Impact of electric energy quality on fire safety of transformers

• Autorzy: Banasiak Rafał , Ptak Szymon

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0016.1799

Warianty tytułu

PL

Badanie wpływu jakości energii elektrycznej na bezpieczeństwo pożarowe transformatorów energetycznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The use of non-linear devices causes unfavourable changes in the operation of the power system. First of all, they are a source of higher harmonics in network waveforms, which tend to increase the eddy currents. Their effect consists in raising the temperature of transformer cores. This, in turn, translates into their failure rate and fire safety, including reducing the actual value of rated power. The article describes the results of experimental studies carried out on a large scale. An analysis was performed of the quality of electric power depending on the type of network load. The results have shown that the increase in the use of non-linear receivers such as LED lighting, electronic chargers, inverters, etc. may have a tangible impact on the fire hazard of distribution transformers. Examples of calculations have been presented, which prove the necessity of taking into account the influence of higher harmonics on the reduction of the real rated power of power transformers.

PL

Użytkowanie urządzeń o charakterze nieliniowym wprowadza niekorzystne zmiany w funkcjonowaniu systemu elektroenergetycznego. Przede wszystkim są one źródłem wyższych harmonicznych w przebiegach sieciowych, co wpływa na zwiększenie prądów wirowych. Ich oddziaływanie sprowadza się do podnoszenia temperatury rdzeni transformatorów. To z kolei przekłada się na ich awaryjność i bezpieczeństwo pożarowe, w tym na obniżenie rzeczywistej wartości mocy znamionowej. Artykuł opisuje wyniki badań doświadczalnych przeprowadzonych w dużej skali. Analizie poddano jakość energii elektrycznej w zależności od rodzaju obciążenia sieci. Wyniki pozwalają stwierdzić, że wzrost wykorzystania nieliniowych odbiorników takich jak: oświetlenie LED, ładowarki elektroniczne, przetwornice częstotliwości itp. może realnie wpływać na zagrożenie pożarem transformatorów rozdzielczych. Przedstawiono przykładowe obliczenia, które dowodzą konieczności uwzględnienia wpływu wyższych harmonicznych na obniżenie rzeczywistej mocy znamionowej transformatorów energetycznych.

Słowa kluczowe

EN

power quality; transformer; fire safety

PL

jakość energii elektrycznej; transformator; bezpieczeństwo pożarowe

• Wydawca: Szkoła Główna Służby Pożarniczej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe SGSP / Szkoła Główna Służby Pożarniczej
• Rocznik: 2022
• Tom: Nr 84
• Strony: 7--30
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Banasiak Rafał

• The Main School of Fire Service (cadet officer)

autor

Ptak Szymon

• The Main School of Fire Service

• https://orcid.org/0000-0002-8700-6805

Bibliografia

• [1] Regulation of the Minister of Economy of 4 May 2007 on detailed conditions for the operation of the power system.
• [2] Ptak S., Wpływ nieliniowych odbiorników na bezpieczeństwo pracy transformatora, Politechnika Warszawska, Warsaw 2018 (unpublished material).
• [3] Piłatowicz A., Zielińska A., Elektrotechnika i elektronika dla nieelektryków, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warsaw 2004.
• [4] Łangowski K., Pożary transformatorów olejowych, “Strażak” 2016, 1, pp. 50–51.
• [5] Goźlińska E., Maszyny elektryczne, Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, Warsaw 1998.
• [6] Strojny J., Strzałka J., Bezpieczeństwo eksploatacji urządzeń, instalacji i sieci elektroenergetycznych, Tarnobus Sp. z o.o., Kraków–Tarnobrzeg 2018.
• [7] Ptak S., Zagrożenia elektroenergetyczne w środowisku pracy, Szkoła Główna Służby Pożarniczej, Warsaw 2020.
• [8] Kuśmierek Z., Harmoniczne w systemach elektroenergetycznych, “Przegląd Elektrotechniczny” 2006, 6, pp. 8–19.
• [9] Fiorillo F., Measurement and characterization of magnetic materials, Academic Press, Cambrigde 2004.
• [10] Sonel, Instrukcja obsługi SONEL PQM-711, Sonel Wersja 1.40.11, Warsaw 2022.
• [11] IEC 61000-4-30: 2015-05 Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 4-30: Testing and measurement methods – Power quality measurement methods.
• [12] Sonel, Instrukcja obsługi programu Sonel Analiza 4, Sonel Wersja 4.6.0, Warsaw 2022.
• [13] Kot A., Nowak W., Szpyra W., Tarko R., Analysis of the impact of nonlinear loads on capacitor banks for reactive power compensation in MV/LV substations, “Przegląd Elektrotechniczny” 2013, 10, pp. 172–175.
• [14] Perka B., Rozpraszanie energii elektrycznej w przewodach elektrycznych pod wpływem temperatur pożarowych, „Przegląd Elektrotechniczny” 2021, 6, pp. 105-108.
• [15] Racewicz S., Rokicki M., Analysis of harmonic reduction methods for transformer substations, “Technical Sciences” 2020, 23(1), pp. 5–23.
• [16] Cataliotti A., Crotti G., Delle Femine A., Cosentino V., Compensation of Nonlinearity of Voltage and Current Instrument Transformers, “IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement” 2018, 99, pp. 1–11.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu „Społeczna odpowiedzialność nauki” - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).