

Итак, с точки зрения величины токов короткого замыкания и влияния несимметричных режимов на величину фазных напряжений наиболее предпочтительными схемами соединения обмоток трансформаторов являются схемы Δ/Y_o; Y_o/Δ, которые на практике и применяются чаще всего.