Középfeszültségű gázszigetelésű kapcsolóberendezések villamos szilárdsági méretezése. Madarász Gy. - Márkus I.- Novák B

Magyar Elektrotechnikai Egyesü Egyesület Villamos Kapcsoló Kapcsolókészü szülékek szakmai nap 2012 április 26

Középfeszültségű gázszigetelésű kapcsolóberendezések villamos szilárdsági méretezése.

Madarász Gy. - Márkus I.- Novák B. Hyundai Technologies Center Hungary Kft.

Villamos Kapcsoló Kapcsolókészü szülékek szakmai nap 2012 április 26 A korona kisülés kezdete és az átütőfeszültség nyomásfüggése SF6 gázban

Az u. n. „N” görbe. Jellemző az elektronegatív gázokra pl. az SF6 gázra Jellemzők: Vi - a koronakisülés kezdete Pc, P’c – kritikus nyomás

O. Farish: Corona–Controlled Breakdown in SF6 and SF6 Mixtures. Proc. XVIth. ICPIG Düsseldorf, 1983 Hyundai Technology Center Hungary Kft.

Villamos Kapcsoló Kapcsolókészü szülékek szakmai nap 2012 április 26 A villamos tér inhomogenitásának hatása a váltakozóáramú átütési feszültségre

H.Anis - K.D.Srivastra:Non-uniform field breakdown of SF6 insulation under combined ac and switching impulse voltages. IEEE Tr. on PAS, Vol. 01, No. 9 1982

Hyundai Technology Center Hungary Kft.

Villamos Kapcsoló Kapcsolókészü szülékek szakmai nap 2012 április 26

Villamos gázszigetelés jellemzők összehasonlítása

Mi a különbség a nagyfeszültségű és a középfeszültségű SF6 gázszigetelésű berendezések között? Nagyfeszültségű berendezések:

Középfeszültségű berendezések

- Villamos tér enyhén inhomogén, jellemzők közel állnak a homogén térhez.

- Villamos tér erősen vagy enyhébben inhomogén jellegű,

-Gáznyomás nagy: 0.4~0.7 MPa (4 ~ 7 bar)

- Gáznyomás kicsi: 0.12~0.15 MPa (1.2 ~ 1.5 bar)



Méretezés nagyfeszültségű berendezésekben

A villamos szigetelés méretezése nagyfeszültségű gázszigetelésű berendezésekben. - Enyhén inhomogén és homogén térben nagyobb nyomásokon a villogó (korona) kisülés kezdete és az átütéshez tartozó térerősség lényegében véve megegyezik. A villogó kisülés kezdete viszonylag jól számítható Méretezés (AC, DC, impulzus): A maximális térerősség (rendszerint az elektródák felületén) ne lépje túl a megengedett értéket. A térerősség megengedett értéke a minimális gáznyomástól, az elektródafelület simaságától és a lökő-feszültség előírt értékétől függ.



Méretezés középfeszültségű berendezésekben

A villamos szigetelés méretezése középfeszültségű gázszigetelésű berendezésekben. - Inhomogén térben, kisebb nyomásokon a villogó (korona) kisülés kezdeténél az átütéshez tartozó térerősség lényegesen nagyobb. - A különbség függ az inhomogenitás mértékétől. Méretezés: Lökőfeszültség alkalmazása esetén a maximális térerősség az elektródák felületén túllépheti a villogó kisülés kezdetére vonatkozó értéket. (Üzemi feszültségen (AC) azonban részleges kisülés nem megengedett.) A villogó kisülés térbeli terjedése (leader, streamer, lavina) ne érje el az ellentétes potenciálú elektródákat. Hyundai Technology Center Hungary Kft.


Méretezés középfeszültségű berendezésekben

A villamos szigetelés méretezése középfeszültségű gázszigetelésű berendezésekben. - Inhomogén térben, kisebb nyomásokon a villogó (korona) kisülés kezdeténél az átütéshez tartozó térerősség lényegesen nagyobb. - A különbség függ az inhomogenitás mértékétől. Méretezés (AC): A maximális térerősség (rendszerint az elektródák felületén) ne lépje túl a megengedett értéket. A térerősség megengedett értéke a minimális gáznyomástól és az elektródafelület simaságától és a lökőfeszültség előírt értékétől függ.



Koronakisülés megindulásának feltétele

∫

xc

0

(α − η )dx ≥ K lim xc −

Az ionizált csatorna hossza

α − Ionizációs tényező η − De-ionizációs tényező α eff = α − η Effektív ionizációs K lim −

tényező

konstans



Az átütés feltétele Ha a kisülési csatorna hossza xc eléri a másik elektródát létrejön az átütés. Csatorna hossza [cm]

∫

xc

0

α eff dx = K lim

Effektív ionizációs tényező [1/cm]

Dimenzió nélküli paraméter: Levegőre: 10 … 15 SF6-ra: 18



Az effektív ionizációs tényező számítása Gáz relatív sűrűsége

Levegő: SF6:

200δ   − 3 α ef = δ ⋅  7.5 ⋅ 10 ⋅ e E − 5    α ef = 27.8 ⋅ E − 2460δ Villamos térerősség [kV/cm]

G.V.Naidis et al, Estimation of Critical Pressures for Breakdown of Positive Gaps Filled With Air and SF6, XV. International Conference on Gas Discharges and Their Applications, Toulouse (France), 2004.



Alkalmazás végeselem környezetben Példa: SF6 szigetelésű szakaszoló

125 kV 0 kV

Villamos potenciál eloszlása a nyitott érintkezők között szabványos lökőfeszültségre

-20 kV



Alkalmazás végeselem környezetben Példa: SF6 szigetelésű szakaszoló Villamos térerősség a nyitott érintkezők között Maximális térerősségű pont



Alkalmazás végeselem környezetben Példa: SF6 szigetelésű szakaszoló Villamos térerősség a nyitott érintkezők között Legvalószínűbb átütési útvonal meghatározása, (a legnagyobb térerősségű pontból kiindulva). Hyundai Technology Center Hungary Kft.


Alkalmazás végeselem környezetben Példa: SF6 szigetelésű szakaszoló Villamos térerősség a számított útvonal mentén



Alkalmazás végeselem környezetben Példa: SF6 szigetelésű szakaszoló Ionizáció számítása a legvalószínűbb átütési útvonal mentén

Koronakisülés határa

K tényező alakulása a számított útvonal mentén



Alkalmazás végeselem környezetben Példa: levegő szigetelésű szakaszoló

0 kV

Villamos potenciál eloszlása a nyitott érintkezők között szabványos lökőfeszültségre

150 kV

-15 kV



Alkalmazás végeselem környezetben Példa: levegő szigetelésű szakaszoló Villamos térerősség a nyitott érintkezők között Legvalószínűbb átütési útvonal meghatározása, (a legnagyobb térerősségű pontból kiindulva).



Alkalmazás végeselem környezetben Példa: levegő szigetelésű szakaszoló Ionizáció számítása a legvalószínűbb átütési útvonal mentén

K tényező alakulása a számított útvonal mentén

Koronakisülés határa

Koronakisülés tartománya



Alkalmazás végeselem környezetben Példa: SF6 szigetelésű KöF kapcsolóberendezés vákuumkamráinak környezete Villamos potenciál eloszlása szabványos lökőfeszültségre

0 kV

125 kV



Alkalmazás végeselem környezetben Példa: SF6 szigetelésű KöF kapcsolóberendezés vákuumkamráinak környezete Villamos térerősség



Alkalmazás végeselem környezetben Példa: SF6 szigetelésű KöF kapcsolóberendezés vákuumkamráinak környezete Számított K tényező



Összefoglalás Gázszigetelésű berendezések esetén a koronakisülés megindulását nem megengedő térerősség előírása a berendezés túlméretezéséhez vezethet

- impulzus feszültségre méretezés, - inhomogén térerősség eloszlás és - kis gáznyomás esetén. Ilyenkor a térerősség eloszlásának inhomogenitását is figyelembe vevő méretezési módszer alkalmazása szükséges.


Köszönjük a figyelmet!

Középfeszültségű gázszigetelésű kapcsolóberendezések villamos szilárdsági méretezése. Madarász Gy. - Márkus I.- Novák B

Recommend Documents