Analiza stanów przejściowych podczas załączania krótkich linii kablowych SN łącznikiem próżniowym

Analysis of transient states during switching on short MV cable lines with a vacuum breaker
Porównanie sposobów modelowania łącznika próżniowego: a) z wykorzystaniem idealnego łącznika, b) za pomocą sterowanego rezystora [7]
Porównanie sposobów modelowania łącznika próżniowego: a) z wykorzystaniem idealnego łącznika, b) za pomocą sterowanego rezystora [7]
Rys. redakcja EI

Łączniki próżniowe dzięki swoim bardzo dobrym własnościom są coraz częściej stosowane w sieciach elektroenergetycznych niskiego i średniego napięcia. Charakteryzuje je niezawodność działania oraz duża zdolność łączeniowa. Ponadto zakres czynności konserwacyjnych jest ograniczony, a eksploatacja, po zastosowaniu odpowiednich układów automatyki, może być prowadzona zdalnie [3]. Jednak ich specyficzną właściwością jest skłonność do generowania przepięć łączeniowych o znacznych wartościach szczytowych wywołanych ucięciem prądu przed naturalnym przejściem przez zero. Wielkość przepięć zależy od charakteru łączonego obwodu oraz rodzaju łącznika.

Aby odpowiednio dokładnie zamodelować procesy łączeniowe, należy rozważyć szereg zjawisk. Dlatego też zachowanie łącznika zostało opisane poprzez eksperymentalnie wyznaczone parametry. Opracowany model łącznika próżniowego uwzględnia:

  • zdolność przerywania prądu przed naturalnym przejściem przez zero,
  • wzrost wytrzymałości elektrycznej podczas rozchodzenia się styków,
  • zdolność przerywania prądu o wysokiej częstotliwości.

Czytaj też: Badania transformatora energetycznego w środowiskach symulacyjnych Matlab/Simulink oraz EMTP-ATP >>>

Parametry opisujące zachowanie łącznika próżniowego

Jak już wcześniej wspomniano, zdolność przerywania prądu przed naturalnym przejściem przez zero jest charakterystyczną własnością łącznika próżniowego. Powoduje to powstanie przepięć pojawiających się podczas przerywania prądów o charakterze indukcyjnym bądź pojemnościowym. Badania ukazują, że zdolność przerywania prądu przed naturalnym przejściem przez zero zależy od amplitudy prądu, chwili, w której rozpoczęło się rozchodzenie styków, ale również od materiału, z którego one są zrobione.

Zwykle przyjmuje się, że prąd jest przerywany, gdy osiąga wartość mniejszą od 5 A [8] i można go wyznaczyć z następującej zależności:

(1)

gdzie:

ω – prędkość kątowa, w [rad/s],
I – amplituda prądu o częstotliwości sieciowej, w [A],
α, β, ρ – parametry zależne od materiału z którego wykonane są styki łącznika.

Znajomość wytrzymałości elektrycznej łącznika podczas rozchodzenia się styków jest kluczowa z punktu widzenia analiz ponownych zapłonów łuku pomiędzy stykami. Wytrzymałość ta wzrasta liniowo od momentu rozchodzenia się styków i jest opisana następującą zależnością:

(2)

Natomiast dla sekwencji zamykania zależność wygląda następująco:

(3)

gdzie:

Umax wytrzymałość elektryczna łącznika przy pełnym otwarciu, w [V],
A – szybkość narastania/zmniejszania wytrzymałości elektrycznej, w [V/s],
to, tz – chwila rozpoczęcia otwierania/zamykania łącznika;
B – stała wartość wytrzymałości elektrycznej łącznika, w [V].

Powstające prądy o wysokiej częstotliwości są wynikiem występowania ponownych zapłonów łuku pomiędzy stykami łącznika. Zdolność przerywania prądów o wysokiej częstotliwości dla typowych łączników próżniowych zawiera się w granicach kilkuset A/ms [6]. Maksymalną szybkość zmian prądu o wysokiej częstotliwości można określić następująco:

(4)

gdzie:

C – szybkość narastania zmian prądu o wysokiej częstotliwości, w [A/s2],
to – chwila rozpoczęcia otwierania łącznika,
D – stała wartość szybkości zmian prądu, w [A/s].

Literatura

  1. R. Batura, Zjawiska łączeniowe w obwodach pojemnościowych o parametrach rozłożonych wyłączanych wyłącznikiem próżniowym, „Przegląd Elektrotechniczny”, nr 1, 2006, s. 21–24.
  2. A. Borghetti, F. Napolitano, M. Nucci, M. Paolone, N. Sultan, N. Tripaldi, Transient Recovery Voltages in Vacuum Circuit Breakers Generated by the Interruption of Inrush Currents of Large Motors, International Conference on Power Systems Transients (IPST), 14–17.06.2011, Holandia.
  3. J. Furgał, M. Ibragimow, Badania przepięć generowanych podczas łączenia transformatorów średnich napięć, „Przegląd Elektrotechniczny”, nr 5, 2007, s. 100–103.
  4. J. Furgał., P. Pająk., Analiza przepięć podczas łączenia transformatorów wyłącznikami próżniowymi, Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej, nr 36, 2013, s. 57–60.
  5. S. Ghafourian, Switching Transients in Large Offshore Wind Farms: System Components Modeling. Praca doktorska, Manchester 2013.
  6. K. Rao., G. Gopal, Development and Application of Vacuum Circuit Breaker Model in Electromagnetic Transient Simulation, Power India Conference, 10–12.04.2006, New Delhi.
  7. M. Szewczyk, T. Kuczek, P. Oramus, W. Piasecki, Modeling of repetitive ignitions in switching devices: case studies on Vacuum Circuit Breaker and GIS disconnector, Lecture Notes in Electrical Engineering, 2015, s. 241-250.
  8. T. Wenzel, T. Leibfried, D. Retzmann, Dynamical simulation of Vacuum Switch with PSCAD, 2008.
  9. J. Wiater, Komputerowe obliczenia w elektrotechnice, Dom Wydawniczy Medium, Warszawa 2012.

W artykule:

• Parametry opisujące zachowanie łącznika próżniowego
• Modelowanie łącznika próżniowego
• Wyniki sumulacji

streszczenie

W pracy przedstawiono zjawiska występujące podczas załączania krótkich linii kablowych łącznikiem próżniowym. Przeprowadzono symulacje komputerowe oraz rozpatrzono kilka wariantów pracy. Sprawdzono wpływ długości załączanego kabla na wartości napięć i prądów. Przedstawiono oraz przeanalizowano otrzymane wyniki, uzyskane drogą symulacji komputerowych.



abstract

The paper presents phenomena occurring when switching on short cable lines with a vacuum breaker. Computer simulations were carried out and several work options were considered. The influence of the length of the switched cable on the values of voltages and currents was checked. Obtained results by computer simulation were presented and analyzed.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!


[sieci elektroenergetyczne, stany przejściowe, linia kablowa SN, łącznik próżniowy SN, symulacja komputerowa]

Ten artykuł jest PŁATNY. Aby go przeczytać, wykup dostęp.
DOSTĘP ABONAMENTOWY
DOSTĘP SMS
Dostęp za pomocą SMS czasowo zawieszony







Reklamacje usługi prosimy zgłaszać przez formularz reklamacyjny
Masz już abonament - zaloguj się:
:
:
zapomniałem hasła
Nie posiadasz konta - kliknij i załóż »
Nie masz abonamentu - wykup dostęp:
Abonament umożliwia zalogowanym użytkownikom dostęp do wszystkich płatnych treści na naszym portalu.
Dostępne opcje abonamentowe:
Pakiet: dwuletnia prenumerata papierowa (20 numerów) + dwuletni dostęp do wszystkich treści portalu (730 dni) - 185,00 zł
Prenumerata + on-line w promocyjnej cenie. Zamów już dziś!
Pakiet: roczna prenumerata papierowa (10 numerów) + roczny dostęp do wszystkich treści portalu (365 dni) - 105,00 zł
Prenumerata + on-line w promocyjnej cenie. Zamów już dziś!
Prenumerata elektroniczna (365 dni) - 79,00 zł
Roczny dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Prenumerata elektroniczna (30 dni) - 15,00 zł
30 dniowy dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Roczny dostęp dla prenumeratorów w specjalnej cenie - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś roczną prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
Dwuletni dostęp dla prenumeratorów w specjalnej cenie! - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś dwuletnią prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
30 dniowy dla prenumeratorów w specjalnej cenie - 0,00 zł
Jeśli zakupiłeś roczną prenumeratę papierową, masz możliwość skorzystania z bezpłatnego dostępu do wszystkich treści elektronicznych. Po weryfikacji danych skontaktujemy się z Tobą). Dostęp na czas trwania prenumeraty papierowej!
Prenumerata elektroniczna (730 dni) - 138,00 zł
Dwuletni dostęp do wszystkich płatnych treści naszego portalu.
Regulamin korzystania z portalu elektro.info.pl - zobacz regulamin
Uwagi prosimy zgłaszać na adres:
Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 10/2018

Wybrane dla Ciebie


Konkurs z nagrodami! Zobacz które miejsce zdobędziesz »

Kable i przewody - pobierz bezpłatny Ebook »

Konkurs dla elektryków Ebook
Jesteś specjalistą z branży elektrycznej lub teletechnicznej?
Weź udział w pierszej edycji Ligi Specjalistów i poczuj emocje związane z rywalizacją w konkursie! Zaglądaj na stronę ligaspecjalistow.pl i odpowiadaj na pytania ze swojej branży.  
zobacz konkurs »
Przedstawiamy nowy poradnik „Kable i przewody”! Znajdziecie w nim m.in. metody ochrony kabli przed pożarem, jak prowadzić i oznaczać trasy kablowe (...) czytam dalej »


Akumulatory do każdego typu pojazdu »

Rozwój odnawialnych źródeł energii w Polsce »

Akumulatory do każdego typu pojazdu Magazyny energi w polsce
Niezależnie od tego czy jeździsz samochodem osobowym, SUV-em, terenówką czy autem dostawczym, znajdziesz(...) czytam dalej » Aparatura łączeniową i sterownicza dla automatyki przemysłowej, techniki medycznej oraz automatyki budynków(...) czytam dalej »

Jak zdalnie monitorować pracę silnika?

UPS zasilacze Jak przekształcić silni elektryczny w inteligentne, połączone bezprzewodowo urządzenia. Czujnik montowany jest na kadłubie silnika indukcyjnego niskiego napięcia bez potrzeby okablowania czy wprowadzania zmian mechanicznych (...) czytam dalej »


Switche niezarządzalne - które wybrać?

Systemy fotowoltaiczne. Jak zwiększyć efektywność energetyczną?

Switche niezarządzalne Rola miedzi w energetyce słonecznej
Switche niezarządzalne są to urządzenia, które mają za zadanie przekazywanie danych między urządzeniami w wymagającym środowisku przemysłowym. Ich zadaniem jest zapewnienie przede wszystkim stabilnej, jak również wydajnej komunikacji.(...) czytam dalej » Sektor energii słonecznej umacnia się coraz bardziej. Według Solar Power Europe, w roku 2017 została zainstalowana globalnie większa moc energii fotowoltaicznej niż (...) czytam dalej »

Stacje ładowania elektryków przed własnym domem »

Co się stało z tymi kablami?

miejska stacja ładowania Co sie stało z kablami
Samochody elektryczne stają się coraz bardziej popularne. Jednak ich żywot jest uzależniony od stacji ładowania. Stacja ładowania to urządzenie elektryczne, które(...) czytam dalej » Wszelkie błędy popełnione na etapie projektowania, wykonawstwa i eksploatacji nawarstwiają się latami, stopniowo pro­wadząc do wydłużenia czasu poświęcanego na administrację systemu, zmniejszając pewność jego działania i tym samym (...) czytam dalej »

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
12/2018

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 12/2018
W miesięczniku m.in.:
  • - Aspekty techniczne i ekonomiczne kompensacji mocy biernej w obiektach użyteczności publicznej
  • - Optymalizacja elektroenergetycznych sieci SN
Zobacz szczegóły

Innowacyjna stacja ładowania autobusów EV w Ostrawie

Holenderska firma Heliox dostarczyła pierwsze rozwiązanie do szybkiego ładowania autobusów elektrycznych z odwróconym pantografem w Czechach. Urządzenie o mocy 450 kW zainstalowano w...

Torba i walizka na narzędzia Knipex 1

Każdy posiadacz dużej liczby narzędzi zdaje sobie z tego sprawę, że utrzymanie ich w porządku ułatwia i przyspiesza pracę. Dlatego torby czy też walizki na narzędzia są świetnym...
ZPAS ZPAS
ZPAS z siedzibą w Przygórzu to lider produkcji szaf i obudów teleinformatycznych, energetycznych i automatyki oraz kompleksowych rozwiązań...
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl