Influence of temperature on overvoltages in transformer windings

• Autorzy: Florkowski M. , Florkowska B. , Furgał J. , Pająk P.

Warianty tytułu

PL

Wpływ temperatury na przepięcia w uzwojeniach transformatorów

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Transformers operating in power grids or industrial environment may be subjected to transients or stimulus with different wave fronts. In industrial networks distribution transformers are exposed to many switching operations which often generate overvoltages. Overvoltages usually have oscillatory components. These components can be sources of resonance inside overvoltages in transformers. If the spectrum of incoming surge voltage matches that of the winding, a corresponding winding resonance will be excited. Therefore external transients occurring in power systems can trigger internal overvoltages with large maximum values in the transformer windings. Analysis of the influence of oil temperature on frequency characteristics of the voltage in transformer windings is very important from a practical point of view. The impact of oil and temperature on the frequency characteristics of internal voltages are presented in this paper. Time domain step response signals of transient voltages in windings, generated for a given step voltage with a selected rise time, are also presented. The paper presents investigation results for disc and layer model transformer windings. The presented results might be used both in the design and optimization of transformers windings.

PL

Transformatory pracujące w sieciach elektrycznych lub w środowisku przemysłowym mogą być poddawane działaniu przepięć o zróżnicowanych przebiegach. W sieciach przemysłowych transformatory rozdzielcze są poddawane działaniu częstych przepięć łączeniowych. Przepięcia zawierają zwykle składowe oscylacyjne. Mogą być one źródłem zjawisk rezonansowych. Przepięcia generowane w sieciach elektrycznych mogą więc być źródłem przepięć o dużych wartościach maksymalnych wewnątrz uzwojeń transformatorów. Analiza wpływu temperatury na przepięcia w transformatorach ma duże znaczenie praktyczne. W artykule przedstawiono wpływ temperatury oleju na charakterystyki częstotliwościowe przepięć wewnętrznych w uzwojeniach. Zamieszczono także przebiegi napięć przejściowych generowanych wewnątrz uzwojeń podczas działania udarów napięciowych prostokątnych o różnych czasach narastania do wartości maksymalnej. Badania wykonano dla uzwojenia modelowego dyskowego i warstwowego. Przedstawione wyniki mogą znaleźć zastosowanie w projektowaniu i optymalizacji uzwojeń transformatorów.

Słowa kluczowe

EN

transformar windings; overvoltages; influence of temperature

PL

uzwojenia transformatorów; przepięcia; wpływ temperatury

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 59, nr 2
• Strony: 156--160
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., wykr., wzory

Twórcy

autor

Florkowski M.

• ABB CORPORATE RESEARCH, ul. Starowiślna 13a, 31-038 Kraków, Poland

autor

Florkowska B.

• AGH University of Science and Technology, Department of Electrical and Power Engineering, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Furgał J.

• AGH University of Science and Technology, Department of Electrical and Power Engineering, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Pająk P.

• AGH University of Science and Technology, Department of Electrical and Power Engineering, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• [1] Gustavsen B.: Study of Transformer Resonant Overvoltages Caused by Cable-Transformer High-Frequency Interaction, IEEE Trans. on Pow. Deliv., Vol. 25, No. 2, April, 2010, pp. 770 – 779.
• [2] Morched S., Marti L., Brierly R. H., Lackey J. G.: Internal Winding Stresses in EHV Generator Set-Up Transformer Failures, IEEE Trans. on Pow. Deliv., No. 11, 1996, pp. 888 – 894.
• [3] Paap G. C., Alkema A. A., Sluis L.: Overvoltages in Power Transformers Caused by No-Load Switching, IEEE Trans. on Pow. Deliv., No. 10, 1995, pp. 301 – 307.
• [4] Florkowski M., Furgał T.: Transformer Winding Defects Identification Based on High Frequency Method, Measurement Science and Technology, Institute of Physics Publishing, Vol. 18, 2007, pp. 2827 – 2835.
• [5] Florkowska B., Florkowski M., Furgał J., Roehrich J., Zydroń P.: Impact of Fast Transient Phenomena on Electrical Insulation Systems, Wydawnictwa AGH, ISBN 978-83-7464-480-8, 2012.
• [6] Jonscher A.: Dielectric Relaxation in Solids, Chelsea Press, London, 1983.
• [7] Gubanski S.: Dielectric Response Methods for Diagnostics of Power Transformers, CIGRE, 2004, No. 254.
• [8] Lundgard L. E., Linhjell D., Hestad O. L., Borlaug J. T.: High Frequency Dielectric Response of Paper/oil Insulation, IEEE Int. Conf. on Dielectric Liquids, ICDL, 2008, pp. 1- 4.
• [9] Gjaerde L,. Lundgard L., Ildstad E.: Effect of Temeperature and Moisture on the Dielectric Properties of Oil-impregnated Celullose, Int. Symp. HV Eng., Gratz, ISH’95, 1995, paper No. 1060.
• [10] Linhjell D., Hestad O. L., Gafvert U., Lundgard L. E.: Dielectric Response of Oil-impregnated Cellulose from 0.1 mHz to 3 MHz, Int. Conf. on Dielectric Liquids, ICDL 2005, pp. 277 – 280.
• [11] Gafvert U., Adeen L., Tapper M., Ghasemi P., Jonsson B.: Dielectric Spectroscopy in Time and Frequency Domain Applied to Diagnostics of Power Transformers, 6th ICPADM, Xian, June 21 - 26, 2000.
• [12] Zaengl W.: Dielectric Spectroscopy in Time and Frequency Domain for HV Power Equipment, IEEE El. Insul. Magazine, Vol. 19, No. 5, 2003, pp. 1 – 19.
• [13] Gubanski S. M. , Boss P., Csepes G. , Houhanessian V., Filippini J. , Guuinic P., Gafvert U., Karius V. , Lapworth J. , Urbani G. , Werelius P. , Zaengl W.: Dielectric Response Methods for Diagnostics of Power Transformers, IEEE El. Insul. Mag., Vol. 19, No. 3, 2003, pp. 1 – 18.
• [14] Jaya M., Leibfried T.: Dielectric Modeling and Diagnosis of the Oil-paper Insulation System in Power Transformers, 16th Int. Sym on High Voltage Eng, Johannesburg, 2009, paper C – 39.
• [15] Florkowski M., Furgał J.: Detection of Transformers Winding Deformation Based on Transfer Function - Measurement and Simulations, Meas. Science and Techn., No. 14, 2003, pp. 1986 - 1992.