Analiza przepięć ziemnozwarciowych w sieciach średnich napięć

Transkrypt

1 Lubomir MARCINIAK Politechnika Częstochowska, Instytut Elektroenergetyki Analiza przepięć ziemnozwarciowych w sieciach średnich napięć Streszczenie. W pracy przedstawiono wyniki badań maksymalnych przepięć ziemnozwarciowych w przeciętnej sieci SN zamodelowanej w PSCAD. Przepięcia te oceniano w sieci izolowanej, kompensowanej i w sieci z rezystorem podczas zwarć łukowych przerywanych w kilkunastu różnych punktach przy różnym położeniu zwarcia względem punktów pomiarowych. Przedstawiono również wybrane przebiegi napięć w różnych punktach sieci SN odpowiadające przypadkom największych przepięć. Przeprowadzono dyskusję wyników. Abstract.. In the paper findings of maximum earth-fault overvoltages research in medium voltage network (MVN) modeled in PSCAD are presented. These overvoltages were rated in the isolated, compensated networks and in the network with resistor during arc intermittent shortcircuits in a several different points of the network at the different location of the short-circuit in relation to measuring points. Chosen waveforms of voltages in different points of the network corresponding to the cases of the greatest overvoltages are also presented. The discussion of results was made. (The analysis of earth-fault overvoltages in medium voltage networks). Słowa kluczowe: Przepięcia ziemnozwarciowe, sieci średnich napięć, zwarcia łukowe, modelowanie w PSCAD. Keywords: Earth-fault overvoltages, medium voltage network, arc fault, modeling in PSCAD. Wstęp Zwarcia doziemne w sieciach średnich napięć (SN) w Polsce są najczęściej występującym rodzajem zakłócenia. Stanowią one około 75% wszystkich zwarć. Znaczna ich część przebiega z udziałem łuku. Zwarciom tym towarzyszą znaczne przepięcia, sięgające kilkakrotnej wartości amplitudy napięcia fazowego. Są one złożonym zjawiskiem elektromagnetycznym stosunkowo słabo rozpoznanym teoretycznie. Charakteryzują się dużą zmiennością i zależnością od wielu czynników: rodzaju sieci, sposobu uziemienia punktu neutralnego, długości linii, obciążenia, rodzaju i miejsca zwarcia, wielkości rezystancji przejścia, występowania łuku i jego parametrów, warunków atmosferycznych, itp. Przepięcia ziemnozwarciowe są groźne głównie dlatego, że mogą powodować zwarcia podwójne lub wielokrotne z ziemią w galwanicznie połączonej sieci. Mogą one także inicjować drgania ferrorezonansowe. Badanie przepięć jest niezbędne do prawidłowego doboru aparatury rozdzielczej, zabezpieczeniowej i ochronnej (odgromników, ograniczników przepięć, iskierników). Do niedawna jedynym wiarygodnym źródłem informacji na temat przepięć były kosztowne i destrukcyjne badania w sieci rzeczywistej. Badania te zastępuje się coraz częściej modelowaniem i symulacją z wykorzystaniem profesjonalnych programów: EMTP/ATP, Netomac, PSCAD itp. Nadal podejmowane są także próby analitycznego opisu tych zjawisk, polegające na uzupełnieniu klasycznych teorii Petersena, Petersa i Slepiana, Bielakowa i innych [1]. Na temat przepięć pojawiło się wiele publikacji o charakterze teoretycznym i eksperymentalnym. Z pośród publikacji krajowych należy wymienić przede wszystkim [2 6]. Publikowane dotychczas wyniki badań przepięć znacznie się różnią między sobą, a niekiedy są one wzajemnie sprzeczne. Główną przyczyną rozbieżności wyników są uproszczenia stosowane w modelach procesów elektromagnetycznych. Najdalej posunięte uproszczenia stosuje się w modelach analitycznych, w których linie energetyczne przedstawia się w postaci czwórników o parametrach skupionych i najczęściej pomija się zjawiska falowe. Istniejące modele analityczne nie pozwalają z wystarczającą dla praktyki dokładnością oceniać przepięcia i należy sądzić, że nie będzie to możliwe w przyszłości z uwagi na dużą złożoność procesów elektromagnetycznych. Z dużą ostrożnością należy podchodzić także do wyników uzyskanych drogą modelowania i symulacji. Zastrzeżenia budzą zwłaszcza te wyniki, które uzyskano w sieciach, w których linie przedstawiano za pomocą łańcuchów czwórników o parametrach skupionych bądź modelu Bergerona. Modele te nie odtwarzają prawidłowo procesów propagacji fal. Dotyczy to głównie tłumienia składowych wysokiej częstotliwości, występujących w przebiegach przepięciowych. Z tego względu wczesne wyniki badań przepięć, uzyskane za pomocą programu EMTP, należy uznać za przybliżone. Z wymienionych przyczyn do oceny przepięć nie nadaje się bardzo rozpowszechniony w środowiskach akademickich program Matlab/Simulink, co potwierdziły badania własne. Efektywna i dokładna ocena przepięć jest możliwa z użyciem profesjonalnych programów narzędziowych, takich jak PSCAD, w których wykorzystuje się zawansowane modele linii o parametrach rozłożonych zależnych od częstotliwości [8]. W pracy przedstawiono wyniki badań symulacyjnych maksymalnych przepięć ziemnozwarciowych w sieciach SN z wykorzystaniem programu PSCAD i zaawansowanych modeli linii energetycznych. Model sieci i zwarcia łukowego Przepięcia badano w przeciętnej sieci mieszanej 15 kv, której schemat ogólny przedstawiono na rysunku 1. Składa się ona z czterech linii napowietrznych LN1 LN4 i dwóch linii kablowych LK1 LK2. Łączna długość linii napowietrznych wynosi 200 km, a linii kablowych 32 km. Linie przedstawiono za pomocą modeli dla składowych fazowych o parametrach rozłożonych, zależnych od częstotliwości. Założono, że wszystkie odcinki linii napowietrznej są zbudowane z przewodów typu AFL6/70 w układzie na słupach SP-12. Przyjęto także, że każdy odcinek linii kablowej jest zbudowany z trzech kabli jednożyłowych typu YHAKXs z żyłami roboczymi o przekroju 120 mm 2 na napięcie znamionowe 12/20 kv. Dla linii napowietrznych przyjęto konduktancję poprzeczną o wartości jednostkowej G 0 =1, S/km. Prąd doziemny pojemnościowy tej sieci wynosi 46,79 A. Sieć zasilana jest ze źródła 110 kv za pośrednictwem transformatora 110/15 kv o mocy 16 MVA. W modelu sieci uwzględniono obciążenie linii w postaci impedancji stałych zasilanych z transformatorów odbiorczych o grupie połączeń Y/. Łączne obciążenie sieci wynosi S obc = (5, j) MVA. Sieć może pracować z izolowanym bądź z uziemionym przez dławik kompensacyjny lub rezystor punktem PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY (Electrical Review), ISSN , R. 86 NR 8/

2 zerowym. Uziemienie przez dławik kompensacyjny L d lub rezystor R uz jest realizowane za pośrednictwem transformatora uziemiającego Tpw (15/0,4 kv, 480 kva). Dla sieci mieszanej uziemionej przez rezystor zastosowano rezystor o wartości R uz = 57,7, który wymusza prąd doziemny czynny do zalecanej wartości 150 A. Z tabeli jednoznacznie wynika, że największe przepięcia ziemnozwarciowe rzędu 3,62 występują w punkcie sieciowym P3 najdalej położonym od szyn stacji (70 km). Takie przepięcia pojawiają się przy łuku wskutek efektu kumulacji ładunku. Najbardziej zagrożona jest faza poprzedzająca fazę zwartą. Łuk może zapalać się i podtrzymywać przy napięciu zbliżonym do dwukrotnej amplitudy napięcia fazowego (rys. 2). Przy tym zapłony występują z częstotliwością raz na jeden okres napięcia sieci. Rys. 2. Przebiegi napięć fazowych w punkcie P3 podczas zwarcia L1-E na szynach stacji w sieci izolowanej w przypadku: U Z1 = 10 kv, U Z2 = 22,7 kv Rys. 1. Schemat modelowanej sieci Do symulacji zwarć doziemnych łukowych zastosowano model łuku dynamicznego z charakterystyką wykładniczą [7]. Badania przepięć prowadzono przy założeniu zmienności tylko napięcia łuku U z. Dla pozostałych parametrów zadano wartości przeciętne: prąd I z = 0,1 A, napięcie progowe U 0 = 500 V, rezystancja R 1 = 0,1, stała czasowa = 0,1 ms. Łuk inicjowano przy napięciu U z1 zbliżonym do maksymalnego napięcia fazowego, natomiast napięcie kolejnych zapłonów U z2 zwiększano do maksymalnej wartości, przy której możliwe było podtrzymanie łuku. Badano maksymalne przepięcia występujące w kilkunastu różnych punktach sieci (punkty P1 P44, Pk1 Pk22 i Psz na rysunku 1) przy różnym położeniu zwarcia względem punktów pomiarowych. Współczynnik przepięć określano z zależności k U (2) u max f max w której: U max - napięcie maksymalne, U fmax = 12,25 kv - amplituda napięcia fazowego. Przepięcia w sieci izolowanej Wyniki badań maksymalnych przepięć w sieci izolowanej z przeciętnym obciążeniem zestawiono w tabeli 1. Zawiera ona wartości przepięć w jedenastu punktach sieci przy zwarciu kolejno w każdym z tych punktów. W tabeli określono również odległość punktu zwarciowego od szyn stacji, rodzaj zwarcia (przerywane, trwałe) i moment wystąpienia maksymalnych przepięć (po pierwszym lub po łuku). W rozpatrywanej sieci występuje duża rozpiętość maksymalnych przepięć (od 1,88 do 3,62). Przepięcia silnie zależą od wzajemnego położenia punktu pomiarowego i zwarciowego. U W rozpatrywanej sieci zwarcia łukowe przerywane występują tylko w przypadku ich lokalizacji w odległości nie przekraczającej 33 km. Zwarcia łukowe położone dalej przekształcają się w zwarcie trwałe (rys. 3 i 4). Na taki przebieg zwarcia wpływa zapewne duża wartość prądu doziemnego sieci i duża indukcyjność wzdłużna linii podtrzymująca przepływ prądu. Oczywiście w takich przypadkach maksymalne przepięcia są konsekwencją pierwszego a najbardziej zagrożona jest faza poprzedzająca fazę zwartą. Kolejne zapłony łuku następują samoistnie przy niskim napięciu powrotnym (rys. 4) i w takich przypadkach nie ma warunków do samoistnego zgaszenia łuku. Rys. 3. Przebiegi napięć fazowych na szynach stacji (punkt Psz) sieci izolowanej podczas zwarcia L1-E w punkcie P3 w przypadku U Z = 9,9 kv Rys. 4. Przebiegi napięć fazowych w punkcie P3 sieci izolowanej podczas zwarcia L1-E w tym punkcie w przypadku U Z = 9,9 kv 78 PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY (Electrical Review), ISSN , R. 86 NR 8/2010

3 Tab. 1. Współczynniki maksymalnych przepięć w sieci izolowanej w zależności od położenia miejsca zwarcia Odl., Rodz. U Z, [kv] Psz 0 p/k 22,7 2,84 3,04 2,96 3,62 3,18 3,34 3,29 3,36 2,88 2,84 2,83 P1 30 p/k 20,3 2,99 2,33 2,97 2,93 2,98 2,97 2,97 2,97 2,98 2,98 2,97 P2 50 t/1 10,8 2,27 2,21 1,99 2,14 2,25 2,24 2,24 2,24 2,26 2,25 2,24 P3 70 t/1 9,9 2,29 2,23 2,24 1,88 2,27 2,26 2,26 2,26 2,28 2,27 2,26 P41 10 p/k 21,9 3,16 3,12 3,14 3,22 2,59 2,68 2,64 2,69 3,16 3,16 3,15 P42 25 p/k 20,6 3,09 3,04 3,08 3,03 2,84 2,48 2,84 2,48 3,08 3,08 3,07 P43 30 p/k 20,6 3,08 3,02 3,06 3,01 2,87 2,87 2,44 2,87 3,07 3,07 3,06 P44 33 t/1 11,0 2,26 2,20 2,23 2,16 2,13 1,97 2,12 1,88 2,22 2,24 2,23 Pk1 15 p/k 22,3 2,66 2,68 3,08 2,99 2,91 3,09 3,07 3,14 2,69 2,65 2,65 Pk21 10 p/k 22,2 2,69 2,96 3,05 3,21 3,08 3,29 3,25 3,33 2,70 2,69 2,69 Pk22 17 p/k 22,0 2,59 2,63 3,01 2,90 2,86 3,04 3,02 3,09 2,58 2,58 2,59 Tab. 2. Współczynniki maksymalnych przepięć sieci kompensowanej w zależności od położenia miejsca zwarcia (s=0,1) Odl., Rodz. U Z, [kv] Psz 0 p/k 9,8/16,1 2,46 2,59 2,57 3,00 2,69 2,80 2,76 2,83 2,49 2,46 2,45 P1 30 p/k 9,4/15,4 2,18 1,93 2,16 2,13 2,16 2,16 2,16 2,16 2,17 2,16 2,16 P2 50 p/1 8,7/15,2 2,08 2,02 1,83 2,01 2,06 2,05 2,05 2,05 2,06 2,06 2,05 P3 70 p/k 10,3/15,1 2,06 2,00 2,01 1,83 2,04 2,03 2,03 2,03 2,05 2,04 2,04 P41 10 p/k 10,8/15,9 2,43 2,38 2,44 2,40 2,11 2,14 2,12 2,15 2,43 2,42 2,42 P42 25 p/k/l2 9,9/15,3 2,27 2,25 2,23 2,24 2,17 2,07 2,17 2,07 2,264 2,26 2,26 P43 30 p/k/l2 9,5/15,7 2,25 2,22 2,24 2,21 2,15 2,15 1,99 2,15 2,24 2,24 2,23 P44 33 p/k/l2 9,5/15,8 2,22 2,22 2,24 2,20 2,15 2,04 2,14 2,03 2,24 2,23 2,23 Pk1 15 p/k 11,4/15,1 2,28 2,31 2,517 2,50 2,45 2,56 2,55 2,59 2,30 2,27 2,27 Pk21 10 p/k 11,4/15,3 2,32 2,50 2,510 2,66 2,57 2,71 2,68 2,74 2,31 2,31 2,31 Pk22 17 p/k 11,2/15,3 2,24 2,29 2,483 2,46 2,43 2,54 2,53 2,58 2,24 2,24 2,24 Tab. 3. Współczynniki maksymalnych przepięć sieci z rezystorem w zależności od położenia miejsca zwarcia Odl., Rodz. U Z, [kv] Psz 0 p/k 11,7 2,09 2,16 2,17 2,43 2,25 2,33 2,30 2,34 2,11 2,09 2,08 P1 30 t/1 8,8 1,67 1,52 1,62 1,54 1,65 1,64 1,63 1,64 1,65 1,65 1,64 P2 50 t/1 11,2 1,57 1,51 1,51 1,44 1,55 1,55 1,54 1,54 1,56 1,55 1,55 P3 70 t/1 10,3 1,47 1,41 1,43 1,46 1,45 1,44 1,44 1,44 1,46 1,45 1,45 P41 10 t/1 10,5 1,88 1,82 1,84 1,80 1,76 1,78 1,76 1,78 1,87 1,86 1,86 P42 25 t/1 9,9 1,72 1,66 1,68 1,60 1,66 1,60 1,66 1,60 1,71 1,70 1,69 P43 30 t/1 9,0 1,68 1,62 1,63 1,55 1,63 1,63 1,56 1,63 1,67 1,66 1,66 P44 33 t/1 8,8 1,67 1,60 1,62 1,53 1,62 1,56 1,60 1,54 1,65 1,65 1,64 Pk1 15 p/k 11,5 1,90 1,92 2,03 2,04 2,02 2,09 2,07 2,10 1,92 1,89 1,88 Pk21 10 p/k 11,5 1,95 2,06 2,06 2,13 2,12 2,21 2,19 2,22 1,93 1,95 1,94 Pk22 17 p/k 11,3 1,86 1,89 2,01 2,00 1,99 2,06 2,05 2,08 1,85 1,86 1,87 Przepięcia zależą dość istotnie od wielkości obciążenia linii. Największe przepięcia występują na końcach linii podczas pracy jałowej lub przy niewielkich obciążeniach (rys. 5 i 6, tab. 1). Na ich wartość wpływa też cos i rodzaj obciążenia. Z rysunków 5 i 6 wynika, że dla odbiorów o mocy do 1 MVA większe przepięcia występują w przypadku obciążenia czynno-indukcyjnego niż czynnopojemnościowego. Silniejsza zależność przepięć od obciążenia występuje na liniach napowietrznych (rys. 5) niż na liniach kablowych (rys. 6). Przepięcia zależą także od odległości punktu pomiarowego od punktu zwarciowego. Szczególnie silna zależność tego typu występuje w przypadku zwarcia na szynach stacji, co ilustruje rysunek 7. Rys. 5. Zależność maksymalnych przepięć w punkcie P3 od obciążenia w tym punkcie przy zwarciu na szynach stacji PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY (Electrical Review), ISSN , R. 86 NR 8/

4 Rys. 6. Zależność maksymalnych przepięć w punkcie Pk1 od obciążenia w tym punkcie przy zwarciu na szynach stacji Rys. 7. Zależność maksymalnych przepięć dla wybranych linii w funkcji odległości d od punktu zwarciowego położonego na szynach stacji Przepięcia w sieci kompensowanej Wyniki badań maksymalnych przepięć w sieci kompensowanej zestawiono tabeli 2. Uzyskano je dla przypadku stopnia kompensacji s = 0,1 w sieci obciążonej identycznie jak sieć izolowana. W sieci kompensowanej występuje ogromna różnorodność zwarć łukowych przerywanych - z łukiem zapalającym się raz na pół okresu, raz na okres oraz raz na kilka a nawet kilkanaście półokresów napięcia sieci. Dalej rozważania ograniczono do przypadków maksymalnych przepięć, które występują przy dużych wartościach napięcia pierwszego (U z1 U fmax ) i kolejnych zapłonów (U z2 > U fmax ). Podczas takich zwarć łuk zapala się sporadycznie (rys. 8 i 9). Procesy przejściowe napięć przebiegają oscylacyjnie zarówno w miejscu zwarcia jak w punktach odległych od miejsca zwarcia. Maksymalne przepięcia występują na ogół po - drugim lub trzecim. Pojawia się nieznaczny efekt kumulacji ładunku. Zwarcia łukowe mogą być podtrzymywane przy napięciach dochodzących do 1,3U fmax, jednak nie prowadzi to do istotnego wzrostu przepięć w stosunku do tych, które powstają przy U z1 U fmax. Rys. 8. Przebiegi napięć fazowych w punkcie Psz sieci kompensowanej (s = 0,1) podczas zwarcia L1-E w tym punkcie w przypadku U Z1 = 9,8 kv, U Z2 = 16,1 kv Rys. 9. Przebiegi napięć fazowych w punkcie P3 sieci kompensowanej (s = 0,1) podczas zwarcia L1-E w punkcie Psz w przypadku U Z1 = 9,8 kv, U Z2 = 16,1 kv Rozpiętość przepięć w sieci przekompensowanej w stopniu s = 0,1 mieści się w zakresie 1,83 3,0. Największe k u, podobnie jak w sieci izolowanej, występują na końcu najdłuższej linii (punkt P3) podczas zwarcia na szynach stacji. Z porównania wyników w tabeli 1 i 2 wynika, że przepięcia w sieci kompensowanej są generalnie mniejsze niż w sieci izolowanej od kilku do około 30%. Między wartościami k u w poszczególnych punktach obu sieci nie zachodzi prosta proporcjonalność. Przepięcia w sieci kompensowanej zależą, podobnie jak w sieci izolowanej, od obciążenia i wzajemnego położenia punktu pomiarowego i zwarciowego. Oprócz tego na wartość k u w tej sieci istotnie wpływa stopień kompensacji sieci s (rys. 10). Najmniejsze przepięcia występują w przypadku dokładnej kompensacji (s = 0). Nawet w najodleglejszym punkcie P3 nie przekraczają one wartości 2,5. Ze wzrostem niedokompensowania (s < 0) lub przekompensowania (s > 0) przepięcia rosną - początkowo mniej więcej proporcjonalnie do bezwzględnej wartości s, a poczynając od s > 0,1 - nieliniowo, przy czym większe przepięcia występują w sieci niedokompensowanej. Rys. 10. Zależność maksymalnych przepięć w kilku punktach sieci od współczynnika kompensacji s w przypadku zwarcia L1-E w punkcie Psz Przepięcia w sieci uziemionej przez rezystor Wyniki badań maksymalnych przepięć w sieci z rezystorem zestawiono tabeli 3. Uzyskano je w sieci obciążonej i w przypadku zastosowania rezystora wymuszającego prąd czynny do 150 A. Jak wynika z tabeli 3 występuje nieoczekiwanie duża rozpiętość k u - od wartości 1,41 (punkt P1 podczas zwarcia odległego w punkcie P3) do wartości 2,43 (punkt P3 podczas zwarcia na szynach). Tak duża rozpiętość k u wynika z występowania dwojakiego rodzaju zwarć. Zwarcia łukowe na liniach napowietrznych położone w odległości powyżej kilku kilometrów od szyn przekształcają się w zwarcia trwałe. Maksymalne przepięcia występują wówczas po pierwszym zapłonie łuku i są relatywnie niewielkie (k u < 1,9). Świadczy o tym przykład przebiegów napięć w 80 PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY (Electrical Review), ISSN , R. 86 NR 8/2010

5 punkcie Psz podczas zwarcia w punkcie P41 przedstawiony na rysunku 11. Zwarcia łukowe w pobliżu szyn i w dowolnym punkcie linii kablowych mają charakter zwarć przerywanych. Procesy przejściowe napięć przebiegają wówczas w sposób oscylacyjny silnie tłumiony i przepięcia są znacznie większe niż podczas zwarć trwałych (rys. 12). Maksymalne, zarejestrowane w punkcie P3, przepięcia w sieci z rezystorem są tylko o 19% mniejsze niż w sieci kompensowanej. Ten wynik świadczy o nieskuteczności tłumienia przepięć przez rezystor o wartości 57,7 (150 A). Rys. 11. Przebiegi napięć fazowych w punkcie Psz sieci z rezystorem podczas zwarcia L1-E w punkcie P41 w przypadku U Z1 = 10,5 kv Rys. 12. Przebiegi napięć fazowych w punkcie P3 sieci z rezystorem podczas zwarcia L1-E w punkcie Psz w przypadku U Z1 = 11,7 kv Wnioski Badania symulacyjne przepięć w zamodelowanej sieci SN z różnymi sposobami pracy punktu zerowego podczas zwarć doziemnych łukowych potwierdziły ogromną złożoność zachodzących procesów przejściowych i formowania się przepięć. W sieci izolowanej największe przepięcia, osiągające wartość 3,62, powstają podczas zwarć łukowych przerywanych z wysokonapięciowymi zapłonami łuku dochodzącymi niemal do 2-krotnej wartości amplitudowej napięcia fazowego. Takie zwarcia są inicjowane przy napięciu łuku U z1 U fmax i mogą utrzymywać się przy znacznie wyższym napięciu kolejnych zapłonów dzięki efektowi kumulacji ładunku w pojemnościach faz. Przy tym łuk zapala się raz na okres napięcia sieci. Największe przepięcia powstają na słabo obciążonym końcu najdłuższej linii w przypadku zwarcia na szynach stacji. Ogólnie jednak maksymalne przepięcia w poszczególnych punktach linii zależą od wzajemnego położenia punktu pomiarowego względem punktu zwarciowego, konfiguracji sieci, wielkości i rodzaju obciążenia. W sieci kompensowanej przepięcia są ogólnie mniejsze niż w sieci izolowanej. Największe zanotowane przepięcie równe 3,0 jest o 17% mniejsze od największego przepięcia w sieci izolowanej. Maksymalne przepięcia występują podczas zwarć łukowych przerywanych zapalających się sporadycznie. Również i w tej sieci jest możliwe podtrzymanie zwarć przy napięciu zapłonów U z2 > U fmax, jednak nie powoduje to istotnego wzrostu przepięć w stosunku do zwarć podtrzymywanych przy U z1 U fmax. Przepięcia w sieci kompensowanej zależą silnie od stopnia kompensacji sieci. Najmniejsze wartości k u występują w sieci skompensowanej dokładnie (s = 0). Wzrost przekompensowania jak i niedokompensowania powoduje wzrost przepięć, przy czym większe wartości k u występują w sieci niedokompensowanej. W sieci z rezystorem mogą powstać zwarcia łukowe wyłącznie przy U z1 U fmax. W przypadku dużej odległości od szyn stacji zwarcia te najczęściej przeradzają się w zwarcia trwałe z niskonapięciowymi zapłonami łuku dynamicznego i takie zwarcia generują stosunkowo niewielkie przepięcia. Groźniejsze w skutkach są zwarcia przerywane zapalające się co pół okresu. Powstają one na liniach kablowych bądź na początkach linii napowietrznych i generują przepięcia niewiele mniejsze niż w sieci kompensowanej. Maksymalne zarejestrowane przepięcie wynosi 2,43 i jest o 19% mniejsze niż w sieci kompensowanej. W tych przypadkach zastosowany rezystor uziemiający jest nieskuteczny w tłumieniu przepięć. Oszacowane przepięcia mieszczą się w zakresach podawanych przez innych autorów [2 6]. Jednak bezpośrednie porównanie uzyskanych wyników z literaturowymi jest niemożliwe z uwagi na brak możliwości odtworzenia identycznych konfiguracji i parametrów sieci. Inne jest także w przedstawianym artykule podejście do modelowania łuku. Zapala się on i gaśnie samoistnie w sposób naturalny w wyniku dynamicznie zmieniającej się konduktancji w kolumnie łukowej. Gaśnięcie łuku następuje przy przejściu prądu przez zero, jednak nie koniecznie przy pierwszym przejściu, jak zakładali inni autorzy. Zastosowanie zaawansowanego modelu łuku sprawia, że stany przejściowe przebiegają inaczej, bardziej realistycznie niż w innych publikacjach. W przebiegach przejściowych napięć generalnie jest mniej szybkozmiennych oscylacji niż w przebiegach symulacyjnych [2 6]. Jest to niewątpliwie efekt zastosowania bardzo dokładnych modeli linii o parametrach rozłożonych zależnych od częstotliwości. LITERATURA [1] Kinsner K., Przepięcia ziemnozwarciowe w sieciach średnich napięć, PWN, Warszawa [2] Anderson E., Wpływ sposobu uziemiania punktu zerowego na przepięcia w sieciach średniego napięcia. Prace Instytutu Energetyki, zeszyt nr 16, Warszawa [3] Anderson E., Przepięcia wewnętrzne w sieciach średnich napięć i ich ograniczanie. Seria wydawnicza KE PAN pt. Postępy techniki wysokich napięć, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa [4] Anderson E., Karolak J., Przepięcia ziemnozwarciowe w sieciach 6 kv kombinatu przemysłowego. Prace Naukowe Instytutu Energoelektryki Politechniki Wrocławskiej, nr 89, Wrocław 1997, [5] M ichalik M., P yt e l J., Ochrona przepięciowa sieci z małymi prądami zwarć z ziemią. Prace Naukowe Instytutu Energoelektryki Politechniki Wrocławskiej, nr 89, Wrocław 1997, [6] M ichalik M., R e b izant W., Optymalizacja sposobu uziemiania sieci SN ze względu na poziom spodziewanych przepięć ziemnozwarciowych. Prace Naukowe Instytutu Energoelektryki Politechniki Wrocławskiej, nr 90, Wrocław 1998, [7] M a rciniak L., Modelowanie zwarć łukowych w sieciach średniego napięcia, Przegląd Elektrotechniczny, 2009, nr 3, [8] PSCAD. Power system computer aided design. User s guide. Manitoba HVDC Research Centre Inc., Autorzy: dr inż. Lubomir Marciniak, Politechnika Częstochowska, Instytut Elektroenergetyki, Al. Armii Krajowej 17, Częstochowa, lubmar@el.pcz.czest.pl PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY (Electrical Review), ISSN , R. 86 NR 8/