Потапенко А.М. Перенапряжения при коммутации вакуумных генераторных выключателей и защита от них

Потапенко А.М.
Перенапряжения при коммутации вакуумных
генераторных выключателей и защита от них
Руководитель проекта:
Кандаков С.А.
Докладчик:
Потапенко А.М.
Новосибирск, 2008
Потапенко А.М.
1
Пример осциллограммы напряжений и токов при наличии
повторных зажиганий в ВДК.
Прямая восстановления
электрической прочности
межконтактного промежутка
Ток на контактах
ВВ при
коммутации
ПАРЫ МЕТАЛЛА
ВАКУУМ
МАСЛО
ЭЛЕГАЗ
Напряжение на
контактах ВВ при
коммутации
ПАРЫ ВОДОРОДА
И ПРОДУКТОВ
ГОРЕНИЯ
Потапенко А.М.
2
Принципиальная схема Новосибирской ТЭЦ-2
К 29
К 30
К5
К6
К 19
К 20
ОРУ 110 кВ
ТС 2
ТС1
ГРУ 10 кВ
РУ 6 кВ
G
G
G
G
G
G
G
3Г
5Г
4Г
6Г
7Г
8Г
9Г
Потапенко А.М.
3
Фрагмент схемы ТЭЦ-2
ОРУ 110 кВ
1T
ТДТН 80000 / 110
2T
ТДТН 80000 / 110
K 1
ВВ1
Siemens 3AH3 714 - 5
ВВ2
Siemens 3AH3 714 - 5
K 2
1СШ
2 СШ
ГРУ 10 кВ
СВ
СP
G
G
G
3Г
5Г
4Г
Потапенко А.М.
4
СПВН на контактах выключателя при
отключении КЗ на шинах ГРУ 10кВ
ГТ
Lт
Ст
Rт
Lт
ГТ
Rэ  1.5RT
1.5Lт
Lэ  1.5 LT
Cэ  2 3 CT
1.5Rт
Ст
Rт
Lт
2/3Ст
Ст
U B ( p)  I m1
Rт
u B (t ) 
Cэ

C э

p
( p 2   2 ) Cэ ( p 2  2p  02 )

2 

cos t  arctg 2
2 
2
2 2
2 2



0


 0    4 

I m1

I m1  2   2

  t

 2
e
 sin   t  arctg
 arctg 2
2
2 
2
2
2 2
2 2









      4  


Потапенко А.М.
5
Начальная стадия СПВН и прямые восстановления
электрической прочности межконтактного промежутка ВДК
25
Необходимая прямая
восстановления
электрической прочности
Начальная стадия СПВН
20
Действительная прямая
восстановления
электрической прочности
u(t), kV
15
10
dU/dt = 4.4 кВ/мкс
5
0
0
2
4
6
t, mks
dU/dt
= 2 кВ/мкс
8
KEMA 10
Потапенко А.М.
6
Расчетная схема для компьютерной моделирования
переходных процессов
RСТ
ea(t)
LT
RT
RСТ
eb(t)
ec(t)
RT
i1a
u1a RШ
LШ
i2a u2a
iст.b
i1b
u1b RШ
LШ
С1  СТ  Сш 2 / 2
i2b
С2
С1
iст.c
LT
i1c
С1
Rвыкл
С2
С1
LT
RT
RСТ
UN1
iст.а
u1c RШ
LШ
i2c
С2
С2  Сш 2 / 2
Потапенко А.М.
7
Компьютерная осциллограмма процесса с учетом
моделирования электрофизических процессов в ВДК
5
4
3
Прямая восстановления
электрической прочности
межконтактного
промежутка ВДК
2
u(t), kV
1
0
-1
-2
-3
-4
-5
0
Напряжение на контактах
первого отключаемого
полюса ВВ
0.5
1
t, mks
1.5
2
Потапенко А.М.
8
Напряжение на обмотке СН силового трансформатора
при наличии повторных зажиганий дуги в ВДК
5
Напряжение на обмотке СН
силового трансформатора
4
3
2
u(t), kV
1
0
-1
-2
-3
f = 4.5 МГц
-4
-5
0
1
2
3
t, mks
4
5
Потапенко А.М.
9
ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ ЗАЩИТНОГО КОНДЕНСАТОРА
СММ-20/√3-107 У1
Номинальное значение
Напряжение,
кВ
Частота,
Гц
Емкость,
нФ
20/√3
50
107
Размеры
корпуса, мм
Высота с
выводами,
мм
Масса,
кг
312 х 106 х 450
664
25
Потапенко А.М.
10
Компьютерная осциллограмма СПВН при коммутации
токов короткого замыкания с включением
в цепь конденсатора СММ-20/√3-107 У1
Прямая восстановления
электрической прочности
межконтактного промежутка ВДК
30
25
Начальная стадия
восстанавливающегося
напряжения
u(t), kV
20
15
10
dU/dt = 0.95 кВ/мкс
5
0
0
10
20
30
t, mks
40
50
Потапенко А.М.
11
Выводы
• Установка генераторных вакуумных выключателей требует
дополнительного исследования на предмет наличия или
отсутствия повторных зажиганий дуги в ВДК.
• Существующие на сегодняшний день ВДК не обеспечивают
необходимой скорости восстановления электрической
прочности межконтактного промежутка ВВ.
• Инженерной мерой устранения повторных зажиганий в ВДК
при коммутации токов КЗ служит установка дополнительной
емкости вблизи вводов коммутируемого силового
трансформатора, величина которой следует определять по
приведенной методике.
Потапенко А.М.
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ