W artykule omówiono wybrane wdrożone rozwiązania produkcji Elektrometal Energetyka S.A., wspomagające bezpieczeństwo i niezawodność urządzeń elektroenergetycznych SN, takie jak: zabezpieczenia łukoochronne i od ferrorezonansu oraz algorytmy predykcyjne do wykrywania uszkodzeń silników.
EN
The article discusses selected implemented solutions produced by Elektrometal Energetyka SA supporting the safety and reliability of MV power equipment, such as: arc protection and ferroresonance protection as well as predictive algorithms for detecting motor damage.
Zarządzanie infrastrukturą elektroenergetyczną coraz częściej jest wspomagane inteligentnymi systemami decyzyjnymi przy udziale systemów pomiarowych i akwizycji danych. Wychodząc naprzeciw tym oczekiwaniom, Elektrometal Energetyka wprowadza wiele nowych funkcjonalności sterowników polowych e2TANGO, które nie tylko pomagają użytkownikom w kontroli i sterowaniu obiektami elektroenergetycznymi, ale też, dzięki wyposażeniu w autorskie algorytmy decyzyjne, pozwalają na predykcję rozwijających się uszkodzeń oraz eliminację zakłóceń.
EN
The management of the power infrastructure is more and more assisted by intelligent decision-making systems, supported by measurement and data acquisition systems. To meet these expectations, Elektrometal Energetyka S.A. introduces a number of new functionalities of e2TANGO bay controller, which not only support users in the protection and control of power objects, but also, equipped with proprietary decision algorithms, allow for the prediction of developing faults and elimination of disturbances.
W artykule omówiono problematykę występowania drgań ferrorezonansowych w sieciach średnich napięć, pracujących z izolowanym punktem neutralnym. Opisano zjawisko ferrorezonansu na przykładzie prostego obwodu jednofazowego RΨC, wyjaśniono jakie warunki muszą być spełnione, aby w jego odpowiedzi wystąpiła składowa subharmoniczna, by na końcu omówiony został mechanizm powstawania ferrorezonansowych drgań samowzbudnych w układach trójfazowych. Następnie zaprezentowano wybrane wyniki z badań drgań ferrorezonansowych, które były prowadzone w Instytucie Energetyki w Warszawie w roku 2021. Pokazany został układ badawczy do wzbudzania drgań ferrorezonansowych, omówiono przebieg przeprowadzonych badań oraz zaprezentowano wybrane przebiegi zarejestrowanych drgań ferrorezonansowych. Ostatecznie omówiono problematykę niepoprawnego działania funkcji zabezpieczeniowych pracujących w warunkach trwale utrzymujących się drgań ferrorezonansowych. W ramach podejmowanej problematyki opisano najczęściej stosowane cyfrowe okna filtracyjne oraz pokazano ich charakterystyki przenoszenia. Omówiono wpływ drgań ferrorezonansowych na pracę zabezpieczeń ziemnozwarciowych oraz przedstawiono nietypowy przypadek zbędnego zadziałania zabezpieczenia od mocy zwrotnej, spowodowanego odpowiedzią regulatora napięcia w warunkach ferrorezonansu w sieci.
EN
The article discusses the issue of ferroresonance oscillations in medium voltage networks operating with an insulated neutral point. The ferroresonance phenomenon was described on the example of a simple single-phase RΨC circuit, it was explained what conditions must be met for a subharmonic component to appear in its response, and finally the mechanism of the formation of ferroresonance self-excited oscillations in three-phase systems is discussed. Then, selected results from ferroresonance oscillations reaserch, which were carried out at the Institute of Power Engineering in Warsaw in 2021, were presented. The research system for inducing ferroresonance oscillations was presented, the course of the research was discussed and selected waveforms of recorded ferroresonance oscillations were presented. Finally, the problem of incorrect operation of protection functions operating in conditions of permanent ferroresonance oscillations is discussed. The most frequently used digital filtering windows are described and their transfer characteristics are shown as part of the issues raised. The influence of ferroresonance oscillations on the operation of earth-fault protection is discussed and an unusual case of unnecessary activation of the reverse power protection caused by the response of the voltage regulator under ferroresonance conditions in the network is presented.
W artykule poruszono tematykę zagrożeń występujących w pracy sieci i urządzeń średniego napięcia w postaci zjawiska ferrorezonansu. Omówiono przyczyny i skutki występowania tego typu zagrożenia dla przekładników napięciowych zainstalowanych w rozdzielnicach średniego napięcia, przedstawiono stosowane dotychczas metody ochrony tych urządzeń przed ferrorezonansem oraz zaproponowano środki zaradcze w postaci opracowanego algorytmu adaptacyjnego do jego szybkiej detekcji i dwustopniowego układu do eliminacji dla sterownika polowego e2TANGO.
EN
The paper addresses the risk of ferroresonance phenomenon occurring in medium-voltage networks and devices. It discusses the causes and consequences of this type of hazard for voltage transformers installed in medium-voltage switchgears, presents the methods used to date to protect these devices against ferroresonance and proposes countermeasures in the form of an adaptive algorithm for its fast detection and a two-stage elimination system for the e2TANGO device MV protection.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Recently, there are increasing interest in studying the ferroresonance phenomenon, due to the various problems it causes to power quality and the destruction of network parts, insulators and consumer devices. As the ferroresonance leads to a significant increase in voltage or/and current with harmonic presence, both of which represent a threat to the stability of the electrical network and its parts. The influence of ferroresonance on the distribution system is crucial because the distribution system is the network's closest part to the consumer, and any effect it has will have an impact on the customer. This paper presents a state of the art of ferroresonance problem. The most visible signals for ferroresonance and analytical methods used to indicate its occurrence are presented. The investigation of ferroresonance in the radial distribution system and the effect of integrating Distributed Generation (DG) into the distribution zone on this phenomenon are presented. The latest methods used to mitigate and prevent ferroresonance are discussed. Furthermore a technique for suppressing ferroresonance is implemented. The ferroresonance in power transformer and the effect of load variation on it will be presented. PSCAD/EMTDC software is used to simulate the study.
PL
Ostatnio obserwuje się coraz większe zainteresowanie badaniem zjawiska ferrorezonansu, ze względu na różne problemy, jakie powoduje w zakresie jakości zasilania oraz niszczenia elementów sieci, izolatorów i urządzeń konsumenckich. Ponieważ ferrorezonans prowadzi do znacznego wzrostu napięcia lub/i prądu z obecnością harmonicznych, które to oba stanowią zagrożenie dla stabilności sieci elektrycznej i jej części. Wpływ ferrorezonansu na system dystrybucyjny jest kluczowy, ponieważ system dystrybucyjny jest częścią sieci najbliższą konsumentowi, a każdy jego wpływ będzie miał wpływ na klienta. Artykuł przedstawia aktualny stan wiedzy na temat ferrorezonansu. Przedstawiono najbardziej widoczne sygnały dla ferrorezonansu oraz metody analityczne służące do wskazania jego występowania. Przedstawiono badania ferrorezonansu w promieniowym układzie dystrybucyjnym oraz wpływ integracji Generacji Rozproszonej (DG) w strefę dystrybucji na to zjawisko. Omówiono najnowsze metody stosowane do łagodzenia i zapobiegania ferrorezonansowi. Ponadto wdrażana jest technika tłumienia ferrorezonansu. Przedstawiony zostanie ferrorezonans w transformatorze mocy i wpływ na niego zmian obciążenia. Do symulacji badania stosuje się oprogramowanie PSCAD/EMTDC.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Zjawisko ferrorezonansu w sieci elektroenergetycznej jest znane i opisane od wielu lat. Trudno jednak jest jednoznacznie określić to zjawisko ze względu na jego znaczną wrażliwość na nawet niewielkie zmiany parametrów sieci. W sieci elektrycznej z tym samym zestawem elementów może wynikać więcej niż jeden stan ustalony ferrorezonansu. Ferrorezonans może wystąpić w sieciach z izolowanym punktem neutralnym z udziałem indukcyjnych przekładników napięciowych i powodować ich uszkodzenia. Artykuł przedstawia zjawisko ferrorezonansu, warunki jego powstawania oraz podstawowe metody jego zapobiegania czy tłumienia.
EN
The phenomenon of ferroresonance in the power grid has been known and described for many years. However, it is difficult to clearly determine this phenomenon due to its considerable sensitivity to even small changes in the network parameters. An electrical network with the same set of elements may result in more than one steady state of ferroresonance. Ferroresonance may occur in networks with isolated neutral point involving inductive voltage transformers and cause the transformers damage. The article presents the phenomenon of ferroresonance, conditions of its arising and fundamentals of its prevention or suppression.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Ze zjawiskiem rezonansu spotykamy się często w praktyce zawodowej w momentach kiedy przynosi on również niepożądane skutki. Ulega uszkodzeniu izolacja, gdy płyną zbyt duże prądy powodujące przegrzanie i zniszczenie urządzenia. Szukając przyczyny awarii związanych z rezonansem należy pamiętać o podstawowych zasadach jego powstawania oraz tłumienia. Jest to bardzo istotne w dobie wzrastającej liczby odbiorników nieliniowych oraz urządzeń energoelektroniki.
EN
We often meet with the phenomenon of resonance in professional practice at times when it also causes undesirable results. Insulation damage or overheating and destruction of the device due to excessive load current may occur. While searching for the causes of the failures which are related to resonance, the basic principles of its occurrence and suppression must be recalled. This is very important today, when the number of nonlinear loads and power electronics devices constantly increases.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
We often meet with the phenomenon of resonance in professional practice at times when it also causes undesirable results. Insulation damage or overheating and destruction of the device due to excessive load current may occur. While searching for the causes of the failures which are related to resonance, the basic principles of its occurrence and suppression must be recalled. This is very important today, when the number of nonlinear loads and power electronics devices constantly increases.
PL
Ze zjawiskiem rezonansu spotykamy się często w praktyce zawodowej w momentach kiedy przynosi on również niepożądane skutki. Ulega uszkodzeniu izolacja, gdy płyną zbyt duże prądy powodujące przegrzanie i zniszczenie urządzenia. Szukając przyczyny awarii związanych z rezonansem należy pamiętać o podstawowych zasadach jego powstawania oraz tłumienia. Jest to bardzo istotne w dobie wzrastającej liczby odbiorników nieliniowych oraz urządzeń energoelektroniki.
Zjawisko występowania drgań ferrorezonansowych w systemie elektroenergetycznym jest istotnym problemem w elektroenergetyce. W artykule przedstawiono badania symulacyjne możliwości wystąpienia ferrorezonansu w sieci 110 kV.
EN
The ferroresonance phenomena in the power system is a significant problem in electric grid. The nonlinear vibration of the current and the voltage present a risk to the electrical apparatus. Due to the nonlinearity of that phenomena a classical analysis method are not applicable and digital methods of analysis are necessary. The article present a risk to the electrical apparatus. Due to the nonlinearity of that phenomena a classical analysis method are not applicable and digital methods of analysis are necessary. The article presents application of the EMTP-ATP program to determine simulation results. EMTP-ATP is a universal program system for digital simulation of transient phenomenon of electromagnetic. To analysis was subjected the 110kV double-circuit overhead lines with two different nonlinear elements – power transformer and voltage transformer. That types of circuit is one of the susceptible to ferroresonance oscillations. Computer simulations confirmed that theory. The oscillation were observed for the given configuration. The results of the simulation shows that a voltage transformer are particularly vulnerable to ferroresonance phenomenon.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule omówiono problemy związane z przepięciami ferrorezonansowymi oraz łukowymi przy jednofazowych zwarciach doziemnych w sieciach z izolowanym punktem neutralnym. Zaprezentowano model obliczeniowy i wyniki badań symulacyjnych mające na celu określenie zakresu parametrów sieci, przy jakich występują warunki stabilnego ferrorezonansu. Przedstawiono wyniki badań dotyczące przepięć ziemnozwarciowych. W obu przypadkach założono stochastyczny charakter zjawisk. Wykazano, że krotność przepięcia ziemnozwarciowego jest proporcjonalna do napięcia przebicia izolacji.
EN
The paper deals with problems regarding ferroresonance overvoltages and transient overvoltages due to single-phase faults in isolated networks. The calculation model has been presented as well as simulation results aiming at the determination of network parameters for stable ferroresonance conditions. Results are presented concerning transient overvoltages under ground faults. The stochastic character of phenomena has been taken into account. It has been shown that the multiplicity of overvoltage fault is proportional to the voltage insulation breakdown.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule omówiono wyniki badań dotyczących powstawania zjawiska chaosu ferrorezonansowego w układzie elektroenergetycznym, przeprowadzonych za pomocą programu symulacyjnego MicroTran. Celem badań było rozeznanie możliwości modelowania układu dla celów chaosu ferrorezonansowego oraz rozpatrzenie warunków wystąpienia tego zjawiska w systemie elektroenergetycznym. Wnioski uzyskane z rezultatów takich badań stanowić jednak mogą podstawę do stworzenia procedur postępowania podczas planowania rozwoju systemu elektroenergetycznego, również w zakresie przyłączania nowych odbiorów do istniejących struktur zmieniających w istotny sposób warunki pracy badanego układu.
EN
This paper presents the results of investigations of the nonlinear dynamic ferroresonance phenomena in a power system, when taking into consideration the chaotic behavior. The basic tool for numerical investigations was the MicroTran program. The aim of the study was to explore the possibility of modeling system for the chaos ferroresonance and consideration of the occurrence of this phenomenon in the power system. Conclusions received from the results of investigation, can create the basis for the procedures for the planning of development the power system, even for the connection of new customers to existing structures.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W cyklu dwóch artykułów zostaną omówione wybrane zagadnienia związane z problematyką funkcjonowania zabezpieczeń ziemnozwarciowych w izolowanych sieciach średniego napięcia. W niniejszym artykule przedstawiono specyfikę pracy sieci elektroenergetycznych średnich napięć w zakładach przemysłowych, zagadnienia związane z prawidłowym doborem przekładników prądowych w tego typu instalacjach oraz omówiono i przeanalizowano możliwości powstania zjawiska ferrorezonansu. Zaprezentowane w artykule zagadnienia są punktem wyjścia do analizy poprawności działania zabezpieczeń ziemnozwarciowych, które zostaną przedstawione w drugiej części artykułu.
EN
The series of two articles will discuss selected factors related to the operation of earth-fault protection in insulated medium voltage networks. This paper specifies the characteristics of medium-voltage power networks in industry, issues related to the proper choice of CTs in this type of installation and it also discusses and analyzes potential ferroresonance phenomena. The issues presented in this paper are the starting point for an analysis of the functioning of earth-fault protection, which will be discussed in the second part of the article.
Implementation of the new class of 1000 MW power units to a power system creates new problems associated with the operation of its individual components and circuits. One such issue is the phenomenon of ferroresonance in the internal load network. This is not a new problem but it requires examination due to the higher level of supply voltage (10 kV). This paper examines the possibility of ferroresonance occurrence and its character depending on the extent of the network, voltage transformers’ load, the effect of grounding resistors in the star point of the power transformer and the presence of varistor surge arresters. The results are presented in the form of ferroresonance maps. They allow assessing the impact of various parameters on the phenomenon, explaining the reasons for possible failure and properly programming the network conditions in order to avoid the risk of ferroresonance.
PL
Wprowadzanie do systemu elektroenergetycznego bloków energetycznych klasy 1000 MW rodzi nowe problemy związane z eksploatacją poszczególnych jego podzespołów i obwodów. Jednym z takich zagadnień jest zjawisko ferrorezonansu w sieci potrzeb własnych. Nie jest to problem nowy, ale ze względu na wyższy od dotychczasowych poziom napięcia zasilania (10 kV) wymaga zbadania. W artykule autorzy przeanalizowali możliwość wystąpienia ferrorezonansu i jego charakter w zależności od rozległości sieci i obciążenia przekładników napięciowych, wpływ rezystorów uziemiających w punkcie neutralnym transformatora odczepowego oraz obecności ograniczników przepięć. Wyniki zaprezentowano w postaci wykresów bifurkacyjnych i map ferrorezonansu. Pozwalają one ocenić wpływ poszczególnych parametrów pracy na zjawisko, wyjaśnić przyczyny możliwej awarii i prawidłowo zaprogramować warunki pracy sieci tak, aby unikać zagrożenia ferrorezonansem.
Wprowadzanie do systemu elektroenergetycznego bloków energetycznych klasy 1000 MW rodzi nowe problemy związane z eksploatacją poszczególnych jego podzespołów i obwodów. Jednym z takich zagadnień jest zjawisko ferrorezonansu w sieci potrzeb własnych. W artykule przeanalizowano możliwość wystąpienia ferrorezonansu i jego charakter w zależności od rozległości sieci i obciążenia przekładników napięciowych, wpływ rezystorów uziemiających w punkcie neutralnym transformatora odczepowego oraz obecności ograniczników przepięć. Wyniki zaprezentowano w postaci wykresów bifurkacyjnych i map ferrorezonansu.
EN
Implementation of the new class of 1000 MW power units to a power system creates new problems associated with the operation of its individual components and circuits. One of such issues is the phenomenon of ferroresonance in the internal load network. This is not a new problem but it requires examination due to the higher level of supply voltage (10 kV). This paper examines the possibility of ferroresonance occurrence and its character depending on the extent of the network, voltage transformers load, the effect of grounding resistors in the star point of power transformer and the presence of varistor surge arresters. The results are presented in the form of ferroresonance maps. They allow to assess the impact of various parameters on the phenomenon, explain the reasons for possible failure and properly program the network conditions in order to avoid the risk of ferroresonance.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Ferroresonance is a special case of disturbance that involves high levels of overvoltage and overcurrents distortion. This phenomenon can severely affect voltage transformers and its consequences can be catastrophic. This paper analyses different practical solutions against ferroresonance phenomenon in voltage transformers, highlighting the current development of ferroresonance detection techniques. In this regard, this paper introduces a novel ferroresonance detection technique based on Artificial Neural Networks (ANNs).
PL
Ferrorezonans w transformatorze jest zakłóceniem wprowadzającym przepięcia i przeciążenia prądowe. Może on popwodować nawet zniszczenie transformatora. W artykule zaproponowano szereg metod umożliwiających stłumienie ferrorezonansu. Ferrorezonans jest wykrywany dzięki technice bazującej na sztucznych sieciach neuronowych.
Przedstawiono wyniki obliczeń symulacyjnych i pomiarów w warunkach rzeczywistych dotyczących przepięć wewnętrznych występujących w sieciach 6 kV elektrownianych i przemysłowych oraz omówiono sposoby tłumienia przepięć ferrorezonansowych.
EN
Presents results of simulation calculations and measurements in real conditions, concerning internal overvoltages occuring in 6 kV power plant and industrial grids. Discusses methods of suppressing ferroresonance overvoltages.
W artykule podano analizę zjawiska ferrorezonansu prądowego i napięciowego. Podano podstawy analizy harmonicznej wraz z przykładami. Przedstawiono wpływ przekładników na możliwość wystąpienia ferrorezonansu, a także przedstawiono sposoby eliminacji skutków ferrorezonansu.
EN
In the paper is given analyse of phenomena of current and voltage ferroresonance. There are given the prinzip of spectrum analyse with exemples. There were describes influence of voltage transformers on the possibilities of occurrence of ferroresonance. There are presented the ways of its elimination. Finally given conclusions.
Artykuł dotyczy analizy sieci elektroenergetycznych średnich napięć, która przeprowadzona została w celu rozpoznania warunków eksploatacji w aspekcie występowania ferrorezonansu. Zaprezentowano udokumentowany przypadek wystąpienia ferrorezonansu, który doprowadził do uszkodzenia przekładników napięciowych. Analizę przeprowadzono na podstawie opracowanego modelu układu sieci oraz wyników badań symulacyjnych, mających na celu określenie warunków i skutków występowania ferrorezonansu, jak i sposobów jego eliminacji.
EN
The article reports a medium voltage power grid analysis carried out to identify the grid’s operating conditions in the aspect of ferroresonance occurrence. A documented ferroresonance instance is presented, which led to the voltage transformers’ damage. The analysis was based on an original grid system model and on results of simulation studies designed to determine the ferroresonance occurrence conditions and consequences, as well as means to eliminate it.
Bezpieczniki przekładnikowe stanowią zabezpieczenia obwodów uzwojeń pierwotnych przekładników napięciowych od skutków zwarć. W praktyce eksploatacji sieci elektroenergetycznych średnich napięć z przekładnikami obserwowane są przypadki zadziałań bezpieczników przekładnikowych w następstwie zjawisk ferrorezonansowych. Przyczyną zjawisk ferrorezonansowych w przekładniku jest najczęściej nagły wzrost napięcia na jego uzwojeniu pierwotnym, wywołany przez przepięcia łączeniowe lub atmosferyczne. Wobec zmniejszenia się w tych warunkach indukcyjności magnesowania przekładnika może wystąpić sytuacja, w której indukcyjność ta z pojemnością doziemną systemu elektroenergetycznego stworzą obwód rezonansowy. W większości przypadków skutkuje to niekontrolowanym wzrostem prądu w obwodzie pierwotnym przekładnika, czego konsekwencją może być zadziałanie bezpiecznika przekładnika. Wieloletnia eksploatacja przekładników w systemach elektroenergetycznych średnich napięć z izolowanym punktem neutralnym potwierdza przypadki takich zdarzeń.
EN
Measuring transformer fuses are used to the protection of primary winding of voltage measuring transformers against the ef-fects of short-circuits. In practice, under operating conditions of medium voltage networks with voltage measuring transfor-mers, there have been observed some cases of fuse maloperation resulting from the ferroresonance phenomena. The reason of ferroresonance phenomena in voltage measuring transformer is mostly a step-wise change of voltage across its primary winding, due to switching overvoltages or lightning surges. Under these circuimstances, the magnetizing inductance of vol-tage measuring transformer is significantly diminished, so a resonance circuit may be formed with the capacitance of power system versus earth. In most cases it results in an uncontrolled rise of the current in primary winding of voltage measuring transformer and consequently-maloperation of the fuse protection. Long-lasting observations on operation of voltage measur-ing transformers in medium voltage power system with isolated neutral point have confirmed the events of cases being considered in this paper.
Zjawisko ferrorezonansu jest uważane za główną przyczynę uszkodzeń przekładników napięciowych instalowanych w układach elektroenergetycznych. Dodatkowym negatywnym jego skutkiem jest także powstawanie przepięć dorywczych w postaci ferrorezonansowych drgań napięć, stanowiących narażenia dla pozostałych elementów układów elektroenergetycznych. W artykule przedstawiono analizę wybranych przypadków zjawiska ferrorezonansu w przemysłowych sieciach elektroenergetycznych średnich napięć, przeprowadzoną z zastosowaniem Electromagnetic Transients Program (EMTP).
EN
This paper presents computer modeling and analysis of ferroresonance in the MV industrial electrical power systems. It has got essential importance in designing and exploitation of electrical power systems. Presented problem was analyzing by Electromagnetic Transients Program (EMTP).
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.