KöF kapcsolóberendezés végeselemes analízisei Balázs Novák Tartalom a)Bevezetés t)Gáznyomás u)Átütések v)Joule-veszteség w)Állandósult melegedés x)Zárlati melegedés y)Elektrodinamikus erőhatások z)Sajátfrekvenciák
(mechanikai analízis) (villamos térerősség) (elektromágneses tér) (gázáramlás, hővezetés, sugárzás) (csatolt EM és termikus) (csatolt EM és mechanikai) (mechanikai modal)
Hyundai Technologies Center Hungary Kft Korszerű tervezési módszerek villamosipari alkalmazásai Magyar Elektrotechnikai Egyesület – szakmai nap
20/1
a) Bevezetés 36kV, 3150A, 40kA/3s SF6 CGIS PT ES/DS
Gyűjtősínek
Átvezető szigetelők
VI
CT
Kábel átv. szig.
Korszerű tervezési módszerek villamosipari alkalmazásai Magyar Elektrotechnikai Egyesület – szakmai nap
20/2
a) Bevezetés Tervezési követelmények: • Próbafeszültségeken ne legyen átütés / PD Standard short-duration powerHighest voltage frequency withstand voltage kV (rms) for equipment kV (rms) across isolation distance 36 70 80
Standard lightning impulse withstand voltage kV (peak)
170
across isolation distance 195
• Megengedett hőmérséklet Ir=4000A , ISC=40kA • Zárlati erőhatások Isc=40kA, duration 3s • SF6 gáznyomás pr=0.3barG; pd=0.53barG; ptest=1.3xpd Korszerű tervezési módszerek villamosipari alkalmazásai Magyar Elektrotechnikai Egyesület – szakmai nap
20/3
a) Bevezetés Tervezési követelények: • Meglévő berendezés: Vr=36kV, Ir=3150A, ISC=40kA/3s • Névleges áram 3150A → 4000A, & változatlan geometriai elrendezés → veszteség 161%. • Csak a szélesség nőhet a 3150A-es berendezéshez képest 100mm-rel. Tervezési cél: • Tartsuk a 3150A-es berendezés veszteségét. Korszerű tervezési módszerek villamosipari alkalmazásai Magyar Elektrotechnikai Egyesület – szakmai nap
20/4
t) Gáznyomás
Korszerű tervezési módszerek villamosipari alkalmazásai Magyar Elektrotechnikai Egyesület – szakmai nap
20/5
t) Gáznyomás Szilárdságtani analízis (Solidworks)
Korszerű tervezési módszerek villamosipari alkalmazásai Magyar Elektrotechnikai Egyesület – szakmai nap
20/6
u) Villamos erőtér
Korszerű tervezési módszerek villamosipari alkalmazásai Magyar Elektrotechnikai Egyesület – szakmai nap
20/7
u) Villamos erőtér Villamos térerősség-eloszlás számítása (ANSYS) Submodeling
Korszerű tervezési módszerek villamosipari alkalmazásai Magyar Elektrotechnikai Egyesület – szakmai nap
20/8
u) Villamos erőtér Határérték? Átütés nem megengedett! Kisülés hossza
Ionizációs együttható
z0
∫α
dz = K
α
= α −η
ef G.V.Naidis et al, Estimation of Critical Pressures for Breakdown of Positive ef Gaps Filled 0 With Air and SF6, XV. International Conference on Gas Discharges and Their Applications, Toulouse (France), 2004. Streamer kisülés megindulására jellemző dimenzió nélküli paraméter Levegő: 10 … 15 SF6:18
Korszerű tervezési módszerek villamosipari alkalmazásai Magyar Elektrotechnikai Egyesület – szakmai nap
20/9
u) Villamos erőtér Határérték? Átütés nem megengedett! Levegő
UF = Eavg/Emax
SF6
J. Y. Kim, J. T. Kim and B. Y. Seok: Evaluation of Breakdown Characteristics under the Lightning Impulse Voltage Condition for the Development of Air-Insulated Electric Power Apparatus
Korszerű tervezési módszerek villamosipari alkalmazásai Magyar Elektrotechnikai Egyesület – szakmai nap
20/10
v) Joule veszteség
Korszerű tervezési módszerek villamosipari alkalmazásai Magyar Elektrotechnikai Egyesület – szakmai nap
20/11
v) Joule-veszteség Eredeti, 3150A-es berendezés Submodeling 3150 A (3P)
4x 3150/4 A (3P)
Korszerű tervezési módszerek villamosipari alkalmazásai Magyar Elektrotechnikai Egyesület – szakmai nap
20/12
v) Joule-veszteség 4000 A-es berendezés, szakaszolós gázrekesz A veszteségek a 3150A-es berendezés veszteségein belül maradtak.
Korszerű tervezési módszerek villamosipari alkalmazásai Magyar Elektrotechnikai Egyesület – szakmai nap
20/13
v) Joule-veszteség 4000 A-es berendezés, megszakítós gázrekesz 23%-os veszteségnövekedés 61% helyett.
Korszerű tervezési módszerek villamosipari alkalmazásai Magyar Elektrotechnikai Egyesület – szakmai nap
20/14
w) Állandósult melegedés
Korszerű tervezési módszerek villamosipari alkalmazásai Magyar Elektrotechnikai Egyesület – szakmai nap
20/15
w) Állandósult melegedés • Konvektív hőátadás (levegő kívül, SF6 belül) • Hővezetés • Sugárzás
Korszerű tervezési módszerek villamosipari alkalmazásai Magyar Elektrotechnikai Egyesület – szakmai nap
20/16
x) Zárlati melegedés
Korszerű tervezési módszerek villamosipari alkalmazásai Magyar Elektrotechnikai Egyesület – szakmai nap
20/17
x) Zárlati melegedés • Tranziens Joule-veszteség EM számításból • Hővezetés, hőkapacitás
Korszerű tervezési módszerek villamosipari alkalmazásai Magyar Elektrotechnikai Egyesület – szakmai nap
20/18
y) Elektrodinamikus erőhatások
Korszerű tervezési módszerek villamosipari alkalmazásai Magyar Elektrotechnikai Egyesület – szakmai nap
20/19
y) Elektrodinamikus erőhatások Elmozdulás és mechanikai feszültség a gyűjtősínekben és a szigetelőkben zárlat esetén
Korszerű tervezési módszerek villamosipari alkalmazásai Magyar Elektrotechnikai Egyesület – szakmai nap
20/20
z) Sajátfrekvenciák
Korszerű tervezési módszerek villamosipari alkalmazásai Magyar Elektrotechnikai Egyesület – szakmai nap
20/21
z) Sajátfrekvenciák Kritikus frekvenciák: 100Hz and 120Hz Újratervezés!
Korszerű tervezési módszerek villamosipari alkalmazásai Magyar Elektrotechnikai Egyesület – szakmai nap
20/22
Köszönöm a figyelmet
Korszerű tervezési módszerek villamosipari alkalmazásai Magyar Elektrotechnikai Egyesület – szakmai nap
20/23
