До проблеми захисту вимірювальних трансформаторів середньої напруги топкими запобіжниками: аналітичне дослідження

Автор(и)

  • Євген Байда Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Україна
  • Олександр Гречко Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Україна
  • Віктор Бугайчук ТОВ "АВМ АМПЕР", Україна
  • Роберт Кнапек KPB Intra s.r.o., Чеська Республіка

DOI:

https://doi.org/10.33042/2079-424X.2021.60.3.02

Ключові слова:

вимірювальний трансформатор середньої напруги, топкий запобіжник, захист трансформаторів напруги, струм первинної обмотки вимірювального трансформатору

Анотація

Вступ. В електричній мережі середньої напруги 6–35 кВ існує проблема захисту вимірювальних трансформаторів напруги. Це пов’язано з недостатньо ефективним рівнем їх захисту за допомогою топких запобіжників. Останнім часом все частіше з’являються повідомлення щодо аварій, пов’язаних із виходом з ладу вимірювальних трансформаторів напруги не тільки в Україні, а і за кордоном. Актуальним є питання проведення аналітичного дослідження проблеми захисту топкими запобіжниками вимірювальних трансформаторів середньої напруги. Мета. Дослідження конструкцій та характеристик топких запобіжників для вимірювальних трансформаторів середньої напруги для підвищення ефективності їх захисту. Результати. В статті показано, що захист вимірювальних трансформаторів середньої напруги з епоксидною ізоляцією часто забезпечується топкими запобіжниками, у яких номінативним струм топкої вставки є значно більшим за граничнодопустимий тривалий струм первинної обмотки вимірювального трансформатору. Проведено порівняльний аналіз значень струму первинної обмотки вимірювальних трансформаторів середньої напруги зі значеннями номінативних струмів топких вставок запобіжників різних виробників, що представлені на ринку України. Досліджено конструктивні особливості та технічні характеристики топких запобіжників для вимірювальних трансформаторів середньої напруги з метою підвищення ефективності їх захисту. Досліджено переваги та недоліки конструкцій топких запобіжників різних виробників, та встановлено, що потребує подальшого вдосконалення конструкції топких запобіжників з метою підвищення ефективності захисту вимірювальних трансформаторів середньої напруги. Обговорення та перспективи подальшого розвитку. Оскільки в Україні потреби у топких запобіжниках для захисту вимірювальних трансформаторів середньої напруги забезпечуються переважно поставками за кордону, то перcпективним напрямком подальшого розвитку у цьому напрямі є створення вітчизняної конкурентоспроможної конструкції топкого запобіжника та впровадження його у виробництво.

Біографії авторів

Євген Байда, Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Україна

Доктор технічних наук, доцент кафедри електричних апаратів

Олександр Гречко, Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Україна

Кандидат технічних наук, доцент кафедри електричних апаратів

Віктор Бугайчук, ТОВ "АВМ АМПЕР", Україна

Голова Наглядової ради

Роберт Кнапек, KPB Intra s.r.o., Чеська Республіка

Директор компанії

Посилання

Tugai, Y.I., & Tugai, I.Y. (2014). A combined method for study of ferroresonance processes in voltage transformer. In 2014 IEEE International Conference on Intelligent Energy and Power Systems (IEPS) (pp. 71–73). IEEE. https://doi.org/10.1109/IEPS.2014.6874205

Tugay, Y.I., Ganus, O.I., & Starkov, K.O. (2016). The switching in voltage transformer. Technical Electrodynamics, 2016(5), 73–75. https://doi.org/10.15407/techned2016.05.073

Zhurahivskyi, A.V., Kens, Y.A., Yatseyko, А.Y., & Maslyak, R.Y. (2010). Ferroresonance processes in electrical networks 10 kV with different voltage transformers. Technical Electrodynamics, (2), 73–78. http://previous.techned.org.ua/article/10-2/st9.pdf (in Ukrainian)

Ryzhkova, Y.N., & Tsyruk, S.A. (2016). Ferroresonance suppression in distribution networks. In 2016 2nd International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM) (pp. 1–4). IEEE. https://doi.org/10.1109/ICIEAM.2016.7911458

Jahagirdar, A., Thosar, A., & Dhote, V.P. (2018). Study of high voltage inductive voltage transformer for transients and ferroresonance. In 2018 International Conference on Power, Energy, Control and Transmission Systems (ICPECTS) (pp. 174–180). IEEE. https://doi.org/10.1109/ICPECTS.2018.8521570

Hanus, O., & Starkov, K. (2021). Study of the nature of overvoltages in the electrical network arising from voltage transformers. Bulletin of the National Technical University “KhPI”. Series: Energy: Reliability and Energy Efficiency, 1(2), 28–36. https://doi.org/10.20998/2224-0349.2021.01.05 (in Ukrainian)

Kaczmarek, M., & Brodecki, D. (2021). Transformation of transient overvoltages by inductive voltage transformers. Sensors, 21(12), 4167. https://doi.org/10.3390/s21124167

McDermit, D.C., Shipp, D.D., Dionise, T.J., & Lorch, V. (2013). Medium-voltage switching transient-induced potential transformer failures: prediction, measurement, and practical solutions. IEEE Transactions on Industry Applications, 49(4), 1726–1737. https://doi.org/10.1109/TIA.2013.2258453

Dan, M., Zanotto, L., Gaio, E., Panizza, C., Finotti, C., & Perna, M. (2021). Development and validation of a special protection system for internal fault in a high-power three-level NPC VSC. Energies, 14(18), 5937. https://doi.org/10.3390/en14185937

Zhurahivskyi, A.V., Kens, Y.A., Yatseyko, A.Y., & Maslyak, R.Y. (2013). Multi-protection system power grids 6–35 Kv from ferroresonance processes. Technical Electrodynamics, (5), 70–76. http://previous.techned.org.ua/2013_5/st11.pdf (in Ukrainian)

Ganus, O., & Starkov, К. (2003). Damageability of voltage transformers in regional electricity networks of JSC “Kharkovoblenergo” and measures to reduce it. Lighting Engineering & Power Engineering, (1), 75–81. (in Russian)

Xue, S., Sun, W., Yang, J., Gao, F., Li, Y., & Li, Z. (2016). Hidden failure identification and protection of multi-grounding fault in secondary circuit of potential transformer. IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering, 11(3), 300–307. https://doi.org/10.1002/tee.22219

Heidary, A., Rouzbehi, K., Radmanesh, H., & Pou, J. (2020). Voltage transformer ferroresonance: an inhibitor device. IEEE Transactions on Power Delivery, 35(6), 2731–2733. https://doi.org/10.1109/TPWRD.2020.3005321

Cazacu, E., Ioniţă, V., & Petrescu, L. (2017). An efficient method for investigating the ferroresonance of single-phase iron core devices. In 2017 10th International Symposium on Advanced Topics in Electrical Engineering (ATEE) (pp. 363–368). IEEE. https://doi.org/10.1109/ATEE.2017.7905167

Niu, B., Wu, X., Zhang, G., Ma, F., Tan, D., & He, S. (2020). Analysis and improvement measures of inductive voltage transformer fault caused by intermittent grounding. Gaoya Dianqi/High Voltage Apparatus, 56(10), 70–74 & 83. https://doi.org/10.13296/j.1001-1609.hva.2020.10.012

Kaczmarek, M. (2016). Secondary current distortion of inductive current transformer in conditions of dips and interruptions of voltage in the power line. Electric Power Systems Research, 137, 1–5. https://doi.org/10.1016/j.epsr.2016.03.043

Popov, M. (2018). General approach for accurate resonance analysis in transformer windings. Electric Power Systems Research, 161, 45–51. https://doi.org/10.1016/j.epsr.2018.04.002

Lesniewska, E., Kaczmarek, M., & Stano, E. (2021). 3D electromagnetic field analysis applied to evaluate the accuracy of a voltage transformer under distorted voltage. Energies, 14(1), 136. https://doi.org/10.3390/en14010136

Etkind, L. (2003). Protection of voltage transformers in 3–35 kV networks. Neutral earthing mode needs to be changed. Electrical Engineering News, (5), 6. http://news.elteh.ru/arh/2003/23/06.php (in Russian)

Hejian, W., Hongtao, L., Tao, G., Jun, J., Hailong, Z., & Song, J. (2018). Research and application of 10 kV built-in high voltage protection distribution transformer. In 2018 China International Conference on Electricity Distribution (CICED) (pp. 280–284). IEEE. https://doi.org/10.1109/CICED.2018.8592468

Ventruella, D.J. (2018). Transformer fuse sizing – the NEC is not the last word. IEEE Transactions on Industry Applications, 55(2), 2173–2180. https://doi.org/10.1109/TIA.2018.2880145

Liang, Z., Zhao, M., Niu, S., Liu, H., Liang, S., & Guo, Y. (2016). Defects of measures against PT fuse melting in distribution network and research of new measure. Dianli Zidonghua Shebei/Electric Power Automation Equipment, 36(9), 17–24 & 32. https://doi.org/10.16081/j.issn.1006-6047.2016.09.003

Wang, K., Liu, H., Yang, Q., Yin, L., & Huang, J. (2019). Impact transient characteristics and selection method of voltage transformer fuse. Energies, 12(4), 737. https://doi.org/10.3390/en12040737

Pleşca, A., Dumitrescu, C., Zhang, G., & Han, D. (2016). Overcurrent protection using a new type of electric fuse. In 2016 International Conference and Exposition on Electrical and Power Engineering (EPE) (pp. 143–146). IEEE. https://doi.org/10.1109/ICEPE.2016.7781321

Kim, S., Shin, T., Jeong, S., Kang, H., Son, K., Park, S., ... & Kim, J. (2020). Modeling and verification of a high voltage fuse for high reliability and safety in electric vehicle. In 2020 IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility & Signal/Power Integrity (EMCSI) (pp. 287–292). IEEE. https://doi.org/10.1109/EMCSI38923.2020.9191482

Ventruella, D.J. (2020). Transformer fuses – mind the gap. IEEE Transactions on Industry Applications, 56(5), 5670–5677. https://doi.org/10.1109/TIA.2020.2993523

Wright, A., & Newbery, P.G. (2004). Electric Fuses (3rd ed.). Institution of Electrical Engineers. https://doi.org/10.1049/PBPO049E

Wang, M., Chen, W., Li, Y., Zhang, X., Dong, B., Bian, K., ... Deng, F. (2012). A countermeasure to deal with abnormal fusing of high voltage fuse for potential transformer in 35 kV oilfield power distribution system. Dianwang Jishu/Power System Technology, 36(12), 283–288.

Torres, E., Fernandez, E., Mazon, A.J., Zamora, I., & Perez, J.C. (2005). Thermal analysis of medium voltage fuses using the finite element method. In 2005 IEEE Russia Power Tech (pp. 1–5). IEEE. https://doi.org/10.1109/PTC.2005.4524671

Plesca, A. (2018). Temperature distribution of HBC fuses with asymmetric electric current ratios through fuselinks. Energies, 11(8), 1990. https://doi.org/10.3390/en11081990

International Electrotechnical Commission. (2014). Low-voltage fuses – Part 1: General requirements (IEC Stand-ard No. 60269-1:2006 + AMD1:2009 + AMD2:2014 CSV Consolidated version). https://webstore.iec.ch/publication/1234

International Electrotechnical Commission. (2020). High-voltage fuses – Part 1: Current-limiting fuses (IEC Standard No. 60282-1:2020). https://webstore.iec.ch/publication/59817

Němeček, P. (2009). Proudová ochrana pro vysoko-napěťové transformátory (CZ patent No. 20024 U1). Úřad průmyslového vlastnictví. https://patents.google.com/patent/CZ20024U1

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-12-30

Як цитувати

Байда, Є., Гречко, О., Бугайчук, В., & Кнапек, Р. (2021). До проблеми захисту вимірювальних трансформаторів середньої напруги топкими запобіжниками: аналітичне дослідження. Світлотехніка, 60(3), 92–102. https://doi.org/10.33042/2079-424X.2021.60.3.02

Номер

Том 60 № 3 (2021): Світлотехніка та електроенергетика

Розділ

Статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Світлотехніка та Електроенергетика

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

   Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  • Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
  • Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  • Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).