Научная статья на тему 'ВЛИЯНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ЕМКОСТЕЙ НА ПЕРЕХОДНЫЕ ВОССТАНАВЛИВАЮЩИЕСЯ НАПРЯЖЕНИЯ В РЕЖИМЕ НЕУДАЛЕННЫХ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ'

ВЛИЯНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ЕМКОСТЕЙ НА ПЕРЕХОДНЫЕ ВОССТАНАВЛИВАЮЩИЕСЯ НАПРЯЖЕНИЯ В РЕЖИМЕ НЕУДАЛЕННЫХ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
130
20
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПЕРЕХОДНЫЕ ВОССТАНАВЛИВАЮЩИЕСЯ НАПРЯЖЕНИЯ / ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ / НЕУДАЛЕННОЕ КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ / КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ / КОНДЕНСАТОРНАЯ БАТАРЕЯ / ЛИНИЯ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ / ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ / ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС EMTP-RV / TRANSIENT RECOVERY VOLTAGE / CIRCUIT BREAKER / SHORT-LINE FAULT / SHORT CIRCUIT CURRENT / CAPACITOR / POWER LINE / HIGH-VOLTAGE CIRCUIT BREAKER / EMTP-RV SOFTWARE PACKAGE

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Рахимов Джамшед Бобомуродович, Султонов Шерхон Муртазокулович, Ахьёев Джавод Саламшоевич, Худжасаидов Джахонгир Худжасаидович

При отключении коротких замыканий (КЗ) на контактах высоковольтных выключателей (ВВ) появляется переходное восстанавливающееся напряжение (ПВН). Наибольший вклад в ПВН вносит составляющая восстанавливающегося напряжения (ВН) между контактом выключателя и землей со стороны воздушной линий электропередач (ЛЭП), имеющая пилообразный характер колебаний. Складываясь на основную составляющую ВН со стороны источника питания, эти высокочастотные колебания пилообразного типа оказывают влияние на скорость нарастания ПВН и этим затрудняют отключение тока КЗ выключателями. Как показывает мировой опыт, предотвратить такого рода аварии можно с помощью дополнительных емкостей, установленных между фазными выводами выключателя. Для оценки влияния дополнительных емкостей на скорости нарастания ПВН была принята схема электрической сети 110 кВ, разработанная с помощью программного комплекса EMTP-RV. Целью исследования является разработка технических рекомендаций по уменьшению скорости возрастания ПВН на контактах элегазовых ВВ при отключении КЗ на воздушных ЛЭП на некоторое расстояние от шин распределительных устройств (РУ). Приведены подробные результаты расчетов скорости нарастания и пикового значения ПВН на контактах элегазового выключателя 110 кВ при отключении тока КЗ на ЛЭП до и после установки на выводах выключателей дополнительных емкостей, равных 30, 40, 50 и 60 нФ. В результате исследования и анализа полученных значений скоростей нарастания ПВН на контактах элегазового выключателя при отключении КЗ на воздушных ЛЭП при разновидности параметров схемы было установлено, что при выборе дополнительной емкости необходимо учитывать емкость на землю электрооборудования, которое установлено на рассматриваемой подстанции (ПС), в том числе количество, сечения и длины проводников воздушных ЛЭП, присоединенных к шинам РУ. При уменьшении емкости электрооборудования на землю или отключении части отходящих воздушных ЛЭП от шин РУ скорость нарастания ПВН на контактах элегазового выключателя увеличивается.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Рахимов Джамшед Бобомуродович, Султонов Шерхон Муртазокулович, Ахьёев Джавод Саламшоевич, Худжасаидов Джахонгир Худжасаидович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

EFFECT OF ADDITIONAL CAPACITIES ON TRANSIENTS RECOVERY VOLTAGE IN THE SHORT-LINE FAULT MODE

A transient recovery voltage (TRV) appears across the contacts of high-voltage circuit breakers (CB) with short-circuit clearing. The component of the recovery voltage (RV) between the contact of the CB and the earth from the side of electric transmission lines which has the sawtooth wave character makes the greatest contribution to TRV. Being superimposed on the main component of the RV from the voltage source these high-frequency sawtooth waves cause a very high rate of TRV rise and thus make it difficult for CBs to cut off short circuit currents. World experience shows that it is possible to prevent such accidents by installing additional capacities between the line terminals of the CB. To evaluate the effect of additional capacities on the rate of TRV rise a 110 kV electric circuit network was designed by using the EMTP - RV software package. The aim of the study is to develop recommendations on reducing the rate of TRV rise across the contacts of the 110 kV SF6 circuit breaker when disconnecting short-circuit on overhead transmission lines at some distance from the distribution unit (DU) buses. Detailed results of calculations of the PVN parameters on the contacts of a 110 kV SF6 circuit breaker are given when the short-circuit current on the transmission line is disconnected before and after the installation of additional 30, 40, 50 and 60 nF capacitors. As a result of the analysis of the obtained values of the rates of a PVN rise across the contacts of the SF6 circuit breaker when disconnecting short-circuit on overhead transmission lines and varying various parameters of the circuit, it has been found that when selecting an additional capacitance, it is necessary to take into account the capacitance to ground of the electrical equipment installed at the substation under study and linear connections the DU buses. When reducing electrical equipment capacitance to ground or disconnecting a part of linear connections of the DU buses, the rate of PVN rise across the contacts of the SF6 circuit breaker increases.

Текст научной работы на тему «ВЛИЯНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ЕМКОСТЕЙ НА ПЕРЕХОДНЫЕ ВОССТАНАВЛИВАЮЩИЕСЯ НАПРЯЖЕНИЯ В РЕЖИМЕ НЕУДАЛЕННЫХ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ»

ISSN 1814-1196

http://journals.nstu.ru/vestnik Science Bulletin of the NSTU Vol. 74, No. 1, 2019, pp. 213-223

Научный вестник НГТУ том 74, № 1, 2019, с. 213-223

ЭНЕРГЕТИКА

ENERGETICS

УДК 621.311

DOI: 10.17212/1814-1196-2019-1-213-223

Влияние дополнительных емкостей на переходные восстанавливающиеся напряжения в режиме неудаленных

коротких замыканий

ДЖ.Б. РАХИМОВ" Ш.М. СУЛТОНОВ4, ДЖ.С. АХЬЁЕВС, ДЖ.Х. ХУДЖАСАИДОВ"

730092, РТ, г. Душанбе, ул. акад. Раджабовых, 10, Таджикский технический университет имени академикаМ.С. Осими

"jam-rahimov@mail.ru bsultonzoda.sh@mail.ru с]ауос1_66@тай.ги jahon_nstu@mail.ru

При отключении коротких замыканий (КЗ) на контактах высоковольтных выключателей (ВВ) появляется переходное восстанавливающееся напряжение (ПВН). Наибольший вклад в ПВН вносит составляющая восстанавливающегося напряжения (ВН) между контактом выключателя и землей со стороны воздушной линий электропередач (ЛЭП), имеющая пилообразный характер колебаний. Складываясь на основную составляющую ВН со стороны источника питания, эти высокочастотные колебания пилообразного типа оказывают влияние на скорость нарастания ПВН и этим затрудняют отключение тока КЗ выключателями. Как показывает мировой опыт, предотвратить такого рода аварии можно с помощью дополнительных емкостей, установленных между фазными выводами выключателя. Для оценки влияния дополнительных емкостей на скорости нарастания ПВН была принята схема электрической сети 110 кВ, разработанная с помощью программного комплекса ЕМТР-ЯУ. Целью исследования является разработка технических рекомендаций по уменьшению скорости возрастания ПВН на контактах элегазовых ВВ при отключении КЗ на воздушных ЛЭП на некоторое расстояние от шин распределительных устройств (РУ). Приведены подробные результаты расчетов скорости нарастания и пикового значения ПВН на контактах элегазового выключателя 110 кВ при отключении тока КЗ на ЛЭП до и после установки на выводах выключателей дополнительных емкостей, равных 30, 40, 50 и 60 нФ. В результате исследования и анализа полученных значений скоростей нарастания ПВН на контактах элегазового выключателя при отключении КЗ на воздушных ЛЭП при разновидности параметров схемы было установлено, что при выборе дополнительной емкости необходимо учитывать емкость на землю электрооборудования, которое установлено на рассматриваемой подстанции (ПС), в том числе количество, сечения и длины проводников воздушных ЛЭП, присоединенных к шинам РУ. При уменьшении емкости электрооборудования на землю или отключении части отходящих воздушных ЛЭП от шин РУ скорость нарастания ПВН на контактах элегазового выключателя увеличивается.

Статья получена 04 сентября 2018 г.

Ключевые слова: переходные восстанавливающиеся напряжения, выключатель, неудаленное короткое замыкание, короткое замыкание, конденсаторная батарея, линия электропередачи, высоковольтный выключатель, программный комплекс ЕМТР-ЯУ

ВВЕДЕНИЕ

Наравне со значениями периодической и апериодической составляющих тока КЗ в узлах и на воздушных ЛЭП электрических сетей важным параметром, который характеризует отключающую способность ВВ, является допустимая скорость возрастания ПВН, которая, в свою очередь, влияет на напряжение между контактами выключателя, возникающее после гашения электрической дуги в нем.

Проектирование и реконструкция электрических сетей и электрических станций, а также определение скорости возрастания до пиковых значений ПВН на контактах ВВ в момент отключения тока КЗ может быть необходимым шагом на этапе выбора ВВ и для проверки ВВ, находящихся в эксплуатации, на соответствие отключающей способности при электромагнитных аварийных переходных процессах.

При происхождении КЗ на воздушных ЛЭП на небольшом расстоянии от выводов выключателя неизменно фигурируют определенные значения сопротивления линии. Это значение сопротивления препятствует току КЗ, т. е. приводит к уменьшению тока КЗ, а также является основным условием для поддержания некоторого уровня напряжения в элетроэнергетической системе м0 . После отключении тока КЗ на воздушной ЛЭП электрический заряд может освободиться и начать равномерное распределение по длине воздушной ЛЭП от точки КЗ до выводов ВВ. Данный электромагнитный аварийный переходный процесс может быть представлен в виде независимого движения в противоположном направлении двух косоугольных волн, имеющих пиковое значение напряжения м0 /2. Доходя до места КЗ и разомкнутого полюса ВВ, полуволны могут быть отражены с помощью коэффициентов, которые соответственно равны Кот =+1 и Кот = — 1. Из-за потерь данный электромагнитный аварийный переходный процесс длится до момента снижения напряжения и тока до нуля [1, 2, 4, 5].

Составляющая скорость нарастания ВН со стороны воздушной ЛЭП в начальный момент аварийного переходного процесса значительно больше составляющей скорости нарастания ВН со стороны источника питания [5-8, 10, 11, 13]. При выборе ВВ в электрических сетях электроэнергетических систем, номинальное напряжение которых 110 кВ и выше, эта характерная особенность должна учитываться [9].

С увеличением значений токов КЗ в высоковольтных узлах электрических сетей электроэнергетических систем критическое условие работы большинства типов ВВ с £/ном ^ 110 кВ определяется отключающей способностью КЗ на воздушных ЛЭП на небольшом расстоянии от шин РУ. При неудаленном КЗ на воздушной ЛЭП скорость возрастания, первое амплитудное и пиковое значения ПВН складываются из составляющих источника питания и составляющих воздушной ЛЭП. Составляющая ВН со стороны воздушной ЛЭП имеет пилообразный характер колебаний. Частота таких

колебаний обратно пропорциональна, а амплитуда восстанавливающегося напряжения прямо пропорциональна значению расстояния от выводов ВВ до точки КЗ, расположенной на ЛЭП.

Известны случаи, когда несоответствие скорости нарастания и пиковых значений ПВН характеристикам выключателя приводили к его выходу из эксплуатации в процессе отключения КЗ [1].

Для ликвидации таких видов аварий проводятся специальные технические мероприятия, разработанные на базе расчета и анализа электромагнитных аварийных переходных процессов, которые возникают при отключении КЗ на воздушных ЛЭП на некотором расстоянии от ВВ.

Как видно из мировой практики, для снижения скорости возрастания ПВН на выводах ВВ при отключении токов КЗ наиболее эффективно использовать дополнительные емкости, которые установлены к фазным выводам контактов выключателя со стороны воздушных ЛЭП [14-17].

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Для анализа и исследования влияний дополнительных емкостей на скорости возрастания и пикового значений ПВН на контактах ВВ в момент отключения тока КЗ на воздушной ЛЭП на некотором расстоянии от шин РУ была рассмотрена ПС со следующими исходными данными:

• номинальное напряжение £/ном = 110 кВ;

• номинальный ток отключения элегазового выключателя Iном отк = 40 кА;

• значение тока КЗ на шинах РУ 1кз = 40 кА;

• отношение тока КЗ на ЛЭП к току КЗ на выводах элегазового выключателя М = 0,85;

• значение тока КЗ на ЛЭП при М = 0,85 1кз вл = 34 кА;

• количество отходящих воздушных ЛЭП от шин РУ п = 4 шт.;

• длина и сечение проводов отходящих воздушных ЛЭП от шин РУ I = 50 км и АС ^ = 240 мм2;

• эквивалентная емкость на землю электрооборудования, которое установлено на ПС, Сс = 50 нФ.

Для оценки влияния дополнительной емкости на параметры ПВН на контактах элегазового выключателя 110 кВ с использованием программного комплекса ЕМТР-ЯУ был смоделирован электромагнитный аварийный переходный процесс с учетом параметров дугогасящей камеры, т. е. проводимость дуги, ток дуги, постоянное значение напряжение дуги, постоянное значение потери мощности, постоянное время Кэсси и постоянное время Майра.

На рис. 1 показана схема замещения электрической сети при подключении дополнительных емкостей к контактам ВВ со стороны воздушной ЛЭП и земли Сд.

Lc

Rc

В

-о-

Ln R-

А

*Q

C'cz

Сл

Рис. 1. Схема замещения электрической сети для расчета ПВН c подключением

дополнительной емкости

Fig. 1. The equivalent circuit of the electrical network with the connection of an additional capacity for the TRV calculation

2. РЕЗУЛЬТAТЫ ИCСЛЕДОВAНИЙ

В тaблице приведены результaты рacчетов cкороcти нaрacтaния и первое aмплитудное зтачение ПВН нa контaктaх ВВ 110 кВ ликвидации КЗ нa воздушной ЛЭП до и после установки дополнительных емкостей, рaвных 30, 40, 50 и 60 нФ.

Таблица 1 Table 1

Результaты рacчетов пaрaметров ПВН The results of the TRV parameter calculations

Сд, нФ S, кВ/мте u1, кВ

0 7,18 33,01

30 2,539 48,24

40 2,346 53,97

50 2,205 55,13

60 2,197 57,13

На рис. 2 показаны расчетные кривые ПВН на контактах ВВ с £/ном = = 110 кВ при ликвидации тока КЗ на воздушной ЛЭП до и после установки дополнительных емкостей, равных 30, 40, 50 и 60 нФ.

На рис. 3 в развернутом виде показаны кривые изменения характеристик ПВН на элегазовом выключателе с £/ном = 110 кВ при ликвидации тока КЗ на воздушной линии до и после установки дополнительных емкостей, равных 30, 40, 50 и 60 нФ, условная граничная линия ПВН и линия запаздывания ПВН согласно ГОСТ Р 52565-2006.

Рис. 2. Расчетные кривые ПВН до и после установки дополнительных

емкостей

Fig. 2. Calculated TRV curves before and after installation of additional capacities

^ 100

eq

ы

¡3 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

6 5

/

3 \

i

...... -Щр \4

1

/ Ssff

45922 45927 45932 45937 45942 45947 45952 45957 45962

45967 t MKC

Рис. 3. Рacчетные кривые ПВН до (^maa 1) и посте уcтaновки емкостей Сд = 30 нФ (кривaя 2), Сд = 40 нФ (^maa 3), Сд = 50 нФ (^maa 4), Сд = 60 нФ (^maa 5), уcловнaя грaничнaя линия ПВН (кривaя 6) и линия зaпaздывaния ПВН (кривaя 7)

Fig. 3. Calculated TRV curves before (curve 1) and after installation of capacities Cd = 30 nF (curve 2), Cd = 40 nF (curve 3), Cd = 50 nF (curve 4), Cd = 60 nF (curve 5), conditional TRV boundary line (curve 6) and TRV delay line (curve 7)

Из рис. 3 можно увидеть, что при ликвидации тока КЗ на воздушной ЛЭП на некоторое расстояние от элегазового выключателя до подключения дополнительных емкостей скорость возрастания ПВН (кривая 1) превышает допустимые значения ПВН (кривая 6), а также дважды переходит линию запаздывания ПВН (кривая 7). Также видно, что при подключении на выводах элегазового выключателя дополнительной емкости, равной 40 нФ, скорость нарастания ПВН (кривая 3) не пересекает допустимые значения ПВН (кривая 6) и лишь один раз пересекает линию запаздывания (кривая 7). Снижение скорости нарастания ПВН при подключении дополнительной емкости на контактах ВВ со стороны воздушной ЛЭП объясняется тем, что дополнительная емкость снижает высокочастотные колебания составляющих ВН со стороны воздушной ЛЭП. После анализа полученных характеристик изменения ПВН можно прийти к выводу о том, что чем больше значения подключенных дополнительных емкостей на выводах ВВ со стороны воздушной ЛЭП, тем меньше скорость возрастания ПВН.

При анализе результатов полученных значений скоростей возрастания ПВН на выводах ВВ в режиме неудаленного КЗ при изменении показателей схемы соединения электрооборудования на ПС было выявлено, что при выборе дополнительных емкостей необходимо учитывать емкость на землю электрооборудования, которое установлено на рассматриваемой ПС, а также количество, сечения и длины проводов отходящих воздушных ЛЭП от шин РУ. При снижении емкости на землю электрооборудования или отключении части отходящих воздушных ЛЭП от шин РУ скорость нарастания ПВН на контактах элегазового выключателя увеличивается. Поэтому дополнительная емкость с параметрами, рассчитанными для шин ПС с большей емкостью на землю электрооборудования и с большим количеством отходящих воздушных ЛЭП от шин РУ, не приведет к снижению высокочастотных колебаний составляющих ВН со стороны воздушной ЛЭП до значений, при которых скорость нарастания ПВН не выходит за пределы допустимых значений ПВН. Например, при уменьшении емкости на землю электрооборудования, установленной на рассматриваемой выше ПС с 50 нФ до 25 нФ, и при отключении двух отходящих воздушных ЛЭП Ыл от шин РУ дополнительная емкость, равная 40 нФ, не приведет к снижению скорости нарастания ПВН до нормируемого значения (рис. 4).

Из рис. 4 видно, что при расчете скорости возрастания до пикового значения ПВН на выводах ВВ и при выборе значений дополнительных емкостей необходимым условием является учет значений емкости протекающих в землю от электрооборудования, установленного на рассматриваемой ПС, и также от количества линий присоединеных к шинам РУ ВН, которые в значительной мере могут повлиять на значение параметров скорости возрастания ПВН.

Следовательно, рекомендуется снижение скорости возрастания ПВН с помощью добавления конденсаторов, подключаемых к фазным выводам выключателя со стороны воздушной линии и на шинах ПС. Добавочные конденсаторы могут быть заменены экранированным силовым кабелем, один из концов которого подключается к выводам выключателя, а второй конец снабжается заглушкой из диэлектрического материала.

О 90

SO 70 60 50 40 30 20 10 о

45922 45927 45932 45937 45942 45947 45952 45957 45962 45967

I, МКС

Рис. 4. Рacчетные кривые ПВН посте уcтaновки дополнительной емкости Сд = = 40 нФ при cуммaрной емкоcти нa землю электрооборудовaния 50 нФ и N = 4 шт. (кривяя 1) и 25 нФ и N = 2 шт. (кривяя 2), у^овняя ^яличняя линия ПВН (кри-вяя 3) и линия запаздывания ПВН (кривая 4)

Fig. 4. Calculated TRV curves after installing additional capacity Cd = 40 nF with total capacity to ground of electrical equipment 50 nF and NL = 4 pcs. (curve 1) and 25 nF and Nl = 2 pcs. (curve 2), the conditional boundary line PVN (curve 3) and the PVN

delay line (curve 4)

^пример, при необходимости добавочной емкости в 40 нФ для снижения cкороcти возрастания ПВН ш выводах выключaтеля до допустимого значения необходимым считается подключение экрянировянного отлового табеля cечением не менее 500 мм2 и длиной не более 206 м к выводям элегазового выключaтеля.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработанные рекомендации позволяют уменьшить скорость возрастания ПВН для ликвидации и отключения неудаленных токов КЗ на воздушных ЛЭП до допустимых пределов.

2. Подключенные к фазным выводам выключателя со стороны ЛЭП дополнительной емкости позволяет уменьшать скорость возрастания ПВН.

3. Рекомендовано использование экранированного силового кабеля в качестве дополнительной емкости, который с одной стороны подключается к выводам выключателя, а с другой стороны заглушен заглушкой из диэлектрического материала.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Акодис М.М., Корзун ПЛ. Определение восстaнaвливaющихcя ншряжений m конгак-тaх выключaтеля. - М.: Энергия, 1968. - 192 с.

2. Humphries M.B. Transient recovery voltage in the short line fault regime // Current interruption in high voltage networks. - New York: Plenum Press, 1978. - P. 29-65.

3. Проверка выключателей высокого напряжения по параметрам переходных восстанавливающихся напряжений / Ю.П. Гусев, Л.С. Касобов, А.Г. Каюмов, Дж.Б. Рахимов // Энергетик. - 2017. - № 9. - C. 28-30.

4. Colclaser R.G., Beehler J.E., Garrity T.F. A field study of the short-line-fault component of transient recovery voltage // IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems. - 1975. - Vol. 94, no. 6. - P. 1943-1953.

5. Рахимов Дж.Б. Оценка соответствия отключающей способности выключателей тогам коротких замыканий и переходным воccтaнaвливающимся напряжениям в энергосистеме Решублики Таджикиcтaн: дис. ... канд. техн. наук: 05.14.02. - М., 2018. - 160 с.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

6. Habedank U. Application of a model for the evaluation of short circuit breaking test // IEEE Transactions on Power Delivery. - 1993. - Vol. 8 (4). - P. 1921-1925.

7. ГОСТ Р 52565-2006. Выключaтели переменного тога m ншряжение от 3 до 750 кВ. Общие технические условия. - Введ. 2007-04-01. - М.: Стандартинформ, 2007. - 91 с.

8. N€№€№€6 Б.Н. Коордитция и оптимиз^ии уровней токов короткого зaмыraния в электричеcких cиcтемaх. - М.: Энергия, 1978. - 152 c.

9. IEC 60909-0. Short-circuit currents in three-phase a. c. systems. Part 0: Calculation of currents. - Geneva, 2001. - 160 p.

10. IEC 62271-100. High-voltage switchgear and controlgear. Part 100: High-voltage alternating-current circuit-breakers. - Geneva, 2003. - 588 p.

11. ANSI/IEEE Std. C37.06-2009. IEEE Standard for AC high-voltage circuit breakers rated on a symmetrical current basis-preferred ratings and related required capabilities for voltages above 1000 V. - New York, 2009. - 46 p.

12. Denis D. Transient recovery voltages (TRVs) for high-voltage circuit breakers. Pt. 1. - San Antonio, USA, 2013. - 186 p.

13. Волков M.C., Гусев Ю.П. Оценка влияния характеристик токоограничивающего реактора на переходные восстанавливающиеся напряжения на контактах выключателя при отключении токов короткого замыкания // Наука и образование. - 2013. - № 7. - С. 329-336.

14. Гусев Ю.П., Насыр уулу К., Рахимов Дж.Б. Анализ возможных причин задержки прохождения тока через нуль в линии «Датка Кемин» при отключении коротких замыканий // Вестник КРСУ. - 2017. - Т. 17, № 5. - C. 54-60.

15. KizilcayM. Breaking capability of a SF6 circuit breaker for short circuits close to a generation unit with delayed current zero crossing // International Conference on Power Systems Transients (IPST 2011). - Delft, Netherland, 2011.

16. SluisL.V. Transients in power systems. - Chichester; New York: John Wiley & Sons, 2001. -

217 p.

17. Координация уровней токов коротких замыканий в электроэнергетической системе Кыргызстана / Ю.П. Гусев, К. Шсыр уулу, Дж.Б. Рахимов, К.Б. Алиев // Известия КГТУ им. И. Раззакова. - 2017. - Т. 41, № 1-1. - C. 25-30.

Рохимов Джсмшед Бобомуродович, cтaрший преподaвaтель гафедры «Электри-чежие cтaнции» Тaджикcкого техничеcкого универcитетa имени aкaдемикa М.С Ошми. Ошовное нaпрaвление тучных иccледовaний - переходные процетеы в электроэнерге-тичеcких cиcтемaх. Имеет более 10 публигаций. E-mail: jam-rahimov@mail.ru

Cултонов Шерхон Муртазокулович, ra^^ar техничежих тук, зaведующий гафед-рой «Элекrричеcкие cтaнции» Тaджикcкого техничежого универcитетa имени aкaдемикa М.С Оcими. Ошовное нaпрaвление иccледовaний - оптимизaция режимов ^C в энерге-тичеcких cиcтемaх. Автор более 30 публигаций. E-mail: sultonzoda.sh@mail.ru

Ахьёев Джавод Caлaмшоевич, acra^^m гафедры «Электричеcкие warnm» Тaджикcкого техниче^ого универcитетa имени aкaдемикa М.С Ошми. Ошовное нaпрaвление тучных иccледовaний - мониторинг и диaгноcтикa техничеcкого ^стоя-

ния электрооборудовaния ня оcнове теории нечетких множеcтв и нечеткой логики. Имеет более 25 публикaций. E-mail: javod_66@mail.ru

Худжасаидов Джахонгир Худжасаидович, accиcтент кяфедры «Электричеcкие стящии» Тaджикcкоrо техничеcкоrо универcитетa имени якядемикя М.С. Оcими. Оcновное няпрявление тучных иccледовaний - оптимизяция режимов ряботы электро-энерrетичеcких cиcтем. Имеет более 20 публикяций. E-mail: jahon_nstu@mail.ru

Rahimov Dzhamshed Bobomurodovich, a senior lecturer at the department of electric plants, Tajik Technical University. The main field of his research includes transient processes in electric power systems. He is the author of over 10 publications. E-mail: jam-rahimov@mail.ru

Sultonov Sherhon Murtazokulovich, PhD (Eng.), head of the department of electric plants, Tajik Technical University. His research interests are focused on the optimization of hydroelectric plant modes in power systems. He is the author of over 30 publications. E-mail: sul-tonzoda.sh@mail.ru

Ahyoev Dzhavod Salamshoevich, a teaching assistant at the department of electric plants, Tajik Technical University. The main field of his research includes monitoring and diagnostics of electric equipment technical condition based on the theory of fuzzy sets and fuzzy logic. He is the author of over 25 publications. E-mail: javod_66@mail.ru

Khudzhasaidov Dzhahongir Khudzhasaidovich, a teaching assistant at the department of electric plants, Tajik Technical University. His research interests are focused on the optimization of electric power system modes. He is the author of over 20 publications. E-mail: jahon_nstu@mail.ru

DOI: 10.17212/1814-1196-2019-1-213-223

Effect of additional capacities on transients recovery voltage in the short - line fault mode

J.B. RAHIMOVa, SH.M. SULTONOVb, J.S. AHYOEV, Dzh.Kh. KHUDZHASAIDOV1

Tajik Technical University, 10, Acad. Rajabovikh Street, Dushanbe, 730092, Tajikistan

ajam-rahimov@mail.ru bsultonzoda.sh@mail.ru cjavod_66@mail.ru djahon_nstu@mail.ru

Abstract

A transient recovery voltage (TRV) appears across the contacts of high-voltage circuit breakers (CB) with short-circuit clearing. The component of the recovery voltage (RV) between the contact of the CB and the earth from the side of electric transmission lines which has the sawtooth wave character makes the greatest contribution to TRV. Being superimposed on the main component of the RV from the voltage source these high-frequency sawtooth waves cause a very high rate of TRV rise and thus make it difficult for CBs to cut off short circuit currents. World experience shows that it is possible to prevent such accidents by installing additional capacities between the line terminals of the CB. To evaluate the effect of additional capacities on the rate of TRV rise a 110 kV electric circuit network was designed by using the EMTP - RV software package. The aim of the study is to develop recommendations on reducing the rate of TRV rise across the contacts of the 110 kV SF6 circuit breaker when disconnecting short-circuit on overhead transmission lines at some distance from the distribution unit (DU) buses. Detailed results of calculations of the PVN parameters on the contacts of a 110 kV SF6 circuit breaker are given when the short-circuit current on the transmission line is disconnected before and after the installation of additional 30, 40, 50 and 60 nF capacitors. As a result of the analysis of the obtained values of the rates of a PVN rise across the contacts of the SF6 circuit break-

*

Received 04 September 2018.

er when disconnecting short-circuit on overhead transmission lines and varying various parameters of the circuit, it has been found that when selecting an additional capacitance, it is necessary to take into account the capacitance to ground of the electrical equipment installed at the substation under study and linear connections the DU buses. When reducing electrical equipment capacitance to ground or disconnecting a part of linear connections of the DU buses, the rate of PVN rise across the contacts of the SF6 circuit breaker increases.

Keywords: transient recovery voltage, circuit breaker, short - line fault, short circuit current, capacitor, power line, high-voltage circuit breaker, EMTP-RV software package

REFERENCES

1. Akodis M.M., Korzun P.A. Opredelenie vosstanavlivayushchikhsya napryazhenii na kon-taktakh vyklyuchatelya [Determination of the recoverable voltages at the switch contacts]. Moscow, Energiya Publ., 1968. 192 p.

2. Humphries M.B. Transient recovery voltage in the short line fault regime. Current interruption in high voltage networks. New York, Plenum Press, 1978, pp. 29-65.

3. Gusev Yu.P., Kasobov L.S., Kayumov A.G., Rahimov J.B. Proverka vyklyuchatelei vyso-kogo napryazheniya po parametram perekhodnykh vosstanavlivayushchikhsya napryazhenii [Inspection of high-voltage circuit breakers on parameters of transient recovery voltages]. Energetik, 2017, no. 9, pp. 28-30. (In Russian).

4. Colclaser R.G., Beehler J.E., Garrity T.F. A field study of the short-line-fault component of transient recovery voltage. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, 1975, vol. 94, no. 6, pp. 1943-1953.

5. Rahimov J.B. Otsenka sootvetstviya otklyuchayushchei sposobnosti vyklyuchatelei tokam korotkikh zamykanii i perekhodnym vosstanavlivayushchimsya napryazheniyam v energosisteme Respubliki Tadzhikistan. Diss. kand. tekhn. nauk [Assessment of the disconnecting ability of short-circuit current switches and transient voltages in the power supply system of the Republic of Tajikistan. PhD eng. sci. diss.]. Moscow, 2018. 160 p.

6. Habedank U. Application of a model for the evaluation of short circuit breaking test. IEEE Transactions on Power Delivery, 1993, vol. 8 (4), pp. 1921-1925.

7. GOSTR 52565-2006. Vyklyuchateli peremennogo toka na napryazhenie ot 3 do 750 kV. Ob-shchie tekhnicheskie usloviya [State Standard R 52565-2006. Alternating-current circuit-breakers for voltages from 3 to 750 kV. General specifications]. Moscow, Standartinform Publ., 2007. 91 p.

8. Neklepaev B.N. Koordinatsiya i optimizatsiya urovnei tokov korotkogo zamykaniya v el-ektricheskikh sistemakh [Coordination and optimization of short-circuit current levels in electrical systems]. Moscow, Energiya Publ., 1978. 152 p.

9. IEC 60909-0. Short-circuit currents in three-phase a. c. systems. Part 0: Calculation of currents. Geneva, 2001. 160 p.

10. IEC 62271-100. High-voltage switchgear and controlgear. Part 100: High-voltage alternating-current circuit-breakers. Geneva, 2003. 588 p.

11. ANSI/IEEE Std. C37.06-2009. IEEE Standard for AC high-voltage circuit breakers rated on a symmetrical current basis-preferred ratings and related required capabilities for voltages above 1000 V. New York, 2009. 46 p.

12. Denis D. Transient recovery voltages (TRVs) for high-voltage circuit breakers. Pt. 1. San Antonio, USA, 2013. 186 p.

13. Volkov M.S., Gusev Yu.P. Otsenka vliyaniya kharakteristik tokoogranichivayushchego reaktora na perekhodnye vosstanavlivayushchiesya napryazheniya na kontaktakh vyklyuchatelya pri otklyuchenii tokov korotkogo zamykaniya [Estimating the influence of current limiting coil's properties on transient recovery voltages at contacts of a high-tension switch in case of fault currents' cutoff]. Nauka i obrazovanie: nauchnoe izdanie MGTU im. N.E. Baumana - Science and Education of the Bauman MSTU, 2013, no. 7, pp. 329-336.

14. Gusev Yu.P., Nasyr uulu K., Rahimov J.B. Analiz vozmozhnykh prichin zaderzhki pro-khozhdeniya toka cherez nul' v linii "Datka Kemin" pri otklyuchenii korotkikh zamykanii [Analyze of possible causes delays zero crossing of current while faults clearing in line "Datka-Kemin"]. Vestnik Kyrgyzsko-Rossiiskogo Slavyanskogo universiteta - Vestnik KRSU, 2017, vol. 17, no. 5, pp. 54-60.

15. Kizilcay M. Breaking capability of a SF6 circuit breaker for short circuits close to a generation unit with delayed current zero crossing. International Conference on Power Systems Transients (IPST 2011), Delft, Netherland, 2011.

16. Sluis L.V. Transients in power systems. Chichester, New York, John Wiley & Sons, 2001.

217 p.

17. Gusev Yu.P., Nasyr uulu K., Rahimov J.B., Aliyev K.B. Koordinatsiya urovnei tokov korotkikh zamykanii v elektroenergeticheskoi sisteme Kyrgyzstana [Levels coordination of short circuit currents in electricpower system of Kyrgyzstan]. Izvestiya Kyrgyzskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta im. I. Razzakova - News KSTU im. I. Razzakov, 2017, vol. 41, no. 1-1, pp. 25-30. (In Russian).

Для цитирования:

Влияние дополнительных емкостей на переходные восстанавливающиеся напряжения в режиме неудаленных коротких замыканий / Дж.Б. Рахимов, Ш.М. Султонов, Дж.С. Ахьёев, Дж.Х. Худжасаидов // Научный вестник НГТУ. - 2019. - № 1 (74). - С. 213-223. - DOI: 10.17212/1814-1196-2019-1-213-223.

For citation:

Rahimov J.B., Sultonov Sh.M., Ahyoev J.S., Khudzhasaidov Dzh.Kh. Vliyanie dopolnitel'nykh emkostei na perekhodnye vosstanavlivayushchiesya napryazheniya v rezhime neudalennykh korot-kikh zamykanii [Effect of additional capacities on transients recovery voltage in the short-line-fault regime]. Nauchnyi vestnik Novosibirskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta - Science bulletin of the Novosibirsk state technical university, 2019, no. 1 (74), pp. 213-223. DOI: 10.17212/1814-1196-2019-1-213-223.

ISSN 1814-1196, http://journals.nstu.ru/vestnik Science Bulletin of the NSTU Vol. 74, No 1, 2019, pp. 213-223

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.