Мультифізичний розрахунок топких запобіжників вимірювальних трансформаторів середньої напруги
DOI:
https://doi.org/10.20998/2079-3944.2023.1.01Ключові слова:
вимірювальний трансформатор середньої напруги, топкий запобіжник, захист трансформаторів напруги, струм первинної обмотки вимірювального трансформаторуАнотація
Вступ. В електричній мережі середньої напруги 6-35 кВ існує проблема захисту вимірювальних трансформаторів напруги. Це пов’язано з недостатньо ефективним рівнем їх захисту за допомогою топких запобіжників. Останнім часом все частіше з’являються повідомлення щодо аварій, пов’язаних із виходом з ладу вимірювальних трансформаторів напруги не тільки в Україні, а і за кордоном. Актуальним є питання проведення аналітичного дослідження проблеми захисту топкими запобіжниками вимірювальних трансформаторів середньої напруги. Мета. Дослідження конструкцій та характеристик топких запобіжників для вимірювальних трансформаторів середньої напруги для підвищення ефективності їх захисту. Результати. В статті показано, що захист вимірювальних трансформаторів середньої напруги з епоксидною ізоляцією часто забезпечується топкими запобіжниками, у яких номінативним струм топкої вставки є значно більшим за граничнодопустимий тривалий струм первинної обмотки вимірювального трансформатору. Проведено порівняльний аналіз значень струму первинної обмотки вимірювальних трансформаторів середньої напруги зі значеннями номінативних струмів топких вставок запобіжників різних виробників, що представлені на ринку України. Досліджено конструктивні особливості та технічні характеристики топких запобіжників для вимірювальних трансформаторів середньої напруги з метою підвищення ефективності їх захисту. Досліджено переваги та недоліки конструкцій топких запобіжників різних виробників, та встановлено, що потребує подальшого вдосконалення конструкція топких запобіжників з метою підвищення ефективності захисту вимірювальних трансформаторів середньої напруги. Обговорення та перспективи подальшого розвитку. Оскільки в Україні потреби у топких запобіжниках для захисту вимірювальних трансформаторів середньої напруги забезпечуються переважно поставками за кордону, то перспективним напрямком подальшого розвитку у цьому напрямі є створення вітчизняної конкурентоспроможної конструкції топкого запобіжника та впровадження його у виробництво.
Посилання
Tugai Y.I., Tugai I.Y. A combined method for study of ferroresonance processes in voltage transformer. 2014 IEEE International Conference on Intelligent Energy and Power Systems (IEPS), 2014, pp. 71-73. doi: https://doi.org/10.1109/IEPS.2014.6874205.
Tugay Y.I., Ganus O.I., Starkov K.О. The switching in voltage transformer. Technical Electrodynamics, 2016, no. 5, pp. 73-75. doi: https://doi.org/10.15407/techned2016.05.073.
Zhurahivskyi A.V., Kens Yu.A., Yatseiko А.Y., Masliak R.Y. Ferroresonance processes in electrical networks 10 kV with different voltage transformers. Technical Electrodynamics, 2010, no. 2, pp. 73-77. (Ukr). Available at: http://previous.techned.org.ua/article/10-2/st9.pdf (accessed 25 May 2021).
Ryzhkova Y.N., Tsyruk S.A. Ferroresonance suppression in distribution networks. 2016 2nd International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM), 2016, pp. 1-4. doi: https://doi.org/10.1109/ICIEAM.2016.7911458.
Jahagirdar A., Thosar A., Dhote V.P. Study of High Voltage Inductive Voltage Transformer for Transients and Ferroresonance. 2018 International Conference on Power, Energy, Control and Transmission Systems (ICPECTS), 2018, pp. 174-180. doi: https://doi.org/10.1109/ICPECTS.2018.8521570.
Hanus O., Starkov K. Study of the nature of overvoltages in the electrical network arising from voltage transformers. Bulletin of the National Technical University “KhPI”. Series: Energy: Reliability and Energy Efficiency, 2021, no. 1 (2), pp. 28-36. (Ukr). doi: https://doi.org/10.20998/2224-0349.2021.01.05.
Kaczmarek M., Brodecki D. Transformation of Transient Overvoltages by Inductive Voltage Transformers. Sensors, 2021, vol. 21, no. 12, p. 4167. doi: https://doi.org/10.3390/s21124167.
McDermit D.C., Shipp D.D., Dionise T.J., Lorch V. Medium-Voltage Switching Transient-Induced Potential Transformer Failures: Prediction, Measurement, and Practical Solutions. IEEE Transactions on Industry Applications, 2013, vol. 49, no. 4, pp. 1726-1737. doi: https://doi.org/10.1109/TIA.2013.2258453.
Dan M., Zanotto L., Gaio E., Panizza C., Finotti C., Perna M. Development and Validation of a Special Protection System for Internal Fault in a High-Power Three-Level NPC VSC. Energies, 2021, vol. 14, no. 18, p. 5937. doi: https://doi.org/10.3390/en14185937.
Zhurahivskyi A.V., Kens Y.A., Yatseyko A.Y., Maslyak R.Y. Multi-protection system power grids 6-35 kV from ferroresonance processes. Technical Electrodynamics, 2013, no. 5, pp. 70-76. Available at: http://previous.techned.org.ua/2013_5/st11.pdf (accessed 25 May 2021).
Ganus А.I., Starkov К.А. Damaging voltage transformers in power grids regional AK "Kharkivoblenergo" and measures to reduce it. Lighting Engineering & Power Engineering, 2003, no. 1, pp. 76-81. (Rus).
Xue S., Sun W., Yang J., Gao F., Li Y., Li Z. Hidden failure identification and protection of multi-grounding fault in secondary circuit of potential transformer. IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering, 2016, vol. 11, no. 3, pp. 300-307. doi: https://doi.org/10.1002/tee.22219.
Heidary A., Rouzbehi K., Radmanesh H., Pou J. Voltage Transformer Ferroresonance: An Inhibitor Device. IEEE Transactions on Power Delivery, 2020, vol. 35, no. 6, pp. 2731-2733. doi: https://doi.org/10.1109/TPWRD.2020.3005321.
Cazacu E., Ioniţă V., Petrescu L. An efficient method for investigating the ferroresonance of single-phase iron core devices. 2017 10th International Symposium on Advanced Topics in Electrical Engineering (ATEE), 2017, pp. 363-368. doi: https://doi.org/10.1109/ATEE.2017.7905167.
Niu B., Wu X., Zhang G., Ma F., Tan D., He S. Analysis and Improvement Measures of Inductive Voltage Transformer Fault Caused by Intermittent Grounding. Gaoya Dianqi/High Voltage Apparatus, 2020, vol. 56, no. 10, pp. 70-74 and 83. doi: https://doi.org/10.13296/j.1001⁃1609.hva.2020.10.012.
Kaczmarek M. Secondary current distortion of inductive current transformer in conditions of dips and interruptions of voltage in the power line. Electric Power Systems Research, 2016, vol. 137, pp. 1-5. doi: https://doi.org/10.1016/j.epsr.2016.03.043.
Popov M. General approach for accurate resonance analysis in transformer windings. Electric Power Systems Research, 2018, vol. 161, pp. 45-51. doi: https://doi.org/10.1016/j.epsr.2018.04.002.
Lesniewska E., Kaczmarek M., Stano E. 3D Electromagnetic Field Analysis Applied to Evaluate the Accuracy of a Voltage Transformer under Distorted Voltage. Energies, 2020, vol. 14, no. 1, p. 136. doi: https://doi.org/10.3390/en14010136.
Etkind L. Zashita transformatorov napryazheniya v setyah 3-35 kV. Neobhodimo izmenit rezhim zazemleniya nejtrali. Novosti elektrotehniki, 2003, no 5 (23). Elektronnij resurs: http://www.news.elteh.ru/arh/2003/23/06.php.
Hejian W., Hongtao L., Tao G., Jun J., Hailong Z., Song J. Research and Application of 10 kV Built-in High Voltage Protection Distribution Transformer. 2018 China International Conference on Electricity Distribution (CICED), 2018, pp. 280-284. doi: https://doi.org/10.1109/CICED.2018.8592468.
Ventruella D.J. Transformer Fuse Sizing – The NEC is not the Last Word. IEEE Transactions on Industry Applications, 2019, vol. 55, no. 2, pp. 2173-2180. doi: https://doi.org/10.1109/TIA.2018.2880145.
Liang Z., Zhao M., Niu S., Liu H., Liang S., Guo Y. Defects of measures against PT fuse melting in distribution network and research of new measure. Dianli Zidonghua Shebei / Electric Power Automation Equipment, 2016, vol. 36, no. 9, pp. 17-24 and 32. doi: https://doi.org/10.16081/j.issn.1006-6047.2016.09.003.
Wang K., Liu H., Yang Q., Yin L., Huang J. Impact Transient Characteristics and Selection Method of Voltage Transformer Fuse. Energies, 2019, vol. 12, no. 4, p. 737. doi: https://doi.org/10.3390/en12040737.
Pleşca A., Dumitrescu C., Zhang G., Han D. Overcurrent protection using a new type of electric fuse. 2016 International Conference and Exposition on Electrical and Power Engineering (EPE), 2016, pp. 143-146. doi: https://doi.org/10.1109/ICEPE.2016.7781321.
Kim S. et al. Modeling and Verification of a High Voltage Fuse for High Reliability and Safety in Electric Vehicle. 2020 IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility & Signal / Power Integrity (EMCSI), 2020, pp. 287-292. doi: https://doi.org/10.1109/EMCSI38923.2020.9191482.
Ventruella D.-J. Transformer Fuses – Mind the Gap. IEEE Transactions on Industry Applications, 2020, vol. 56, no. 5, pp. 5670-5677. doi: https://doi.org/10.1109/TIA.2020.2993523.
DSTU EN 60269-1:2017 Zapobizhnyky plavki nyz'kovol'tni. Chastyna 1. Zahal'ni tekhnichni vymohy (EN 60269-1:2007; A1:2009; A2:2014, IDT; IEC 60269-1:2006 + AMD1:2009 + AMD2:2014, IDT).
IEC 60269-1:2006+AMD1:2009+AMD2:2014 CSV Consolidated version. Low-voltage fuses – Part 1: General requirements. – 345 p.
DSTU EN 60282-1:2016 Zapobizhnyky plavki vysokovol'tni. Chastyna 1. Strumoobmezhuval'ni plavki zapobizhnyky (EN 60282-1:2009, IDT). Zi zminoyu No 1:2016.
IEC 60282-1:2020 High-voltage fuses – Part 1: Current-limiting fuses. – 167 р.
Bajda, Y., Grechko, O., Buhaichuk, V., & Knápek, R. To the problem of protection of medium voltage instrument transformers with fuses:Analytical research. Lighting Engineering & Power Engineering 2021, Vol. 60, No. 3, 124–132. https://doi.org/10.33042/2079-424X.2021.60.3.05.
Transformatory napryazheniya ZNOLP. Rukovodstvo po ekspluatacii 1GG.671 241.000 RE. Internet resurs https://www.tdtransformator.ru/transformatory-izmeritelnye/transformatory-napryazheniya/znolp-10-transformatory-napryazheniya-zazemlyaemye-s-predohranitelem/
Heat Transfer Module. Comsol documentation. Internet resurs. https://doc.comsol.com/5.4/doc/com.comsol.help.heat/HeatTransferModuleUsersGuide.pdf.
Predohranitel Siba 186000 8×120 mm 6 kV, 187000 8×150 mm 10 kV, 500 mA, 630 mA GZHV vysokovoltnyj miniatyurnyj. https://resursenergosnab.ru/vysokovoltnoe-oborudovanie/predohranitel-siba/
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
