Експериментальний аналіз параметрів швидкодіючих вимикачів постійного струму з магнітним дуттям
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.210232Ключові слова:
швидкодіючий вимикач, час відключення, час дуги, напруга дугиАнотація
Швидкодіючі вимикачі (HSCB), що використовуються в ланцюгах постійного струму, є одним з основних елементів захисту від перевантаження, короткого замикання та ураження електричним струмом. Такі вимикачі використовуються на транспорті (трамваї, тролейбуси, метро та залізниці) в системах електропостачання та в транспортних засобах. Швидкість роботи і можливість обмеження струму залежать від конструкції швидкодіючого вимикача і використовуваних в них рішень. На час роботи також впливають параметри системи, зокрема індуктивність, яку вона містить. Крім того, кожне відключення постійного струму в системі RL супроводжується перенапругами, рівень яких залежить від параметрів системи та конструкції вимикача. У статті описано процес вимкнення постійного струму за допомогою швидкодіючих вимикачів з магнітним дуттям, а також фактори, що впливають на швидкість роботи вимикачів – час власний та час гасіння дуги. Описано вплив параметрів ланцюга та конструкції вимикача на напругу дуги. Представлені результати лабораторних випробувань 4-х типів автоматичних вимикачів, які зараз виробляються в Європі. Результати випробувань були використані для аналізу впливу зміни струму в ланцюзі короткого замикання на час відключення струму та значення комутаційних перенапруг – напругу дуги. Представлено результати моделювання короткого замикання в ланцюзі RL постійного струму, виконаного при прийнятій крутизні струмів в ланцюгах. На основі випробувань та моделювання були визначені поточні часи відключення, значення напруги дуги, що утворюються в цьому процесі, та енергія дуги, яка поглинається та розсіюється дуговою камерою. Дослідження та моделювання мали відповісти на питання, чи можна швидко відключити постійний струм без генерування високих значень напруги дуги – перенапруги в ланцюзі, та як повинні формуватись зміни di/dt швидкодіючим вимикачем для досягнення найкоротшого можливого часу при найменшому значенні напруги дуги та найменшої її енергії
Посилання
- Ahmad, M., Wang, Z. (2019). A Hybrid DC Circuit Breaker with Fault-Current-Limiting Capability for VSC-HVDC Transmission System. Energies, 12 (12), 2388. doi: https://doi.org/10.3390/en12122388
- Alferov, D., Budovsky, A., Evsin, D., Ivanov, V., Sidorov, V., Yagnov, V. (2008). DC vacuum circuit-breaker. 2008 23rd International Symposium on Discharges and Electrical Insulation in Vacuum. doi: https://doi.org/10.1109/deiv.2008.4676747
- Bingjian, Y., Yang, G., Xiaoguang, W., Zhiyuan, H., Longlong, C., Yunhai, S. (2015). A hybrid circuit breaker for DC-application. 2015 IEEE First International Conference on DC Microgrids (ICDCM). doi: https://doi.org/10.1109/icdcm.2015.7152036
- Borkowski, P., Nowak, Ł., Szymański, S. (2018). The new design of the vacuum circuit breaker mounted on the roof of Electric Traction Units. PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, 1 (8), 136–139. doi: https://doi.org/10.15199/48.2018.08.32
- Kowalak, R. (2007). Influence of short-circuits switched-off by current-limiting circuit breakers on MV network supplying the traction substations. Electrical Review, 83 (3), 19–22.
- Ma, R., Rong, M., Yang, F., Wu, Y., Sun, H., Yuan, D. et. al. (2013). Investigation on Arc Behavior During Arc Motion in Air DC Circuit Breaker. IEEE Transactions on Plasma Science, 41 (9), 2551–2560. doi: https://doi.org/10.1109/tps.2013.2273832
- Maciołek, T., Mierzejewski, L., Szeląg, A. (2001). Breaking the short-circuits in DC traction by high-speed circuits breakers and power-switch. Technika Transportu Szynowego, 3, 40–47.
- Mierzejewski, L., Szeląg, A. (1999). Research of short circuits and overvoltages in DC electric traction circuits with single-stage transformations110/3 kV. IVth International Conference MET’99, 58–64.
- Pei, X., Smith, A. C., Cwikowski, O., Barnes, M. (2020). Hybrid DC circuit breaker with coupled inductor for automatic current commutation. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 120, 106004. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2020.106004
- Rojek, A, Zbieć, A. (2012). Co-ordination of Short Circuit Protection Devices in Motive Power Unit - Sub-station System. Problemy Kolejnictwa, 154, 27–46.
- Rojek, A. (2015). Switching-off time of electromagnetic blow-out high-speed DC circuit breaker. Problemy Kolejnictwa, 169, 53–60.
- Rojek, A. (2018). Parameters of DC high-speed circuit-breakers. MATEC Web of Conferences, 180, 06006. doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/201818006006
- Rojek, A. (2020). Investigation of the impact of the contact arc time on the breaking time of high-speed circuit breakers. Prace Instytutu Kolejnictwa, 164, 28–41.
- Rojek, A., Skrzyniarz, M. (2019). Contact arc time – important parameter of DC high-speed circuit-breakers. MATEC Web of Conferences, 294, 05002. doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/201929405002
- Sécheron, S. A. (2019). High-speed DC circuit breakers for fixed intallations (EN/IEC) Type UR. Available at: https://www.secheron.com/wp-content/uploads/docs/SG101001BEN_F15_Brochure_Circuit-breaker-DC_UR26-80S_09.19.pdf
- Szeląg, A., Tuliński, K. (2003). Analysis of technical effectiveness of application of a thyristor short-circuiting device in parallel with inductance in rectifier traction substations – simulations and measurements. VIth International Conference „Modern Electric Traction in Integrated XXI Century Europe” MET 2003.
- Wójcik, F. (2011). Influence of short-circuit parameters and construction of commutation circuit of ultra-high-speed vacuum circuit breakers on dynamics of its operation. Electrical Review, 87 (11), 201–208.
- Xingguang, H., Hua, L., Zhiquan, S., Zhigang, R., Shusheng, W., Cunwen, T., Peng, F. (2020). Concept design of 100 kA hybrid DC breaker on China fusion engineering test reactor. Fusion Engineering and Design, 158, 111740. doi: https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2020.111740
- Żukowski, P., Kozak, C. (2010). Testing dc arc energy depending on the polarity of contacts connection. Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa, 48 (7), 137–140.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Artur Rojek
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
