Overvoltage on the Neutral Insulation of Dry-Type Transformers during Impulse Tests
Keywords:
dry-type power transformers, lightning overvoltages, frequency response, overvoltage on neutral insulation
Abstract
For power transformers intended for operation in networks with an insulated neutral, the relevant regulatory documents currently in force stipulate tests of the impulse insulation strength of star-connected windings without a neutral brought out by applying a voltage impulse to three-line terminals connected together. In this case, a voltage is induced on the neutral, which may exceed the test voltage applied to line terminals. This circumstance must be taken into account at the transformer designing stage in choosing the transformer insulation. The article presents the results obtained from transient voltage measurements on the neutral of 6–35 kV dry-type transformers for a capacity of 40–630 kVA in case of applying a full wave-shape lightning and switching impulse voltage to one- and three-line terminals connected together. Possible measures to reduce dangerous overvoltages on the insulation of the neutral of dry-type transformers’ high voltage winding are considered.
References
1. Правила устройства электроустановок. Все действующие разделы. 6-е и 7-е издания. М.: Эксмо-Пресс, 2023, 512 с.
2. Телегин А.В., Ширковец А.И. Проблематика замыканий на землю и режим заземления нейтрали в сетях среднего напряжения стран Европы и Америки. – Релейная защита и автоматизация, 2012, № 3(8), с. 30–39.
3. Назарычев А.Н., Титенков С.С., Пугачев А.А. Комплексные инновационные решения по заземлению нейтрали в сетях 6–35 кВ. – Электроэнергия. Передача и распределение, 2016, № 3(36), с. 40–47.
4. Майоров А.В., Ширковец А.И., Валов В.Н. Режим нейтрали и организация релейной защиты от замыканий на землю в сети 20 кВ. – Релейная защита и автоматизация, 2016, № 3(24), с. 21–28.
5. Ширковец А.И., Хадыев И.Г., Кудряшов Д.С. О переводе сетей 6–10 кВ горных и металлургических предприятий на режим эксплуатации с резистивно-заземленной нейтралью. – Безопасность труда в промышленности, 2016, № 1, с. 18–25.
6. Кучумов Л.А. и др. Опыт эксплуатации резистивного заземления нейтрали сети 10 кВ на ПС «Петродворец» и экспериментальное исследование токов однофазного замыкания на землю. – Электроэнергия. Передача и распределение, 2017, № 6(45), с. 78–84.
7. Castro A., Zaninelli D. Introduction of Current Limiting Impedance for a Previously Solid Grounded Medium Voltage Distribution Network. – IEEE Milan PowerTech, 2019, DOI: 10.1109/PTC.2019.8810860.
8. Сапожников А.В. Уровни изоляции электрооборудования высоковольтного напряжения. М.: Энергия, 1969, 296 с.
9. Богатенков И.М. и др. Техника высоких напряжений / под ред. Г.С. Кучинского. СПб.: Энергоатомиздат, 2003, 608 с.
10. ГОСТ 11920-85. Трансформаторы силовые масляные общего назначения напряжением до 35 кВ включительно. Технические условия. М.: Издательство стандартов, 1985, 39 c.
11. ГОСТ 1516.3-96. Электрооборудование переменного тока на напряжения от 1 до 750 кВ. Требования к электрической прочности изоляции. М.: Издательство стандартов, 1998, 54 с.
12. ГОСТ Р 55195–2012. Электрооборудование и электроустановки переменного тока на напряжения от 1 до 750 кВ. Требования к электрической прочности изоляции. М.: Стандартинформ, 2014, 48 с.
13. ГОСТ Р 56738–2015. Трансформаторы силовые и реакторы. Требования и методы испытаний электрической прочности изоляции. М.: Стандартинформ, 2016, 84 с.
14. Золотых А.Г., Халилов Ф.Х. Выбор ограничителей перенапряжений для защиты нейтрали силовых трансформаторов 6–35 кВ. – Электроэнергия. Передача и распределение, 2013, № 4(19), с. 72–79.
15. Золотых А.Г., Халилов Ф.Х. Требования к защитным аппаратам нейтрали силовых трансформаторов 6–35 кВ. – Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета, 2013, № 2(171), с. 95–101.
16. Еремич Я.Э. и др. Защита нейтрали трансформаторов 6–35 кВ. –Труды Кольского научного центра РАН, 2016, № 1(35), с. 37–47.
17. ГОСТ 1516.2–97. Электрооборудование и электроустановки переменного тока на напряжение 3 кВ и выше. Общие методы испытаний электрической прочности изоляции. М.: Издательство стандартов, 1998, 35 с.
18. ГОСТ Р 55194–2012. Электрооборудование и электроустановки переменного тока на напряжение от 1 до 750 кВ. Общие методы испытаний электрической прочности изоляции. М.: Стандартинформ, 2014, 94 с.
19. Ларин В.С., Данишина А.А., Свиридов М.А. Электрическая прочность макета воздушно-барьерной главной изоляции обмоток сухого трансформатора при воздействии напряжения полного грозового импульса. – Электричество, 2016, № 10, с. 24–27.
#
1. Pravila ustroystva elektroustanovok. Vse deystvuyushchie razdely. 6-e i 7-e izdaniya (Rules for the Installation of Electrical Installations. All Valid Sections. 6th and 7th Editions). M.: Eksmo-Press, 2023, 512 p.
2. Telegin A.V., Shirkovets A.I. Releynaya zashchita i avtomatizatsiya – in Russ. (Relay Protection and Automation), 2012, No. 3(8), pp. 30–39.
3. Nazarychev A.N., Titenkov S.S., Pugachev А.А. Elektroener-giya. Peredacha i raspredelenie – in Russ. (Electric Power. Transmission and Distribution), 2016, No. 3(36), pp. 40–47.
4. Mayorov A.V., Shirkovets A.I., Valov V.N. Releynaya zashchita i avtomatizatsiya – in Russ. (Relay Protection and Automation), 2016, No. 3(24), pp. 21–28.
5. Shirkovets A.I., Khadyev I.G., Kudryashov D.S. Bezopasnost' truda v promyshlennosti – in Russ. (Occupational Safety in Industry), 2016, No. 1, pp. 18–25.
6. Kuchumov L.А. et al. Elektroenergiya. Peredacha i raspredelenie – in Russ. (Electric Power. Transmission and Distribution), 2017, No. 6(45), pp. 78–84.
7. Castro A., Zaninelli D. Introduction of Current Limiting Impedance for a Previously Solid Grounded Medium Voltage Distribution Network. – IEEE Milan PowerTech, 2019, DOI: 10.1109/PTC.2019.8810860.
8. Sapozhnikov А.V. Urovni izolyatsii elektrooborudovaniya vysokovol'tnogo napryazheniya (Insulation Levels of High Voltage Electrical Equipment). M.: Energiya, 1969, 296 p.
9. Bogatenkov I.М. et al. Tekhnika vysokikh napryazheniy (High Voltage Engineering) / By Ed. G.S. Kuchinsky. SPb.: Energoatomizdat, 2003, 608 p.
10. GOST 11920-85. Transformatory silovye maslyanye obshchego naznacheniya napryazheniem do 35 KV vklyuchitel'no. Tekhnicheskie usloviya (General-Purpose Oil Power Transfomers to 35 kV Including. Specifications). M.: Izdatel'stvo standartov, 1985, 39 p.
11. GOST 1516.3-96. Elektrooborudovanie peremennogo toka na napryazheniya ot 1 do 750 KV. Trebovaniya k elektricheskoy prochnosti izolyatsii (Electrical Equipment for А. С. Voltages from 1 to 750 kV. Requirements for Dielectric Strength of Insulation). М.: Izdatel'stvo standartov, 1998, 54 p.
12. GOST R 55195–2012. Elektrooborudovanie i elektroustanovki peremennogo toka na napryazheniya ot 1 do 750 kV. Trebovaniya k elektricheskoy prochnosti izolyatsii (Electrical Equipment and Installations for A. C. Voltages from 1 up to 750 kV. Requirements for Dielectric Strength of Insulation). M.: Standartinform, 2014, 48 p.
13. GOST R 56738–2015. Transformatory silovye i reaktory. Trebovaniya i metody ispytaniy elektricheskoy prochnosti izolyatsii (Power Transformers and Reactors. Requirements and Methods for Dielectric Tests). М.: Standartinform, 2016, 84 p.
14. Zolotykh A.G., Khalilov F.Kh. Elektroenergiya. Peredacha i raspredelenie – in Russ. (Electric Power. Transmission and Distribution), 2013, No. 4(19), pp. 72–79.
15. Zolotykh A.G., Khalilov F.Kh. Nauchno-tekhnicheskie vedomosti Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo politekhnicheskogo universiteta – in Russ. (Scientific and Technical Bulletin of the St. Petersburg State Polytechnic University), 2013, No. 2(171), pp. 95–101.
16. Eremich Ya.E. et al. Trudy Kol'skogo nauchnogo tsentra RAN – in Russ. (Proceedings of the Kola Science Center of the Russian Academy of Sciences), 2016, No. 1(35), pp. 37–47.
17. GOST 1516.2–97. Elektrooborudovanie i elektroustanovki peremennogo toka na napryazhenie 3 kV i vyshe. Obshchie metody ispytaniy elektricheskoy prochnosti izolyatsii (Electrical Equipment and Installations for A. C. Voltages 3 kV and Higher. General Methods of Dielectric Tests). M.: Izdatel'stvo standartov, 1998, 35 p.
18. GOST R 55194–2012. Elektrooborudovanie i elektroustanovki peremennogo toka na napryazhenie ot 1 do 750 kV. Obshchie metody ispytaniy elektricheskoy prochnosti izolyatsii (Electrical Equipment and Installation for A. C. Voltages from 1 to 750 kV. General Methods of Dielectric Tests). M.: Standartinform, 2014, 94 p.
19. Larin V.S., Danishina A.A., Sviridov M.A. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2016, No. 10, pp. 24–27.
2. Телегин А.В., Ширковец А.И. Проблематика замыканий на землю и режим заземления нейтрали в сетях среднего напряжения стран Европы и Америки. – Релейная защита и автоматизация, 2012, № 3(8), с. 30–39.
3. Назарычев А.Н., Титенков С.С., Пугачев А.А. Комплексные инновационные решения по заземлению нейтрали в сетях 6–35 кВ. – Электроэнергия. Передача и распределение, 2016, № 3(36), с. 40–47.
4. Майоров А.В., Ширковец А.И., Валов В.Н. Режим нейтрали и организация релейной защиты от замыканий на землю в сети 20 кВ. – Релейная защита и автоматизация, 2016, № 3(24), с. 21–28.
5. Ширковец А.И., Хадыев И.Г., Кудряшов Д.С. О переводе сетей 6–10 кВ горных и металлургических предприятий на режим эксплуатации с резистивно-заземленной нейтралью. – Безопасность труда в промышленности, 2016, № 1, с. 18–25.
6. Кучумов Л.А. и др. Опыт эксплуатации резистивного заземления нейтрали сети 10 кВ на ПС «Петродворец» и экспериментальное исследование токов однофазного замыкания на землю. – Электроэнергия. Передача и распределение, 2017, № 6(45), с. 78–84.
7. Castro A., Zaninelli D. Introduction of Current Limiting Impedance for a Previously Solid Grounded Medium Voltage Distribution Network. – IEEE Milan PowerTech, 2019, DOI: 10.1109/PTC.2019.8810860.
8. Сапожников А.В. Уровни изоляции электрооборудования высоковольтного напряжения. М.: Энергия, 1969, 296 с.
9. Богатенков И.М. и др. Техника высоких напряжений / под ред. Г.С. Кучинского. СПб.: Энергоатомиздат, 2003, 608 с.
10. ГОСТ 11920-85. Трансформаторы силовые масляные общего назначения напряжением до 35 кВ включительно. Технические условия. М.: Издательство стандартов, 1985, 39 c.
11. ГОСТ 1516.3-96. Электрооборудование переменного тока на напряжения от 1 до 750 кВ. Требования к электрической прочности изоляции. М.: Издательство стандартов, 1998, 54 с.
12. ГОСТ Р 55195–2012. Электрооборудование и электроустановки переменного тока на напряжения от 1 до 750 кВ. Требования к электрической прочности изоляции. М.: Стандартинформ, 2014, 48 с.
13. ГОСТ Р 56738–2015. Трансформаторы силовые и реакторы. Требования и методы испытаний электрической прочности изоляции. М.: Стандартинформ, 2016, 84 с.
14. Золотых А.Г., Халилов Ф.Х. Выбор ограничителей перенапряжений для защиты нейтрали силовых трансформаторов 6–35 кВ. – Электроэнергия. Передача и распределение, 2013, № 4(19), с. 72–79.
15. Золотых А.Г., Халилов Ф.Х. Требования к защитным аппаратам нейтрали силовых трансформаторов 6–35 кВ. – Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета, 2013, № 2(171), с. 95–101.
16. Еремич Я.Э. и др. Защита нейтрали трансформаторов 6–35 кВ. –Труды Кольского научного центра РАН, 2016, № 1(35), с. 37–47.
17. ГОСТ 1516.2–97. Электрооборудование и электроустановки переменного тока на напряжение 3 кВ и выше. Общие методы испытаний электрической прочности изоляции. М.: Издательство стандартов, 1998, 35 с.
18. ГОСТ Р 55194–2012. Электрооборудование и электроустановки переменного тока на напряжение от 1 до 750 кВ. Общие методы испытаний электрической прочности изоляции. М.: Стандартинформ, 2014, 94 с.
19. Ларин В.С., Данишина А.А., Свиридов М.А. Электрическая прочность макета воздушно-барьерной главной изоляции обмоток сухого трансформатора при воздействии напряжения полного грозового импульса. – Электричество, 2016, № 10, с. 24–27.
#
1. Pravila ustroystva elektroustanovok. Vse deystvuyushchie razdely. 6-e i 7-e izdaniya (Rules for the Installation of Electrical Installations. All Valid Sections. 6th and 7th Editions). M.: Eksmo-Press, 2023, 512 p.
2. Telegin A.V., Shirkovets A.I. Releynaya zashchita i avtomatizatsiya – in Russ. (Relay Protection and Automation), 2012, No. 3(8), pp. 30–39.
3. Nazarychev A.N., Titenkov S.S., Pugachev А.А. Elektroener-giya. Peredacha i raspredelenie – in Russ. (Electric Power. Transmission and Distribution), 2016, No. 3(36), pp. 40–47.
4. Mayorov A.V., Shirkovets A.I., Valov V.N. Releynaya zashchita i avtomatizatsiya – in Russ. (Relay Protection and Automation), 2016, No. 3(24), pp. 21–28.
5. Shirkovets A.I., Khadyev I.G., Kudryashov D.S. Bezopasnost' truda v promyshlennosti – in Russ. (Occupational Safety in Industry), 2016, No. 1, pp. 18–25.
6. Kuchumov L.А. et al. Elektroenergiya. Peredacha i raspredelenie – in Russ. (Electric Power. Transmission and Distribution), 2017, No. 6(45), pp. 78–84.
7. Castro A., Zaninelli D. Introduction of Current Limiting Impedance for a Previously Solid Grounded Medium Voltage Distribution Network. – IEEE Milan PowerTech, 2019, DOI: 10.1109/PTC.2019.8810860.
8. Sapozhnikov А.V. Urovni izolyatsii elektrooborudovaniya vysokovol'tnogo napryazheniya (Insulation Levels of High Voltage Electrical Equipment). M.: Energiya, 1969, 296 p.
9. Bogatenkov I.М. et al. Tekhnika vysokikh napryazheniy (High Voltage Engineering) / By Ed. G.S. Kuchinsky. SPb.: Energoatomizdat, 2003, 608 p.
10. GOST 11920-85. Transformatory silovye maslyanye obshchego naznacheniya napryazheniem do 35 KV vklyuchitel'no. Tekhnicheskie usloviya (General-Purpose Oil Power Transfomers to 35 kV Including. Specifications). M.: Izdatel'stvo standartov, 1985, 39 p.
11. GOST 1516.3-96. Elektrooborudovanie peremennogo toka na napryazheniya ot 1 do 750 KV. Trebovaniya k elektricheskoy prochnosti izolyatsii (Electrical Equipment for А. С. Voltages from 1 to 750 kV. Requirements for Dielectric Strength of Insulation). М.: Izdatel'stvo standartov, 1998, 54 p.
12. GOST R 55195–2012. Elektrooborudovanie i elektroustanovki peremennogo toka na napryazheniya ot 1 do 750 kV. Trebovaniya k elektricheskoy prochnosti izolyatsii (Electrical Equipment and Installations for A. C. Voltages from 1 up to 750 kV. Requirements for Dielectric Strength of Insulation). M.: Standartinform, 2014, 48 p.
13. GOST R 56738–2015. Transformatory silovye i reaktory. Trebovaniya i metody ispytaniy elektricheskoy prochnosti izolyatsii (Power Transformers and Reactors. Requirements and Methods for Dielectric Tests). М.: Standartinform, 2016, 84 p.
14. Zolotykh A.G., Khalilov F.Kh. Elektroenergiya. Peredacha i raspredelenie – in Russ. (Electric Power. Transmission and Distribution), 2013, No. 4(19), pp. 72–79.
15. Zolotykh A.G., Khalilov F.Kh. Nauchno-tekhnicheskie vedomosti Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo politekhnicheskogo universiteta – in Russ. (Scientific and Technical Bulletin of the St. Petersburg State Polytechnic University), 2013, No. 2(171), pp. 95–101.
16. Eremich Ya.E. et al. Trudy Kol'skogo nauchnogo tsentra RAN – in Russ. (Proceedings of the Kola Science Center of the Russian Academy of Sciences), 2016, No. 1(35), pp. 37–47.
17. GOST 1516.2–97. Elektrooborudovanie i elektroustanovki peremennogo toka na napryazhenie 3 kV i vyshe. Obshchie metody ispytaniy elektricheskoy prochnosti izolyatsii (Electrical Equipment and Installations for A. C. Voltages 3 kV and Higher. General Methods of Dielectric Tests). M.: Izdatel'stvo standartov, 1998, 35 p.
18. GOST R 55194–2012. Elektrooborudovanie i elektroustanovki peremennogo toka na napryazhenie ot 1 do 750 kV. Obshchie metody ispytaniy elektricheskoy prochnosti izolyatsii (Electrical Equipment and Installation for A. C. Voltages from 1 to 750 kV. General Methods of Dielectric Tests). M.: Standartinform, 2014, 94 p.
19. Larin V.S., Danishina A.A., Sviridov M.A. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2016, No. 10, pp. 24–27.
Published
2024-02-01
Issue
Section
Article
