Temporære overspenninger i 132 kV nett som følge av en nærført parallell 420 kV linje

Abstract

Hensikten med denne masteroppgaven er å undersøke hvordan temporære overspennin- ger kan oppstå i et spolejordet 132 kV nett som følge av en jordfeil i en nærført parallell 420 kV linje. Gjennom å undersøke den gjensidige kapasitive og induktive koblingen er det funnet resultater som viser hvordan overspenninger kan overføres mellom nettene. I Matlab og ATP er det utformet forenklede kretser for å gjøre analyser av koblingene. Resultatene fra denne rapporten viser at spenningsoverføringen skjer både gjennom den kapasitive koblingen, men også den induktive koblingen. Det er tydelig at den kapa- sitive koblingen gir det største bidraget til overspenningene. Det er også slik at overspen- ninger som kommer av den gjensidige kapasitive koblingen er uavhengig av driftsforhol- dene i det spolejordede nettet. Det betyr at overspenningene er lik ved både maskenett og radialt nett. Spolefordelingen i nettet påvirker de resulterende overspenningene som kommer av den induktive koblingen. Det er vist at ujevn spolefordeling gir de høyeste spenningene. Overspenninger som følge av ujevn spolefordeling vil dempes kraftig dersom nettet endres fra radialt nett til maskenett. Det er vist at maskenettet gir en naturlig kortslutning i nullsystemet til 132 kV linjen. Dette demper overspenningene i stor grad. I prosjektet er også et virkelig nett undersøkt. Der var hovedfokuset å se på den gjen- sidige kapasitive koblingen og gjøre en enkel simulering basert på beregnede og oppgitte verdier. Resultatene viser at det kan forventes overspenninger som følge av den kapasitive koblingen. Det viser seg at den konduktive avledningen har stor betydning for den resul- terende overspenningen. Dette betyr at dersom det spolejordede nettet er stort relativt til koblingen mellom linjene, så vil dempningen være stor. I en forlengelse av denne un- dersøkelsen ble det vist hva som kan bli konsekvensen av en utbygging av 420 kV linjen. Med utgangspunkt i at 132 kV nettet består i samme størrelse, men at den parallellførte linjen forlenges, er det vist at overspenningene i 132 kV nettet vil øke.

The purpose of this master thesis is to study how temporary overvoltage can arise in a peterson grounded 132 kV grid due to a ground fault in an approached parallel 420 kV line. By studying the mutual capacitive and inductive coupling, results show how over- voltage can be transmitted between the grids. There were simplified models constructed in Matlab and ATP in order to do analysis of the coupling. Results from this report shows that voltage transmission will happen due to both the capacitive and inductive coupling. It’s clear that the capacitive coupling will have the greatest impact on the resulting over- voltage. Results also show that overvoltage due to the capacitive coupling is independent whether the grid is operated as a meshed or radial grid. The distribution of the arc suppression coil throughout the grid does affect the over- voltage that comes from the inductive coupling. It is shown that overvoltage due to unba- lanced distribution of coils will be heavily muted if the grid changes from radial to meshed grid. It is shown that a meshed grid will apply a natural short-circuit in the zero sequence of the 132 kV line. In the project, a real grid has also been investigated. The purpose of doing this was to take a closer look at the capacitive coupling and do a simple simulation based on calcu- lated and given data. The results show that overvoltage will occur due to the capacitive coupling. It is also shown that the conductive diversion has a great impact on the resulting overvoltage. This means that if a peterson grounded grid is large in relation to the capaci- tive coupling, the diversion will be strong. In addition to this study, it was also shown what the potential consequence can be if the 420 kV line is expanded. Since the 132 kV line remains the same at the same time as the parallel line expands, it is shown how that the overvoltage will rise.