Снижение кратности коммутационного перенапряжения в генераторных сетях

ЦЕЛЬ исследования заключается в изучении проблемы коммутационных перенапряжений в генераторных сетях 10 кВ. Используя пакет MATLAB Simulink, создать модель собственных нужд электростанции на 10/0,4 кВ, рассчитать перенапряжение при разных срезах тока, оценить влияние вакуумных выключателей друг на друга, оценить эффективность нелинейных ограничителей перенапряжений, при параллельной коммутации.

НАУЧНАЯ ЗНАЧИМОСТЬ состоит в получении метода расчёта переходных процессов при одновременной коммутации нескольких выключателей.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ заключается в возможности использовать полученную модель для более точного подбора защитного оборудования.

МЕТОДЫ. Для создания модели собственных нужд 10/0,4 кВ и расчётов переходных процессов в ней использовался пакет MATLAB Simulink.

РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье рассмотрены коммутационные перенапряжения в собственных нуждах 10/0,4 кВ. Оценено влияние параллельной коммутации вакуумных выключателей на рост кратности перенапряжений. Так же было оценено влияние удельной энергоёмкости нелинейных ограничителей перенапряжений на кратность перенапряжений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Данная модель показала, что параллельная коммутация двух вакуумных выключателей может повысить кратность перенапряжения на 20-40 %, что может привести к повышению износа, как изоляции защищаемого оборудования, так и к вероятности повторного пробоя в вакуумной камере. Причём чем выше срез тока, тем выше будет рост кратности перенапряжение, также кратность будет расти, если будет уменьшаться время отключения между выключателями. Основным средством защиты от коммутационных перенапряжений является нелинейный ограничитель перенапряжений, но при их выборе учитывается в первую очередь номинальное рабочее напряжения, что приводит к тому, что рост кратности перенапряжения от параллельной коммутации может нивелировать эффективность нелинейного ограничителя.

1. Евдокунин Г.А., Тилер Г. Современная вакуумная коммутационная техника для сетей среднего напряжения (технические преимущества и эксплуатационные характеристики). 2-е изд., перераб. и доп. СПб: Издательство Терция, 2006. 148 с.

2. Сафонов Е.П., Фролов В.Я. Особенности переходных процессов в генераторных цепях мощных электротехнических комплексов // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2021. Т. 23. № 1. С. 105-118.

3. Червонченко С.С., Фролов В.Я. Исследование работы автономного электротехнического комплекса с комбинированным составом резервных источников питания // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2022. Т. 24. № 4. С. 90-104.

4. Перцев А.А., Белкин Г.С. Коммутационные процессы в вакуумных выключателях с параллельным соединением дугогасительных камер // Электротехника. 2011. № 3. С. 39.

5. Халилов, Ф.Х., Евдокунин Г. А., В. С. Поляков. Защита сетей 6-35 кВ от перенапряжений. СПб.: Энергоатомиздат. С.-Петерб. отд-ние, 2002. 271 с.

6. Abdulahovic. T., Thiringer T. Vacuum Circuit Breaker Parameter Calculation and Modelling for Power System Transient Studies // Discharges and Electrical Insulation in Vacuum (ISDEIV). 2010. Vol. 32, Issue: 3. pp. 1165 - 1172.

7. Buyung M., Satyagraha K. Application of Surge Arrester on Vacuum Circuit Breaker: Proceedings of the 2012 Asia-Pacific Power and Energy Engineering Conference, 27-29 March 2012; Shanghai, China; 2012.

8. Адамьян Ю.Э., Бочаров Ю.Н., Кривошеев С.И. Зависимость уровня перенапряжений ОПН разных классов напряжения от параметров заземляющих устройств. Эксперимент и моделирование // Труды Кольского научного центра РАН. 2016. №5-13(39). С. 29

9. Wróblewski Z., Budzisz J. Overvoltage and overcurrent in a capacity circuit generated by a vacuum switch: Proceedings of the 2010 9th International Conference on Environment and Electrical Engineering; 16-19 May 2010; Prague, Czech Republic; 2010.

10. Huang Z., Tan W., Mao Q, et al. Controlled Breaking Strategy of Shunt Reactor Based on Fast Vacuum Switch: Proceedings of the 2019 5th International Conference on Electric Power Equipment - Switching Technology (ICEPE-ST); 13-16 October 2019; Kitakyushu, Japan, 2019; pp. 698-701.

11. Xin Y. Development of Improved Suppression Measures Against Reignition Overvoltages Caused by Vacuum Circuit Breakers in Offshore Wind Farms //IEEE Transactions on Power Delivery. 2022.Vol. 21, N1, pp. 517-527.

12. Asadi Q., Qasemi M., Amini A., et al. Minimizing Overvoltages on Medium Voltage VCBs Due to Shunt Reactor Switching: Proceedings of the 2020 15th International Conference on Protection and Automation of Power Systems; 30-31 December 2020; Shiraz, Iran; 2020. pp. 25-29.

13. Liu G., Guo F., Yuan K. Overvoltage Simulation and Analysis of Switching-off Shunt Reactor with 12kV Vacuum Circuit Breaker: Proceedings of the 2020 5th Asia Conference on Power and Electrical Engineering; 04-07 June 2020; Chengdu, China, 2020. pp. 1610-1614.

14. Su X., Luo J., Xu B., et al. Research on parallel mean flow technology of high-voltage vacuum circuit breaker: Proceedings of 2022 IEEE International Conference on Electrical Engineering, Big Data and Algorithms (EEBDA); Changchun, China; 2022. pp. 146-149,

15. Zhou F., Tang W., Ma Y., et al. Research on Circuit Breaker Switching Model Modified Based on Measured Data Considering Multi Stochastic Factors: Proceedings of 2020 IEEE International Conference on High Voltage Engineering and Application; Beijing, China; 2020. pp. 1-4.