Multiplicity of overvoltages during arc single phase earth faults in 35 kV electrical grids

Abstract

Об’єктом дослідження є дугові перенапруги під час однофазних замикань на землю у розподільних електричних мережах 6–35 кВ. Розвиток розподільних електричних мереж 35 кВ пов’язаний із будівництвом нових повітряних і кабельних ліній і призводить до зміни ємнісного струму замикання на землю мережі, що впливає на кратність перенапруг у розподільних електричних мережах під час однофазних замикань на землю. Наведено результати дослідження перенапруг за допомогою цифрового моделювання під час дугових однофазних замикань на землю в електричній мережі 35 кВ за різних режимів роботи нейтралі: коли нейтраль ізольована, заземлена через дугогасний реактор, заземлена через резистор. За результатами досліджень розроблено математичну модель, яка дає змогу досягати максимальних очікуваних кратностей перенапруг в електричних мережах 35 кВ під час однофазних замикань на землю. Це дає змогу уже на етапі передпроєктних робіт розвитку таких електромереж приймати рішення стосовно оптимальних заходів, спрямованих на захист ізоляції електроустаткування з урахуванням очікуваних величин перенапруг.

The arc overvoltages during the single phase to earth faults in electrical distribution grids of 6–35 kV are the object of the research in this paper. The development of 35 kV distribution electrical grids is accompanied by the construction of new overhead and cable power lines. It causes a change of the capacitive earth fault current in the grids and also affects the multiplicity of overvoltages in electrical distribution grids during the single phase to earth faults. The paper shows the research results of overvoltages during arc single phase to earth faults in 35 kV electrical grid with the different grounding modes of a grid neutral (an isolated neutral, a grounded neutral through an arcquenching reactor, a grounded neutral through a resistor). The calculations were performed on the digital models of the investigation power grids. According to the research results, a mathematical model has been created, which allows obtaining the maximum expected multiplicity of overvoltages in 35 kV electrical grids during the single phase to earth faults. This allows making decisions about the optimal measures for the protection of an electrical equipment insulation taking into account expected values of overvoltages as early as at the stage of pre-design works for the development of such electrical grids.