Újdonságok a nagyfeszültségű kapcsoló-berendezés fejlesztésben

Újdonságok a nagyfeszültségű kapcsoló-berendezés fejlesztésben Dr. Madarász György (H-TEC KFT) Heckl Tamás (BME-VET, H-TEC ösztöndíjas PhD hallgató) Varga Balázs (BME-VET, H-TEC ösztöndíjas PhD hallgató) MEE - Villamos kapcsolókészülékek és berendezések szakmai nap

2007. november 13. Hyundai Technology Center Hungary Kft

Tartalom

• Előzmények: Miért kérdéses az SF6 gáz alkalmazása? • Gázszigetelés SF6 nélkül (Az SF6 gáz helyettesítése szigetelésre) • Új, SF6-mentes kapcsoló-berendezések • SF6-mentes ívoltási technológia • Fejlesztések a H-TEC Kft-nél

Hyundai Technology Center Hungary Kft

Előzmények A nagyfeszültségű berendezések legfontosabb komponense az SF6 gáz. Kiváló ívoltási és szigetelési tulajdonsága miatt megszakítókban és csak szigetelőközegként is használják. A gázszigeteléses technológia jelentős méretcsökkenést hozott.

Å légszigetelt, szabadtéri alállomás (AIS)

Å gázszigetelt alállomás (GIS) Hyundai Technology Center Hungary Kft

Előzmények • 1995-ben bebizonyosodott az SF6 üvegházhatást fokozó tulajdonsága • A GWP (Global Warming Potential) kifejezi, hogy egy gáz

üvegházhatása hányszorosa a CO2 üvegházhatásának. GWPCO 2 = 1

GWPSF6 = 23 900

• Bomlási ideje: 3200 év • Kiotói Egyezmény (1997)

ÜHG kibocsátásának csökkentése (CO2, CH4, PFC, HFC, N2O, SF6) • Az SF6 80%-át a villamosipar hasznosítja, viszont az innen származó

kibocsátás a teljes megtermelt mennyiségnek 0,05 %-a (2002). Hyundai Technology Center Hungary Kft

Előzmények Mit lehet tenni? - Álláspontok 1. Meghagyjuk, de a kezelését szigorítjuk •

gyártást, szállítást, felhasználást dokumentáljuk

•

szivárgást csökkentjük

•

újrafelhasználást tökéletesítjük

•

kisebb térfogatú berendezések tervezése (kevesebb gáz)

2. Helyettesítjük •

csökkenetett SF6 tartalmú gázkeverékkel

•

más gázzal vagy gázkeverékkel Hyundai Technology Center Hungary Kft

Előzmények • Neves gyártók nagy mértékben támogatják a helyettesítésre irányuló

kutatásokat. • Cél: legalább olyan tulajdonságokkal rendelkezzen, mint az SF6, de

környezetbarát legyen • Jelenleg nem ismerünk olyan gázt vagy gázkeveréket, amely minden tekintetben megfelelne az SF6 helyettesítőjeként. • A továbbiakban külön kezeljük a szigetelési és ívoltási tulajdonságot.


Helyettesítés szigetelésre Lehetséges helyettesítő gázok

Szigetelésre jelenleg a levegő a legalkalmasabb ismert gáz Hyundai Technology Center Hungary Kft

Helyettesítés levegővel Milyen lehetőségeink vannak a jobb szigetelés elérésére? •

megnöveljük N2/O2 keverékben az O2 tartalmat

•

növeljük a nyomást Æ megerősített burkolat szükséges

•

nagy térerősségű részeken vagy a berendezés több részén szilárd szigetelőanyagot használunk

•

megnöveljük az elektródatávolságot Æ a méretek megnőnek


Helyettesítés szigetelésre Levegő: 78 % N2 + 21 % O2 + 1 % egyéb gázok




•


•


•



Helyettesítés szigetelésre 50%-os átütési feszültség a nyomás függvényében


Helyettesítés szigetelésre A levegő nyomását ugyanazon feltételek mellett közel háromszorosra kell növelni, hogy az elérje az SF6 villamos szilárdságát.




•


•


•



Helyettesítés levegővel és szilárd szigetelővel

Szilárd szigetelőanyaggal burkolt vezetők

15 - 20 %-al nagyobb szigetelési szilárdság érhető el Hyundai Technology Center Hungary Kft

Példák levegővel szigetelt berendezésekre Hitachi megoldások

24 kV , 600 A, 25 kA, Pr=3,5 bar Vákuum-megszakító 4-állású földelő szakaszoló-kapcsoló

72 kV, 1200 A, 25 kA, Pr=5 bar Vákuum-megszakító 4-állású földelő szakaszoló-kapcsoló


Példák levegővel szigetelt berendezésekre

Mitsubishi C-GIS (Cubical Gas Insulated Switchgear)

24-36 kV, Pr=1,4 bar Vákuum-megszakító


Ívoltás SF6 nélkül, példák • ívoltásra a vákuum technológia bizonyul a legmegfelelőbb

helyettesítésnek • eddig középfeszültségen volt elterjedt • folyamatos fejlesztések nagyfeszültségre

1,3 m hosszú, 70 kg Hyundai Technology Center Hungary Kft

Ívoltás SF6 nélkül, példák Jelenleg forgalomban lévő 126 kV-os vákuum-megszakító

2000 A, 40 kA Hyundai Technology Center Hungary Kft

Ívoltás SF6 nélkül, példák Csak szigetelőnek, szakaszolóban is alkalmazható a vákuum külön kamraként vagy megszakítóba integrálva.

Hitachi, 24 kV, 600 A, 25 kA Hyundai Technology Center Hungary Kft

Ívoltás SF6 nélkül, példák

Mitsubishi, 24 kV, 630 A, 25 kA Hyundai Technology Center Hungary Kft

H-TEC fejlesztések

H-TEC fejlesztések


H-TEC fejlesztések

Hyundai, 25,8 kV, 2000 A, 600 A, SF6 Hyundai Technology Center Hungary Kft

H-TEC fejlesztések

Hyundai, 25,8 kV, 2000 A, 600 A, száraz levegő Hyundai Technology Center Hungary Kft

H-TEC fejlesztések

Hyundai, 170 kV, 3150 A, 2000 A, SF6 Æ száraz levegő Hyundai Technology Center Hungary Kft

H-TEC fejlesztések / Diplomamunka

25,8 kV-os földelő szakaszoló megszakító Hyundai Technology Center Hungary Kft

H-TEC fejlesztések / Diplomamunka Működtető rudazat: •

4 állapot megvalósítása


H-TEC fejlesztések / Diplomamunka ANSYS 10.0A1 PLOT NO. 1 .381E-12 2.176 4.352 6.528 8.704 10.88 13.056 15.232 17.408 19.584

MN

MX

Szakaszoló megszakító villamos térerősség-eloszlása Hyundai Technology Center Hungary Kft


száraz levegővel szigetelt kapcsoló-berendezés, 25,8 kV, 2500 A Hyundai Technology Center Hungary Kft


hajtás

kapcsolókészülék (megszakító)

kapcsolókészülék (földelőkapcsoló)

átvezető-szigetelő leágazás gyűjtősín átvezető-szigetelő burkolat

(kábeltér felé)

száraz levegővel szigetelt kapcsoló-berendezés Hyundai Technology Center Hungary Kft

H-TEC fejlesztések / Diplomamunka A számításhoz szükséges modell kialakítása

a levegővel feltöltött berendezés

villamos térszámításhoz használt modell és annak metszetei


H-TEC fejlesztések / Diplomamunka Villamos térszámítás a „D” metszet mentén

levegőben Emeg=3 kV/mm (p=0,5 bar túlnyomás esetén) Hyundai Technology Center Hungary Kft

H-TEC fejlesztések / Diplomamunka A berendezés módosítása

lekerekítési sugár növelése árnyékoló lemezzel fázistávolság növelése szilikon gumisapkák a vákuumkamrák széleire Hyundai Technology Center Hungary Kft

H-TEC fejlesztések / Diplomamunka A módosítás hatásának ellenőrzése

eredeti geometria módosított geometria levegőben Emeg=3 kV/mm (p=0,5 bar túlnyomás esetén) Hyundai Technology Center Hungary Kft

Összefoglalás

•

A gáz helyettesítésére irányuló kutatások és fejlesztések folyamatosak

•

170 kV-ig szigetelőgázként kiváltható az SF6

•

Egyelőre a száraz levegő kedvező megoldásnak tűnik szigetelésre

•

Egyre nagyobb feszültségszintre készülnek már vákuum-megszakítók

•

Távol-Kelet a fejlesztésben előrébb jár, már léteznek környezetbarát berendezéseik a kereskedelemben


Köszönjük a figyelmet !

• Dr. Madarász György [email protected] • Heckl Tamás [email protected] • Varga Balázs [email protected]


Újdonságok a nagyfeszültségű kapcsoló-berendezés fejlesztésben

Recommend Documents