CC BY
15
УДК 621.311.1
10.20998/2074-272Х.2018.2.12
В.Г. Кузнецов, Ю.1. Тугай, В.В. Кучанський, Ю.Г. Лиховид, В.А. Мельничук
РЕЗОНАНСН1 ПЕРЕНАПРУГИ У НЕСИНУСО1ДНОМУ РЕЖИМ1 МАГ1СТРАЛЬНО1 ЕЛЕКТРИЧНО1 МЕРЕЖ1
Резонанснi перенапруги в магктральних електричних мережах виникають внаслдок випадкового збку параметрiв схеми та режиму i можуть увати порiвняно тривалий час. Тому традицшш засоби для обмеження короткочасних комутацшних перенапруг в даному випадку не е ефективними Метою статт1 е дослгдження перенапруг, що виникають у магiстральних електричних мережах на вищих гармонгйних складових. Для цього використовувалися iмiтацiй-не та математичне моделювання в середовищi MATLAB&Simulink. Показано, що несинусо1'дальт спотворення виникають при ввшкнент жни електропередачi на невантажений автотрансформатор. Визначен частоти, при яких виникають перенапруги на вищих гармоншних складових. Запропоновано використання пристрою керованог комута-ци для запобкання перенапругам даного класу i розроблена модель для визначення вiдповiдних налаштувань. Бiбл. 10, рис. 4.
Ключовi слова: мапстральна електрична мережа, лШя електропередачi надвисоко!" напруги, резонансш перенапруги, несннусовдний режим, кероваш комутацп.
Резонансные перенапряжения в магистральных электрических сетях возникают вследствие случайного совпадения параметров схемы и режима и могут существовать сравнительно длительное время. Поэтому традиционные средства для их ограничения в данном случае неэффективны. Целью статьи является исследование перенапряжений, возникающих в магистральных электрических сетях на высших гармониках. Для этого было использовано имитационное и математическое моделирование в среде MATLAB&Simulink Показано, что несинусоидальные искажения возникают при включении линии электропередачи на автотрансформатор в режиме холостого хода. Определены соответствующие частоты Предложено использование устройства управляемой коммутации для предотвращения перенапряжения данного класса и разработана модель для определения соответствующих настроек. Библ. 10, рис. 4. Ключевые слова: магистральная электрическая сеть, линия электропередачи сверхвысокого напряжения, резонансные перенапряжения, несинусоидальный режим, управляемые коммутащии.
Вступ. Тенденци розвитку сучасних мапстраль-них електричних мереж вказують на зростання ролi лшш електропередачi надвисоко! напруги (ЛЕП НВН) як системоутворюючих та мiжсистемних. Слад вщ-значити, що саме дослщження перенапруг даного класу лшш повинш виконуватись особливо ретельно, зокрема, з врахуванням впливу можливих джерел спотворень. Це пояснюеться практичною ввдсутшстю експлуатацшного запасу iзоляцil, розрахованого на екстремальш значення параметрiв, осшльки такий запас для надвисоких напруг мае високу варпсть [1-4]. Досввд експлуатацп електричних мереж змшно-го струму вказуе на те, що за певних умов в них вини-кають сталi коливання струмiв i напруг з частотами, вщмшними ввд нормально! робочо! частоти. Як насль док, аналiз можливосл виникнення перенапруг в ЛЕП НВН повинен виконуватись не лише для нормальних, але й для анормальних (несиметричних та несинусо!-дних) режимiв.
Також слад ввдзначити, що в мапстральних електричних мережах Украши номшальною напругою 750 кВ вщбулась замша повггряних вимикачiв на еле-газовi (8Б6). В порiвняннi з повпряними вимикачами елегазовi мають певнi переваги, основними з яких е швидкодiя та висока здатнють до гасшня дуги, а також можливють керування процесом комутацп. Об'ективною причиною тако! модершзацп також е те, що електротехшчна промисловiсть Украши не виго-товляе повiтрянi вимикачi, i в разi 1х пошкодження ввдповвдний ремонт та поновлення електропостачання стае складною задачею.
Взагалi момент комутацп повiтряного вимикача е випадковою величиною через низьку швидкодiю, в
результат чого виконати розмикання чи замикання в обраний конкретний момент е нереальною задачею. Така невизначенiсть початкових умов робить перехь дний процес шсля комутацп непрогнозованим, а по-яву внутршшх перенапруг неочiкуваною. Щд час експлуатацп можливий розвиток аварiйних ситуацш, в тому числi i поява перенапруг у несинусо1дних режимах [2, 5, 6]. Елегазовий вимикач дозволяе викону-вати комутацп в дов№ний момент змши синусо1да-льно! напруги, який пристрiй керування обирае за критерiем зменшення негативних наслщшв перехвд-них процесiв.
Метою дано"! роботи е встановлення умов появи та розвитку внутршшх перенапруг, що виникають у мапстральних електричних мережах на вищих гармоншних складових, а також вибiр заходiв для !х попе-редження. Одним з таких заходiв е виконання керова-но! комутацп за обраними критерiями, що дозволяе знизити величини перенапруг до рiвня ефективно! роботи традицшних захисних пристро!в, наприклад, нелiнiйних обмежувачiв перенапруг. Для цього були визначеш iнтервали кутiв комутацп вимикача, при яких допускаеться виконання операци без небезпеч-ного перевищення рiвнiв напруг.
Дослщження резонансних перенапруг в ЛЕП НВН. Головний напрямок попереднiх дослвджень перенапруг [2-9] з використанням математичного моделювання був сконцентрований на розробщ та засто-суваннi математичних моделей для отримання шльш-сних результапв з метою обмеження перенапруг на основнш частотi. В них не розглядались фiзичнi про-цеси розвитку резонансних перенапруг на парних га-рмоншних складових, хоча випадки виникнення дано-
© В.Г. Кузнецов, Ю.1. Тугай, В.В. Кучанський, Ю.Г. Лиховид, В.А. Мельничук
го виду перенапруг вiдомi вже порiвняно тривалии час. Тому з отриманих результатiв залишалося незро-зумiлим, яш самi режими чи комутацп приводять до резонансних перенапруг на вищих гармонiчних i так1 дослвдження не можна вважати за вичерпнi.
Дослвдження резонансних перенапруг в неси-нусоТдних режимах ЛЕП НВН. Необхiдною умо-вою виникнення резонансних перенапруг на вищих гармоншних частотах е розвиток анормального не-синусо!дного режиму ЛЕП НВН [2-7]. Зазвичай дже-релами спотворення форми криво! напруги i струмiв в електропередачi НВН е феромагнггш шунти нама-гнiчування трансформаторiв. Слiд вiдзначити, що коливнi процеси в колах зi сталлю вимагають особливо! уваги при дослщженнях режимiв мапстраль-них електричних мереж, оскшьки можливi як лiнiИнi резонанси на вищих гармонiИних складових, джере-лом яких е нелiнiИна шдуктившсть, так i нелiнiИнi резонанси, при яких ця iндуктивнiсть е частиною резонансного кола [2, 5, 6].
Характерним несинусо!дним режимом електро-передачi НВН е подключения ненавантаженого силового автотрансформатора (АТ) до ЛЕП. Фiзика проце-су виникнення парних гармоншних складових в ЛЕП НВН з приеднаним ненавантаженим АТ пояснюеться перюдичною змшою iндуктивностi магнiтного шунта при протжанш через нього змiнного струму. Ця шду-ктивнiсть змiнюеться з подвшною частотою по вщ-ношенню до прикладено! напруги. Але слщ зазначи-ти, що хоча в теори процес виникнення перенапруг на парних гармоншних складових загалом вщомий, про-те виявлення факторiв та чиннишв анормального режиму, яш впливають на кратнiсть та тривалють перенапруг даного типу на практищ вимагае додаткових дослвджень. Необхщно пiд час проектування та екс-плуатацi! магiстральних електромереж мати засоби для перевiрки можливостi появи не тшьки необхщ-них, але И достатшх умов появи анормальних перенапруг та !х можливо! кратносл.
Достатньою умовою виникнення перенапруг на парних гармоншних складових е збп- параметрiв еле-ментiв заступного контуру ЛЕП НВН, при якому частота власних коливань буде наближена до 100 Гц. Для цього необхвдно, щоб вхiдниИ опiр лшп мав емнiсниИ характер i був приблизно рiвний середньому значен-ню iндуктивного опору магнiтного шунта автотрансформатора на цш частотi. Умова буде виконуватися тiльки при певних довжинах ЛЕП НВН, якi можна назвати резонансними.
Мапстральш мереж1 працюють з заземленою неИтраллю, тому при спрощеному аналiзовi резонансних властивостеИ електропередачi в симетричному несинусо!дному режимовi можна використати одно-лiнiИну заступну схему екывалентного двополюсника. Для пошуку критичних резонансних значень довжин лiнi! електропередачi вираз в знаменнику входного опору еквiвалентного двополюсника ЛЕП, до яко! пвдключаеться ненавантажениИ АТ, екстраполюемо полiномом третього ступеня i прирiвнюемо нулю:
де - аь а2, а3 - коефщенти полiнома; I - довжина ль нi!; п - к1льк1сть груп шунтувальних реакторiв (ШР) для компенсацп зарядно! потужностi ЛЕП НВН.
Для визначення дiапазонiв резонансно! довжини лшп будемо варшвати параметри елементiв и заступ-но! схеми в межах, що зуст^чаються в дiючих мапст-ральних електричних мережах. Вiдповiдно отримаемо дiапазони змiни значень коефiцiентiв заступного по-лiнома:
а1 = 0,084 ^ 0,27; (2)
а2 = 1,996 -10-4 ^ 3,1-10"4; а3 = 2,055 -10-7 ^ 1,55 -10-6.
(3)
(4)
Пiсля визначення дiапазонiв змiни значень кое-фiцiентiв полшома (1) можемо знаИти резонансну до-вжину лiнi!. Порiвняння результатiв, отриманих за виразом (1) та шляхом математичного моделювання, вказуе на те, що екстраполяц1я призводить до похибки 3,3 %, що е цшком приИнятним для виконання попе-реднього експрес-аналiзу можливостi появи перенапруг на вищих гармоншних складових для ЛЕП НВН дано! довжини.
Дослвдимо, на якш саме частот i при яких довжинах можна очшувати вищих гармошчИних перенапруг при пвдключенш ненавантаженого АТ. Шдста-вимо граничш значення можливих параметрiв з вира-зiв (2-4) та отримаемо граничш графiки залежностi частоти ввд довжини лiнi! (рис. 1) для вщповщних параметрiв.
2 3
а-$ - а21 - - п = 0,
(1)
ь
Рис. 1. Резонансна довжина ЛЕП НВН: а - графши для нижтх значень виразш (2-4); Ь - графши для верхнiх значень виразш (2-4)
Реальнi графiки залежностi довжини лшп i частоти для вщповщно! кiлькостi ШР будуть знаходитися мiж граничними (рис. 1,а та рис. 1,Ь). Можна зробити висновок, що гармотчш перенапруги парно! кратнос-тi можуть виникнути в ЛЕП НВН при встановленш на них трьох груп ШР.
Гштацшне моделювання несинусощних анормальних режимiв ЛЕП НВН. При дослiдженнi гармоншних перенапруг кожен окремо взятиИ чинник не
може вважатись незалежним. Змша одного параметра може призвести до змiни шшого, iнакше кажучи, у даному випадку iснуe кореляцiя як мiж параметрами режиму конкретно! мереж^ так i параметрами !! уста-ткування [5]. Наявшсть цie! взаeмозалежностi не до-зволяе отримати чiткi залежностi, яш могли б бути використанi для щлком коректного аналiзу перенап-руг на другш гармонiцi в мапстральнш електричнiй мережi i вибору заходiв по !х попередженню, i в цьо-му випадку, як показуе досввд дослiджень [3], ефекти-вним засобом для моделювання таких невизначених систем е iмiтацiйне моделювання [5].
В робот була розроблена iмiтацiйна модель еле-ктропередачi НВН для реалiзацi! в середовищi МЛТЬЛБ/&81ши1шк [10] (рис. 2). Особливкть !"! по-лягае в наявносл моделей трьох груп ШР, оск1льки вище було показано, що перенапруги на парних гармошках виникають при довжинах лшш, якi потребу-ють для компенсаци свое! зарядно! потужностi саме таку кiлькiсть груп ШР [4-6].
Полюси вимикачiв в моделi розглядаються окре-мо для кожно! з фаз: кожний полюс моделюеться вде-альним вимикачем. Це дае можливiсть незалежно змь нювати моменти замикання кожного з полюав пiд час моделювання. Повиряна лiнiя моделюеться екивале-нтною заступною схемою з параметрами, що вщповь дають довжинi ЛЕП НВН. Електроенергетична система задаеться трифазним джерелом напруги та еквiва-лентним реактивним опором.
Рис. 2. Ытадшна модель ЛЕП НВН
За допомогою моделi (рис. 2), зокрема, були до-слiдженi дiапазони кутiв комутацi!' при яких виникають небезпечш перенапруги. Дослвдження виконува-лись при варiацi! довжини лши ввд 415 до 525 км. Момент комутаци лiнi! на ненавантажений АТ змшю-вався протягом повного перюду синусо!ди бе [0; 360] з метою виявлення критичних значень для появи ре-зонансних перенапруг. Показано, що необхвдна умова виникнення перенапруг - це зби двох факторiв: довжини ЛЕП НВН i кута замикання полюав вимикача. Слад ввдзначити, що довжина ЛЕП НВН е одним з визначальних факторiв для перенапруг не пльки в несинусо!дальних, але також i в несиметричних режимах [6-9], хоча i джерело спотворень режиму, i по-ява вщповщних резонансних контурiв в цих випадках рiзнi. Але довжина лши визначаеться при проекту-ваннi траси лiнi!, i фактор можливостi появи перенап-руг при цьому не враховують. Таким чином, для кожного виду перенапруг заходи щодо !х попередження на данш ЛЕП НВН доводиться розробляти та реалiзу-вати окремо. Захщ який буде ефективним для перенапруг в несинусо!дальному режим^ буде неефектив-ним в несиметричному режимi i навпаки [6-8]. В су-часних магiстральних електричних мережах в першу чергу повинш використовуватись структурнi заходи,
як1 пов'язаш 3Í змшою робочо! схеми та попереджен-ня появи анормального режиму. Також при необхщ-hoctí можуть бути використаш спещальш налашту-вання за критер1ем зменшення резонансних перенапруг пристро!в, яш були встановлеш з шшою метою.
Як показали дослвдження, перенапруги при комутацй ненавантаженого АТ суттево залежать ввд моменту його включення. Таким чином, резонансш перенапруги можуть бути обмежеш при використанш блоку керовано! комутацй', налаштованого на замикання контакпв поблизу ввд нульового значення струму холостого ходу АТ, що попереджуе появу га-рмоншних складових. В загальному випадку керована комутащя являе собою зааб попередження небезпеч-них перехвдних процеав за допомогою виконання операцш включення та/або ввдключення в заздалегвдь визначений момент часу.
Розглянемо виб1р критерпв управлшня комутащ-ею на приклад1 розповсюджених в мапстральних мережах об'еднано! енергосистеми (ОЕС) Укра!ни еле-газових вимикач1в на номшальну напругу 750 кВ -LTB 800E4 компани ABB (Asea Brown Boveri Ltd.). Компашя комплектуе вимикач1 свого виробництва пристроями керовано! комутацй' SwitchSync F236. Вони призначеш для видач1 команд на замикання i/або розмикання полюав вимикача в точщ синусо!ди струму або напруги, яка визначаеться за умовами усунення небажаного розвитку перехвдних процесiв при планових комутащях джерел реактивно! енерги, шунтувальних реакторiв, автотрансформаторiв та íh. Слiд зауважити, що рекомендацп по вибору моменту комутаци за критерiем запобиання перенапругам на вищих гармоншних складових до цього часу були вщсутш
Для дослiдження впливу купв комутацi! на розвиток перехiдних процеав була розроблена ввд-повiдна iмiтацiйна модель (рис. 3), яка, на ввдмшу вiд розроблено! в [6], дозволяе дослвджувати кому-тацi! як у нормальному, так i в анормальному режимах.
Рис. 3. 1мггацшна модель пристрою керовано! комутацй БтеИ^упс Е236
Блок здiйснюе постiйний контроль над модулем струму холостого ходу АТ. Як пльки крива струму холостого ходу досягае нульового значення (в блощ наявш модул^ де визначаеться тенденщя змiни значення струму), шдтверджуеться зовнiшня команда та подаеться вихщний сигнал на вимикач, який, в свою чергу, миттево замикае сво! контакти. В самому блощ керованого вимикача можна задати момент замикання його полюав, зазвичай замикання контакпв вщбува-еться, як тшьки рiзниця м1ж напругою джерела та на-
пругою на к1нц1 лшп досягне мшшального значения, шсля часу замикання, яке визначене в самому блоцг
З метою оцшки ефективносп заходу застосуван-ия керовано! комутацй' для попередження перенапруг на гармоншних складових парно! кратносп розгляне-мо дв1 ЛЕП НВН з однаковими параметрами та характеристиками. Кожиа з цих двох лшш комутуеться сво!м вимикачем. Перша лшгя комутуеться вимика-чем з заводським налаштуванням, а друга - вимикачем з вибраним за критер1ем мгтшзацд гармончних перенапруг парно! кратносп. Момент комутацй' першо! лшп потрапляе в штервали купв [0; 140] та [200; 240], а друго! - в шгервали купв [140; 215] та [275; 355]. На рис. 4 наведен! граф!ки напруг в першш та другш ЛЕП НВН шсля п!дключенпя ненаваитаженого АТ (амплиудне значения для ном!нально! робочо! фазно! напруги ЛЕП 750 кВ складае 612 кВ).
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4
ь
Рис. 4. Напруги ЛЕП НВН при налаштуваннях пристрою Бтей^упс Е236: а - стандарте налаштування;
Ь - налаштування на нерезонансш кути комутацп
Команди включения або выключения, що пода-ються на вимикач, виконуються таким чином, щоб замикання контактiв вiдбувалося в вiдповiдний момент часу по вщношенню до фазового кута. В даний час точшсть керовано! комутацi! складае ± 2 мс, що не можна вважати цiлком достатнiм для забезпечення мiнiмiзацi! струмiв при вимиканнi короткого замикання, але для попередження появи гармоншних складових в струмi ненавантаженого АТ такий розкид не е критичним. Як можна бачити, керована за крите-рiем зниження гармонiчних перенапруг комутацiя
(рис. 4,b) суттево обмежуе !х кратшсть в пор!виянн! з! стандартним налаштуванням, коли момент замикання може потрапити в д!апазон появи парних гармоншних складових в струм! АТ.
Висновки.
1. Необхщною умовою розвитку перенапруг в не-синусо!дних режимах мапстральних електричних мереж е поява автопараметричного джерела нел!н!йних спотворень при включенш ненавантаженого автотрансформатора на лшш електропередач! надвисоко! напруги, причому характерною е генерац!я вищих гармоншних складових парно! кратности
2. Резонансне налаштуваиия електричного контуру заступно! схеми лшп електропередач! е достатньою умовою появи перенапруг на вщповвднш гармоншнш складов!й. Визначальною характеристикою ц!е! умови е довжина л!нй' електропередач!.
3. За типовими значениями параметр!в елемеплв електропередач! ном!нальною напругою 750 кВ було отримано вираз для експрес-аиал!зу наявност! достат-н!х умов появи резонансних перенапруг. Показано, що перенапруги на гармошчних складових парно! кратносп можна оч!кувати, якщо на кшцевих шдста-нц!ях ЛЕП НВН сумарно встаиовлено три групи шун-тувальних реактор!в.
4. Для попереджения резонансних перенапруг або зниження !х до безпечного р!вия доц!льно використо-вувати пристрш керовано! комутац!! елегазовим вимикачем. 1нтервали безпечних кут!в включения мо-жуть бути визначен! за допомогою розроблених im-тац!йних моделей ЛЕП НВН та пристрою керування вимикачем.
5. Якщо кут вмикання вимикача потрапляе в визначен! !итервали, то навиъ при налаштуваин! його за ш-шим критер!ем (наприклад, за величиною апер!одично! складово! в струм!) вдаеться або повтстю запобпти появ! перенапруг, або знизити !х кратн!сть до р!ви1в ефективно! роботи традицшних захисних заход!в.
СПИСОК Л1ТЕРАТУРИ
1. Кузнецов В.Г., Тугай Ю.1., Шполяиський О.Г. Викорис-таиия керовано1 комутацп для тдвищеиия иадшиосл роботи ЛЕП НВН // Пращ 1нституту електродинамши Нацюиа-льио1 академл иаук Украши. - 2012. - №32. - С. 123-128.
2. Naumkin I., Balabin M., Lavrushenko N., Naumkin R. Simulation of the 500 kV SF6 circuit breaker cutoff process during the unsuccessful three-phase autoreclosing // Proceedings of International Conference on Power Systems Transients. -Kyoto, Japan. - 2011. - рр. 5-11.
3. Наумкин И.Е. Аварийные отказы элегазовых выключателей при коммутации компенсированных ВЛ 500-1150 кВ // Электричество. - 2012. - № 10. - С. 22-32.
4. de Mattos L.M.N., Mendes A.M.P., Tavares M.C., de Lima Filho J.F. Enhanced analysis of oscillatory undamped overvoltages in transformer energization // Electric Power Systems Research. - 2016. - vol.138. - рр. 72-77. doi: 10.1016/j.epsr.2016.03.034.
5. Кузнецов В.Г., Тугай Ю.1., Кучанський В.В. Дослщжен-ня впливу траиспозици лшп електропередачi иадвисоюл напруги иа аиормальт перенапруги // Техшчна електроди-иамка. - 2013. - №6. - С. 51-56.
6. De A., Debnath D., Chakrabarti A. A study on the impact of low-amplitude oscillatory switching transients on grid connected EHV transformer windings in a longitudinal power supply sys-
tem // IEEE Transactions on Power Delivery. - 2009. - vol.24. -no.2. - pp. 679-686. doi: 10.1109/tpwrd.2008.2008417.
7. Кузнецов В.Г., Тугай Ю.1., Кучанський В.В. Перенапру-ги при неповнофазному режимi // Техшчна електродинамь ка. - 2012. - №2. - С. 40-41.
8. Esmeraldo P.C.V., Amon F J., Carvalho F.M.S., Carvalho A.C.C., Morais S.A. Circuit-breaker requirements for alternative configurations of a 500 kV transmission system // IEEE Transactions on Power Delivery. - 1999. - vol.14. - no.1. - pp. 169175. doi: 10.1109/61.736710.
9. Morched A., Gustavsen B., Tartibi M. A universal model for accurate calculation of electromagnetic transients on overhead lines and underground cables // IEEE Transactions on Power Delivery. - 1999. - vol.14. - no.3. - pp. 1032-1038. doi: 10.1109/61.772350.
10. Ketabi A., Feuillet R. New approach to harmonic overvoltages reduction during transformer energization via controlled switching // 2009 15th International Conference on Intelligent System Applications to Power Systems. - Curitiba, Brazil. -2009. - pp. 1589-1595. doi: 10.1109/isap.2009.5352837.
REFERENCES
1. Kuznetsov V.G., Tugay Yu.I., Shpolyansky O.G. The using of controlled switching to improve the reliability of the EHV transmission lines. Works of the Institute of Electrodynamics of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2012, no.32, pp. 123-128. (Ukr).
2. Naumkin I., Balabin M., Lavrushenko N., Naumkin R. Simulation of the 500 kV SF6 circuit breaker cutoff process during the unsuccessful three-phase autoreclosing. Proceedings of International Conference on Power Systems Transients, Kyoto, Japan, 2011, pp. 5-11.
3. Naumkin I.E. Emergency failures of gas-insulated circuit breakers for switching compensated lines 500-1150 kV. Electricity, 2012, no.10, pp. 22-32. (Rus).
4. de Mattos L.M.N., Mendes A.M.P., Tavares M.C., de Lima Filho J.F. Enhanced analysis of oscillatory undamped overvoltages in transformer energization. Electric Power Systems Research, 2016, vol.138, pp. 72-77. doi: 10.1016/j.epsr.2016.03.034.
5. Kuznetsov V.G., Tugay Yu.I., Kuchansky V.V. Investigation of the effect of transposition of the extra high voltage transmission line on abnormal overvoltage. Technical electrodynamics, 2013, no.6, pp. 51-56. (Ukr).
6. De A., Debnath D., Chakrabarti A. A study on the impact of low-amplitude oscillatory switching transients on grid connected EHV transformer windings in a longitudinal power supply system. IEEE Transactions on Power Delivery, 2009, vol.24, no.2, pp. 679-686. doi: 10.1109/tpwrd.2008.2008417.
7. Kuznetsov V.G., Tugay Yu.I., Kuchansky V.V. Overvoltages in single-phase mode. Technical electrodynamics, 2012, no.2, pp. 40-41. (Ukr).
8. Esmeraldo P.C.V., Amon F J., Carvalho F.M.S., Carvalho A.C.C., Morais S.A. Circuit-breaker requirements for alternative configurations of a 500 kV transmission system. IEEE Transactions on Power Delivery, 1999, vol.14, no.1, pp. 169-175. doi: 10.1109/61.736710.
9. Morched A., Gustavsen B., Tartibi M. A universal model for accurate calculation of electromagnetic transients on overhead lines and underground cables. IEEE Transactions on Power Delivery, 1999, vol.14, no.3, pp. 1032-1038. doi: 10.1109/61.772350.
10. Ketabi A., Feuillet R. New approach to harmonic overvoltages reduction during transformer energization via controlled switching. 2009 15th International Conference on Intelligent System Applications to Power Systems, Curitiba, Brazil, 2009, pp. 1589-1595. doi: 10.1109/isap.2009.5352837.
Надтшла (received) 14.02.2018
КузнецовВолодимирГригорович1, д.т.н., чл.-кор. НАН Украти, Тугай Юрш 1ванович1, д.т.н., с.н.с., Кучанський Владислав Володимирович1, к.т.н., Лиховид Юрт Григорович2, Мельничук Валентина Анатолнвна1,
1 1нститут електродинамжи НАН Украши, 03680, Кшв, пр. Перемоги, 56, тел/phone +380 44 2230450,
e-mail: kuznetsov@ied.org.ua; tugay@ukr.net; skilldur@ukr.net; yit@ua.fm
2 ДП «НЕК «Укренерго», 01032, Кшв, вул. С. Петлюри, 25, тел/phone +380 44 3662538, e-mail: re_nim_tor@ukr.net
V.G. Kuznetsov1, Yu.I. Tugay1, V.V. Kuchanskiy1, Yu.G. Lyhovyd2, V.A. Melnichuk1
1 The Institute of Electrodynamics of the NAS of Ukraine, 56, prospekt Peremogy, Kiev-57, 03680, Ukraine.
2 UKRENERGO NPC SE,
25, Symona Petliury Str, Kyiv, 01032, Ukraine.
The resonant overvoltage in non-sinusoidal mode of main
electric network.
Purpose. The resonant overvoltage arises in main electrical networks as a result of random coincidence of some parameters of circuit and its mode and it may exist for a relatively long time. Therefore, the traditional means of limitation of short duration commutation surges are not effective in this case. The study determines conditions of appearance and development of non-sinusoidal mode after switching idle autotransformer to the overhead line of extra high voltage. The purpose of the paper is to choice measures for prevention overvoltage, too. Methodology. The study has used the result of extra high voltage line testing, the methods of electric circuit theory and the simulation in the MATLAB & Simulinkpack-age. Results. The simulation model of the extra high voltage transmission line for the study of resonant non-sinusoidal overvoltage is developed. The conditions for the appearance of resonant circuits in the real power line are found and harmonic frequency in which overvoltage arises are obtained. The study proposes using the controlled switching device as a measure to prevent resonance surges and determines the appropriate settings. Originality. The expression for calculation of resonant length of extra high voltage line was derived. The special investigation of processes in the resonant circuit of the extra high voltage transmission line for higher harmonic components of voltage is carried out. The program of switching for control apparatus that prevents non-sinusoidal overvoltage has been developed at the first time. Practical value. The using of the proposed settings of controlled switchgear will prevent the occurrence of hazardous resonant surge on higher harmonic components of voltage. References 10, figures 4.
Key words: main electric network, extra high voltage transmission line, resonant overvoltage, nonsinusoidal mode, controlled switching.
