CC BY
3ЭЛЕКТР ТАМИНОТИ ТИЗИМИ ИШОНЧЛИЛИГИНИ ОШИРИШДА ФЕРРОРЕЗОНАНС ЖАРАЁНЛАРНИ БАРТАРАФ ЭТИШ ОМИЛЛАРИ
Akram Tovboyev [0000-0003-2677-6977]
Товбоев А.Н. - DSc., проф. в.б., Навоий давлат кончилик ва технологиялар университети.
Аннотация. Ушбу маколада электр таминоти тизимида феррорезонанс ^одисаси янги эмаслигига ва унинг барча назарий жи^атлари куплаб манбаларда тасвирланганига карамай, асосий, субгармоник яъни куйи гармоника ва юкори гармоникалар тебранишларида кузатилади. Шу боис ушбу ишида субгармоник частотадаги феррорезонанс ^одисалари назарий, математик (уртача) усулларда, экспериментда, яъни динамик ва физик моделларда ва феррорезонансли тебранишларнинг электр схемасини ишлаб чикиш урганилган. Ушбу ишда куриб чикилган яна бир масала, электр таъминоти тизимларида кучланиш трансформаторларида магнит узакларининг туйиниши билан боглик хавфли феррорезонанс ^одисаларининг юзага келиши урганилган ва юкори кучланишли *амда субгармоник феррорезонансларнинг наддан ташкари кучланишини олдини олиш ва йук килиш буйича тавсиялар берилган.
Калит сузлар: феррорезонанс, феррорезонанс юкори кучланиш, антиресонансли кучланиш трансформатори, резистивли нейтрални ерга улаш, гармоника, куйи гармоника,юкори гармоника
Аннотация. В этой статье явление феррорезонанса в системе электроснабжения наблюдается в базовых, субгармонических колебаниях, т.е. в колебаниях нижней и верхней гармоник несмотря на то, что оно не ново и все его теоретические аспекты описаны во многих источниках. Поэтому в данной работе явления феррорезонанса на субгармонической частоте изучаются теоретическими, математическими (промежуточными) методами, экспериментом, то есть в динамических и физических моделях, и разработкой электрической схемы феррорезонансных колебаний. Другим вопросом, рассматриваемым в данной работе, является изучение возникновения опасных феррорезонансных явлений, связанных с насыщением магнитопроводов в трансформаторах напряжения в системах электроснабжения, и были даны рекомендации по предотвращению и устранению перенапряжения высоковольтных и субгармоничных феррорезонансов. Ключевые слова: феррорезонанс, феррорезонансные перенапряжения, антирезонансный трансформатор напряжения, резистивное заземление нейтрале, гармоника, низшая гармоника, высшая гармоника.
Annotation. In this article, the phenomenon of ferrorezonance in the power supply system is observed in basic, subgarmonic i.e. lower harmonica and upper harmonica oscillations, despite the fact that it is not new and all its theoretical aspects are described in many sources. Therefore, in this work, the phenomena of ferroresonance at a subharmonic frequency are studied by theoretical, mathematical (intermediate) methods, experiment, that is, in dynamic and physical models, and the development of an electrical circuit of ferroresonance oscillations. Another issue considered in this paper is the study of the occurrence of dangerous ferroresonance phenomena associated with saturation of magnetic circuits in voltage transformers in power supply systems, and recommendations were given to prevent and eliminate overvoltage of high-voltage and subharmonic ferroresonances.
Keywords: ferroresonance, ferroresonance overvoltage's, antiresonance voltage transformer, resistive neutral grounding, harmonic, lower harmonic, higher harmonic.
Кириш
^озирги кунда илмий адабиётларда келтирилган маълумотларга караганда, кучланиш трансформаторларини тармокларда зарарланишидан х,имоя килиш учун жуда куп тадкикот ишлари олиб борилмокда. Урганишлар асосида электр таъминоти тизими ишончлигига таъсир курсатувчи жараёнлар сифатида субгармоник табранишлар тадкикоти урганилмаганлиги тах,лил килинди ва куйидаги
илмий тадкикотлар олиб борилди. Чунки хар йили 6-35 кВ кучланиш тармокларида 6-8 % кучланиш трансформаторларнинг ишдан чикиши кузатилади. Ушбу зарарнинг сабаби кучланиш трансформаторларнинг бирламчи ураши оркали окимларнинг узок муддатли окиши булиб, унинг киймати урам изоляциясининг иссиклик баркарорлиги шарти билан рухсат этилган максимал кийматдан сезиларли даражада ошади. Ушбу токлар феррорезонанс жараёнлари пайтида маълум бир тармок шароитида хосил булган схемада, ёй пасайгандан сунг, кучланиш трансформаторлари чулгамларининг индуктивлиги оркали сигимли зарядлар "окими" содир булади. Бирок, таклиф килинаётган усуллар узига хос камчиликларига эга булиб, кучланиш трансформаторларининг феррорезонанс жараёнлар таъсиридан химоя килиш муаммосини тулик хал кила олмайди. Бундан ташкари, кучланиш трансформаторлари билан тармок кисмларида юзага келган субгармоник феррорезонанс жараёнларини тузатишнинг имконияти йук. Асосий кисм. Энергия етказиб берадиган ташкилотларнинг электр таъминоти тизимларининг электр тармокларидаги феррорезонанс ходисалар хисобидан техник йукотишлари куйидаги уч хил кучланиш оралигида хисобланган. Булар:
- 35 кВ ва ундан юкори кучланишли электр таъминоти тармокларида;
- 6 - 10 кВ кучланишли урта тармокларда;
- паст кучланишли 0,38 кВ таркатиш тармокларида.
Энергия истеъмолчисига электр энергиясини етказиб беришнинг бутун занжир буйлаб йукотишлари улуши 0,38 - 6 - 10 кВ таксимлаш тармокларининг катта кисмни ташкил этади. Ушбу турдаги тармокни куриш, ишлатиш, эксплуатация килишнинг узига хос хусусиятлари билан боглик. Куп сонли элементлар, тармок схемалари, улчаш мосламалари билан етарли даражада таъминланмаганлиги, элементларнинг нисбатан кам юкланиши ва бошкалар билан характерланади. Маълумки, изоляция килинган нейтрал тармокларда кучланиш трансформаторларининг ишончлилигини ошириш МД^ мамлакатларининг 6-35 кВ электр тармоклари изоляция килинган нейтрал билан амалга оширилади. Натижада тармоклар маълум шароитда ерга туташув жараёнида номинал кучланишга нисбатан ин = 35 кВ булганда токи 10 А; ин = 10 кВ булганда ток 20 А; ин = 6 кВ булганда ток 30 А булади, одатда, нейтрал реактор ёки резистор оркали компенсацияланган булиши керак.
Изоляция килинган нейтралли тармокларнинг асосий афзаллиги, уларни узмасдан тармокда "ерга уланган" булса, истеъмолчиларни узок вакт электр энергияси билан таъминлаш кобилияти хисобланади. Шу билан бирга, асосий камчиликлардан бири бу электромагнит кучланиш трансформаторларига зарар етказадиган феррорезонанс жараёнларининг пайдо булиши хавфи булиб, ерга киска туташув токларининг кичик кийматлари 0,5-3,5 А га тенг. Бундай тармокларда феррорезонанс жараёнлари борасида олиб борилган ишлаш ва тадкикотлар тажрибаси курсатилгандек, тармокда "ер" га туташув пайдо булганда ва узилиш пайтида, яъни разрядникларни ишлаши, дарахтларнинг шохларига тегиши, электр узатиш линияларининг фаза тросларининг узилиши, изоляторларга шудринг тушиши, айникса, ифлосланганда, хамда баъзи коммутация калитларида тармокдаги сигимнинг узгаришига олиб келади ва хоказо. Феррорезонанс жараёнлари пайдо булишининг учта сабаби:
1. Тармогининг Сэкв сигимининг киймати кучланиш трансформаторлари индуктивлигининг узгариши чегаралари билан белгиланадиган диапазонда булиши керак, яъни.
О
го
(1)
бу ерда Lхх ва Ln навбати билан салт ишлаш ва туйинганлик индуктивликлари; w -тармок кучланишининг бурчак частотаси.
Адабиётларда берилган хисоб-китоблар шуни курсатдики, ЗНОМ-35 типидаги кучланиш трансформаторлари учун 4 А ёки ундан ортик сигимли тармок токи билан феррорезонанс содир булмайди. Бирок, хаво линиялари булган тармокларда, айникса 6-10 кВ кучланишда, сигим токи камрок булиши мумкин. 2. Феррорезонанс хдцисаси бир фазали ерга улаб учирилган пайтда Uф учун Uл дан кучланиш кескин сакраб узгаришидан кейин резонанс параметрлари билан бир фазада содир булади. кучланиш трансформаторлари билан тармокдаги феррорезонанс 0,9 Тл га тенг номинал индукцияда содир булмайди. .озирги вактда ишлаб чикарилган кучланиш трансформаторларининг индукцион киймати 1,5 Тл ни ташкил этади.
Кучланиш трансформаторлари индуктивлигининг хар бир узгариши билан феррорезонанс занжирига кирадиган энергия микдори ундаги йукотишлар микдоридан катта булиши керак. Бу курсаткич Электр курилмаларини урнатиш коидаларида курсатилганидек, очик учбурчак кучланиш трансформаторлари схемасида Гвт = 25 Ом каршиликка эга резисторни киритиш самарадорлигини бахолашга имкон беради. Резисторнинг каршилик киймати 100 В кучланишда 400 ВА га тенг булган узок муддатли рухсат етилган кучланиш трансформаторлари куввати билан белгиланади. Маълумотларга мувофик, тармокнинг эквивалент куввати (2) ифодадан аникланади:
С (2)
экв. w*R1 к '
бу ерда: R1- гвт резистор кийматига мос бирламчи томонга келтирилган каршилик булиб, куйидаги (3) ифодадан аникланган:
= у^Т * ^ТР (3)
бу ерда КТ?р - кучланиш трансформаторларининг трансформация коэффициент Электр курилмаларини урнатиш коидаларига кура, Гвт=25 Ом Сэкв нинг сигими ифодадан аникланган тармокнинг сигим токига тугри келади: 35 кв тармок учун Ic=0,013 A, бу хакикий Ic кийматларидан сезиларли даражада кам. 10 кВ тармок учун Ic=0,044 A, бу хам хакикий Ic кийматларидан сезиларли даражада кам. Шундай килиб, очик учбурчак кучланиш трансформаторлари схемасида 25 Ом резисторнинг киритилиши амалий таъсир курсатмайди ва унинг каршилигининг пасайиши кучланиш трансформаторлари учун кувватнинг кабул килиниши мумкин булмаган ошишига олиб келади.
Купгина холларда, ушбу феррорезонанс жараёнлар 17 ва 25 Гц частотада кузгалади ва кучланиш трансформаторлари учун рухсат этилган токлардан катта кийматда ёки юкори гармоник тартибда пайдо булганлиги сабабли кучланиш трансформаторларининг асосий чулгамлари оркали ортикча ток окими юзага келади, шунинг учун бирламчи чулгамлар кизийди ва бир неча дакика ичида ишдан чикади. Ишлаш пайтида бир, икки ёки уч марта алмаштирилгандан кейин 35 кВ кучланишли кучланиш трансформаторлари юкори кучланишли чулгами ёниб кетадиган холатга келади. Уларнинг номинал ишчи токи 2 А га мулжалланган, яъни кучланиш трансформаторлари бирламчи чулгамининг рухсат этилган токи 60 мА дан ошмаслигига карамай, бундай холатда кучланиш трансформаторлари шикастланади.
Феррорезонанс тебранишлар субгармоник частотада, асосий гармоникада ва юкори гармоникаларда юзага келиши мумкин. Асосий ва юкори гармоникалардаги феррорезонанс тебранишлар шубхасиз хавфли авария холати хисобланади. Субгармоник частотадаги тебранишлар, яъни субгармоник феррорезонанслар бир фазали киска туташув булганда, линия узилганда, ер билан киска туташганда, улаб-Journal of Advances in Engineering Technology Vol.3(15), July - September, 2024
DOI 10.24412/2181 -1431 -2024-3-29-34
узилганда ва бошка коммутация пайтларида юзага келади. Субгармоник феррорезонанс тебранишлар юзага келганда ток нисбатан кичик булганлиги сабабли реле химояси нотугри ишлаши кузатилиши мумкин. Бу эса субгармоник частотада, яъни 25 Гц, 16,5 Гц ва бошка шунга якин частоталарда кучланиш трансформаторларининг кизиши натижасида ишдан чикишига олиб келади. Шундай килиб, кучланиш трансформаторлари чулгами оркали рухсат этилган токдан ортикча катта токларнинг такрорий токлари мавжуд булиб, улар аста-секин ички кисмларнинг хаддан ташкари кизиши туфайли изоляциянинг яроксиз холатга келишига ва кучланиш трансформаторларини шикастланишига олиб келади. Шу нуктаи назардан, феррорезонанс жараёнларини сундиришнинг энг самарали усулларидан бири, вакт ва муддатни тугри белгилаш хисобланиб, бу чора тадбирларга катъий амал килиш, электр тармоклари булимида юзага келган феррорезонансни бостириш имконини беради.
Уч фазали кучланиш трансформаторлари ёки учта бир фазали кучланиш трансформаторлари гурухи "очик учбурчак" уланган чулгамларида феррорезонанс содир булганда, нол кетма-кетликда 3 U0 = 100 В кучланиши субгармоник (купинча 17^25 Гц) частотага эга булади. Субгармоник частотали кучланиш пайдо булгандан сунг, тавсияга кура рухсат берилган вакт утиши билан бир марта феррорезонанс жараёнларни сундириш максадида белгиланган вакт учун "очик учбурчак" чулгами клеммаларига 50^60 Ом каршиликли 100 Вт кувватли резистор уланади. Уланган резистор Т=0,3 с ичида феррорезонанс тебранишларнинг сунишини таъминлайди. Бу эса уз навбатида феррорезонанс жараёнлари билан кучланиш трансформаторлари юкори чулгам чулгамларининг кизиши натижасида шикастланиш эхтимолини йук килади.
Кучланиш трансфонрматорларига катта зарар етказилишининг сабабларидан бири бу уларнинг химоясининг тулик етишмаслигидир. Масалан, ПКН001 ва ПКТ саклагичларидан фойдаланиш максадга мувофик эмас, чунки уларнинг ишга тушириш токлари 6 кВ кучланишли кучланиш трансформаторлари учун 0,115 А, 10 кВ кучланишли кучланиш трансформаторлар учун 0,109 А ва 35 кВ кучланишли кучланиш трансформаторлар учун 0,049 А булган кучланиш трансформаторлар бирламчи чулгамларининг рухсат этилган максимал токларидан сезиларли даражада ошади. Феррорезонанс жараёнида токлар бир неча унлаб амперларга етади. Шунинг учун, ишлаб чикарувчининг тавсиясига кура, кучланиш трансформаторлар ни 0,7 А дан ошмайдиган ишлаш токи билан урнатилган хавфсизлик мосламаси билан 20-30 сониядан куп булмаган ишлаш вакти учун ишлатиш керак, масалан, ЗхЗНОЛП турдаги антирезонансли 6-10 кВ кучланишли кучланиш трансформаторлар ларни ишлатиш максадга мувофик. Феррорезонанс занжирларида кучланиш трансформаторларининг шикастланишини олдини олиш буйича куйидаги тавсияларни бериш мумкин. Кучланиш трансформатори чулгамларига зарар етказилишининг олдини олишга каратилган чора-тадбирлар олдиндан утказилган тадкикотлар ва мавжуд феррорезонанс схемаларини тахлил килиш натижалари асосида ишлаб чикилиши керак. Тахлил жараёнлари учун математик моделлаштириш усулларидан фойдаланиш схемани батафсил бахолашга имкон беради ва унинг амалий самарадорлигини оширади. Бу алохида чора-тадбирлар ишланмаси булиб, аник схемалар учун алохида таъминлаш имконини беради.
Амалиёт жараёнида куч трансформаторининг нейтралини ерга улаш ва конденсатор батареяларини шиналарга улаш оркали тармокнинг ерга нисбатан сигимини ошириш чораларини кулланилиш тавсия берилади.
гм
го
Нейтрални ерга улаш феррорезонанс ходисаларининг пайдо булишига сезиларли таъсир килади. Ушбу тадбирни амалга оширишнинг икки йули мавжуд: бу катта кийматли каршилик оркали ерга улаш ва ерга мустахкам улаш. Юкорида санаб утилган иккита усулдан бири ёрдамида нейтрални ерга улашда феррорезонанс схемаларининг пайдо булиш эхтимолини камайтириш ёки бутунлай йук килиш (ерга мустахкам улаш билан) имконини беради. Аммо шуни таъкидлаш жоизки, ерга мустахкам улаш ишлатилганда реле химоясининг самарадорлиги пасаяди. Тегишли ходисани танлаш билан боглик муаммо тармокнинг сигим ташкил этувчини ошириш оркали кисман йук килиниши мумкин. Маълум усулда, кучланиш трансформаторлар шиналарига конденсатор батареялари кушимча сигим сифатида улаш оркали.
Бундай тадбир асосан тармокнинг сигим билан таъминлайди, бу эса уз навбатида реле химоясини созлаш ва урнатишга таъсир килмайди. Ушбу турдаги тадбирлар бошка тадбирлардан киёсий устун булиб, бу тадбирнинг ягона камчилиги феррорезонанс схемалари мавжуд булган хар бир тизим учун алохида хисоб-китобларни амалга ошириш мажбурияти борлигидир.
Тавсияда белгиланган вактдан кейин такрорий тайёргарлик билан белгиланган вакт давомида яна бир марталик учиришга кулланилганлиги сабабли узок муддатли феррорезонансни сундириш жараёнини такрорий бир марталик ишлаши таъминланади, бу эса феррорезонанс бартараф этилгунга кадар суниш пульсининг такикланишини таъминланади.
Бундан ташкари уч фазали феррорезонансли занжирларда субгармоник тебранишларнинг кузгалиш шартларини урганиш электр таъминоти тизимларида феррорезонансли ута кучланишнинг баъзи хусусиятларини аниклашга имкон беради, чунки уч фазали феррорезонансли занжирлар электр таъминоти тизимининг у ёки бу эквивалент алмаштириш схемалари хисобланиб, уларнинг асосий элементлари -буйлама ва кундаланг компенсация конденсаторлари, реакторлар, кучланиш трансформаторлар ва кучайтирувчи ёки пасайтирувчи трансформаторлардир.
^аддан ташкари юкори кучланишни бартараф этиш учун куйидагиларни таъминлаш
-35 кВ тармокларда- юкори кучланишли резисторли куч трансформаторининг 35 кВ нейтралига уланиш;
-10 кв тармокларда-паст кучланишли резисторнинг ерга улаш нейтралини трансформаторларининг очик учбурчагига уланиш.
Феррорезонансни бартараф этиш учун фазали утказгичлари ва ер уртасида камида 4 А токка мулжалланган керакли кувватдаги конденсаторни урнатиш тавсия этилади.
Шикастланишдан химоя килиш учун кучланиш трансформаторларга урнатилган хавфсизлик мосламалари билан, масалан, 6-10 (кВ) кучланишли ЗхЗНОЛП типидаги антирезонансли кучланиш трансформаторларидан фойдаланиш керак. Изоляцияни бошкариш талаб килинмайдиган изоляция назоратларида нейтрали ерга уланмаган кучланиш трансформаторларидан фойдаланиш тавсия этилади.
Фойдаланилган адабиётлар руйхати:
Хулоса
зарур:
ГО
го
[1]. Халимов Ф. X., Евдокунин Г. А., Таджибаев А. Н. Защита сетей 6 — 10 кВ от перенапряжения. — Санкт-Петербург, 2001
[2]. Tovboyev A.N., Mardonov D.Sh., Mamatazimov A.X., Samatova S.S. Analysis of subharmonic oscillations in multi-phase ferroresonance circuits using a mathematical model//Scopus: Apitech III 2021. Journal of Physics: Conference Series 2094 (2021) 052048 IOP Publishing dol:10,1088/1742-6596/2094/5/052048. pp. 260-216.
[3]. Хафизов P.P., Гусаков Д.В., Зарипов Р.Ф. Феррорезонансные явления в сетях различного класса напряжения и методы борьбы с ними// Вторая российская молодежная научная школа-конференция «Энергетика, электромеханика и энергоэффективные технологии глазами молодежи» Стратегия энергосбережения в энергетике. г. Уфа 2014 с. 249-250.
[4]. Товбоев А.Н., Ибадуллаев М.И., Муродов ..Ш., Нарзуллаев Б.Ш. Юкори кучланишли электр тармок ва тизимларида субгармоник феррорезонанс// Научно-технический и производственный журнал «Горный вестник Узбекистана». - Навои, 2020. -№4 (83)-С. 110-113.
[5]. Товбоев А.Н. Уч фазали электроферромагнит ток занжирларида субгармоник тебранишларнинг тахлили // Научно-технический и производственный журнал «Горные вестник Узбекистана». -Ташкент, 2006. -№3 -c.87-88.
