Refined Calculation of Zero Sequence Current Protection Setpoints for 110–220 kV Overhead Power Lines under the Transformer Inrush Current Conditions
DOI:
https://doi.org/10.24160/1993-6982-2025-2-35-46Keywords:
inrush current, inrush current decay, zero sequence protection, calculation of pickup parametersAbstract
Possible ways of taking into account the transformer inrush current in selecting the zero sequence protection pickup parameters for overhead power lines of 110 kV and higher voltage levels are analyzed. As a part of the analysis, the main advantages and shortcomings of existing methods were identified. It has been determined that the most promising approach involves the application of calculation methods using the new curves to determine the magnetization inrush coefficient for the effective current value developed at the Moscow Power Engineering Institute Department of Relay Protection and Automation of Power Systems. The new approach makes it possible to perform a more accurate calculation of the inrush current, since it takes into account all types of circuit breaker making operations, as well as specific steel grades of transformers. In addition, this approach takes into account the operation peculiarities of microprocessor protections and enables the user to perform a more accurate calculation of the pickup parameters for both electromechanical and microprocessor-based protections.
A detailed description of the procedure for calculating the magnetization inrush current according to the new curves is given together with an example of calculating the zero sequence current protection pickup parameters for an overhead line subject to detuning from the inrush current for a real electric network section.
References
2. Руководящие указания по релейной защите. Вып. 12. Токовая защита нулевой последовательности от замыканий на землю линий 110–500 кВ. Расчеты. М.: Энергия, 1980.
3. Подгорный Э.В., Ксюнин А.Г., Люткевич В.И. Типовые кривые для расчета тока включения силовых трансформаторов // Известия вузов СССР. Серия «Электромеханика». 1969. № 4. С. 376—379.
4. Зихерман М.Х. Характеристики намагничивания мощных трансформаторов // Электричество. 1972. № 3. С. 79—82.
5. Благоразумов Д.О., Лебедева Н.С., Иванов А.А., Дегтярев Д.А. Коэффициенты действующих значений первой гармоники для расчета броска тока намагничивания // Вестник МЭИ. 2024. № 5. С. 27—36.
6. Засыпкин А.С. Релейная защита трансформаторов. М.: Энергоатомиздат, 1989.
7. Дроздов А.Д. Электрические цепи с ферромагнитными сердечниками в релейной защите. М.-Л: Энергия, 1965.
8. Дружинин В.В. Магнитные свойства электротехнической стали. М.: Госэнергоиздат, 1962.
9. Засыпкин А.С. Остаточная индукция сети в ненагруженных силовых трансформаторах после отключения после отключения от сети // Известия Вузов СССР. Серия «Электромеханика». 1977. № 2. С. 168—172.
10. Kohyama H., Kamei K., Ito H. Application of Controlled Switching System for Transformer Energization Taking into Account a Residual Flux in Transformer Core // Proc. CIGRE SC A3&B3 Joint Colloquium. Tokyo, 2005. Pp. 1—6.
11. Chiesa N., Mork B.A., Høidalen H.K. Transformer Model for Inrush Current Calculations: Simulations, Measurements and Sensitivity Analysis // IEEE Trans. Power Del. 2010. V. 25(4). Pp. 2599—2608.
12. Chiesa N., Hoidalen H.K., Lambert M., Duró M.M. Calculation of Inrush Currents — Benchmarking of Transformer Models // Proc. Intern. Conf. Power System Transients. Delft, 2011. Pp. 1—8.
---
Для цитирования: Благоразумов Д.О., Лебедева Н.С. Актуализация расчета уставок токовой защиты нулевой последовательности воздушных линий 110—220 кВ в условиях броска тока намагничивания // Вестник МЭИ. 2025. № 2. С. 35—46. DOI: 10.24160/1993-6982-2025-2-35-46
---
Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов
#
1. Metodicheskie Ukazaniya po Raschetu i Vyboru Parametrov Nastroyki Rezervnykh Tokovykh Zashchit Liniy Elektroperedach 110 kV i Vyshe. M.: AO «SO EES», 2023. (in Russian).
2. Rukovodyashchie Ukazaniya po Releynoy Zashchite. Vyp. 12. Tokovaya Zashchita Nulevoy Posledovatel'nosti ot Zamykaniy na Zemlyu Liniy 110–500 kV. Raschety. M.: Energiya, 1980. (in Russian).
3. Podgornyy E.V., Ksyunin A.G., Lyutkevich V.I. Tipovye Krivye dlya Rascheta Toka Vklyucheniya Silovykh Transformatorov. Izvestiya Vuzov SSSR. Seriya «Elektromekhanika». 1969;4:376—379. (in Russian).
4. Zikherman M.Kh. Kharakteristiki Namagnichivaniya Moshchnykh Transformatorov. Elektrichestvo. 1972;3:79—82. (in Russian).
5. Blagorazumov D.O., Lebedeva N.S., Ivanov A.A., Degtyarev D.A. Koeffitsienty Deystvuyushchikh Znacheniy Pervoy Garmoniki dlya Rascheta Broska Toka Namagnichivaniya. Vestnik MEI. 2024;5:27—36. (in Russian).
6. Zasypkin A.S. Releynaya Zashchita Transformatorov. M.: Energoatomizdat, 1989. (in Russian).
7. Drozdov A.D. Elektricheskie Tsepi s Ferromagnitnymi Serdechnikami v Releynoy Zashchite. M.-L: Energiya, 1965. (in Russian).
8. Druzhinin V.V. Magnitnye Svoystva Elektrotekhnicheskoy Stali. M.: Gosenergoizdat, 1962. (in Russian).
9. Zasypkin A.S. Ostatochnaya Induktsiya Seti v Nenagruzhennykh Silovykh Transformatorakh posle Otklyucheniya posle Otklyucheniya ot Seti. Izvestiya Vuzov SSSR. Seriya «Elektromekhanika». 1977;2:168—172. (in Russian).
10. Kohyama H., Kamei K., Ito H. Application of Controlled Switching System for Transformer Energization Taking into Account a Residual Flux in Transformer Core. Proc. CIGRE SC A3&B3 Joint Colloquium. Tokyo, 2005:1—6.
11. Chiesa N., Mork B.A., Høidalen H.K. Transformer Model for Inrush Current Calculations: Simulations, Measurements and Sensitivity Analysis. IEEE Trans. Power Del. 2010;25(4):2599—2608.
12. Chiesa N., Hoidalen H.K., Lambert M., Duró M.M. Calculation of Inrush Currents — Benchmarking of Transformer Models. Proc. Intern. Conf. Power System Transients. Delft, 2011:1—8
---
For citation: Blagorazumov D.O., Lebedeva N.S. Refined Calculation of Zero Sequence Current Protection Setpoints for 110–220 kV Overhead Power Lines under the Transformer Inrush Current Conditions. Bulletin of MPEI. 2025;2:35—46. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2025-2-35-46
---
Conflict of interests: the authors declare no conflict of interest
