Evaluating the Voltage Transformer Thermal Stability during Magnetizing Current Inrush Caused by a Single-Line Ground Fault
Keywords:
distribution system, resistively grounded neutral, voltage transformer, single-line ground fault, ferroresonance, magnetization current inrush, thermal stability
Abstract
The thermal stability of voltage transformers during magnetizing current inrush that occurs during a single-line ground fault in distribution networks with a resistively grounded neutral is evaluated. The studies are carried out for two circuit states: in a normal state and when there is an open-circuit fault in the neutral grounding resistor circuit. The process of developing and verifying computational models of non-grounded voltage transformers NOL-20 and grounded voltage transformers ZNOLP-20 based on mathematical models that take into account partial dynamic loops and the limiting hysteresis loop is described. To assess the voltage transformer thermal stability, the magnetizing current inrush Joule integral was used. The maximum permissible value of the Joule integral was assumed for a one-second short circuit of the secondary winding in accordance with GOST 1983 requirements. The influence of capacitive currents, transformer load and transient resistance at the fault location is analyzed. The design conditions under which the Joule integral reaches the maximum permissible value are determined. The maximum permissible durations of the magnetization current ferroresonance inrushes are presented. Recommendations on reducing the risks of voltage transformer damage are given.
References
1. Зихерман М.Х. Трансформаторы напряжения для сетей 6–10 кВ. Причины повреждаемости. – Новости Электротехники, 2003, № 1(25).
2. Ширковец А.И. Классификация замыканий на землю и оценка устойчивости сети к феррорезонансу на основе результатов регистрации аварийных событий. – Релейная защита и автоматизация, 2013, № 3(12), с. 26–30.
3. Кадомская К.П., Лавров Ю.А., Лаптев О.И. Электрооборудование высокого напряжения нового поколения: основные характеристики и электромагнитные. Новосибирск: НГТУ, 2008, 342 с.
4. СТО 56947007-29.240.10.191-2014. Методические указания по защите от резонансных повышений напряжения в электроустановках 6–750 кВ. М.: ОАО «ФСК ЕЭС», 2014, 33 с.
5. Ибадуллаев М., Товбаев А.Н., Есенбеков А.Ж. К общей теории анализа субгармонических колебаний в трехфазных феррорезонансных цепях и системах. – Электричество, 2021, № 12, с. 35–44.
6. Ширковец А.И., Колупаев М.В. Повреждение трансформаторов напряжения до 35 кВ с литой изоляцией и снижение рисков их отказа в эксплуатации. – Релейная защита и автоматизация, 2022, № 2(47), с. 34–45.
7. Эткинд Л.Л. Нельзя заставлять трансформаторы напряжения влиять на режим работы сети. Необходимо радикально решить проблему режима заземления нейтрали в сетях 3–35кВ. [Электрон. ресурс], URL: https://www.cztt.ru/articles/nelzya-zastavlyat-transformatory-napryazheniya-vliyat-na-rezhim-raboty-seti/ (дата обращения 05.05.2024).
8. Альбеков В.Х. Причины выхода из строя предохранителей на измерительных трансформаторах напряжения [Электрон. ресурс], URL: https://www.ntzv.ru/article-8 (дата обращения 05.05.2024)
9. ГОСТ 1983-2015. Трансформаторы напряжения. Общие технические условия. М.: Стандартинформ, 2016, 40 с,
10. ПНСТ 319-2018. Трансформаторы измерительные. Ч. 3. Технические условия на индуктивные трансформаторы напряжения. М.: Стандартинформ, 2018, 24 с,
11. ГОСТ IEC 61869-3-2012. Трансформаторы измерительные. Ч. 3. Дополнительные требования к индуктивным трансформаторам напряжения. М.: Стандартинформ, 2019, 23 с.
12. Паспорт НОЛ-СЭЩ-20 0РТ.486.019.ПС [Электрон. ресурс], URL: https://www.elec.ru/files/2019/01/15/ТИ_0РТ.135.005_ЗНОЛ_НОЛ-СЭЩ_6102035.pdf (Дата обращения 05.05.2024).
13. Паспорт ЗНОЛП-20 0.НТЗ.486.015 ПС [Электрон. ресурс], URL: https://intzv.ru/wp-content/uploads/re/0.ntz.142.015-re-znol(p)-ntz-20.pdf (дата обращения 05.05.2024).
14. Диаграммы магнитных свойств. Каталог продукции, 2023 [Электрон. ресурс], URL: https://goes.nlmk.shop/upload/sprint.editor/979/nptk4ckf6uwg1dypqrroeto9t4dys9wb.pdf (дата обращения 05.05.2024).
15. Халилов Ф.Х. и др. Защита сетей 6–35 кВ от перенапряжений. СПб.: Энергоатомиздат, 2002, 260 с.
#
1. Ziherman M.H. Novosti Elektrotekhniki – in Russ. (Electrical Engineering News), 2003, No. 1(25).
2. Shirkovets A.I. Releynaya zashchita i avtomatizatsiya – in Russ. (Relay Protection and Automation), 2013, No. 3(12), pp. 26–30.
3. Kadomskaya K.P., Lavrov Yu.A., Laptev O.I. Elektrooborudovanie vysokogo napryazheniya novogo pokoleniya: osnovnye harakteristiki i elektromagnitnye (New Generation High Voltage Electrical Equipment: Main Characteristics and Electromagnetic). Novosibirsk: NGTU, 2008, 342 p.
4. SТО 56947007-29.240.10.191-2014. Metodicheskie ukaza-niya po zashchite ot rezonansnyh povysheniy napryazheniya v elektro-ustanovkah 6–750 kV (Methodological Guidelines for Protection Against Resonant Voltage Increases in Electrical Installations 6–750 kV). M.: OAO «FSK EES», 2014, 33 p.
5. Ibadullaev M., Tovbaev A.N., Esenbekov A.Zh. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2021, No. 12, pp. 35–44.
6. Shirkovets A.I., Kolupaev M.V. Releynaya zashchita i avto-matizatsiya – in Russ. (Relay Protection and Automation), 2022, No. 2(47), pp. 34–45.
7. Etkind L.L. [Electron. resource], URL: https://www.cztt.ru/articles/nelzya-zastavlyat-transformatory-napryazheniya-vliyat-na-rezhim-raboty-seti/ (Date of appeal 05.05.2024).
8. Al'bekov V.H. [Electron. resource], URL: https://www.ntzv.ru/article-8 (Date of appeal 05.05.2024)
9. GОSТ 1983-2015. Transformatory napryazheniya. Obshchie tekhnicheskie usloviya (Voltage Transformers. General Specifications). M.: Standartinform, 2016, 40 p.
10. PNSТ 319-2018. Transformatory izmeritel'nye. Ch. 3. Tekhnicheskie usloviya na induktivnye transformatory napryazheniya (Instrument Transformers. Part 3. Requirements for Inductive Voltage Transformers). М.: Standartinform, 2018, 24 p.
11. GОSТ IEC 61869-3-2012. Transformatory izmeritel'nye. Ch. 3. Dopolnitel'nye trebovaniya k induktivnym transformatoram na-pryazheniya (Instrument Transformers. Part 3. Additional Requirements for Inductive Voltage Transformers). М.: Standartinform, 2019, 23 p.
12. Pasport NOL-SESHCH-20 [Electron. resource], URL: https://www.elec.ru/files/2019/01/15/ТИ_0РТ.135.005_ЗНОЛ_НОЛ-СЭЩ_6102035.pdf (Date of appeal 05.05.2024).
13. Pasport ZNOLP-20 [Electron. resource], URL: https://intzv.ru/wp-content/uploads/re/0.ntz.142.015-re-znol(p)-ntz-20.pdf (Date of appeal 05.05.2024).
14. Katalog produktsii (Product Catalog), 2023 [Electron. resource], URL: https://goes.nlmk.shop/upload/sprint.editor/979/nptk4ckf6uwg1dypqrroeto9t4dys9wb.pdf (Date of appeal 05.05.2024).
15. Halilov F.H. et al. Zashchita setey 6–35 kV ot perenapryazhe-niy (Protection of 6-35 kV Networks from Overvoltage). SPb.: Energoatomizdat, 2002, 260 p.
2. Ширковец А.И. Классификация замыканий на землю и оценка устойчивости сети к феррорезонансу на основе результатов регистрации аварийных событий. – Релейная защита и автоматизация, 2013, № 3(12), с. 26–30.
3. Кадомская К.П., Лавров Ю.А., Лаптев О.И. Электрооборудование высокого напряжения нового поколения: основные характеристики и электромагнитные. Новосибирск: НГТУ, 2008, 342 с.
4. СТО 56947007-29.240.10.191-2014. Методические указания по защите от резонансных повышений напряжения в электроустановках 6–750 кВ. М.: ОАО «ФСК ЕЭС», 2014, 33 с.
5. Ибадуллаев М., Товбаев А.Н., Есенбеков А.Ж. К общей теории анализа субгармонических колебаний в трехфазных феррорезонансных цепях и системах. – Электричество, 2021, № 12, с. 35–44.
6. Ширковец А.И., Колупаев М.В. Повреждение трансформаторов напряжения до 35 кВ с литой изоляцией и снижение рисков их отказа в эксплуатации. – Релейная защита и автоматизация, 2022, № 2(47), с. 34–45.
7. Эткинд Л.Л. Нельзя заставлять трансформаторы напряжения влиять на режим работы сети. Необходимо радикально решить проблему режима заземления нейтрали в сетях 3–35кВ. [Электрон. ресурс], URL: https://www.cztt.ru/articles/nelzya-zastavlyat-transformatory-napryazheniya-vliyat-na-rezhim-raboty-seti/ (дата обращения 05.05.2024).
8. Альбеков В.Х. Причины выхода из строя предохранителей на измерительных трансформаторах напряжения [Электрон. ресурс], URL: https://www.ntzv.ru/article-8 (дата обращения 05.05.2024)
9. ГОСТ 1983-2015. Трансформаторы напряжения. Общие технические условия. М.: Стандартинформ, 2016, 40 с,
10. ПНСТ 319-2018. Трансформаторы измерительные. Ч. 3. Технические условия на индуктивные трансформаторы напряжения. М.: Стандартинформ, 2018, 24 с,
11. ГОСТ IEC 61869-3-2012. Трансформаторы измерительные. Ч. 3. Дополнительные требования к индуктивным трансформаторам напряжения. М.: Стандартинформ, 2019, 23 с.
12. Паспорт НОЛ-СЭЩ-20 0РТ.486.019.ПС [Электрон. ресурс], URL: https://www.elec.ru/files/2019/01/15/ТИ_0РТ.135.005_ЗНОЛ_НОЛ-СЭЩ_6102035.pdf (Дата обращения 05.05.2024).
13. Паспорт ЗНОЛП-20 0.НТЗ.486.015 ПС [Электрон. ресурс], URL: https://intzv.ru/wp-content/uploads/re/0.ntz.142.015-re-znol(p)-ntz-20.pdf (дата обращения 05.05.2024).
14. Диаграммы магнитных свойств. Каталог продукции, 2023 [Электрон. ресурс], URL: https://goes.nlmk.shop/upload/sprint.editor/979/nptk4ckf6uwg1dypqrroeto9t4dys9wb.pdf (дата обращения 05.05.2024).
15. Халилов Ф.Х. и др. Защита сетей 6–35 кВ от перенапряжений. СПб.: Энергоатомиздат, 2002, 260 с.
#
1. Ziherman M.H. Novosti Elektrotekhniki – in Russ. (Electrical Engineering News), 2003, No. 1(25).
2. Shirkovets A.I. Releynaya zashchita i avtomatizatsiya – in Russ. (Relay Protection and Automation), 2013, No. 3(12), pp. 26–30.
3. Kadomskaya K.P., Lavrov Yu.A., Laptev O.I. Elektrooborudovanie vysokogo napryazheniya novogo pokoleniya: osnovnye harakteristiki i elektromagnitnye (New Generation High Voltage Electrical Equipment: Main Characteristics and Electromagnetic). Novosibirsk: NGTU, 2008, 342 p.
4. SТО 56947007-29.240.10.191-2014. Metodicheskie ukaza-niya po zashchite ot rezonansnyh povysheniy napryazheniya v elektro-ustanovkah 6–750 kV (Methodological Guidelines for Protection Against Resonant Voltage Increases in Electrical Installations 6–750 kV). M.: OAO «FSK EES», 2014, 33 p.
5. Ibadullaev M., Tovbaev A.N., Esenbekov A.Zh. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2021, No. 12, pp. 35–44.
6. Shirkovets A.I., Kolupaev M.V. Releynaya zashchita i avto-matizatsiya – in Russ. (Relay Protection and Automation), 2022, No. 2(47), pp. 34–45.
7. Etkind L.L. [Electron. resource], URL: https://www.cztt.ru/articles/nelzya-zastavlyat-transformatory-napryazheniya-vliyat-na-rezhim-raboty-seti/ (Date of appeal 05.05.2024).
8. Al'bekov V.H. [Electron. resource], URL: https://www.ntzv.ru/article-8 (Date of appeal 05.05.2024)
9. GОSТ 1983-2015. Transformatory napryazheniya. Obshchie tekhnicheskie usloviya (Voltage Transformers. General Specifications). M.: Standartinform, 2016, 40 p.
10. PNSТ 319-2018. Transformatory izmeritel'nye. Ch. 3. Tekhnicheskie usloviya na induktivnye transformatory napryazheniya (Instrument Transformers. Part 3. Requirements for Inductive Voltage Transformers). М.: Standartinform, 2018, 24 p.
11. GОSТ IEC 61869-3-2012. Transformatory izmeritel'nye. Ch. 3. Dopolnitel'nye trebovaniya k induktivnym transformatoram na-pryazheniya (Instrument Transformers. Part 3. Additional Requirements for Inductive Voltage Transformers). М.: Standartinform, 2019, 23 p.
12. Pasport NOL-SESHCH-20 [Electron. resource], URL: https://www.elec.ru/files/2019/01/15/ТИ_0РТ.135.005_ЗНОЛ_НОЛ-СЭЩ_6102035.pdf (Date of appeal 05.05.2024).
13. Pasport ZNOLP-20 [Electron. resource], URL: https://intzv.ru/wp-content/uploads/re/0.ntz.142.015-re-znol(p)-ntz-20.pdf (Date of appeal 05.05.2024).
14. Katalog produktsii (Product Catalog), 2023 [Electron. resource], URL: https://goes.nlmk.shop/upload/sprint.editor/979/nptk4ckf6uwg1dypqrroeto9t4dys9wb.pdf (Date of appeal 05.05.2024).
15. Halilov F.H. et al. Zashchita setey 6–35 kV ot perenapryazhe-niy (Protection of 6-35 kV Networks from Overvoltage). SPb.: Energoatomizdat, 2002, 260 p.
Published
2024-06-27
Issue
Section
Article
