Page 31 - EI _10_2018_demo
P. 31
sieci elektroenergetyczne
sieci elektroenergetyczne
analiza stanów przejściowych
podczas załączania krótkich
linii kablowych SN łącznikiem
próżniowym
mgr inż. Łukasz Grąkowski, mgr inż. Katarzyna Gębczyk – Politechnika Świętokrzyska w Kielcach
Łączniki próżniowe dzięki swoim bardzo dobrym własnościom są coraz częściej stoso-
wane w sieciach elektroenergetycznych niskiego i średniego napięcia. Charakteryzuje je
niezawodność działania oraz duża zdolność łączeniowa. Ponadto zakres czynności kon-
serwacyjnych 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 prze-
pięć zależy od charakteru łączonego obwodu oraz rodzaju łącznika.
analizy dostępnej literatury [1] kujące uszkodzeniem izolacji. Dlate-
Zwynika, że jednymi z najsłab- go też w artykule przedstawiono ana- a) b)
szych izolacyjnie urządzeń w sieci lizę przepięć generowanych podczas
średniego napięcia są kable elektro- załączania nieobciążonych kabli śred- ALGORYTM ALGORYTM
energetyczne. Pojawiające się w sie- niego napięcia łącznikiem próżnio- STERUJĄCY STERUJĄCY
sygnał
sygnał
ciach elektroenergetycznych przepię- wym. Przedstawiono również podsta- I U1 sterujący U2 I U1 sterujący U2
cia stanowią dla nich zagrożenia skut- wowe zjawiska towarzyszące proce- R
som łączeniowym oraz metodykę mo-
streszczenie delowania łączników próżniowych.
Podstawą analizy były symulacje Rys. 1. Porównanie sposobów modelowania łącznika próżniowego: a) z wykorzy-
W pracy przedstawiono zjawiska wystę‑ staniem idealnego łącznika, b) za pomocą sterowanego rezystora [7]
pujące podczas załączania krótkich li‑ komputerowe przeprowadzone
nii kablowych łącznikiem próżniowym. w programie EMTP-ATP. czone parametry. Opracowany model przerywania prądu przed naturalnym
Przeprowadzono symulacje kompute‑
rowe oraz rozpatrzono kilka wariantów Aby odpowiednio dokładnie zamo- łącznika próżniowego uwzględnia: przejściem przez zero zależy od am-
pracy. Sprawdzono wpływ długości za‑ delować procesy łączeniowe, należy zdolność przerywania prądu przed plitudy prądu, chwili, w której roz-
łączanego kabla na wartości napięć i prą‑
dów. Przedstawiono oraz przeanalizowa‑ rozważyć szereg zjawisk. Dlatego też naturalnym przejściem przez zero, poczęło się rozchodzenie styków, ale
no otrzymane wyniki, uzyskane drogą sy‑ zachowanie łącznika zostało opisa- wzrost wytrzymałości elektrycznej również od materiału, z którego one
mulacji komputerowych.
ne poprzez eksperymentalnie wyzna- podczas rozchodzenia się styków, są zrobione. Zwykle przyjmuje się, że
zdolność przerywania prądu o wy- prąd jest przerywany, gdy osiąga war-
sokiej częstotliwości. tość mniejszą od 5 A [8] i można go
START
wyznaczyć z następującej zależności:
czy aktualny czas
symulacji jest większy parametry opisujące
od chwili otwarcia ρ
łącznika? I = (ω I ⋅ ⋅⋅ )α β (1)
zachowanie łącznika ch
TAK
próżniowego gdzie:
czy pali się łuk
o częstotliwości sieciowej
między stykami? ω – prędkość kątowa, w [rad/s],
& NIE NIE czy pali się łuk NIE
czy prąd łuku jest mniejszy czy łuk został o wysokiej
przewany?
od prądu ucięcia? częstotliwości?
lub Jak już wcześniej wspomniano, I – amplituda prądu o częstotliwości
czy prąd przechodzi
przez zero?
zdolność przerywania prądu przed sieciowej, w [A],
TAK TAK
TAK czy napięcie
czy łuk został powrotne pomiędzy czy spełnione są naturalnym przejściem przez zero jest α, b, ρ – parametry zależne od ma-
przewany NIE stykami łącznika jest większe od NIE warunki przerwania NIE
po czasie dłuższym wytrzymałości przerwy prądu o wysokiej
niż 5 ms? częstotliwości?
charakterystyczną własnością łączni- teriału z którego wykonane są sty-
między stykami?
TAK TAK TAK
otwórz łącznik zamknij łącznik otwórz łącznik ka próżniowego. Powoduje to powsta- ki łącznika.
nie przepięć pojawiających się pod- Znajomość wytrzymałości elek-
czas przerywania prądów o charakte- trycznej łącznika podczas rozchodze-
STOP
Rys. 2. Algorytm sterowania modelem łącznika próżniowego podczas sekwencji rze indukcyjnym bądź pojemnościo- nia się styków jest kluczowa z punk-
otwierania [5] wym. Badania ukazują, że zdolność tu widzenia analiz ponownych zapło-
www.elektro.info.pl nr 10/2018
76
