High-Frequency Switching Overvoltages in a Medium-Voltage Network
Abstract
Conditions under which high-frequency impulse overvoltages occur in medium-voltage (MV) networks with insulated and resistively grounded neutrals are considered. It has been shown from numerical analysis results that voltage resonance may occur at high frequencies. In that case, the overvoltages may reach ten times the nominal voltage value. Owing to the use of arc chutes, resistively grounded neutrals, and metal-oxide surge arresters, the failure rate in MV networks has been decreased; however, faults due to high frequency overvoltages still have not been eliminated. Results from experimental investigation of impulse voltage distribution along the transformer winding are presented. The results of full-scale and simulation experiments have confirmed the possibility of resonance to occur at the medium-voltage level in carrying out switching operations at the high-voltage level. Under the conditions of high-frequency overvoltages, metal-oxide surge arresters are able to protect a limited area. A digital recorder equipped with contactless voltage sensors has been developed for recording high-frequency overvoltages. The overvoltages excited by switching operations at a 10 kV substation have been recorded.
References
Базуткин В.В., Ларионов В.П., Пинталь Ю.С. Техника высоких напряжений. Изоляция и Перенапряжения в электрических системах. М.: Энергоатомиздат, 1986, 464 с.
Долгинов А.И. Перенапряжения в электрических системах. М.: Госэнергоиздат, 1962, 512 с.
Правила устройства электроустановок, 7-е изд. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003.
Базуткин В.В. К проблеме компенсации емкостных токов в сетях 6-10-35 кВ. — ЭЛЕК- ТРО, 2007, № 1, с. 23—26.
Беляков Н.Н. Перенапряжения при дуговых замыканиях на землю с одновременным обрывом фаз. — Электричество, 1958, № 11, с. 17—22.
Евдокунин Г.А., Титенков С.С. Внутренние перенапряжения в сетях 6-35 кВ. СПб.: Терция, 2004, 188 с.
Ларин В.С., Матвеев Д.А., Жуйков А.В. Исследование наведенных перенапряжений на вторичных обмотках трансформатора отбора мощности. — Электротехника, 2018, № 5, с. 27-32.
Ларин В.С. Резонансные перенапряжения в обмотках трансформаторов. Ч.1. Условия возникновения и защитные мероприятия. — Электричество, 2015, № 11, с. 33—40.
Ларин В.С. Резонансные перенапряжения в обмотках трансформаторов. Ч.3. Измерение напряжения в в обмотках на резонансных частотах. — Электричество, 2016, № 1, с. 20—24.
Воробьев Г.А., Похолков Ю.П., Королев Ю.Д., Меркулов В.И. Физика диэлектриков (область сильных полей): Учебное пос. 2-е изд. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011, 245 с.
Борисов Р.К., Исам М. А. Абдельшафи, Коломиец Е.В. Экспериментальные исследования устройств защиты от импульсных перенапряжений. — Вестник МЭИ, № 6, 2016, с. 11—15.
#
Bazutkin V.V., Larionov V.P., Pintal’ Yu.S. Tekhnika vysokikh napryazheniy. Izolyatsiya i perenapryazheniya v elektricheskikh sistemakh (High voltage technique. Insulation and overvoltage in electrical systems). Moscow, Energoatomizdat, 1986, 464 p.
Dolginov A.I. Perenapryazheniya v elektricheskikh sistemakh (Overvoltage in electrical systems). Moscow, Gosenergoizdat,1962, 512 p.
Pravila ustroistva elektroustanovok, 7-ye izd. (Rules for the installation of electrical installations, 7th еd.). Moscow, NTs ENAS, 2003.
Bazutkin V.V. ELEKTRO — in Russ. (ELECTRO), 2007, No. pp. 23—26.
Belyakov N.N. Elektrichestvo — in Russ. (Electricity), 1958, No. 11, pp. 17—22.
Yevdokunin G.A., Titenkov S.S. Vnutrenniyeperenapryazheniya v setyakh 6—35 kV (Internal overvoltages in 6—35 kV networks). St. Petersburg, Tertsia, 2004, 188 p.
Larin V.S., Matveyev D.A., Zhuykov A.V. Elektrotekhnika — in Russ. (Electrical Engineering), 2018, No. 5, pp. 27—32.
Larin V.S. Elektrichestvo — in Russ. (Electricity), 2015, No. 11, pp. 33—40.
Larin V.S. Elektrichestvo — in Russ. (Electricity), 2016, No. 1, pp. 20—24.
Vorob’yev G.A., Pokholkov YU.P., Korolev YU.D., Merkulov V.I. Fizika dielektrikov (oblast’ sil’nykh poley): Uchebnoye pos. 2-ye izd. (Physics of dielectrics (region of strong fields): Educational pos., 2nd ed.). Tomsk, Publ. of Tomsk Polytechnic University, 2011.
Borisov R.K., Isam M.A. Abdel’shafi, Kolomiyets Ye.V. Vestnik MEI — in Russ. (Bulletin MEI), 2016, No. 6, pp. 11 — 15.
