Szczegółowa analiza narażeń eksploatacyjnych urządzeń elektroenergetycznych, wśród których szczególne znaczenie mają transformatory, jest niezbędna dla zapewnienia niezawodnej pracy układów elektroenergetycznych. Spośród narażeń eksploatacyjnych przepięcia mają decydujący wpływ na optymalizację wytrzymałości elektrycznej układów izolacyjnych transformatorów.
Praca jest poświęcona narażeniom transformatorów od przepięć, powstających w warunkach eksploatacji i podczas prób napięciowych. Obejmuje ona badania eksperymentalne oraz symulacje komputerowe. Celem rozprawy jest potwierdzenie tezy, że:
- ocena skutków narażeń przepięciowych transformatorów energetycznych w eksploatacji wymaga szczegółowej analizy reakcji transformatorów na przepięcia w układach elektroenergetycznych, prowadzonej na podstawie badań i obliczeń, z uwzględnieniem warunków pracy transformatorów,
- wymagane jest rozszerzenie badań oddziaływania narażeń przepięciowych na układy izolacyjne transformatorów w celu rozpoznania możliwości zwiększenia skuteczności ochrony w warunkach eksploatacji.
Efektami pracy jest:
- wykonanie badań przepięć narażających układy izolacyjne zewnętrzne i wewnętrzne transformatorów w warunkach eksploatacj i oraz w warunkach prób napięciowych,
- opracowanie modelu fragmentu układu elektroenergetycznego z transformatorem w programie Electromagnetics Transiens
Program-Alternative Transiens Program (EMTP-ATP) z wykorzystaniem środowiska
programowania MODELS i wykonanie symulacji przepięć piorunowych i łączeniowych narażających układy izolacyjne zewnętrzne i wewnętrzne uzwojeń transformatorów,
- analiza narażeń przepięciowych układów izolacyjnych zewnętrznych, w warunkach eksploatacji transformatorów, podczas oddziaływania udarów napięciowych o zróżnicowanych przebiegach, powstających w układach elektroenergetycznych podczas wyładowań piorunowych i czynności łączeniowych wyłącznikami próżniowymi z uwzględnieniem ochrony
przepięciowej transformatorów oraz narażeń układów izolacyjnych wewnętrznych uzwojeń o różnych rozwiązaniach konstrukcyjnych.
Przeprowadzone badania wykazały, że ocena narażeń przepięciowych układów izolacyjnych transformatorów energetycznych występujących w eksploatacji wymaga szczegółowej analizy wpływu warunków pracy transformatorów na propagację przepięć. Podstawę oceny mogą stanowić badania eksperymentalne i symulacje przepięć, wykonane z uwzględnieniem warunków eksploatacji i rozwiązań konstrukcyjnych uzwojeń.
Analysis of overvoltage risks of power transformers
Detailed analysis of the exploitative risks of electrical devices, especially transformers is vital in ensuring the operational reliability of the electric power systems.
Among the exploitative risks, overvoltages are the ones which have crucial influence on the optimisation of the electric strength of the insulation systems of transformers.
The thesis is devoted to the issue of risks of transformers which are brought about by the overvoltages created in the operating conditions and during voltage tests. It incorporates experimental research and computer simulations. The main aim of the paper is to confirm the following theses:
- the evaluation of the effects of the overvoltage risks of power transformers in use requires detailed analysis of the reactions of transformers to overvoltages in electric power systems, which should be based on tests and calculations and take into account the conditions of transformers operation,
- it is necessary to extend the research on the influence of the overvoltage risks on the insulation systems of transformers in order to test the possibility of increasing the protection effectiveness in the conditions of operation.
The results of the paper are:
- tests of the overvoltages exposing outer and inner insulation systems of transformers in the conditions of operating and during voltage tests,
- development of the model of a fragment of the electric power system with a transformer in the program Electromagnetics Transiens Program-Alternative
Transiens Program (EMTP-ATP) with the use of the MODELS programming
environment and preparation of the computer simulation of lightening surges and switching overvoltages exposing outer and inner insulation systems of transformer windings,
- overvoltage risks analysis of outer insulation systems in the conditions of operating of transformers under the influence of voltage surges of different shapes formed within the electric power systems during lightening discharges and switching activities with the use of vacuum circuit breakers and including
the transformers overvoltage protection and risks of inner insulation systems of windings with varied constructions.
The conducted research showed that the evaluation of the overvoltage risks of the insulation systems of power transformers in use requires detailed analysis of the influence of the transformers conditions of operation on the propagation of overvoltages. The evaluation can be based on the experimental research and simulation of overvoltages providing for the conditions of operation and varied constructions of windings.
