Analiza przepięć piorunowych przenoszonych przez transformatory rozdzielcze do sieci niskiego napięcia

• Autorzy: Furgał J. , Kuniewski M.

Identyfikatory

DOI

10.7862/re.2013.7

Warianty tytułu

EN

Analysis of lightning overvoltages transferred through distribution transformers to low voltage networks

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Urządzenia elektryczne niskiego napięcia są poddawane działaniu przepięć powstających w sieciach i instalacjach niskiego napięcia oraz przepięć powstających w sieciach rozdzielczych. Analiza narażeń przepięciowych w sieciach niskiego napięcia ma duże znaczenie ze względu na wzrastającą liczbę urządzeń elektrycznych niskiego napięcia i aparatury elektrycznej wrażliwej na oddziaływanie przepięć oraz zwiększające się wymagania odnośnie do niezawodności ich działania. Przepięcia powstające w sieciach rozdzielczych docierają do sieci niskiego napięcia między innymi w wyniku zjawiska przenoszenia przepięć przez uzwojenia transformatorów rozdzielczych. Uzwojenia transformatorów stanowią bowiem złożone nieliniowe układy elektryczne między którymi istnieją silne sprzężenia elektromagnetyczne. Przyczyną powstawania przepięć o największych wartościach w sieciach rozdzielczych są wyładowania piorunowe do linii napowietrznych. Podstawą analizy przepięć w układach elektroenergetycznych są głównie wyniki symulacji komputerowych wykonane z zastosowaniem modeli urządzeń odzwierciedlających zjawiska fizyczne w warunkach szybkozmiennych zjawisk przejściowych. W artykule przedstawiono analizę przepięć piorunowych w sieciach niskiego napięcia przenoszonych przez transformatory rozdzielcze na podstawie wyników obliczeń przepięć wykonanych z zastosowaniem programu Electromagnetic Transients Program-Alternative Transients Program (EMTP-ATP). Do obliczeń zastosowano wysokoczęstotliwościowy model transformatora rozdzielczego, opracowany na podstawie wyników rejestracji funkcji przenoszenia. Analizowano wpływ beziskiernikowych ograniczników przepięć z tlenków metali na przepięcia piorunowe przenoszone przez transformatory rozdzielcze do sieci niskiego napięcia.

EN

Low voltage electrical devices are affected on overvoltages occurred in low voltage networks and in medium voltage networks. Analysis of overvoltages in low voltage networks is very important due to increasing number of low voltage equipment and increasing demands on electrical reliability. Overvoltages occurred in medium voltage networks are transferred through power transformer windings to low voltage networks. Transformer windings behave as non linear electromagnetic coupled elements. Origin of transferred overvoltages with biggest maximal values are lightning overvoltages to overhead lines. Main research area in this field of study is made with computer simulations which uses high frequency models. This paper presents analysis of lightning overvoltages transferred to low voltages netwoks through power transformer windings made by simulations performed in Electromagnetic Transients Program-Alternative Transients Program (EMTP-ATP). Simulations uses high frequency transformer model which was developed with measured frequency characteristics. Analysis of influence of metal oxide surge arresters on maximal values of overvoltages transferred to low voltage windings was done.

Słowa kluczowe

PL

przepięcia piorunowe; przepięcia przenoszone; transformatory rozdzielcze; ochrona przepięciowa; symulacje komputerowe

EN

lightning overvoltages; distribution transformers; transferred overvoltages; overvoltage protection; computer simulations

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Elektrotechnika
• Rocznik: 2013
• Tom: z. 33 [289]
• Strony: 105--116
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Furgał J.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Katedra Elektrotechniki i Elektroenergetyki, Al. A. Mickiewicza 30, 30-962 Kraków

autor

Kuniewski M.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Katedra Elektrotechniki i Elektroenergetyki, Al. A. Mickiewicza 30, 30-962 Kraków

Bibliografia

• [1] Angélica da Costa Oliveira Rocha: Electrical transient interaction between transformers and the power system, on behalf of Cigré-Brazil Joint Working Group - JWG - A2/C4-03, CIGRE 2008
• [2] Borghetti A., Morched A., Napolitano F., Nucci C. A., Paolone M.: Lightning-induced overvoltages transferred through distribution power transformers, IEEE Trans. on Pow. Deliv., Vol. 24, No. 1, Jan. 2009, pp. 360 – 372
• [3] CIGRE Working Group 33-01 of Study Committee 33: Overvoltages and insulation coordination: Guide to procedure for estimating the lightning performance of transmission lines, CIGRE Publication, No 63, Oct. 1991
• [4] De Conti A. R., Visacro S., Pereira C., Silveira F. H., Duarte J. V. P.: Effects of transferred lightning surges on consumer's loads for typical Brazilian low voltage networks. 26th Int. Conf. on Light. Protec., Cracow, 2 - 6 Sept. 2003, paper 6a.2, pp. 423 – 428
• [5] Dommel H. and et. al.: Electromagnetic Transients Program - Theory Book, Portland, prepared for BPA, 1986
• [6] EN 60071-2: Insulation coordination. Part. 2: Application guide.
• [7] Furgał J., Kuniewski M.: Wyznaczanie napięć przenoszonych przez transformatory przy zastosowaniu charakterystyk częstotliwościowych, Zesz. Nauk. Wydz. Elektrot. i Autom. Polit. Gdańskiej, Nr 31, 2012, str. 49 - 52
• [8] Gustavsen B., Semelyen A.: Rational approximation of frequency domain response by vector fitting, IEEE Trans. Pow. Deliv., Vol. 14, No. 3, July 1999, pp. 1052 - 1059
• [9] Gustavsen B.: Wide band modeling of power transformers, IEEE Trans. on Pow. Deliv., Vol. 19, No. 1, Jan. 2004, pp. 414 - 422
• [10] IEEE Working Group 3.4.11.: Modeling of metal oxide surge arresters, IEEE Trans. Pow. Deliv., Vol. 7, No. 1, Jan. 1992, pp. 302 - 309
• [11] Obase P. F., Romero F., Janiszewski J. M., Piantini A., Neto A. S., Carvalho T. O., Araújo Filho A. A.: Lightning surges transferred to the secondary of distribution transformers due to direct strikes on mv lines, considering different lv line configurations, X Int. Symp. on Light. Protection, 9th - 13th Nov., 2009, Curitiba (Brazil), pp. 581 - 586
• [12] Ograniczniki przepięć z tlenków metali typu LOVOS - 5 i LOVOS - 10. ABB low voltage products, 2009 (strona internetowa: www.abb.pl)
• [13] Ograniczniki przepięć z tlenków metali typu POLIM - D. ABB Power Distribution, Wyd. 08.2011 (strona internetowa: www.abb.pl)
• [14] Popov M., van der Sluis L., Smeets R. P. P.: Evaluation of surge-transferred overvoltages in distribution transformers, Elec. Pow. Syst. Research, Vol. 78, Issue 3, March 2008, pp. 441 - 449
• [15] Transformatory olejowe. Katalog transformatorów produkcji ABB, Łódź 2004