Przepięcia w badanym układzie podczas zwarć niejednoczesnych

D la p o ró w n an ia w u k ładzie pokazanym n a rysunku C . l . l przep ro w ad zo n o rów nież obliczenia dla ek strem alnych w arunków zw arcia wywołujących pow stanie przepięć. Jak to w ynika z rez u ltató w podanych w punkcie C.1, stru k tu ra u kładu oraz jego param etry sprzyjają raczej pow staw aniu ekstrem alnych w artości prądow ych, m .in. b ra k u przejścia p rzez zero, niż pow staw aniu przepięć. P o d an e w tablicy C .l w artości współczynników p rzepięć, obliczone w chwili osiągnięcia przez składow e podstaw ow e n ap ięcia danych faz w artości m aksym alnych, p o tw ierdzają tę tezę. W yniki te n ie stanow ią je d n a k pełnej inform acji o m aksym alnie możliwych w artościach współczynników przep ięć w badanym układzie, albow iem dotyczą tylko zw arć niejednoczesnych trójfazow ych n a końcu linii.

Tablicą C.l Porównanie współczynników przepięć podczas niejednoczesnego zwarcia trójfazowego z ziemią

-179-W porów naniu z podanym i w tablicy 6.3 w artościam i współczynników wynika, że nie te n rodzaj zakłócenia niejednoczesnego pow oduje w ystępow anie m aksym alnych przepięć w danym układzie. R ezultaty p o d an e w tablicy są n atom iast dodatkow ą inform acją o zjawiskach występujących w tym układzie podczas zakłóceń niejednoczesnych, podczas których - ja k w ykazano powyżej - je st możliwe w ystępow anie prądów jednobiegunow ych w b ardzo szerokim zakresie.

IDENTYFIKACJA UKŁADÓW PRZESYŁOWYCH PODCZAS ZŁOŻONYCH ZAKŁÓCEŃ NIEJEDNOCZESNYCH

STRESZCZENIE

M o n o g rafia dotyczy trzech grup zagadnień związanych b ezpośrednio z identyfikacją układów przesyłowych podczas zakłóceń niejednoczesnych w system ie elektroenergetycznym . Pierw sza z nich dotyczy identyfikacji para m etró w zredukow anych układów zastępczych odwzorowujących złożone układy elektroenergetyczne. D ru g a grupa za g ad n ień to w ybór odw zorow ania zakłóceń oraz w eryfikacja proponow anych m e to d i m odeli. O sta tn ia g ru p a tem atyczna zw iązana je st bezpośrednio z in te rp re ta c ją wyników analizy uzyskanych w układach zmodyfikowanych.

D o k o n an o w yboru m etody - kryterium identyfikacji p aram etrów schem atu zastępczego, p rzeznaczonego do m odyfikacji. Z ałożono n a początku prosty układ zastępczy składający się z rezystancji i reaktancji, a następnie b ad an ia rozszerzono o inne, b ardziej złożone struktury. Z a p ro p o n o w an a w niniejszej pracy m odyfikacja m etody najm niejszych k w adratów p rze testo w a n a została dla sygnałów o dużym poziom ie składow ych sw obodnych wyższej częstotliwości za pom ocą program u M icroTran o raz dla sygnałów o niskim p oziom ie tych składowych za pom ocą program u N E T O M A C . Z astosow ano rów nież m e to d ę quasi-N ew tona oraz bezgradientow ą m eto d ę Powella. P rzeprow adzono analizę poszukiw ania optym alnego odw zorow ania linii przesyłowej d la celów b ad a ń przebiegów przejściowych podczas zakłóceń niejednoczesnych. W ykazano konieczność uw zględnienia zależności p aram etrów m odelu linii od częstotliwości. U dow odniono, że zastępcze odw zorow anie linii za pom ocą kaskadow ego połączenia czw óm ików z p a ra m e tra m i skupionym i, podczas analizy przejściowych stanów elektrom agnetycznych, m oże spow odow ać jedynie dodatkow e problem y, których likw idacja (d odatkow e układy k o m p en su jące) m oże sta ć się nieoczekiw anie jednym z głównych zad ań tej analizy.

W ykazano, że b rak uw zględnienia zjawiska naskórkow ości w m odelu linii pow oduje, szczególnie d la zakłóceń międzyfazowych bez udziału ziem i, otrzym yw anie całkowicie błędnych rezultatów . O kreślono w arunki oraz zakres uw zględnienia zjaw iska ulotu dynam icznego w m o d elu linii.

R ozw ażono m odel łuku zwarciowego, stanow iącego odw zorow anie jednej z przyczyn niejednoczesności zakłócenia. P rzeanalizow ane zostały m odele łuku statycznego oraz dynam icznego. D okonano weryfikacji opracow anego m odelu układu elektroenergetycz­

nego przez analizę porów naw czą rezultatów pom iarów zwarciowych z w ynikam i obliczeń num erycznych. W eryfikacja dotyczyła zarówno odw zorow ania linii przesyłowej, ja k i u kładu zastępczego zredukow anego - tym samym propow anego kryterium identyfikacji p ara m etró w tego układu. Przedstaw iono wyniki szerokiego zakresu analizy dotyczącej wpływu niejednoczesności zakłóceń na przebiegi chwilowe oraz w artości m aksym alne prądów i napięć.

W pracy wykazano, że niejednoczesność zwarć oraz zakłóceń łączeniowych pow oduje znaczny w zrost współczynników przepięć w stosunku do m aksym alnych, obliczonych podczas tych zakłóceń traktow anych ja k o jednoczesne. O pisano szczególne przypadki pojaw ienia się p rzepięć w liniach o różnych poziom ach napięć, podłączonych do różnych systemów, ale pracujących n a tych samych konstrukcjach wsporczych. W ykazano, że n iejednoczesność zw arć m oże być przyczyną braku przejścia przez zero w przebiegach prądów , ja k rów nież przekroczenia wartości m aksym alnego p rądu udarow ego d la zwarć jednoczesnych, przyjętego w norm ach ja k o m aksym alnego dla wszystkich rodzajów zakłóceń.

IDENTIFICATION OF ELECTRIC POWER TRANSMISSION SYSTEMS DURING COMPLEX NONSIMULTANEOUS FAULTS

SUMMARY

T h e m o n o g rap h p resen ts th re e groups o f problem s concerned w ith transm ission system s identification during non-sim ultaneous faults in electrical pow er system. F irst g ro u p is co n n ected w ith th e p a ra m e te r identification o f reduced eq u iv alen t systems, re p rese n tin g com plex electrical pow er systems. Second group d eterm in e s th e choice o f faults re p re se n ta tio n as w ell as m odels and m ethods verification. L ast gro u p includes in te rp re ta tio n o f results o f investigations received in m odified systems.

T h e m e th o d - p a ra m e te r identification criterion w as chosen, for eq u iv alen t systems d eterm in e d to m odification. In the begining o f investigation, sim ple eq u iv alen t system consisted o f resistance and reactance was assum ed w hich was next to th e extended m o re com plex stru ctu re . T h e m odification o f least-square m ethod p roposed in this w ork was tested for signals w ith high level o f high frequency free com ponents with M icroTran program and for signals w ith low level o f this com ponents with N E T O M A C program .

T h e re w ere also used th e quasi-N ewton, and gradientless Powell m ethods. T e analysis o f search o f th e optim um transm ission line representation for tran sien ts investigations during n o n -sim u ltan eo u s faults is presented. T he necessity o f co n sideration o f frequency- d e p e n d e n t transm ission line p a ra m e te r was indicated. It was shown th a t re p rese n tatio n o f transm ission line w ith the cascaded connection o f equivalent system w ith lum ped p a ra m e te rs, can cause only additional problem s during transients investigations.

It w as d em o n strate d th a t w ithout taking into consideration th e skin-effect, in p articu la r for p h a se-to -p h ase faults w ithout earth, incorrect results can be received. T h e conditions and ran g e o f co n sideration o f dynam ic corona m odel in transm ission line re p rese n tatio n w ere d eterm in e d .

T h e arc fau lt m odel w as discussed as one o f th e reasons o f faults non-sim ultaneity.

T h e sta tic and dynam ic arc m odels w ere analysed. By m eans o f th e com parison o f ca lc u lated and m easu red results th e electrical pow er system m odel verification was p e r f o rm e d . T h e verification considers transm ission line rep rese n tatio n as w ell as reduced

eq uivalent system. T h e results o f extended analysis o f the influence o f faults n o n ­ sim ultaneity on tran sien t waveform s and maximal values o f currents and voltages are p rese n ted . It w as shown th a t u n d er non-sim ultaneous faults coniditions very im p o rtan t increase o f overvoltage can exist, com pared with maximum values calculated during sim ultaneos faults. T he w ork describes particular cases o f overvoltages w hich can ap p e ar in th e lines w ith different voltage levels working on the sam e tow er construction. It was shown th a t non-sim ultaneous faults can cause deleyed cu rren t zeros as well as overdraft th e m axim um value o f peak cu rren t com pared with the value calculated for sim ultaneos faults.

-183-IDENTIFIKATION DER ÜBERTRAGUNGSSYSTEME WÄHREND DER KOMPLEXEN NICHT GLEICHZEITIGEN KURZSCHLÜSSE

ZUSAMMENFASSUNG

D ie M o n o g rap h ie betrifft d er drei G ru p p e von P roblem en, die d ie re k t m it d er Id en tifik a tio n d e r Ü bertragungssystem e w ährend d e r nicht gleichzeitig e in tre te n d e n K urzschlüsse in E lektroenergiesystem e verbunden sind. D ie erste von d en e n b etrifft d e r Id en tifik a tio n d e r P aram e tern von reduzierten Ä quivalenten, m it d enen die kom plexe E lek tro en erg iesy stem e nachgebildet w erden. Z w eite G ruppe stellt eine A usw ahl d er F eh le m ac h b ild u n g und V erifikation von vorgeschlagenen M eth o d en und M odellen dar.

D ie le tz te G ru p p e ist d irek t m it d e r In terp reta tio n d e r U ntersuchungsergebnisse verb u n d e n , die in d e r m odifizierten System e erh a lten w urden.

E s w u rd e ein e M e th o d e - Identifikationskriterium d e r P a ra m e te r des Ä quivalents, das für M odifikation vorausgesehen w urde, gewählt. A m A nfang des A rb eits w urde ein einfaches Ä quivalent, w o n u r R esistanz und Induktivität als B estan d teile die E rsa tz stru k tu r bilden angenom m en, w obei die nächste U ntersuchungen w urden um die an d e re m e h r kom plexe S tru k tu rę erw eitert. D ie in d e r v o rliegenden A rb e it vorgeschlagene M odifikation d e r M ethode d er kleinsten Q u a d ra te ist für d ie Signale m it h o h en N iveau von h o ch freq u en ten Schwingungen m it H ilfe von M icroTran-Program m und für die Signale m it kleinem N iveau dieser Schwingungen m it H ilfe von N E T O M A C - P ro g ram m g e te ste t w orden. Es w urden auch die Q uasi-N ew ton- und P ow ell-V erfahren angew andt. E s w urde ein e A nalyse d e r Suche d e r o p tim alen N achbildung d e r Ü b ertrag u n g sleitu n g für die U ntersuchungen d e r tran sien ten V orgänge w ährend K urzchlußfolgefehlern durchgeführt. D ie N otw endigkeit d e r B erücksichtigung d er F re q u en z ab h än g ig k eit von L eitungsparam etern des M odells w urde gezeigt. E s w urde bew iesen, daß die N achbildung d e r Leitung durch k o n ze n trierte P a ra m e te r in K etten le ite rsch altu n g en - als m e h ere P I-G lied e r - bei U n tersuchungen von elek tro m a g n etisch e n tran sien ten V orgängen nu r zusätzliche P roblem e m itg eb rac h t h ätte, w obei die B eseitigung d ie ser P roblem e e rfo rd e rt das S chalten von zusätzlichen K om pensationsystem en, was unerw artet als H auptaufgabe d e r U ntersuchungen gew orden h ätte.

E s w u rd e hingew iesen, daß die M odellierung d er Leitung ohne Berücksichtigung des Skineffekts - insbesondere bei Kurzschlüssen ohne E rd b erü h ru n g - vollkom m en falsche R e su lta te gegeben hätte. Es w urde die Bedingungen und den B ereich d er B erücksichtigung des K oronaphänom ens in Leitungsm odell bestim m t.

D as M odell des Lichtbogenkurzchlußes, d er als eine von w ichtigsten U rsach e des U ngleichzeitigkeits des F ehlers darstellt, w urde überlegt w obei sowohl die statische wie auch dynam ische M odelle berücksichtigt w orden sind. D urch eine V ergleichsanalyse von M eßergebnissen und B erechnungsresultaten d er num erischen U ntersuchungen w urde eine V erifikation des vorgeschlagenen M odells des E lektroenergiesystem s durchgeführt.

D iese V erifikation b e tra f sowohl d e r Ü bertragungsleitungsnachbildung wie auch d er M o dellierung d e r reduzierten E rsatzstruktur - dieserw eise auch vorgeschlagene Id en tifikationskriterium d er P aram e ter von dem System. Es w urden die U ntersuchungsergebnisse d er Analyse von Einfluß d e r N ichtgleichzeitigkeit d e r F eh le r a u f die A usgleichsvorgänge und m aksiinale Strom - und Spannungsw erte dargestellt.

In d e r A rb e it w urde bew iesen, daß die N ichtgleichzeitigkeit d e r F e h le r und S chaltungen ein e beso n d ere Stegerung d er Ü berspannungsfaktoren im V ergleich zu den m aksim alen b ere ch n eten w ährend d er F ehler, die als gleichzeitige b e tra c h te t w urden, v eru rsac h t w erd en kann. E s w urde die besondere Situationen von Ü b ersp an n u n g en in Ü b ertragungsleitungen m it unterschiedlichen Spannungsniveau arb e iten d e n in dieselben M asten, die a b e r m it verschiedenen System en verbunden w orden sind, dargestellt. D ie ausb leib en d e Strom nulldurchgänge könnten auch auf G rund d e r U ngleichzeitigkeit der F e h le r veru rsach t w erden, was in d er A rbeit gezeigt w orden ist. D a rü b e r h inaus w urde hingew iesen, daß auch ein e Ü berschreitung von m aksim alen W e rten d er S toßkurzschlußström e bei gleichzeitigen Kurzschlüssen, die in den N orm en als m aksim ale für alle F e h le r angenom m en w erden, infolge d e r U ngleichzeitigkeit d e r F e h le r m öglich ist.