Obszar działania Komitetu Studiów C4 jest bardzo szeroki, dotyczy zarówno zjawisk, metodyk jak i narzędzi do analiz różnych kwestii funkcjonowania systemu elektroenergetycznego, w tym: jakości energii elektrycznej, kompatybilności elektromagnetycznej (EMC), dynamiki pracy systemów elektroenergetycznych, wyładowań atmosferycznych i koordynacji izolacji. Na sesję CIGRE 2022 w Paryżu Komitet C4 wytypował trzy tematy preferowane: PS1: Wyzwania i osiągnięcia w zakresie jakości energii (PQ) i kompatybilności elektromagnetycznej, PS2: Wyzwania i osiągnięcia w koordynacji izolacji i badaniach nad wyładowaniami atmosferycznymi, PS3: Wyzwania i osiągnięcia w dynamice systemu elektroenergetycznego. Spośród nadesłanych publikacji na sesję CIGRE zaakceptowanych zostało 59 referatów. W artykule przedstawiono charakterystykę tych referatów.
EN
The area of the Study Committee C4 activity is very wide and concerns occurrences, methodologies and tools to analyse various issues referring to a power system functioning including power quality performance, electromagnetic compatibility (EMC), power system dynamics, lightnings and insulation co-ordination. Three preferential subjects were selected by the Committee C4 for the CIGRE Session 2022 in Paris. They were: PS1 - Challenges and achievements in the power quality (PQ) and electromagnetic compatibility (EMC), PS2 - Challenges and achievements in insulation co-ordination and in research of lightnings, PS3 - Challenges and achievements in power system dynamics. From among all submitted publications only 59 were accepted to be presented during the CIGRE Session. Depicted are characteristics of these papers.
Koordynacja izolacji jest jednym z podstawowych procesów w zarządzaniu przez operatora systemu przesyłowego obecną i przyszłą infrastrukturą sieciową. Dostępne narzędzia analityczne klasy EMTP stanowią istotną alternatywę wobec klasycznych i często uproszczonych metod wyznaczania przepięć reprezentatywnych. W artykule przedstawiono przegląd praktycznych technik modelowania zjawisk elektromagnetycznych i falowych dla celów koordynacji izolacji w zakresie przepięć atmosferycznych. Przedstawiono także przykładowe symulacje EMTP na modelu jednej z rzeczywistych rozdzielni 400 kV w Krajowym Systemie Przesyłowym jako elementu całościowego procesu koordynacji izolacji. Artykuł zakończono najważniejszymi spostrzeżeniami i wnioskami dotyczącymi nie tylko środków ochrony przepięciowej, ale także alternatywnych rozwiązań projektowych i ruchowych wspomagających prawidłową koordynację izolacji obiektów sieciowych.
EN
Insulation coordination is one of the fundamental processes in the transmission system operator’s management of its present and future power network infrastructure. Available EMTP analytical tools are an important alternative to conventional and often simplified methods for the calculation of representative overvoltages. The article presents a review of practical techniques for modelling electromagnetic and wave phenomena for the purpose of insulation coordination within the scope of atmospheric overvoltages. Exemplary EMTP simulations on the model of one of the existing 400 kV substation in the national transmission system have been also presented. These simulations are an element of the overall process of insulation coordination. The article concludes with the most relevant observations and conclusions regarding not only overvoltage protection measures, but also alternative design and operational solutions to support correct insulation coordination of power facilities.
Koordynacja izolacji jest jednym z podstawowych procesów w zarządzaniu przez operatora systemu przesyłowego obecną i przyszłą infrastrukturą sieciową. Dostępne narzędzia analityczne klasy EMTP stanowią istotną alternatywę wobec klasycznych i często uproszczonych metod wyznaczania przepięć reprezentatywnych. W artykule przedstawiono przegląd praktycznych technik modelowania zjawisk elektro- magnetycznych i falowych dla celów koordynacji izolacji w zakresie przepięć atmosferycznych. Przedstawiono także przykładowe symulacje EMTP na modelu jednej z rzeczywistych rozdzielni 400 kV w Krajowym Systemie Przesyłowym jako elementu całościowego procesu koordynacji izolacji. Artykuł zakończono najważniejszymi spostrzeżeniami i wnioskami dotyczącymi nie tylko środków ochrony przepięciowej, ale także alternatywnych rozwiązań projektowych i ruchowych wspomagających prawidłową koordynację izolacji obiektów sieciowych.
EN
Insulation coordination is one of the fundamental processes in the transmission system operator’s management of its present and future power network infrastructure. Available EMTP analytical tools are an important alternative to conventional and often simplified methods for the calculation of representative overvoltages. The article presents a review of practical techniques for modelling electromagnetic and wave phenomena for the purpose of insulation coordination within the scope of atmospheric overvoltages. Exemplary EMTP simulations on the model of one of the existing 400 kV substation in the national transmission system have been also presented. These simulations are an element of the overall process of insulation coordination. The article concludes with the most relevant observations and conclusions regarding not only overvoltage protection measures, but also alternative design and operational solutions to support correct insulation coordination of power facilities.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
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.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono modele probabilistyczne zdarzeń, będących przyczyną powstawania przepięć łączeniowych, determinujących wymiarowanie odstępów izolacyjnych w liniach napowietrznych. Badano zarówno przepięcia występujące w czasie załączania linii jak i przy samoczynnym ponownym załączaniu. Otrzymane rozkłady statystyczne wykorzystano do wymiarowania odstępów powietrznych izolacji faza-ziemia oraz faza-faza. Analizy przeprowadzono zarówno z uwzględnieniem, jak i pominięciem ochrony przepięciowej rozważanej linii.
EN
The article presents the probabilistic models of events, being the cause of switching overvoltages, determining the dimensioning of insulation gaps in the overhead lines. Values of overvoltages occurring during switching on the lines and occurring during their automatic reclosing were calculated. The statistical distributions of overvoltages, being the result of calculation, were used for dimensioning of phase-to-ground and phase-to-phase air gaps insulation. Analyses were performed both with and without taking into account the line surge protection.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono wybrane aspekty analizy koordynacji izolacji wykorzystywane w praktyce projektowania stacji wysokich i najwyższych napięć. Omówiono główne założenia typowych analiz przepięciowych oraz przedstawiono metody obliczeniowe wspomagające proces poprawnego doboru środków ochrony odgromowej. Przedstawiono metody modelowania narażeń przepięciowych oraz modele poszczególnych elementów systemu, istotnych z puntu widzenia koordynacji izolacji. Szczególny nacisk położono na uwzględnienie zjawisk nieliniowych oraz charakterystyk częstotliwościowych, pozwalających na uzyskanie wymaganej dokładności obliczeń. Przedstawiono wyniki przykładowej analizy wpływu długości linii kablowej na wartości przepięć występujących w miejscu zainstalowania transformatora. Analizę przepięciową przeprowadzono dla schematu jednokreskowego typowej stacji rozdzielczej wysokich napięć w izolacji gazowej typu SF6, dla której przyjęto typowe parametry konstrukcyjne linii napowietrznych i kablowych, parametry konstrukcji wsporczych linii napowietrznych, oraz modele aparatów i urządzeń stacji wraz z doprowadzeniami, w szczególności modele transformatorów oraz ograniczników przepięć. Dla ograniczników przepięć dokonano oceny skuteczności i niezawodności ograniczników, związanej ze zdolnością ograniczników do pochłaniania i skutecznego odprowadzania energii wydzielanej podczas zadziałania, oraz pozwalającej na weryfikację poprawności doboru ograniczników dla pracy w danych warunkach przepięciowych. Przedstawiona w pracy analiza wskazuje, że połączenia kablowe mogą w znaczny sposób zmieniać narażenia powstałe w wyniku przepięć atmosferycznych w linie dochodzące do stacji, a tym samym wpływać na narażenia napięciowe, jakim w trakcie eksploatacji poddawane są układy izolacyjne aparatów i urządzeń.
EN
In the paper practical aspects of insulation co-ordination analyses are presented for high and ultra high voltage Gas Insulated Switchgear substations. Modeling methods are elaborated for proper selection of overvoltage protection measures, such as surge arresters, overhead lines towers grounding system, and line insulators chain lengths. The methods of lightning surges and substation equipment modeling were presented with special interest in modeling of nonlinear phenomena and high frequency characteristics, allowing for the required accuracy of the simulation results. The results for exemplary insulation co-ordination analysis are presented, showing the cable line impact on the substation overvoltages. The analysis was performed for a Single Line Diagram of an exemplary typical High Voltage GIS substation, for which a typical configuration and parameters of the elements have been assumed: overhead lines, substation apparatus, transformers and surge arresters. For the surge arresters, the analysis of the arresters reliable and efficient energy dissipation was analyzed, which allowed for evaluation and verification of proper selection and operation of the equipment in given voltage stress conditions and the assumed substation layout. The analyses presented in the paper shows that the cable line connections within or between substations have significant impact on overvoltages, which can threaten insulation system of transformers and can also influence selection of number and location placement of the surge arresters.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Ultra High Voltage (UHV) Gas-Insulated Disconnector Switch is a switching device whose operation is associated with generation of Very Fast Transient Overvoltages (VFTO). As VFTO propagate throughout the substation, they might affect both power equipment, such as bushings and transformers, and also become a dimensioning factor for the UHV GIS elements. In UHV GIS substations a special attention towards VFTO is needed due to the lowered insulation coordination margin for such high voltage levels. In the paper the calculation method is presented which contributes to the accuracy of the VFTO calculation for the insulation coordination analyses. VFTO insulation co-ordination study for exemplary UHV GIS substation is presented. The method presented can lead to more optimized design of the substation elements resulting in more reliable and cost effective solutions.
PL
Odłączniki instalowane w gazowych stacjach najwyższych napięć są złożonymi urządzeniami, których działaniu towarzyszy generowanie przepiąć o najwyższych spotykanych w systemie elektroenergetycznym częstotliwościach. Propagacja tych przepięć powoduje zagrożenie dla urządzeń, jak również stanowi istotne kryterium decydujące o konstrukcji elementów izolacyjnych rozdzielnicy. W artykule przedstawiono metodę pozwalającą na uwzględnienie w analizie koordynacji izolacji rzeczywistych wartości przepięć właściwych dla konstrukcji odłącznika. Wyniki analizy zastosowano do obliczeń przepięć w przykładowym modeli gazowej stacji rozdzielczej najwyższych napięć.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In the present paper simulations of the lightning overvoltages propagation phenomenon in a typical 420 kV SF6 GIS substations are presented. A new overvoltage mitigating passive device in a form of a high-voltage L-C filter is proposed. A process of its development and research is explained along with a simulation results. As demonstrated, the proposed device can be used in HV networks as an alternative or additional improvement for lightning overvoltages mitigation purposes. All simulations have been conducted using MATLAB and ATP/EMTP software.
PL
W artykule przedstawiono symulacje wyładowań atmosferycznych i propagacji fali przepięciowej w typowych stacjach GIS. Zaprezentowano możliwość zapewnienia dodatkowej ochrony przeciwprzepięciowej poprzez ograniczenie maksymalnej wartości przepięć za pomocą filtru L-C. Proponowane rozwiązanie może być użyte jako alternatywne lub spełniające dodatkową ochronę przeciwprzepięciową. Symulacje przeprowadzono przy użyciu programów MATLAB i ATP/EMTP.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Increasing power demand in China requires an efficient and reliable transmission system at highest voltage levels of 1100 kV AC. The paper presents measurement and simulation results performed for UHV disconnector testing in demonstration pilot project in China. Very Fast Transient Overvoltages impact on the disconnector design is investigated. A new approach of Trapped Charge Voltage analysis is presented wchich allows one to select the design optimized for more realistic calculation of overvoltages due to the disconnector operations.
PL
Rosnące zapotrzebowanie na moc elektryczną w Chinach skutkuje ciągłym podwyższaniem napięć przesyłowych w celu ograniczenia strat mocy. W gazowych rozdzielnicach najwyższych napięć istotnym zagadnieniem jest analiza przepięć spowodowanych operacją odłącznika. W artykule przedstawiono wyniki pomiarów i symulacji przeprowadzonych w układzie próby typu odłącznika w celu ograniczania przepięć poprzez zmianę prędkości rozchodzenia się styków odłącznika.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In the present paper simulations of the propagation of lightning overvoltages in a typical HV GIS substation are presented. The influence of HV LC filter on maximum overvoltages peak values was analyzed. Additionally, an improvement to the surge protection by using a HV filtering element introduced at the connecting point between the GIS substation and the transmission line has been proposed.
PL
W artykule przedstawiono symulacje wyładowań atmosferycznych i propagacji fali przepięciowej w typowej stacji GIS wysokiego napięcia. Zaprezentowano możliwość zapewnienia dodatkowej ochrony przeciwprzepięciowej poprzez ograniczenie maksymalnej wartości przepięć za pomocą wysokonapięciowego filtra w miejscu połączenia przesyłowej linii napowietrznej ze stacją GIS.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In the present article simulations of the lightning overvoltages propagation phenomenon in a typical HV GIS substation are presented. As demonstrated, analyzed overvoltages are dependent on various system parameters. The influence of key factors on maximum overvoltage peak values was presented. Additionally, an improvement to the surge protection by using a HV filtering element introduced at the connecting point between the GIS station and the transmission line has been proposed.
PL
W artykule zostały zaprezentowane przykładowe symulacje wyładowań atmosferycznych i propagacji fali przepięciowej w typowej stacji GIS wysokiego napięcia. Wykazano zależność symulowanych przepięć od parametrów systemu oraz wykazano wpływ kluczowych parametrów na maksymalne wartości przepięć. Zaprezentowano możliwość zapewnienia dodatkowej ochrony przeciwprzepięciowej poprzez wprowadzenie wysokonapięciowego filtra w miejscu połączenia przesyłowej linii napowietrznej ze stacją GIS.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy sformułowano propozycje w zakresie uzupełnienia wytycznych koordynacji izolacji i ochrony odgromowej stacji, w oparciu o uzyskane wyniki badań izolacji urządzeń stacyjnych 110–400 kV napięciami piorunowym niestandardowymi (różnymi od 1,2/50 ms) oraz analiz innych zjawisk występujących w rozległych stacjach tego napięcia przy wyładowaniach piorunowych.
EN
In article on the basis of test results of insulation devices in substations 110-400 kV lightning voltages non-standard (other than 1,2/50ms) and analysis another phenomena's in large stations this voltage has formulated propositions supplements of rules coordination of insulation and lightning protection.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Szybkozmienne zakłócenia elektromagnetyczne w sieci wysokiego napięcia przemieszczające się w postaci fal elektromagnetycznych stanowią poważne zagrożenie dla izolacji bądź układów izolacyjnych urządzeń służących do wytwarzania, przesyłu, rozdziału i użytkowania energii elektrycznej. Rozważania w artykule koncentrują się na wnioskach wynikających z badań i przeprowadzonych przez autora analiz stanowiących podstawę do dalszego racjonalnego działania w celu modyfikacji zasad koordynacji izolacji, prowadzącej między innymi do uzyskania rezultatów ekonomicznych.
EN
Fast-variable electromagnetic interference in the form of electromagnetic wave in power networks poses serious hazard to insulation of devices used for generation, transmission, distribution and consumption of electrical energy. Considerations in the article focus on the conclusions from researches and analyses by the author supported, which are the basis for modification of insulation coordination, conduct to get economic effects.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono ważniejsze wymagana ustanowione przez Polskie Sieci Elektroenergetyczne S.A. (PSE S.A ) w dokumencie "Zasady ochrony od pęknięć i koordynacja izolacji sieci elektroenergetycznych". Dokument ten opracowano w Instytucie Energetyki przy współpracy specjalistów PSE S.A. w wyniku pracy badawczo-rozwojowej zrealizowanej w latach 2000-2001. Zasady stanowią aktualizację piątego wydania wskazówek wykonawczych "Ochrona sieci elektroenergetycznych od przepięć" wydanych przez byłe Ministerstwo Energetyki i Energii Atomowej w 1976 r. Aktualizacja była konieczna w związku z ustanowieniem nowych norm PN-EN 60071-1 i PN-EN 60071-2 "Koordynacja izolacji" oraz z pracą równoległą systemów elektroenergetycznych Polski i krajów Europy Zachodniej, a także w związku z akcesją Polski do Unii Europejskiej.
EN
Major requirements approved by Polish Power Grid Co. (PSE S.A.) in the document "Rules of surge protection and insulation co-ordination in power networks" are given. The document was elaborated in Institute of Power in cooperation with PSE specialists as a result of research work in years 2000-20001. "Rules" are an updating of the 5th issue of the executive directions "Protection of power networks from overvoltages" issued by the former Ministry of Power and Nuclear Energy in 1976. Updating was necessary because of the approval of new standards PN-EN 60071-2 "insulation co-ordination", the parallel operation of power systems of Poland and Western Europe countries, as well as in connection with the accession of Poland to European Union.
Praca jest poświecona zagadnieniom przepięciowym w układach przekształtnikowych. Dokonano przeglądu zjawisk powstawania przepięć pochodzenia zewnętrznego i klasyfikacji tych przepięć oraz podano sposoby umożliwiające ich utrzymanie na dopuszczalnym poziomie.
EN
The paper deals with problems of overvoltages in power converters. A review of overvoltage arising phenomena of external origin, their classification and the measures for their maintenance within a tolerable level have been presented. (Insulation co-ordination in power electronic devices at voltage stresses of external origin).
Przedstawiono zasady i metody nowoczesnej koordynacji izolacji sieci rozdzielczej i sieci 110 kV obowiązujące w krajach należących do Unii Europejskiej. Opisano plany i działalność Komitetu Studiów CIGRE 33 Przepięcia i koordynacja izolacji, który opracował dane techniczne i uzasadnienia przedstawionych metod koordynacji izolacji. Podano przykłady koordynacji izolacji sieci od 3 kV do 110 kV, dostosowane do przepisów Unii Europejskiej.
EN
Methods and principles of contemporary coordination of HV insulation employed in distribution networks are presented. In particular, the rules employed by European Union countries have been reviewed and compared to the particle in Polish distribution networks with the rated voltage up to 110 kv. Activities and plants of CIGRE Study Committee 33 Over voltage and Insulation coordination have been presented, with an emphasis on the requirements and their technical basis. The European Union rules have been illustrated by example of insulation coordination of networks operating at the voltage range from 3 kv to 110 kv.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.