РАЗДЕЛ 2
РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
СИСТЕМЫ «ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ОБКЛАДКА ИЗОЛЯЦИИ ТРАНСФОРМАТОРА ТОКА – ЭЛЕМЕНТЫ
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА» И СИСТЕМЫ «ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ОБКЛАДКИ ИЗОЛЯЦИИ
ВВОДОВ 330 кВ – ОБМОТКИ ТРЕХФАЗНОГО СИЛОВОГО АВТОТРАНСФОРМАТОРА»
2.1. Анализ емкостных связей в системе «измерительная обкладка изоляции
трансформатора тока – элементы распределительного устройства» и их
моделирование при построении алгоритма определения тока влияния
Повышение чувствительности устройств непрерывного контроля диэлектрических
характеристик изоляции высоковольтных измерительных трансформаторов тока и
вводов силовых трансформаторов (объектов контроля) требует решения задачи
определения тока влияния. Ток влияния протекает через взаимные частичные
емкости объекта контроля относительно шин, соседних объектов и других элементов
РУ, иными словами, ток влияния преимущественно определяется электрическими
(емкостными) связями между измерительной обкладкой изоляции объекта контроля и
указанными выше элементами РУ.
Выполним анализ емкостных связей между измерительной обкладкой изоляции объекта
контроля, например, трансформатора тока 330 кВ с U-образной первичной обмоткой
и шинами, соседними объектами и другими элементами РУ. Трансформатор тока
такого вида [38] представляет собой опорную конструкцию, первичная обмотка
которого расположена внутри фарфоровой покрышки и металлического бака,
заполненных трансформаторным маслом; комплект сердечников со вторичными
обмотками укреплен в этом баке. Фарфоровая покрышка определяет внешнюю изоляцию
трансформатора тока и, охватывая первичную обмотку, предохраняет ее изоляцию от
увлажнения. Изоляция первичной обмотки выполнена из лент кабельной бумаги и
разделена алюминиевыми обкладками на 14 основных слоев. Поверх 14-й обкладки
наложен тонкий слой кабельной бумаги и заземленная конденсаторная обкладка
(т.н. 15-я обкладка). В последних партиях трансформаторов тока на
заводе-изготовителе отказались от дополнительного вывода 15-й обкладки,
предусмотрев в коробке выводов вывод от 14-й обкладки конденсаторной изоляции.
Таким образом, измерительная обкладка (14-я или 15-я) и каждая из шин (ошиновки
или системы шин) РУ образуют емкостную связь через многослойный диэлектрик,
слоями которого являются воздух (er=1), фарфор (er=6-7), трансформаторное масло
(er=2,1-2,4) и кабельная бумага (er=3,2-4,4), где er – относительная
диэлектрическая проницаемость среды. Потенциал шины равен соответствующему
фазному напряжению электроустановки (в анализируемом примере ? 330/ кВ), а
потенциал измерительной обкладки, заземленной через выходной резистор
устройства присоединения [7], можно полагать стремящимся к нулю.
Решение задач электростатического поля допускает замену эквипотенциальной
поверхности бесконечно тонким проводящим листом, причем, для того чтобы поле не
подвергалось искажению, необходимо, чтобы воображаемый проводящий лист был
обязательно бесконечно тонким и совпадал всеми точками с эквипотенциальной
поверхностью. Кроме того, воображаемые тонкие проводящие листы могут быть
помещены на каждой из границ раздела слоев многослойного диэлектрика при
условии ее совпадения с эквипотенциальной поверхностью, что позволяет
рассматривать такой конденсатор с многослойным диэлектриком как несколько
последовательно соединенных конденсаторов с однослойным диэлектриком [39].
При анализе емкостной связи измерительной обкладки изоляции объекта контроля с
шиной РУ через указанный выше многослойный диэлектрик можно использовать прием
замены эквипотенциальной поверхности на границе раздела слоев многослойного
диэлектрика тонким проводящим листом следующим образом. По наружной поверхности
фарфоровой покрышки трансформатора тока от выводов первичной обмотки в верхней
его части до заземленного металлического бака у основания, т.е. по границе
раздела слоев диэлектриков «фарфор-воздух», имеет место определенное изменение
значений потенциала от фазного напряжения электроустановки до нуля.
Соответственно могут быть выделены эквипотенциальные линии, которые в идеальном
случае представляют собой концентрические окружности, диаметр которых
определяется положением точек равного потенциала на внешней поверхности
фарфоровой покрышки. Прием эквивалентной замены позволяет представить
эквипотенциальные линии воображаемыми тонкими проводниками в форме колец. От
бесконечно большого числа таких эквипотенциальных тонких кольцеобразных
проводников при условии объединения соседних проводников с достаточно близкими
значениями потенциалов можно перейти к конечному числу воображаемых тонких
проводящих поверхностей тел вращения, повторяющих с некоторым шагом наружную
поверхность фарфоровой покрышки; в поперечнике каждая проводящая поверхность
имеет размер b. Каждая из указанных тонких проводящих поверхностей тел вращения
может рассматриваться как одна из обкладок элементарного конденсатора с
многослойным диэлектриком, помещенная на границе раздела слоев и позволяющая
такой конденсатор представлять последовательно соединенными элементарными
конденсаторами. При таком подходе будем иметь конечное число элементарных
воздушных конденсаторов, обкладками которых служат соответствующая шина РУ и
упоминавшиеся тонкие проводящие поверхности тел вращения, являющиеся
одновременно обкладками элементарных конденсаторов, последовательно соединенных
с воздушными, и имеющих многослойный диэлектрик из фарфора, трансформаторного
масла и кабельной бумаги, второй обкладкой которых служит измерительная (14-я
или 15-я) обкладка изоляции трансформатора тока.
Анализ показал, что ток
- Київ+380960830922