Czasopismo | WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE | Rocznik 2021 - zeszyt 12

Koordynacja izolacji obiektów stacyjnych NN w zakresie przepięć atmosferycznych z wykorzystaniem symulacji EMTP. Cz. II. Studium przypadku, podsumowanie i wnioski

Insulation coordination of extra high voltage substation facilities in the scope of atmospheric overvoltages using EMTP simulation. Part II. Case study, summary and conclusions

10.15199/74.2021.12.2

nr katalogowy: 135108
10.15199/74.2021.12.2

Streszczenie

Koordynacja izolacji jest jednym z podstawowych procesów w zarządzaniu przez operatora systemu przesyłowego obecną i przyszłą infrastrukturą sieciową. Dostępne narzędzia analityczne klasy EMTP stanowią istotną alternatywę wobec klasycznych i często uproszczonych metod wyznaczania przepięć reprezentatywnych. W artykule przedstawiono przegląd praktycznych technik modelowania zjawisk elektro- magnetycznych i falowych dla celów koordynacji izolacji w zakresie przepięć atmosferycznych. Przedstawiono także przykładowe symulacje EMTP na modelu jednej z rzeczywistych rozdzielni 400 kV w Krajowym Systemie Przesyłowym jako elementu całościowego procesu koordynacji izolacji. Artykuł zakończono najważniejszymi spostrzeżeniami i wnioskami dotyczącymi nie tylko środków ochrony przepięciowej, ale także alternatywnych rozwiązań projektowych i ruchowych wspomagających prawidłową koordynację izolacji obiektów sieciowych.

Abstract

Insulation coordination is one of the fundamental processes in the transmission system operator’s management of its present and future power network infrastructure. Available EMTP analytical tools are an important alternative to conventional and often simplified methods for the calculation of representative overvoltages. The article presents a review of practical techniques for modelling electromagnetic and wave phenomena for the purpose of insulation coordination within the scope of atmospheric overvoltages. Exemplary EMTP simulations on the model of one of the existing 400 kV substation in the national transmission system have been also presented. These simulations are an element of the overall process of insulation coordination. The article concludes with the most relevant observations and conclusions regarding not only overvoltage protection measures, but also alternative design and operational solutions to support correct insulation coordination of power facilities.

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Ametani A., T. Kawamura. 2005. A Method of a Lightning Surge Analysis Recom- mended in Japan Using EMTP. IEEE Transactions on Power Delivery, 20(2):867-875.
[2] Bajorek J. 2007. Wybrane problemy modelowania ulotu z przewodów linii elek- troenergetycznych. XI Sympozjum „Problemy Eksploatacji Układów Izolacyj- nych Wysokiego Napięcia”, Krynica.
[3] Cabral R.J., D. Gazzana, R. Chouhy Leborgne, A. Bretas, G. Dias, M. Tello. 2012. Analysis of distribution lines performance against lightning using ATP-EMTP. International Symposium on Electromagnetic Compatibility (EMC Europe).
[4] Catalogue of 3EQ Composite Housed Surge Arresters, Siemens.
[5] CIGRÉ WG 33.02. 1990. Guidelines for Representation of Network Elements when Calculating Transients. CIGRÉ Brochure, 39.
[6] CIGRÉ WG C4.407. 2013. Lightning Parameters for Engineering Applications, CI- GRÉ Brochure, 549.
[7] CIGRÉ WG33.0. 1991. Guide to procedure for estimating the lightning performan- ce of transmission lines. CIGRÉ Brochure, 63.
[8] DIgSILENT PowerFactory. 2019. Lightning Transients Application Example.
[9] Dommel H.W. 1995. EMTP Theory Book, Bonneville Power Administration, conver- sion into electronic format by Canadian/American EMTP Users Group in 1995.
[10] Fernandez F., R. Diaz. 2001. Metal oxide surge arrester model for fast transient simulations, International Conference on Power System Transients (IPST’OI). Rio De Janeiro, Paper 144, Brazil.
[11] Florkowski M., J. Furgał, M. Kuniewski. 2014. Symulacje przepięć przenoszonych przez transformatory energetyczne. Przegląd Elektrotechniczny, 90(10):133-136.
[12] Gary C., D. Cristescu, G. Dragan. 1989. Distortion and attenuation of travelling waves caused by transient corona. CIGRÉ Report, Study Committee 33: Overvol- tages and Insulation Coordination.
[13] Gole A. et al. (eds.) 1999. Modeling and Analysis of Power System Transients Using Digital Programs. IEEE Special Publication TP-133-0, IEEE Catalog No. 99TP133-0.
[14] Haginomori E., T. Koshiduka, J. Arai, H. Ikeda. 2016. Power system transient analy- sis: theory and practice using simulation programs (ATP-EMTP). John Wiley& Sons.
[15] Hara T., O. Yamamoto. 1996. Modelling of a transmission tower for lightning surge analysis. IEE Proceedings Generation, Transmission and Distribution, 143(3), 283–289.
[16] Hsiao S.J. 2013. Simulation and analysis of metal-oxide surge arrester dynamic characteristics. Journal of the Chinese Institute of Engineers, 36(5):598-607.
[17] IEC 60071-1:2019. Insulation co-ordination – Part 1: Definitions, principles and rules.
[18] IEC 60071-2:2018. Insulation co-ordination – Part 2: Application guidelines.
[19] IEC TR 60071-4:2004. Insulation co-ordination – Part 4: Computational guide to insulation co-ordination and modelling of electrical networks.
[20] IEEEGuideforImprovingtheLightningPerformanceofTransmissionLines,IEEE Standard 1243-1997.
[21] IEEE Working Group 3.4.11, Modeling of metal oxide surge arresters. IEEE Tran- sactions on Power Delivery, 7, 1, January 1992.
[22] Imece A.F., D.W. Durbak, H. Elahi, S. Kolluri, A. Lux, D. Mader, T.E. McDemott, A. Morched, A.M. Mousa, R. Natarajan, L. Rugeles, E. Tarasiewicz. 1996. Modeling Guidelines for Fast Front Transients. Report Prepared by the Fast Front Tran- sients Task Force of the IEEE Modeling and Analysis of System Transients Wor- king Group. IEEE Transactions on Power Delivery, 11(1):493-506.
[23] IshiiM.,T.Kawamura,T.Kouno,E.Ohsaki,K.Shiokawa,K.Murotani,T.Higuchi. 1991. Multistory transmission tower model for lightning surge analysis. IEEE Transactions on Power Delivery, 6(3), 1327–1335.
[24] Kuffel J., W.S. Zaengl, P. Kuffel. 2000. High voltage engineering fundamentals. Newnes.
[25] MachowskiJ.,Z.Lubośny.2018.Stabilnośćsystemuelektroenergetycznego.PWN.
[26] Marti J.R. 1982. Accurate modeling of frequency-dependent transmission lines in electromagnetic transient simulations. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, 101(1), 147–155.
[27] Martinez-VelascoJ.A.2010.PowerSystemTransients.ParameterDetermination. CRC Press.
[28] Metaloxidesurgearresterwithcompositepolymerinsulator.TypeseriesSBK 6/10.3-I to SBK 360/10.3-I, ZOTUP S.r.l.
[29] Meyer W.S., H.W. Dommel. 1974. Numerical modeling of frequency dependent transmission line parameters in an electromagnetic transients program. IEEE Transactions on Power Apparatus Systems. 939(5), 1401–1409, September/October.
[30] MorchedA.,B.Gustavsen,M.Tartibi.1999.Auniversalmodelforaccuratecalcu- lation of electromagnetic transients on overhead lines and underground cables. IEEE Transactions on Power Delivery, 14(3), 1032-1038.
[31] Motoyama H. 1996. Experimental study and analysis of breakdown characteri- stics of long air gaps with short tail lightning impulse. IEEE Trans. Power Del., 11(2): 972-979.
[32] MozumiT.,Y.Baba,M.Ishii,N.Nagaoka,S.Ametani.2003.Numericalelectroma- gnetic field analysis of archorn voltages during back-flashover on a 500-kV twin- -circuit line. IEEE Trans. Power Del., 18(1): 207-213.
[33] NodaT.,N.Nagaoka,A.Ametani.1996.Phasedomainmodelingoffrequency-de- pendent transmission lines by means of an ARMA model. IEEE Transactions on Power Delivery, 11(1), 401-411.
[34] PiginiA.,G.Rizzi,E.Garbagnati,A.Porrino,G.Baldo,G.Pesavento.1989.Performan- ce of large air gaps under lightning overvoltages: Experimental study and analysis of accuracy of predetermination methods. IEEE Trans. Power Del., vol. 4(2): 1379- 1392.
[35] PincetiP.,M.Giannettoni.1999.Asimplifiedmodelforzincoxcidesurgearresters. IEEE Transactions on Power Delivery, 14(2): 393-398.
[36] RosołowskiE.2009.Komputerowemetodyanalizyelektromagnetycznychsta- nów przejściowych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej.
[37] SemlyenA.,A.Dabuleanu.1975.Fastandaccurateswitchingtransientcalcula- tions on transmission lines with ground return using recursive convolutions. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, 94(2), 561–571.
[38] ShindoT.,T.Suzuki.1985.Anewcalculationmethodofbreakdownvoltage-timecha- racteristics of long air gaps. IEEE Trans. Power App. Syst., PAS-104, (6): 1556-1563.
[39] StandardowaSpecyfikacjaTechniczna.Stacjeelektroenergetycznenajwyższych napięć, PSE S.A., 2021.
[40] StandardowaSpecyfikacjaTechniczna.Urządzeniaiaparaturawysokiegonapię- cia, PSE S.A., 2015.
[41] Standardowa Specyfikacja Techniczna. Zasady ochrony od przepięć i koordynacja izolacji linii i stacji elektroenergetycznych PSE S.A., 2021.
[42] SzewczykM.,W.Piasecki,M.Stosur,T.Kuczek,P.Balcerek,M.Florkowski.2013. Wybrane aspekty analizy narażeń przepięciowych stacji wysokich i najwyższych napięć typu GIS powstałych w wyniku wyładowań atmosferycznych. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej 289, (33): 249-266.
[43] TavaresM.C.,J.Pissolato,C.M.Portela.1999.Modedomainmultiphasetransmis- sion line model—Use in transients analysis. IEEE Transactions on Power Delivery, 14(4), 1533–1544.
[44] Watson N., J. Arrillaga. 2007. Power Systems Electromagnetic Transients Simu- lation. IET Power and Energy Series, 39.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2021-12 , nr katalogowy 135108 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE- e-zeszyt (pdf) 2021-12 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	35.00 zł

Prenumerata

WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

402.00 zł

WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE - papierowa prenumerata roczna	492.00 zł brutto 455.56 zł netto 36.44 zł VAT (stawka VAT 8%)
WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

534.00 zł

WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
WIADOMOŚCI ELEKTROTECHNICZNE - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	600.00 zł brutto 555.56 zł netto 44.44 zł VAT (stawka VAT 8%)

600.00 zł

Zeszyt

2021-12

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma