Features of highfrequency resonant overvoltages in windings of 6–35 kV distribution transformers

Авторы: Ларин В.С., к. т. н. ВЭИ – филиал РФЯЦ «ВНИИТФ им. Академика Е.И. Забабахина»

Authors: V.S. Larin, Vei — Branch of russian federal nuclear center — Zababakhin All-Russia research institute of technical physics, D.A. Matveev, B.K. Maksimov, National Research University “Moscow Power Engineering Institute”

Ключевые слова: трансформаторы силовые, обмотки трансформаторов, резонансные частоты обмоток, собственные частоты колебаний, коммутационные перенапряжения, резонансные перенапряжения.

Keywords: power transformers; transformer windings; winding resonant frequencies; winding natural frequencies; switching overvoltages; resonant overvoltages.

Аннотация: В кабельных распределительных сетях 10–35 кВ отмечаются случаи повреждений силовых трансформаторов в результате коммутационных перенапряжений. Одна из наиболее вероятных причин таких повреждений – высокочастотные резонансные перенапряжения, которые развиваются в первичных обмотках трансформаторов при переходных колебаниях напряжения в сети в точке подключения трансформаторов. Рассмотрены особенности резонансных процессов в обмотках трансформаторов классов напряжения 6–35 кВ. Отмечено влияние конструктивных отличий трансформаторов 6–35 кВ на резонансные перенапряжения в обмотках. Подробно рассмотрены особенности развития резонансных перенапряжений в обмотках, соединенных в треугольник. С помощью математического моделирования с использованием высокочастотной модели «белого ящика» сухого трансформатора 20/0,4 кВ показано, что при соединении обмоток высшего напряжения в треугольник за счёт наложения высокочастотных колебаний разных фаз возможно увеличение в них резонансных перенапряжений. Приведены результаты математического моделирования, показывающих влияние запаздывания включения полюсов выключателя на кратность резонансных перенапряжений в обмотках высшего напряжения.

Ключевые слова: трансформаторы силовые, обмотки трансформаторов, резонансные частоты обмоток, собственные частоты колебаний, коммутационные перенапряжения, резонансные перенапряжения.

Abstract: In medium voltage cable distribution networks there are cases of damage to power transformers as a result of switching overvoltages. One of the most probable causes of these damages are the high-frequency resonant overvoltages, which develop in the primary windings of transformers during transient voltage oscillations in the network at the transformer terminals. The paper describes the features of resonant processes in the windings of transformers with rated voltages of 6–35 kV. The infl uence of these transformers design specifi cs on the resonant overvoltages in the wind ings is noted. The distinctive features of the resonant overvoltages development in the delta-connected windings are considered in detail.
Numerical simulation of the highfrequency white-box model of a dry transformer 20/0,4 kV showed that for delta-connected primary windings of transformers, an increase in resonant overvoltages in the primary windings is possible due to the superposition of high-frequency oscillations of different phases. The results of calculations showing the effect of the circuit breaker poles switching delays on the level of resonant overvoltages in the primary windings of the transformer are presented.