Численное моделирование взаимодействия дуги отключения с потоком элегаза в автокомпрессионном дугогасительном устройстве элегазового выключателя 110 кВ
Автор: Поповцев Владислав Викторович, Хальясмаа Александра Ильмаровна, Патраков Юрий Витальевич
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power
Рубрика: Электроэнергетика
Статья в выпуске: 2 т.23, 2023 года.
Бесплатный доступ
Требования к повышению коммутационной способности элегазовых выключателей, диктуемые электросетевыми компаниями вследствие увеличения расчётных токов короткого замыкания в сетях 110 кВ и выше, в настоящее время являются сложной технико-экономической задачей. Очевидно, что материальные затраты на такое мероприятие высоки и перед созданием прототипа нового оборудования или модернизации существующего необходимо произвести расчёт сложнейших комплексных физических процессов гашения дуги, происходящих в дугогасительном устройстве элегазового выключателя высокого напряжения при отключении токов короткого замыкания. Последнее сводится к задаче моделирования процессов взаимодействия дуги отключения с неизотермическим потоком элегаза. В статье исследуется возможность решения вышеописанной задачи в численном программном комплексе при учёте дуги в форме источника температурного нагрева на основе экспериментальных данных измерения температуры ствола дуги при отключении симметричного тока короткого замыкания 10 кА. Расчёты проводились при коммутации автокомпрессионного дугогасительного устройства элегазового выключателя 110 кВ. Приведены результаты изменения давления и массового расхода в подпоршневой области, скорости, температуры в зависимости от хода контактов. Разработанная модель взаимодействия дуги отключения с потоком элегаза также использована для моделирования процесса отключения симметричного тока короткого замыкания 25 кА в реальном автокомпрессионном дугогасительном устройстве.
Элегазовый выключатель, автокомпрессионное дугогасительное устройство, численное моделирование газодинамики, гашение дуги
Короткий адрес: https://sciup.org/147240934
IDR: 147240934 | DOI: 10.14529/power230203
Список литературы Численное моделирование взаимодействия дуги отключения с потоком элегаза в автокомпрессионном дугогасительном устройстве элегазового выключателя 110 кВ
- Расчет токов коротких замыканий в энергосистемах: учеб. пособие / С.А. Ерошенко [и др.]. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2019. 104 с.
- Khalyasmaa A.I. et al. Improvement of Short-Circuit Calculation Results Reliability for Large Electric Power Systems // 2019 Electric Power Quality and Supply Reliability Conference (PQ) & 2019 Symposium on Electrical Engineering and Mechatronics (SEEM). 2019. P. 1-6.
- Ильин А.С. Математическое моделирование термодинамических процессов гашения дуги в потоке элегаза (SF6) в электрических аппаратах: дис. ... канд. техн. наук: 05.09.01, 05.14.02 / Ильин Александр Сергеевич. Екатеринбург, 2012. 164 с.
- Аверьянова С.А. Численное моделирование потока газа в дугогасительном устройстве высоковольтного выключателя: дис. ... канд. физ.-мат. наук: 01.02.05 / Аверьянова Светлана Андреевна. СПб., 2005. 166 с.
- Аверьянова С. А. Теория гашения дуги в электрических аппаратах. Взаимодействие дуги отключения с газовым потоком в выключателях высокого напряжения: учеб. пособие. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2015. 68 с.
- Полтев А.И. Конструкции и расчет элегазовых аппаратов высокого напряжения. Л: Энергия, Ленингр. отд-ние, 1979. 240 с.
- Чунихин А.А., Жаворонков М.А. Аппараты высокого напряжения: учеб. пособие для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1985. 432 с.
- Switching in Electrical Transmission and Distribution Systems / R. Smeets et al. John Wiley & Sons, 2014. 440 p.
- Тонконогов Е.Н. Конструкция электрических аппаратов. Элегазовые выключатели высокого напряжения: учеб. пособие. СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2008. 160 с.
- Кукеков Г.А. Выключатели переменного тока высокого напряжения: учеб. для вузов. Изд. 2-е, перераб. Л.: Энергия, 1972 336 с.
- Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа: учеб. для вузов. 7 -е изд., испр. М.: Дрофа, 2003. 840 с.
- Swanson B.W., Roidt R.M. Thermal Analysis of an SF6 Circuit Breaker ARC // IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems. 1972. Vol. PAS-91, no. 2. P. 381-389. DOI: 10.1109/TPAS.1972.293219
- Yuqing Pei. Computer Simulation of Fundamental Processes in High Voltage Circuit Breakers Based on an Automated Modelling Platform: Ph.D thesis. The University of Liverpool, 2014. 182 p.
- Jian Liu. Modelling and Simulation of Air and SF6 Switching Arcs in High Voltage Circuit Breakers: Ph.D thesis. The University of Liverpool, 2016. 235 p.
- Batchelor G.K. An introduction to Fluid dynamics. Cambridge university press, 2012. 658 p.
- Arc Shape and Arc Temperature Measurements in SF6 High-Voltage Circuit Breakers Using a Transparent Nozzle / S. Bai, H. Luo, Y. Guan, W. Liu // IEEE Transactions on plasma science. 2018. Vol. 46, no. 6. P. 2120-2125.
- Chernoskutov D., Popovtsev V., Sarapulov S. Analysis of SF6 circuit breakers failures elated to missing current zero - Part I // 2020 Ural Smart Energy Conference (USEC). Ekaterinburg, Russia, 2020. P. 51-54.
- Chernoskutov D., Popovtsev V., Sarapulov S. Analysis of SF6 circuit breakers failures elated to missing current zero - Part II // 2020 Ural Smart Energy Conference (USEC). Ekaterinburg, Russia, 2020. P. 55-58.
- Kapetanovic M. High Voltage Circuit Breakers. Sarajevo, Bosnia and Herzegovina: Faculty Electrotech. Eng., Univ. Sarajevo, 2011. 648 p.
- PTFE Vapor Contribution to Pressure Changes in High-Voltage Circuit Breakers / J.-J. Gonzalez, P. Freton, F. Reichert, A. Petchanka // IEEE Transactions on Plasma Science. 2015. Vol. 43, no. 8. P. 2703-2714. DOI: 10.1109/TPS.2015.2450536
