CC BY
7
2023 Электротехника, информационные технологии, системы управления № 46 Научная статья
Б01: 10.15593/2224-9397/2023.2.02 УДК 621.3.064
Д.Е. Шевцов1, Д.А. Павлюченко1, Л.И. Шевцова1, Н.В. Александров2
1Новосибирский государственный технический университет, Новосибирск, Российская Федерация 2Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, Улан-Удэ, Российская Федерация
ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ УПРАВЛЯЕМОЙ КОММУТАЦИИ ВАКУУМНЫМ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕМ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Коммутации вакуумными выключателями ненагруженных трансформаторов могут сопровождаться опасными для оборудования уровнями перенапряжений и бросками тока. Управление моментом включения и отключения сети позволит исключить неблагоприятные условия коммутации и с этой точки зрения является принципиально новым подходом в снижении уровней перенапряжения и бросков тока. Цели статьи: разработать модель электрической сети 6 (10) кВ с возможностью реализации принципов управляемой коммутации, провести исследования эффективности управляемой коммутации вакуумными выключателями ненагруженных трансформаторов, определить требования к синхронным вакуумным выключателям 6 (10) кВ. В работе использовались методы управляемой коммутации, заключающиеся в разновременном размыкании или замыкании полюсов выключателя. Моделирование переходных процессов при управляемой коммутации реализовывалось средствами MatLab/Simulink. Результаты: проведенные исследования показали, что использование средств управляемой коммутации в электрических сетях 6 (10) кВ с изолированной нейтралью при включениях и отключениях ненагруженных трансформаторов позволяет проводить коммутацию в оптимальных для оборудования условиях с минимальными переходными токами и напряжениями. Определены требования к синхронным вакуумным выключателям по стабильности времени срабатывания полюсов при коммутации ненагруженных трансформаторов со схемой соединения первичной обмотки треугольником. Выявлено влияние характеристик выключателя и параметров нагрузки на допустимый разброс времени срабатывания полюсов выключателя. Практическая значимость: полученные алгоритмы управляемой коммутации и требования по стабильности времени срабатывания полюсов выключателя при коммутации силового трансформатора могут применяться при проектировании и эксплуатации устройств управляемой коммутации.
Ключевые слова: переходные процессы, высокочастотные перенапряжения, броски тока, управляемая коммутация, вакуумный выключатель, синхронный выключатель, силовой трансформатор, ненагруженный трансформатор.
D.E. Shevtsov1, D.A. Pavlyuchenko1,
1 о
L.I. Shevtsova', N.V. Alexandrov2
1
Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russian Federation The East Siberian State University of Technology and Management, Ulan-Ude, Russian Federation
THE STUDY OF TRANSIENTS UNDER CONTROLLED SWITCHING BY A VACUUM CIRCUIT BREAKER FOR POWER TRANSFORMERS
Switching by vacuum circuit breakers of unloaded transformers can be accompanied by overvoltage levels and current surges that are dangerous for the equipment. Controlling the moment of switching on and off the network will allow eliminating unfavorable switching conditions and from this point of view it is a fundamentally new approach to reducing overvoltage levels and current surges. Purposes of the article: to develop a model of an electrical network 6 (10) kV with the possibility of implementing the principles of controlled switching, to conduct research on the effectiveness of controlled switching by vacuum circuit breakers of unloaded transformers, to determine the requirements for synchronous vacuum circuit breakers 6 (10) kV. Methods of controlled switching uses in the work, which consisted in opening or closing the poles of the switch at different times. Modeling of transient processes in controlled switching was implemented using MatLab/Simulink tools. Results: the conducted studies have shown that the use of controlled switching facilities in 6 (10) kV electrical networks with isolated neutral during switching on and off of unloaded transformers allows switching in conditions that are optimal for equipment with minimal transient currents and voltages. The requirements for synchronous vacuum circuit breakers in terms of the stability of the operation time of the poles are determined when switching unloaded transformers with a triangle connection of the primary winding. The influence of the characteristics of the circuit breaker and load parameters on the allowable spread of the operating time of the poles of the circuit breaker is revealed. Practical relevance: the obtained algorithms for controlled switching and the requirements for the stability of the operating time of the poles of the circuit breaker when switching a power transformer can be used in the design and operation of controlled switching devices.
Keywords: transients, high-frequency overvoltages, current surges, controlled switching, vacuum circuit breaker, synchronous circuit breaker, power transformer, unloaded transformer.
Введение
Коммутации в электрических сетях приводят к возникновению переходного процесса, что связано с обменом энергии между индуктивными и емкостными элементами сети. При этом коммутация может произойти в неблагоприятный для оборудования момент времени, что создаст условия для возникновения повышенных уровней перенапряжений и бросков тока.
В электрических сетях 6 (10) кВ систем электроснабжения преимущественно используются вакуумные выключателя ввиду наличия у них ряда преимуществ [1, 2]. Однако коммутации вакуумными аппа-
ратами индуктивной нагрузки, по сравнению с другими типами выключателей, усугубляют ситуацию по переходным напряжениям. Коммутации вакуумными выключателями могут сопровождаться многократными повторными зажиганиями дуги и вследствие этого высокочастотными перенапряжениями, что несет опасность для витковой изоляции оборудования и изоляции кабелей из сшитого полиэтилена [3-9].
В системах электроснабжения используется большое количество понижающих трансформаторов. Коммутации трансформаторов, как и других индуктивных элементов сети, также сопровождаются опасными для оборудования уровнями перенапряжений и бросков тока [4, 5, 8, 10]. Наихудшие условия возникают при отключении вакуумными выключателями токов холостого хода силовых трансформаторов, так как в этом случае велика вероятность обрыва тока сразу после начала размыкания контактов.
Включение силовых трансформаторов может сопровождаться бросками тока большой амплитуды и длительным протеканием, что вызывает значительные электродинамические усилия в элементах сети и снижает их срок службы. Наличие бросков тока намагничивания также требует загрубения релейной защиты, что ухудшает коэффициент чувствительности защиты [11, 12].
Уменьшить отрицательные воздействия переходных процессов на оборудование возможно за счет использования средств ограничения (ОПН, RC-цепи, реакторы, предвключаемые резисторы и т.д. [8, 13-15]). Однако имеющиеся средства снижения воздействий переходного процесса не решают проблему устранения первопричины образования перенапряжений и бросков тока, так как коммутации электрических сетей проводятся в произвольный момент времени, а значит, могут произойти в наихудшей фазе напряжения. Управление моментом включения или отключения сети позволит исключить неблагоприятные условия коммутации и с этой точки зрения является принципиально новым подходом в снижении уровней перенапряжения и бросков тока.
Управляемая (или синхронная) коммутация представляет собой переключение электрической сети в заданный момент времени в наиболее благоприятных для оборудования условиях [16-18]. В трехфазной сети переменного напряжения векторы фазных ЭДС смещены друг относительно друга на угол 2п/3, поэтому для осуществления переключения электрической сети в наилучших для оборудования условиях требуется проводить коммутацию полюсов выключателя разновременно.
Большинство имеющихся исследований по управляемой коммутации проведено на классах напряжения 110 кВ и выше, которые эксплуатируются в электрических сетях с заземленной нейтралью и не вакуумными выключателями [19, 20]. Применительно к напряжению 6 (10) кВ имеются узкие исследования, посвященные управляемой коммутации отдельных реактивных элементов [21, 22] и не полностью учитывающие особенности электрических процессов в вакуумных выключателях. В то же время уже имеются аппараты с функцией разновременной коммутации полюсов, которым для эффективной работы необходимо задавать алгоритмы управляемой коммутации разных видов нагрузки и учитывать требования по стабильности времени срабатывания полюсов.
Таким образом, целью данной работы является исследование переходных процессов в электрической сети 6 (10) кВ при управляемом включении и отключении вакуумным выключателем силового трансформатора, что позволит определить оптимальные моменты и допустимые разбросы времени проведения коммутации каждого полюса выключателя.
2. Модель электрической сети для исследования переходных процессов
Модель электрической сети 6 (10) кВ, представленная на рис. 1, позволяет проводить исследования процессов коммутации вакуумными выключателями силовых трансформаторов.
Рис. 1. Модель коммутации синхронным вакуумным выключателем силового трансформатора
В модели реализовано независимое управление моментов включения и отключения полюсов вакуумного выключателя. Модель разработана с использованием стандартных блоков MatLab/Simulink [23].
Моделирование источника питания выполнено блоком Three-Phase Source. Источник питания имитирует точку подключения к энергосистеме с заданными параметрами в виде внутреннего сопротивления и имеет изолированную нейтраль.
В основе исследования коммутационных процессов лежит разработанная авторами модель синхронного вакуумного выключателя, реализующая уникальную функцию управляемого включения и отключения [24]. Модель выключателя учитывает физические явления процессов замыкания и размыкания контактов аппарата (рис. 2): погасание дуги при малых токах (/ср), зажигание дуги при недостаточной электрической прочности межконтактного промежутка (%п), негасимый высокочастотный ток (di/dtmca), разброс времени срабатывания полюсов выключателя.
б
Рис. 2. Иллюстрация процессов коммутации выключателя: а - процесс включения, б - процесс отключения
В модели синхронного выключателя имеется возможность задавать параметры, влияющие на частоту и интенсивность переходного процесса (рис. 3): ток среза при отключении, скорость изменения элек-
а
трическои прочности при включении и отключении, скорость изменения высокочастотного тока, моменты включения и отключения полюсов выключателя.
Рис. 3. Окно задания параметров синхронного вакуумного выключателя
Модель кабельной линии реализована линией с распределенными параметрами при помощи блока Distributed Parameters Line. В блоке имеется возможность задавать активные, индуктивные и емкостные параметры по прямой и нулевой последовательностям. Стандартный блок не учитывает скин-эффекта, т.е. увеличения активного сопротивления при возрастании частоты входного тока, поэтому в модели вводится дополнительное активное сопротивление при частоте переходного процесса:
R(q) = R J—, \100к
где R - активное сопротивление линии электропередачи; ю - угловая частота.
Модель силового трансформатора построена с использованием блока Three-phase Transformer. Первичная обмотка трансформатора соединена по схеме треугольника. Особенностью данной модели является возможность задания остаточного магнитного потока в отдельной фазе трансформатора и учет нелинейности кривой намагничивания
сердечника. Также следует отметить, что ветвь намагничивания в данной модели имеет параллельное соединение активного и индуктивного элементов (Ят, Ьт, рис. 4) [23].
Рис. 4. Схема замещения силового трансформатора
Для правильного моделирования тока холостого хода силового трансформатора необходимо располагать данными о нелинейности кривой намагничивания. Учитывая положения, изложенные в работах [8, 23, 25], кривая намагничивания может быть определена по выражениям:
• D ii о ^оф "1>6 гт: и1ф
г = В-V11, В = ф11 , Уном = V2 —ф,
Уном ®
где i - ток намагничивания, у - потокосцепление; /0ф - фазный ток холостого хода трансформатора, уном - номинальное потокосцепление, и1ф -фазное напряжение первичной обмотки при соединении по схеме треугольник, ю - угловая частота.
Исследование коммутационных перенапряжений требует учета емкостных связей в элементах сети, что реализовано стандартными блоками RLC Branch.
Выполнены апробация и верификация разработанной имитационной модели. Результаты, полученные по предложенной модели, имеют хорошее соответствие с экспериментальными данными, приведенными в литературных источниках [21].
3. Результаты исследования
Наилучшее решение управляемого отключения ненагруженно-го трансформатора может быть найдено варьированием момента времени размыкания полюсов выключателя. Количество возможных вариантов порядка отключения фаз синхронного выключателя определяется тринадцатью: одновременное размыкание трех фаз - одна комбинация, одновременное размыкание двух фаз - шесть, разновременное
размыкание фаз - шесть. При поиске наилучшего решения управляемого отключения ненагруженного трансформатора целесообразно стремиться к минимизированию уровня перенапряжении и исключению повторных зажиганиИ дуги.
Одновременное размыкание всех трех полюсов и одновременное размыкание только первых двух полюсов синхронного выключателя сопровождаются повторными зажиганиями дуги, что связано с наличием тока в одноИ из отключаемых фаз в момент коммутации. В этих случаях реализация управляемого отключения ненагруженного трансформатора невозможна.
Учитывая идентичность развития переходных процессов при разновременном отключении полюсов выключателя, далее рассматриваются только две комбинации порядка чередования фаз. Из рис. 5 видно, что в большинстве случаев отключение фазы А сопровождается повторными зажиганиями дуги и, соответственно, высокочастотными перенапряжениями. Однако стоит обратить внимание на временные диапазоны (на рис. 4 Та = 23.. .24 мс), при отключении в которых не возникают ПВЗ. Это время коммутации характеризуется наименьшими токами трансформатора. Поэтому, размыкание первого полюса выключателя при отключении ненагруженного трансформатора целесообразно проводить вблизи нулевого значения тока.
При известном моменте времени размыкания первого полюса выключателя (Та = 23,3 мс) осуществляется отключение второго (фазы В или С). Из рис. 5 видно, что ПВЗ не возникают при отключении второй фазы в интервалах времени Тв = Тс = 27.29 мс, соответствующих околонулевому значению токов в этих фазах. Размыкание контактов третьего полюса синхронного выключателя может быть выполнено одновременно со вторым полюсом или после его размыкания.
На рис. 6 представлен наилучший вариант управляемого отключения ненагруженного трансформатора, отключение производится в моменты перехода фазных токов через нулевые значения. Однако реальные коммутационные аппараты имеют погрешность во времени замыкания и размыкания контактов. Поэтому важнейшей практической задачей является определение допустимых временных разбросов срабатывания полюсов выключателей, реализующих технологию управляемой коммутации.
7,-23 .3 мс, \ —гаг '/',=23.3 мс. Т, \ =уаг
// /; •Л ■Л Л \ ТА=уаг 'Л 1 I:
! 1 1 Я и /1 И 1 \ е 1 1 1 Л ;/
■Ч 1 1 1 '4 / 4 / 4 / 1 / 4/ \ // • / : 1 Г : 1
\ 1 _ /""7Т- V- / /
мс
а
\ '3,3 мс, Т, ' иг
7",=ют
\ /
• • / ■' / / / / / \ \ \ \ \ \ \ \
/ / т,= ----
23,3 мс 7 , \ \ X \ . \ ■Л
\ \ \
О -- ---
23 24 25 26 27 2« 29 30 31 32 33 34
мс б
Рис. 5. Отключение ненагруженного трансформатора в разные моменты времени: а - количество повторных зажиганий дуги; б - напряжение
и,
\
у' 1и;. \
\
и. «г** ...... \л
Гс .,'-'.......
/ Чч / \
I,
\ \
14 16 18 20 22 Т, 24 26 Т„ Г, 28 ЗУ
/. мс
Рис. 6. Управляемое отключение ненагруженного трансформатора
На рис. 7 представлены допустимые разбросы размыкания контактов синхронного выключателя при варьировании скорости восстановления электрической прочности выключателя и мощности трансформатора. Критерием определения допустимых разбросов срабатывания полюсов выключателя при отключении трансформаторов являлось отсутствие повторных зажиганий дуги.
ЕС
<1
1
Отключение первого полюса ----Отключение второго полюса
/ / / /
/ / / !
У Г г
* / / / /
50 к. кВ/мс
ение первого ение второго —
ч ч \ полюса ----Отключ полюса
% % \ г
\ \ 1
ч ч ч \ ч
\ ч \ \
0 500 1000 1500 2000 2500
■Чпом- кВА б
Рис. 7. Допустимые разбросы времени отключения синхронного выключателя: а - при варьировании скорости восстановления электрической прочности выключателя; б - при варьировании мощности трансформатора
При увеличении мощности защищаемого трансформатора требования к стабильности времени размыкания контактов выключателя ужесточаются. В то же время увеличение протяженности питающей транс-
а
форматор линии способствует смягчению этих требований. Улучшение характеристики выключателя скорости восстановления электрической прочности приводит к снижению требований к стабильности времени отключения выключателя. Для рассматриваемого случая отключения ненагруженного трансформатора ТМ-2500/10 вакуумным выключателем со скоростью восстановления электрической прочности 50 кВ/мс разброс размыкания полюсов должен составлять не больше 0,8 мс.
При поиске наилучшего решения управляемого включения трансформатора целесообразно стремиться к минимизированию амплитуды бросков тока намагничивания. На уровень броска тока оказывают влияние величина остаточного магнитного потока (Фост) в сердечнике трансформатора и момент замыкания полюсов выключателя. Так, на рис. 8 показаны увеличение броска тока намагничивания при возрастании остаточного магнитного потока трансформатора и зависимость броска тока от момента включения выключателя. Неравенство Фост и вынужденного магнитного потока (Фуст) в момент коммутации приводит к насыщению сердечника, снижению индуктивного сопротивления трансформатора и возникновению максимальных бросков тока.
-Фа>1 - 0 о.е. --Ф,„ = 0,5о.е. ....... с!>„, -0,5 о.с.
* * / / ч \ \
/ / / \
1 \
/ 1 1 / / \ X \ 1 .-'
1 , г.. \ ' '• 1 V' V' ✓ / / ✓ ч \ ч ч
20 22 24 26 2в 30 32 34 36 ЗЯ 40
мс
Рис. 8. Броски тока намагничивания при варьировании момента коммутации и наличии остаточного магнитного потока
Проведенные исследования управляемого включения силового трансформатора со схемой соединения первичной обмотки треугольником доказывают полезность применения принципов управляемой коммутации для решения задачи ограничения бросков тока намагничивания (рис. 9).
Управляемое включение трансформатора реализуется путем замыкания первых двух полюсов выключателя при достижении максимального значения линейного напряжения (что соответствует ФсАуст = 0) и дальнейшего включения третьего полюса выключателя при достижении максимального фазного напряжения (Флвуст = ФВсуст).
Управляемое включение трансформатора снижает броски тока намагничивания до значений не более номинального тока трансформатора: при отсутствии остаточного магнитного потока с допустимым разбросом времени замыкания контактов выключателя не больше 1,2 мс, при известных значениях остаточного магнитного потока - не больше 0,8 мс. При неизвестных значениях Фост управляемое включение трансформатора позволяет уменьшить броски тока до уровня, не превышающего трехкратного значения номинального тока трансформатора, с допустимым разбросом времени замыкания полюсов выключателя не больше 0,5 мс.
Заключение
Разработана модель электрической сети 6 (10) кВ систем электроснабжения, позволяющая проводить исследования переходных процессов при управляемой коммутации вакуумными выключателями нена-груженных трансформаторов.
В статье рассмотрено влияние моментов коммутации полюсов выключателя на уровень перенапряжений и амплитуду бросков тока. Выявлено, что при отключении ненагруженного трансформатора в моменты перехода фазных токов через нулевые значения повторные зажигания дуги и высокочастотные перенапряжения не возникают. Включение трансформатора с минимальными амплитудами броска тока возможно в случае замыкания первых двух полюсов выключателя при достижении максимального линейного напряжения и дальнейшего включения третьего полюса при максимальном фазном напряжении.
Определены требования к синхронным вакуумным выключателям по стабильности времени срабатывания полюсов при коммутации ненагруженных трансформаторов. Разброс моментов размыкания полюсов выключателя должен составлять не больше 0,8 мс. На требование к точности размыкания полюсов выключателя оказывают влияние мощность трансформатора, длина питающей линии и скорость восстановления электрической прочности выключателя.
На требования по стабильности замыкания контактов выключателя оказывает влияние наличие остаточного магнитного потока трансформатора. При отсутствии остаточного магнитного потока замыкание контактов выключателя должно быть реализовано с допустимым разбросом не больше 1,2 мс, при наличии остаточного магнитного потока - не больше 0,5 мс.
Проведенные исследования показывают, что внедрение методов управляемой коммутации в вакуумных выключателях 6 (10) кВ позволит проводить коммутацию силовых трансформаторов в оптимальных условиях с минимальными переходными токами и напряжениями.
В дальнейшем авторы предполагают провести аналогичные исследования управляемой коммутации вакуумным выключателем других видов нагрузкок: электрического привода, конденсаторной батареи и т.д.
Библиографический список
1. Кравченко А., Метельский В. Вакуумные выключатели нагрузки зарубежных производителей // Электрик. - 2013. - № 3. - С. 14-17.
2. Назарычев А.Н. Анализ основных преимуществ применения вакуумных выключателей // Энергоэксперт. - 2007. - № 4-5. - С. 58-63.
3. Перенапряжения при коммутациях вакуумных выключателей / А.А. Базавлук, Л.И. Сарин, Г.Г. Михайловский, И.Е. Наумкин, В.В. Го-голюк // Энергоэксперт. - 2011. - № 2. - С. 27-32.
4. Popov M., Acha E. Overvoltages due to switching off an unloaded transformer with a vacuum circuit breaker // IEEE Transactions on Power Delivery. - 1999. - Vol. 14, № 4. - P. 1317-1326.
5. Перенапряжения при отключении вакуумным выключателем трансформатора без нагрузки и с индуктивной нагрузкой / А.М. Рыв-кин, И.А. Лукацкая, А.Л. Буйнов, С.М. Давыдов, В.Д. Ляшенко // Электрические станции. - 1990. - № 5. - С. 62-67.
6. Куликовский В.С., Ковалева О.А. Моделирование коммутационных перенапряжений при коммутации высоковольтных электродвигателей вакуумными выключателями // Вестник КрасГАУ. - 2012. -№ 5. - С. 337-343.
7. Шпиганович А.Н., Пушница К.А. Имитационная модель системы электроснабжения кислородноконвертерного производства для анализа коммутационных перенапряжений // Электротехника. - 2016. -№ 6. - С. 21-25.
8. Евдокунин Г.А., Корепанов А.А. Перенапряжения при коммутации цепей вакуумными выключателями и их ограничение // Электричество. - 1998. - № 4. - С. 2-14.
9. Electromagnetic compatibility of vacuum circuit breakers with electrical equipment of medium voltage / R.A. Vojtovich, Y.A. Lavrov, N.F. Petrova, L.I. Tolstobrova // Actual problems of electronic instrument engineering (APEIE-2018): тр. 14 Междунар. науч.-техн. конф.: в 8 т.; Новосибирск, 2-6 окт. 2018 г. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2018. -Т. 1, ч. 5. - С. 483-487.
10. Zhang C., Quan F. Analysis of cable sheath overvoltage due to main transformer no-load closing // High voltage apparatus. - 2019. -Vol. 55, № 2. - P. 164-170.
11. Васильев А.Б., Лурье А.И. Расчет магнитного поля и электродинамической стойкости трансформаторов при бросках намагничивающего тока // Электричество. - 1992. - № 1. - С. 21-26.
12. Славутский А.Л. Учет остаточной намагниченности в трансформаторе при моделировании переходных процессов // Вестник Чуваш. ун-та. - 2015. - № 1. - С. 122-130.
13. Фельдман М.Л. Расчет токов коммутации конденсаторных батарей // Промышленная энергетика. - 2001. - № 1. - С. 38-41.
14. Халилов Ф.Х., Евдокунина Г.А., Таджибаева А.И. Защита сетей 6-35 кВ от перенапряжений. - СПб.: Энергоатомиздат, 2002. - 270 с.
15. Кадомская К.П. Системный подход к обеспечению надежной эксплуатации изоляции электрооборудования в электрических сетях среднего и высокого напряжения // Главный энергетик. - 2006. - № 1. -С. 54-60.
16. Working group 13.07. Controlled switching of HVAC circuit-breakers: guide for application lines, reactors, capacitors, transformers (first part) // Electra. - 1999. - № 183. - P. 43-73.
17. Working group 13.07. Controlled switching of HVAC circuit-breakers: guide for application lines, reactors, capacitors, transformers (2nd part) // Electra. - 1999. - № 185. - P. 37-57.
18. Павлюченко Д.А., Шевцов Д.Е. Особенности управляемой коммутации при нормальных и аварийных режимах в электрических сетях среднего напряжения // Электро. Электротехника, электроэнергетика, электротехническая промышленность. - 2015. - № 5. - С. 41-44.
19. Cho C.H., Lee J.B., Min B.W. Application of controlled switching device for high voltage circuit breaker in KEPCO real power system // 2017 4th International Conference on Electric Power Equipment - Switching Technology (ICEPE-ST), Xi'an, China. - 2017. - P. 492-495. DOI: 10.1109/ICEPE-ST.2017.8188892
20. Тихончук Д.А. Механический разнос выключателей для коммутации батареи статических конденсаторов 110 кВ // Вестник УГАТУ. - 2014. - Т. 18, № 1 (62). - С. 64-72.
21. Лебедев И.А., Прохоренко Е.В. Исследование возможности создания вакуумного выключателя для синхронного отключения нена-груженных трансформаторов // Электро. - 2011. - № 3. - С. 40-44.
22. Снижение тока включения трансформаторов / В.А. Кузьмен-ко, А.И. Лурье, А.П. Панибратец, В.С. Чуприков // Электротехника. -1997. - № 2. - С. 22-27.
23. Герман-Галкин С.Г. MatLab and Simulink. Проектирование мехатронных систем на ПК. - СПб.: Корона-Принт, 2020. - 368 с.
24. Разработка имитационной модели синхронного вакуумного выключателя 6 (10) кВ с учетом реальных характеристик аппарата / Д.Е. Шевцов, Д.А. Павлюченко, В.А. Лавринович, В.Г. Шальнев // Электро. Электротехника, электроэнергетика, электротехническая промышленность. - 2017. - № 1. - С. 38-44.
25. Новаш И.В., Румянцев Ю.В. Реализация математической модели трехфазной группы трансформаторов тока в системе динамического моделирования // Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. - 2014. - № 3. - С. 12-24.
References
1. Kravchenko A., Metel'skii V. Vakuumnye vykliuchateli nagruzki zarubezhnykh proizvoditelei [Vacuum load switches of foreign manufacturers]. Elektrik, 2013, no. 3, pp. 14-17.
2. Nazarychev A.N. Analiz osnovnykh preimushchestv primeneniia vakuumnykh vykliuchatelei [Analysis of the main advantages of using vacuum circuit breakers]. Energoekspert, 2007, no. 4-5, pp. 58-63.
3. Bazavluk A.A., Sarin L.I., Mikhailovskii G.G., Naumkin I.E., Gogoliuk V.V. Perenapriazheniia pri kommutatsiiakh vakuumnykh vykliuchatelei [Overvoltage during switching of vacuum circuit breakers]. Energoekspert, 2011, no. 2, pp. 27-32.
4. Popov M., Acha E. Overvoltages due to switching off an unloaded transformer with a vacuum circuit breaker. IEEE Transactions on Power Delivery, 1999, vol. 14, no. 4, pp. 1317-1326.
5. Ryvkin A.M., Lukatskaia I.A., Buinov A.L., Davydov S.M., Liashenko V.D. Perenapriazheniia pri otkliuchenii vakuumnym vykliucha-telem transformatora bez nagruzki i s induktivnoi nagruzkoi [Overvoltage when disconnecting a transformer with a vacuum switch without load and with an inductive load]. Elektricheskie stantsii, 1990, no, 5, pp. 62-67.
6. Kulikovskii V.S., Kovaleva O.A. Modelirovanie kommutatsionnykh perenapriazhenii pri kommutatsii vysokovol'tnykh elektrodvigatelei vakuumnymi vykliuchateliami [Modeling of switching overvoltages when switching high-voltage electric motors with vacuum switches]. Vestnik Krasnoiarskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta, 2012, no. 5, pp. 337-343.
7. Shpiganovich A.N., Pushnitsa K.A. Imitatsionnaia model' sistemy elektrosnabzheniia kislorodnokonverternogo proizvodstva dlia analiza kommutatsionnykh perenapriazhenii [Simulation model of the power supply system of oxygen converter production for the analysis of switching overvoltages]. Elektrotekhnika, 2016, no. 6, pp. 21-25.
8. Evdokunin G.A., Korepanov A.A. Perenapriazheniia pri kommutatsii tsepei vakuumnymi vykliuchateliami i ikh ogranichenie [Overvoltages during circuit switching by vacuum switches and their limitation]. Elektrichestvo, 1998, no. 4, pp. 2-14.
9. Vojtovich R.A., Lavrov Y.A., Petrova N.F., Tolstobrova L.I. Electromagnetic compatibility of vacuum circuit breakers with electrical equipment of medium voltage. Actual problems of electronic instrument engineering (APEIE-2018). Trudy 14 Mezhdunarodnoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii, Novosibirsk, 2-6 October 2018. Novosibirsk: Novosibirskii gosudarstvennyi tekhnicheskii universitet, 2018, vol. 1, part 5, pp. 483-487.
10. Zhang C., Quan F. Analysis of cable sheath overvoltage due to main transformer no-load closing. High voltage apparatus, 2019, vol. 55, no. 2, pp. 164-170.
11. Vasil'ev A.B., Lur'e A.I. Raschet magnitnogo polia i elektrodina-micheskoi stoikosti transformatorov pri broskakh namagnichivaiushchego toka [Calculation of the magnetic field and electrodynamic resistance of transformers during magnetizing current surges]. Elektrichestvo, 1992, no. 1, pp. 21-26.
12. Slavutskii A.L. Uchet ostatochnoi namagnichennosti v transformatore pri modelirovanii perekhodnykh protsessov [Accounting for residual magnetization in a transformer when modeling transients]. Vestnik Chuvashskogo universiteta, 2015, no. 1, pp. 122-130.
13. Fel'dman M.L. Raschet tokov kommutatsii kondensatornykh batarei [Calculation of switching currents of capacitor banks]. Promyshlennaia energetika, 2001, no. 1, pp. 38-41.
14. Khalilov F.Kh., Evdokunina G.A., Tadzhibaeva A.I. Zashchita setei 6-35 kV ot perenapriazhenii [Protection of 6-35 kV networks from overvoltage]. Saint Petersburg: Energoatomizdat, 2002, 270 p.
15. Kadomskaia K.P. Sistemnyi podkhod k obespecheniiu nadezhnoi ekspluatatsii izoliatsii elektrooborudovaniia v elektricheskikh setiakh srednego i vysokogo napriazheniia [System approach to ensuring reliable operation of electrical equipment insulation in medium and high voltage electrical networks]. Glavnyi energetik, 2006, no. 1, pp. 54-60.
ff.E. ^еeцоe, ffA. naenwneHKO, fi.H. ^еeцоeа, H.B. AneKcaHdpoe
16. Working group 13.07. Controlled switching of HVAC circuit-breakers: guide for application lines, reactors, capacitors, transformers (first part). Electra, 1999, no. 183, pp. 43-73.
17. Working group 13.07. Controlled switching of HVAC circuit-breakers: guide for application lines, reactors, capacitors, transformers (2nd part). Electra, 1999, no. 185, pp. 37-57.
18. Pavliuchenko D.A., Shevtsov D.E. Osobennosti upravliaemoi kommutatsii pri normal'nykh i avariinykh rezhimakh v elektricheskikh setiakh srednego napriazheniia [Features of controlled switching in normal and emergency modes in medium voltage electrical networks]. Elektro. Elektrotekhnika, elektroenergetika, elektrotekhnicheskaia promyshlennost', 2015, no. 5, pp. 41-44.
19. Cho C.H., Lee J.B., Min B.W. Application of controlled switching device for high voltage circuit breaker in KEPCO real power system. 2017 4th International Conference on Electric Power Equipment - Switching Technology (ICEPE-ST), Xi'an, China, 2017, pp. 492-495. DOI: 10.1109/ICEPE-ST.2017.8188892
20. Tikhonchuk D.A. Mekhanicheskii raznos vykliuchatelei dlia kommutatsii batarei staticheskikh kondensatorov 110 kV [Mechanical spacing of circuit breakers for switching capacitor banks 110 kV]. Vestnik Ufimskogo gosudarstvennogo aviatsionnogo tekhnicheskogo universiteta, 2014, vol. 18, no. 1 (62), pp. 64-72.
21. Lebedev I.A., Prokhorenko E.V. Issledovanie vozmozhnosti sozdaniia vakuumnogo vykliuchatelia dlia sinkhronnogo otkliucheniia nenagruzhennykh transformatorov [Study of the possibility of creating a vacuum circuit breaker for synchronous disconnection of unloaded transformers]. Elektro, 2011, no. 3, pp. 40-44.
22. Kuz'menko V.A., Lur'e A.I., Panibratets A.P., Chuprikov V.S. Snizhenie toka vkliucheniia transformatorov [Reduction of the switching current of transformers]. Elektrotekhnika, 1997, no. 2, pp. 22-27.
23. German-Galkin S.G. MatLab and Simulink. Proektirovanie mekhatronnykh sistem na PK [MatLab and Simulink. Designing mechatron-ic systems on a PC]. Saint Petersburg: Korona-Print, 2020, 368 p.
24. Shevtsov D.E., Pavliuchenko D.A., Lavrinovich V.A., Shal'nev V.G. Razrabotka imitatsionnoi modeli sinkhronnogo vakuumnogo vykliuchatelia 6 (10) kV s uchetom real'nykh kharakteristik apparata [Development of a simulation model of a synchronous vacuum circuit breaker
6 (10) kV taking into account the real characteristics of the device]. Elektro. Elektrotekhnika, elektroenergetika, elektrotekhnicheskaia promyshlennost', 2017, no. 1, pp. 38-44.
25. Novash I.V., Rumiantsev Iu.V. Realizatsiia matematicheskoi modeli trekhfaznoi gruppy transformatorov toka v sisteme dinamicheskogo modelirovaniia [Implementation of a mathematical model of a three-phase group of current transformers in a dynamic modeling system]. Izvestiia vysshikh uchebnykh zavedenii i energeticheskikh ob"edinenii SNG, 2014, no. 3, pp. 12-24.
Сведения об авторах
Шевцов Дмитрий Евгеньевич (Новосибирск, Российская Федерация) - кандидат технических наук, доцент кафедры «Системы электроснабжения предприятий» Новосибирского государственного технического университета (630073, Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, e-mail: [email protected]).
Павлюченко Дмитрий Анатольевич (Новосибирск, Российская Федерация) - кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Системы электроснабжения предприятий» Новосибирского государственного технического университета (630073, Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, e-mail: [email protected]).
Шевцова Лилия Ивановна (Новосибирск, Российская Федерация) - кандидат технических наук, доцент кафедры «Высшая математика» Новосибирского государственного технического университета (630073, Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, e-mail: [email protected]).
Александров Николай Васильевич (Улан-Удэ, Российская Федерация) - кандидат технических наук, доцент кафедры «Электроснабжения промышленных предприятий и сельского хозяйства» ВосточноСибирского государственного университета технологий и управления (670013, Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40В, строение 1, e-mail: al exandrov@mail. ru).
About the authors
Dmitry E. Shevtsov (Novosibirsk, Russian Federation) - Ph. D. in Technical Sciences, Associate Professor, Department of Power Supply Systems of Enterprises Novosibirsk State Technical University (630073, Novosibirsk, 20, K. Marx ave., e-mail: [email protected]).
Dmitry A. Pavlyuchenko (Novosibirsk, Russian Federation) - Ph. D. in Technical Sciences, Associate Professor, Head of Department, Department of Power Supply Systems of Enterprises Novosibirsk State Technical University (630073, Novosibirsk, 20, K. Marx ave., e-mail: [email protected]).
Lilia I. Shevtsova (Novosibirsk, Russian Federation) - Ph. D. in Technical Sciences, Associate Professor, Department of Higher Mathematics Novosibirsk State Technical University (630073, Novosibirsk, 20, K. Marx ave., e-mail: [email protected]).
Nikolay V. Alexandrov (Ulan-Ude, Russian Federation) - Ph. D. in Technical Sciences, Associate Professor, Department of Power Supply of Industrial Enterprises and Agriculture East Siberian State University of Technology and Management (670013, Ulan-Ude, 40B, Klyuchevskaya str., building 1, e-mail: [email protected]).
Поступила: 03.03.2023. Одобрена: 25.05.2023. Принята к публикации: 01.09.2023.
Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов по отношению к статье.
Вклад авторов. Все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку статьи.
Просьба ссылаться на эту статью в русскоязычных источниках следующим образом:
Исследование переходных процессов при управляемой коммутации вакуумным выключателем силовых трансформаторов / Д.Е. Шевцов, Д.А. Павлюченко, Л.И. Шевцова, Н.В. Александров // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления. - 2023. - № 46. - С. 47-66. DOI: 10.15593/2224-9397/2023.2.02
Please cite this article in English as:
Shevtsov D.E., Pavlyuchenko D.A., Shevtsova L.I., Alexandrov N.V. The study of transients under controlled switching by a vacuum circuit breaker for power transformers.
Perm National Research Polytechnic University Bulletin. Electrotechnics, information technologies, control systems, 2023, no. 46, pp. 47-66. DOI: 10.15593/22249397/2023.2.02
