Switching overvoltage analyses under distorted supply voltage conditions

• Autorzy: Chmielewski Tomasz , Oramus Piotr , Kuczek Tomasz

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2019.03.28

Warianty tytułu

PL

Analiza wpływu wyższych harmonicznych w napięciu zasilającym na napięcie powrotne między stykami wyłącznika

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents the impact of the higher harmonics presence in the supply voltage on the generated transient recovery voltage (TRV), which inherently appear between circuit breaker contacts (CB) after current interruption. In the current version the international standards from committees such as CIGRE or IEC are silent about this topic. The research presented in this paper, includes laboratory experiments and simulations, for ideal supply voltage conditions and the supply voltage with certain harmonic content. The black-box conductance model of electric arc, based on Cassie-Mayr equation was used for the simulations.

PL

Artykuł przedstawia analizę wpływu wyższych harmonicznych w napięciu zasilającym na napięcie powrotne (TRV) pojawiające się między stykami wyłącznika po przerwaniu prądu. Motywacją do powstania artykułu stał się fakt, iż normy międzynawowych komitetów takich jak CIGRE czy IEC w obecnych wersjach nie poruszają tego zagadnienia. Artykuł zawiera wyniki analiz oraz eksperymentów laboratoryjnych dla warunków bez harmonicznych oraz z harmonicznymi obecnymi w napięciu zasilającym. W symulacjach zastosowano model łuku elektrycznego w oparciu o równania Cassiego – Mayra.

Słowa kluczowe

EN

insulation co-ordination; TRV; Cassie-Mayr; arc; harmonic; distortion; transients

PL

koordynacja izolacji; napięcie powrotne; łuk elektryczny; Cassie-Mayr; wyższe harmoniczne; stany nieustalone

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2019
• Tom: R. 95, nr 3
• Strony: 119--125
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Chmielewski Tomasz

• ABB Corporate Research Center, Starowiślna 13 A Str., 31-038 Krakow, Poland

autor

Oramus Piotr

• ABB Corporate Research Center, Starowiślna 13 A Str., 31-038 Krakow, Poland

autor

Kuczek Tomasz

• ABB Corporate Research Center, Starowiślna 13 A Str., 31-038 Krakow, Poland

Bibliografia

• [1] IEC 60071-4:2004: Insulation co-ordination – Part 4: Computational guide to insulation co-ordination and modelling of electrical networks
• [2] IEC 60071-2: 2004. Insulation co-ordination – Part 2: Application Guide
• [3] IEEE Guide for the Application of Insulation Coordination. IEEE Std 1313.2-1999
• [4] IEEE Recommended Practice for Industrial and Commercial Power Systems Analysis, IEEE Std 399-1997
• [5] IEEE Recommended Practice for Overvoltage and Insulation Co-ordination of Transmission Systems at 1000 kV AC and Above, IEEE Std 1862™-2014
• [6] Application Guide for Transient Recovery Voltage for AC HighVoltage Circuit Breakers, IEEE Std C37.011™-2005:
• [7] CIGRE Working Group 02 (SC 33), “Guidelines for Representation of Network Elements when Calculating Transients,” CIGRE Brochure 39, 1990
• [8] Modeling and Analysis of System Transients Modeling and Analysis of System Transients Using Digital Programs, IEEE working group 15.08.09. 2013
• [9] The calculation of switching surges – III. Transmission line representation for energization and re-energization studies with complex feeding networks" – CIGRE study committee 13 – Electra Nr 62
• [10] Kuczek T., Florkowski M., Piasecki W.: Analyses of vacuum circuit breaker switching transients in medium voltage networks with respect to LC filters of solar converters, International Conference on HV Engineering and Application, Poznań, 2014
• [11] Oramus P., Smugała D., Zydroń P.: Modeling of specific harmonics source in EMTP-ATP, Przegląd Elektrotechniczny R. 89, No. 8/2013, pp. 20-324, 2013
• [12] Sowa K., Baszyński M., Piróg S.: Jednofazowy energetyczny filtr aktywny z zasobnikiem energii do kompensacji wahań mocy czynnej w linii zasilającej, Przegląd Elektrotechniczny, vol. 93, no. 3, pp. 260-266, 2017
• [13] Kowalak R., Czapp S., Dobrzyński K., Klucznik J., Lubośny Z.: Harmonics produced by traction substations – computer modelling and experimental verification, Przegląd Elektrotechniczny, R. 93, nr 6/2017, pp. 13-18, 2017
• [14] Kandyba, A.: Modelling of gliding arc in non-thermal plasma reactors, Przegląd Elektrotechniczny, R. 89, Nr 2a/2013, p 5154, 2013
• [15] Chmielak, W.: ATP/EMTP modelling and simulation of current interruptions by vacuum current breaker in respect of post-arc phenomena, Przegląd Elektrotechniczny, R. 86, Nr 12/2017, p. 208-211, 2010
• [16] Budzisz J., Wróblewski Z.: Modeling of switching effects in capacitive circuit with a vacuum switch and varistor surge protection, Przegląd Elektrotechniczny, R. 88, Nr 5a/2012, pp. 284-289, 2012
• [17] Annakkage, U.D.; Nair, N.K.C.; Liang, Y.; Gole, A.M.; Dinavahi, V.; Gustavsen, B.; Noda, T.; Ghasemi, Hassan; Monti, A.; Matar, M.; Iravani, R.; Martinez, J.A., "Dynamic System Equivalents: A Survey of Available Techniques," Power Delivery, IEEE Transactions on , vol.27, no.1, pp.411,420, Jan. 2012
• [18] Dawidowski P., Sowa K., Stosur M., Szewczyk M., Balcerek P.: „Reduction of THD by switching frequency optimization in three-level NPC inverter”, Przegląd Elektrotechniczny,R. 90 nr 8/2014, pp. 18-21, 2014
• [19] Yuefeng Liang; Xi Lin; Gole, A.M.; Ming Yu, "Improved Coherency-Based Wide-Band Equivalents for Real-Time Digital Simulators," Power Systems, IEEE Transactions on , vol.26, no.3, pp.1410,1417, Aug. 2011
• [20] Matar, M.; Iravani, R., "A Modified Multiport Two-Layer Network Equivalent for the Analysis of Electromagnetic Transients," Power Delivery, IEEE Transactions on , vol.25, no.1, pp.434,441, Jan. 2010
• [21] Shun Liang, Qiaohui Hu, Wei-Jen Lee: A Survey of Harmonic Emissions of a Commercially Operated Wind Farm, IEEE Transactions on Industry Applications, VOL. 48, NO. 3, MAY/JUNE 2012, pp. 1115-1123
• [22] M.J. Ortega, J.C. Hernández, O.G. García: Measurement and assessment of power quality characteristics for photovoltaic systems: Harmonics, flicker, unbalance, and slow voltage variations, Electric Power Systems Research, March 2013, pp. 23-35
• [23] Babak Badrzadeh, Manoj Gupta: Practical Experiences and Mitigation Methods of Harmonics in Wind Power Plants, IEEE Transactions on Industry Applications, VOL. 49, NO. 5, September/October 2013, pp. 2279-2289
• [24] EN50160, “Voltage characteristics of electricity supplied by public electricity networks”, 2010
• [25] IEEE Draft Guide for Applying Harmonic Limits on Power Systems," IEEE P519.1/D12, July 2012 , vol., no., pp.1,124, Feb. 26 2015
• [26] IEC 61000-2-2, EMC Part 2-2: Environment Compatibility levels for low frequency conducted disturbances and signalling in public low-voltage power supply systems, 2002
• [27] IEC 61000-2-1, EMC Part 2-1: Description of the environment — Electromagnetic environment for low-frequency conducted disturbances and signalling in public power supply systems, 1990
• [28] Electrical Transient Interaction Between Transformers and the Power System, Part 1: Expertise, CIGRE Joint Working Group A2/C4.39, ISBN: 978-2-85873272-2, 2014
• [29] IEEE Guide To Describe The Occurrence and Mitigation Of Switching Transients Induced By Transformer Switching Device and System Interaction, IEEE C57.142, September, 2010
• [30] CIGRE WG 13.01, State of the art of circuit- breaker modelling, 1998
• [31] Chmielewski T., Oramus P., Florkowski M.: Modelowanie łuku elektrycznego w analizach przepięć łączeniowych podczas przerywania prądu przy użyciu niskonapięciowych przekaźników elektromechanicznych, Przegląd Elektrotechniczny (ISSN 0033-2097) No. 2/2016, pp. 202-206, 2016
• [32] An improved circuit-breaker model in models language for ATP-EMTP code, IPST '99 - International Conferences on Power Systems Transients, Budapest - Hungary, pp. 493-498, June 20-24, 1999
• [33] Otomański P., Wiczyński G.: Wykorzystanie programowalnego źródła napięcia przemiennego do generacji wyższych harmonicznych w badaniach jakości energii elektrycznej, Przegląd Elektrotechniczny nr 8/2015, R. 91, pp. 38-41, 2015

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).