Открытый доступ
Доступ для подписчиков
Влияние квазипостоянных токов на электродинамическую стойкость силовых трансформаторов: элементы теории и методы испытаний. Ч. 1. Броски тока намагничивания при геомагнитных возмущениях
Аннотация
Приведены результаты анализа и моделирования механизмов воздействия геомагнитных возмущений на силовые трансформаторы системообразующих электрических сетей, которые вызывают одностороннее насыщение магнитных систем и возникновение однополярных бросков токов намагничивания, вполне соизмеримых по значению при определенных условиях с токами короткого замыкания. Продолжительность геомагнитных возмущений и соответственно продолжительность воздействия бросков тока намагничивания многократно превышает длительность аварийных режимов короткого замыкания. В результате продолжительного воздействия бросков тока намагничивания снижается запас электродинамической стойкости и возрастает угроза повреждения обмоток при возникновении аварийных ситуаций уже после окончания геомагнитных возмущений. В нормативных документах по расследованию аварий влияние геомагнитных возмущений не учитывается. Данные обстоятельства актуализируют проблемы электродинамических испытаний как наиболее адекватного инструмента подтверждения электродинамической стойкости, а также защиты силовых трансформаторов от воздействия геоиндуцированных токов. Показана возможность безопасного проведения электродинамических ипытаний с помощью двухоперационного высоковольтного сильноточного полупроводникового ключа (ВСПК) и системы контроля состояния обмоток испытуемого силового трансформатора во время опыта короткого замыкания, позволяющих обнаружить возникновение деформаций и предотвратить развитие аварийных разрушений активной части силового трансформатора.
Выпуск «Библиотечки электротехника» предназначен для научных и инженерно-технических работников ПАО «Россети», ПАО «ФСК ЕЭС», ПАО «РусГидро», Концерна «Росэнергоатом» и других электроэнергетических компаний, занимающихся эксплуатацией и проектированием электрических сетей, слушателей курсов повышения квалификации, а также магистрантов и аспирантов электроэнергетических и электротехнических специальностей вузов.
Ключевые слова
Литература
Kappenman J. G. Space weather and vulnerabitily of electric power grids // Effect of space weather on technology infrastructure, 2004.
Boteler D. H. Geomagnetically induced currents: present knowledge and future research // IEEE Transactions and Power Delivery. 1994. Vol. 9.
Kappenman J. G., Albertson V. D. Bracing for the Geomagnetic Storm // IEEE Spectrum. 1990. 28. № 3.
Space weather effects on electric power transmission grids and pipelines / R. Pirjola, A. Vilijanen, A. Pulkkinen, et al. // GeoForschungsZentrum Potsdam. D-14473. Effect of space weather on technology infrastructure, 2004.
Pirjola R. Geomagnetically Induced Currents as Ground Effects of Space Weather // Space Science, Herman J. Mosquera Cuesta (Ed.). [Электронный ресурс] / Систем. требования: Internet explorer. — Режим доступа: http://www.intechopen.com/books/ spacescience/geomagnetically-induced-currents-as-ground-effects- of-space-weather, 2012.
Makinen T. Geomagnetically induced currents in the Finnish power transmission system // Geophysical Publications 32, Finnish Meteorological Institute. Helsinki. 1993.
Ефимов Б., Сахаров Я., Селиванов В. Геомагнитные штормы: Исследование воздействий на энергосистему Карелии и Кольского полуострова // Новости Электротехники. 2013. № 2 (80).
Ефимов В. Б., Селиванов В. Н. Комплексные исследования внешних воздействий на электрические сети Кольской энергосистемы // Тр. Кольского научного центра РАН. Сер. Энергетика. 2015. Вып. 10. № 2 (28).
Сивоконь В. П., Сероветников А. С. Геомагнитно-индуцированные токи в электрических сетях Камчатки // Электро. 2013. № 12.
Гершенгорн А. И. Воздействие геомагнитных токов на электрооборудование энергосистем // Электрические станции. 1993. № 6. С. 54 – 63.
An experimental analysis of DC excitation of transformers by geomagnetically induced currents // T. Nobuo, O. Tetsuo, M. Fumihiko et al. // IEEE Transaction on Power Delivery. 1994. Vol. 9. № 2. P. 1173 – 1179.
Girgis R. Effects of GIC on power transformers and power systems / Transmission and Distribution Conference and Exposition (T&D). IEEE PES. 2012. P. 1 – 8.
Report of the Commission to Assess the Threat to the United States from Electromagnetic Pulse (EMP) Attack. Critical National Infrastructures, 2008. http://ww.futurescience.com/emp/ A2473-EMP-Commission.pdf.
Document C-15. Procedures for Solar Magnetic Disturbance Which Affect Electric Power Systems: Approved by the Task Force on Coordination of Operation on April 10, 1989. 29 p.
Постановление Правительства РФ от 28 октября 2009 г. № 846 «Об утверждении Правил расследования причин аварий в электроэнергетике» С изменениями и дополнениями от: 5 декабря 2011 г., 17 октября 2015 г., 10 июня 2016 г.
Анализ механизмов распространения геоиндуцированных токов в системообразующих электрических сетях различной топологии / А. А. Кувшинов, В. В. Вахнина, В. А. Кузнецов и др. // Электричество. 2015. № 5.
Pirjola R. Review on the calculation of surface electric and magnetic fields and of geomagnetically induced currents in ground-based technological systems // Surveys in geophysics. 2002. P. 71 – 90.
Электротехнический справочник: В 3 т. Т. 1. Общие вопросы: Электротехнические материалы / Под общ. ред. В. Г. Герасимова и др. — 7-е изд., испр. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1985.
Тихомиров П. М. Расчет трансформаторов: Учеб. пособие для вузов. — 5-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1986.
Брянцев А. М., Бродовой Е. Н. Аппроксимация основной кривой намагничивания сильнонасыщенных ферромагнитных устройств // Изв. вузов. Сер. Энергетика. 1985. № 4.
Брянцев А. М. Подмагничиваемые ферромагнитные устройства с предельным насыщением устройств магнитной системы // Электричество, 1986. № 2. С. 24 – 27.
Albertson V. D. Measurement and instrumentation for disturbance monitoring of geomagnetic storm effects. Effects of solar-geomagnetic disturbances on power systems // IEEE Publication 90TH0291-5 PWR, Special Panel Session REPORT, IEEE PES Summer Meeting, 1989.
Электротехнический справочник: В 3 т. Т. 2. Электротехнические изделия и устройства / Под. общ. ред. гл. ред. И. Н. Орлова и др. — 7-е изд., испр. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1986.
Васютинский С. Б. Вопросы теории и расчета трансформаторов. Л.: Энергия, 1970.
Ушаков И. И. Устройства безударного включения силовых трансформаторов — современный инструмент повышения надежности электроснабжения // Энергоэксперт. 2016. № 6. С. 36 – 39.
Васильев А. Б., Лурье А. И. Расчет магнитного поля и электродинамической стойкости трансформаторов при бросках намагниченного тока // Электричество. 1992. № 1. С. 21 – 26.
Черных И. В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB. SimPowerSystems и Simulink. М.: ДМК Пресс, 2012.
Особенности воздействия квазипостоянных токов на силовые трансформаторы систем электроснабжения // А. А. Кувшинов, В. В. Вахнина, О. В. Самолина и др. // Промышленная энергетика. 2015. № 9. С. 2 – 8.
Львов М. Ю. Анализ повреждаемости силовых трансформаторов напряжением 110 кВ и выше // Электричество. 2010. № 2. С. 27 – 31.
Хренников А. Ю., Мажурин Р. В. Электродинамические испытания для повышения надежности трансформаторно-реакторного оборудования (ТРО), существующая испытательная база и возможности испытаний ТРО в будущем // ЭЛЕКТРО. 2012. № 5.
Хренников А. Ю., Кувшинов А. А. Мощный испытательный стенд ВЭИ в г. Тольятти. Библиотечка электротехника (приложение к журналу «Энергетик»). М.: НТФ «Энергопрогресс». 2016. Вып. 1 (205).
Хренников А. Ю., Гольдштейн В. Г. Техническая диагностика, повреждаемость и ресурсы силовых и измерительных трансформаторов и реакторов. М.: Энергоатомиздат, 2007.
Хренников А. Ю., Таджибаев А. И. Анализ деформаций конструктивных элементов трансформаторно-реакторного оборудования Библиотечка электротехника (приложение к журналу «Энергетик»), М.: НТФ «Энергопрогресс». 2016. Вып. 11 (215).
Portales E., Filion Y., Mercier A. Transformer-controlled switching taking into account residual flux-modelling transformers for realistic results in system studies // RECIFE 2011. P. 68.
Кувшинов А. А., Хренников А. Ю. Высоковольтный тиристорный вентиль для электродинамических испытаний силовых трансформаторов // ЭЛЕКТРО. 2014. № 2.
О создании Федерального испытательного центра: Электродинамические испытания силовых трансформаторов на стойкость к токам КЗ / Ю. Дементьев, В. Смекалов, Ю. Шакарян и др. // Новости Электротехники. 2014. № 1 (85).
Кувшинов А. А., Хренников А. Ю. Испытания силовых трансформаторов на электродинамическую стойкость к токам короткого замыкания // Библиотечка электротехника, приложение к журналу «Энергетик», М.: НТФ «Энергопрогресс», 2016. Вып. 2 (206).
Отечественные высоковольтные мощные фототиристоры с интегрированной самозащитой от пробоя / А. В. Конюхов, И. М. Веселова, В. А. Мартыненко и др. // Электричество, 2011. № 10.
ABB Switzerland Ltd. Semiconductors reserves the right to change specifications without notice // Doc. NO 5SYA1232 – 01. Dec.02.
Wakeman F., Li G., Golland A. New family of 4,5 kV Press-pack IGBTs // PCIM(05, Nuremberg, Germany, June 2005.
Диоды и тиристоры в преобразовательных установках / М. И. Абрамович, В. М. Бабайлов, В. Е. Либер и др. М.: Энергоатомиздат, 1992.
Воронин П. А. Силовые полупроводниковые ключи: семейства, характеристики, применение. М.: Издательский дом Додэка-ХХ1, 2001.
Кувшинов А. А., Хренников А. Ю. Функциональные и коммутационные особенности высоковольтного сильноточного полупроводникового ключа для электродинамических испытаний трансформаторов // Промышленная энергетика. 2014. № 9.
Кувшинов А. А., Хренников А. Ю. Высоковольтный сильноточный полупроводниковый ключ с прямым световым управлением для электродинамических испытаний силовых трансформаторов // Промышленная энергетика. 2015. № 2.
Хренников А. Ю., Шлегель О. А. Контроль изменения индуктивного сопротивления трансформаторов для определения повреждений в обмотках // Энергетик. 2004. № 2.
Хренников А. Ю. Информационно-измерительные системы контроля и защиты обмоток силовых трансформаторов и реакторов // Научный вестник НГТУ. 2006. № 1 (22).
Кувшинов А. А., Хренников А. Ю. Технология безопасного проведения электродинамических испытаний силовых трансформаторов // Электричество. 2015. № 11, С. 26 – 32.
Патент РФ № 2136099. Устройство контроля и защиты обмоток трансформаторов от деформации при коротких замыканиях / А. Ю. Хренников, 1999. Бюл. № 24.
Патент РФ № 2063050. Устройство контроля и защиты трансформаторов от деформации обмоток при коротких замыканиях в процессе эксплуатации / А. И. Лурье, А. И., Шлегель, А. Ю. Хренников, 1996. Бюл. № 18.
Eric Carroll, Swen Klaka, Stefan Linder. Тиристоры IGCT: Новый подход к сверхмощной электронике // Электротехника. 1998. № 7.
Кувшинов А. А., Хренников А. Ю. Оборудование для электродинамических испытаний трансформаторов: ВСПК на полностью управляемых силовых полупроводниковых приборах // Новости Электротехники. 2016. № 1 (97). С. 42 – 45.
Перспективы применения фототиристоров, IGCT и IGBT для электродинамических испытаний силовых трансформаторов / А. А. Кувшинов, А. Ю. Хренников, П. С. Радин и др. Части 1, 2 // Новое в российской электроэнергетике, электронный журнал. 2016. № 11 – 12. С. 6 – 20 (интернет-ресурс).
Хренников А. Ю., Мажурин Р. В. Мощный испытательный центр в России: Технические и организационные факторы // Новости Электротехники. 2012. № 3 (75).
Патент РФ 2566395, МКИ G01R 31/02. Устройство для испытаний высоковольтного электрооборудования на стойкость к токам короткого замыкания // И. Я. Довганюк, П. В. Сокур, В. И. Довганюк. Подано 04.09.2014, опубликовано 27.10.2015.
Электродинамические испытания силовых трансформаторов: Основные требования к коммутационному оборудованию / А. А. Кувшинов, А. Ю. Хренников, Р. В. Мажурин и др. // Энергетик. 2017. № 1. С. 16 – 20.
Кувшинов А. А., Хренников А. Ю. Электродинамические испытания силовых трансформаторов с компенсацией реактивной мощности // Электротехника. 2017. № 11. С. 80 – 87.
Khrennikov A. Yu. Diagnostics of Electrical Equipment Faults and Power Overhead Transmission Line Condition by Monitoring Systems (Smart Grid): Short-Circuit Testing Of Power Transformers // Nova publishers. New York, USA. 2016. P. 165. https: // www.novapublishers.com/catalog/product info.php?products_id= 56561.
Обеспечение электромагнитной совместимости испытательного стенда с энергосистемой для электродинамических испытаний силовых трансформаторов / А. А. Кувшинов, А. Ю. Хренников, И. А. Шкуропат и др. // Энергетик. 2017. № 11. С. 3 – 7.
Ссылки
- На текущий момент ссылки отсутствуют.
© 1998 — 2024 НТФ «Энергопрогресс»
Адрес редакции:
129090, г. Москва, ул. Щепкина, д. 8
Телефон: +7 495 234-74-21
E-mail: energetick@mail.ru