Doctor of Engineering, Professor, Head of the Department «Power supply and Electrical Engineering»
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Электроснабжение и электротехника»
candidate of technical sciences, Assistant Professor of the Department «Power supply and Electrical Engineering»
кандидат технических наук, доцент кафедры «Электроснабжение и электротехника»
The article describes cause-and-effect relation between geoinduced currents generation and current curves distortion and the voltage in electric power system. It was demonstrated that magnetizing circuit of power transformer is the source of higher harmonics of current and voltage on exposure of geoinduced currents to electric power system during geomagnetic storms. We give the results of computer modeling in the form of the current and voltage oscillographs, and line spectra of coefficients of the current and voltage harmonic components at the supply terminal, for two simulation models of electric power substations with “long” and “short” overhead power line of 110 kV when applying various power transformer load factors and geoelectric-field strength of 6 – 20 V/km. High-voltage synchronous electric motors are powered from the substations low-voltage buses of 6 kV.
It is demonstrated that the current and voltage unsinusoidality at the supply terminal are influenced greatly by electric power system parameters: for instance, the overhead lines length extension cause the amplification of higher harmonics of current and voltage. Geoelectric-field strength and varying of power transformer load factor affect the current and voltage unsinusoidality to a lesser degree. It is found that total voltage harmonics of low-voltage winding of a power transformer may exceed the values established by the standard GOST 32144-2013 for 6-25 kV supplies.
Рассмотрена причинно-следственная связь возникновения геоиндуцированных токов и искажения кривых тока и напряжения в электрической сети. Показано, что источником высших гармонических тока и напряжения при воздействии геоиндуцированных токов на систему электроснабжения при геомагнитных бурях является контур намагничивания силового трансформатора. Приведены результаты компьютерного моделирования в виде осциллограмм тока и напряжения, а также линейчатых спектров коэффициентов гармонических составляющих тока и напряжения в точке передачи электрической энергии для двух расчетных моделей подстанций системы электроснабжения с «длинной» и «короткой» питающей воздушной линией 110 кВ при различных коэффициентах загрузки силовых трансформаторов и напряженностях геоэлектрического поля 6–20 В/км. От шин низкого напряжения 6 кВ подстанций запитаны высоковольтные синхронные электрические двигатели.
Показано, что на несинусоидальность тока и напряжения в точке передачи электрической энергии наиболее сильное влияние оказывают параметры системы электроснабжения: например, увеличение длин воздушных линий приводит к усилению высших гармонических тока и напряжения. Интенсивность геоэлектрического поля, изменение коэффициента загрузки силового трансформатора оказывают влияние на несинусоидальность тока и напряжения в меньшей степени. Установлено, что при геомагнитных бурях суммарный коэффициент гармонических составляющих напряжения обмотки низкого напряжения силового трансформатора может превысить значения, нормируемые ГОСТ 32144-2013 для сетей 6–25 кВ.