The evolvement of the electric and energetic properties of electric arcs at the poles opening of a circuit breaker (CB) is described by non-linear mathematical models. Most of these models are dimensional types that do not describe the interaction between the arc and the network during the interruption phase. This paper is aimed at the determination of the energy necessary for the arc creation at the opening of a high-voltage circuit breaker with a black box model. The advantage of this model consists of its ability to link the intrinsic characteristics of the arc to the extern blowing (quenching) power. Moreover, it provides fast and stable solving without needing for spatial dimensions of the breaker. The model is applied to a line circuit breaker for which experimental results are available in the literature. Two phases of arc quenching evolvement are evidenced: Constant energy phase followed by a decreasing energy one. The Kema-based model is found to be more accurate for online plasma quenching analysis and the obtained results agree well with experimental ones where the heat energy represents the dominating part.
PL
Ewolucję właściwości elektrycznych i energetycznych łuków elektrycznych przy otwarciu biegunów wyłącznika opisują nieliniowe modele matematyczne. Większość z tych modeli to modele wymiarowe, które nie opisują interakcji między łukiem a siecią podczas fazy przerwania. Celem artykułu jest określenie energii niezbędnej do wytworzenia łuku przy otwarciu wyłącznika wysokonapięciowego z modelem czarnej skrzynki. Zaletą tego modelu jest możliwość powiązania wewnętrznych charakterystyk łuku z zewnętrzną mocą nadmuchu (gaszenia). Ponadto zapewnia szybkie i stabilne rozwiązywanie bez konieczności wymiarowania przestrzennego wyłącznika. Model stosuje się do wyłącznika liniowego, którego wyniki eksperymentalne są dostępne w literaturze. Wykazano dwie fazy rozwoju gaszenia łuku: faza stałej energii, po której następuje faza malejącej energii. Stwierdzono, że model oparty na Kema jest dokładniejszy do analizy hartowania plazmowego w trybie online, a uzyskane wyniki dobrze zgadzają się z wynikami eksperymentalnymi, w których dominującą część stanowi energia cieplna.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Distributed generation (DG) systems have been widely applied in power systems and will also be the dominant part of future power systems. This type of generation system has features that are distinctive among non-renewable huge capacity fossil and nuclear power generation systems. These types of distributed generation are comparatively very small and most оf them are constructed for the application оf nonconventional energy such as hydraulic power or wind power in the generation of electricity. And, whenever this type of DG system аre functioned in parallel together with main utility power systems, then particularly the power quality problem beсоme more significant with reverse power flow. Reliability, frequency deviation, harmonics, and voltage deviation of the power system are the main power quality problems. Also, a critical, and major problem of power quality is аn islanding protection. Tо resolve islanding problems, the detectors of islanding conditions аre used tо find аn islanded situation and allow the circuit breaker to trip. These circuit breakers are available in between the distributed generation and the power system. This Paper presents а nоvel concept оf the detection of islanding by the support of Slip Mоde Frequency Shift (SMFS) technique fоr the defense оf distributed generator fed systems from the Islanding conditions which has been tested and verified by the help of the proposed Simulink diagram on Matlab-2021a platform.
PL
Systemy generacji rozproszonej (DG) są szeroko stosowane w systemach elektroenergetycznych i będą również dominującą częścią przyszłych systemów elektroenergetycznych. Ten typ ma cechy charakterystyczne dla nieodnawialnych systemów wytwarzania energii z paliw kopalnych i jądrowych o dużej mocy. Różne rodzaje generacji rozproszonej są porównywalnie małej mocy i większość z nich jest konstruowana do wykorzystywania energii niekonwencjonalnej, takiej jak energia hydrauliczna lub energia wiatru do wytwarzania energii elektrycznej. I kiedy ten typ systemu DG działa równolegle z głównymi systemami zasilania, to szczególnie problemy z jakością zasilania stają się bardziej znaczące przy odwróconym przepływie mocy. Niezawodność, odchylenie częstotliwości, harmoniczne i odchylenie napięcia systemu elektroenergetycznego to główne problemy dotyczące jakości energii. Ponadto krytycznym i głównym problemem jakości energii jest ochrona wysp. Aby rozwiązać problemy związane z wyspą, detektory warunków wyspowych są wykorzystywane do wykrycia szczególnej sytuacji na wyspie i umożliwienia przerwania obwodu. Wyłączniki są dostępne pomiędzy generacją rozproszoną a systemem elektroenergetycznym. Niniejsza praca przedstawia nowatorską koncepcję wykrywania zjawisk wyspowych przy pomocy techniki przesunięcia trybu poślizgu częstotliwości (SMFS) do ochrony systemów zasilanych z generatorów rozproszonych przed warunkami wyspowymi. Pomysł został przetestowany i zweryfikowany za pomocą proponowanego diagramu Simulinka na platformie Matlab-2021a.
This paper presents the results of the analysis of 2 124 forced outages for Eskom subtransmission circuit breakers recorded over the years 2005-15. Statistical techniques are used in the study. Firstly, the actual number of outages and outage rates are calculated and assessed for various event attributes. Further, the dependence between pairs of event attributes is evaluated graphically by plotting bivariate bar graphs and thereafter quantitatively by performing the chi-square test to assess the significance of the results. The insights gained are useful in the management of these breakers.
PL
W artykule przedstawiono analizę wymuszonych przerw w dostawie napięcia w sieci Eskom w latach 2005-2015. Przeprowadzono analizę statystyczną tych wydarzeń. Dodatkowo przeprowadzono nalizę korelacji tych zdarzeń.
W artykule opisano zasady łączeń sterowanych linii elektroenergetycznych. Scharakteryzowano warunki pracy linii oraz ich wpływ na algorytmy łączeń sterowanych. Omówiono własności techniczne wyłączników wpływające na jakość łączeń sterowanych linii elektroenergetycznych.
EN
The paper describes principles of transmission lines controlled switching. Operation conditions of transmission lines and their influence on controlling algorithms are characterized. Technical properties of circuit breakers which influent on quality of controlled switching are presented.
Instalacje elektryczne należy projektować, tak aby zapewnić ciągłość zasilania także podczas sytuacji awaryjnych. Wystąpienie zwarcia w instalacji elektrycznej prowadzi do przepływu prądu o wartości wielokrotnie większej niż dopuszczalna podczas normalnej pracy. Przepływ takiego prądu prowadzi do wzrostu temperatury przewodów instalacji. W celu ochrony od skutków przepływu prądów zwarciowych należy prawidłowo dobrać zabezpieczenia, jak również w sposób właściwy wyznaczyć wartości spodziewanych prądów zwarciowych.
XX
Electrical installations should be designed to ensure continuity of power supply also during emergency situations. The occurrence of a short circuit in the electrical system leads to a current flow of a value many times higher than that allowed during normal operation. The flow of such current leads to an increase in the temperature of the installation wires. In order to protect against the effects of short-circuit currents, the protection must be selected correctly as well as the appropriate value of short-circuit currents should be properly determined.
Przeprowadzono analizę możliwości oceny stanu technicznego wyłącznika przez cyfrową obróbkę sygnałów napięciowych i prądowych, możliwych do uzyskania podczas normalnej pracy wyłącznika. Wyniki takich systematycznych i długoterminowych pomiarów, zebrane dla odpowiednio dużej populacji i analizowane za pomocą metod statystycznych, umożliwiają racjonalne zarządzanie zasobami.
EN
An analysis of the possibility of assessing the technical condition of the circuit breaker through digital processing of voltage and current signals, possible to obtain during normal operation of the circuit breaker, was carried out. The results of such systematic and long-term measurements, collected for a sufficiently large population and analyzed using statistical methods, enable rational resource management.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This article presents the research on new design of a vacuum breaker type DCU-800M mounted on the roof of Electric Traction Units. The impact of one circuit breaker on another one was examined in detail when connecting them in parallel to the catenary.
PL
W artykule przedstawiono badania nowej konstrukcji wyłącznika próżniowego typu DCU-800M w wykonaniu dachowym. Szczegółowo sprawdzono wpływ jednego wyłącznika na drugi podczas podłączenia ich równolegle względem sieci trakcyjnej.
W artykule przedstawiono opis modelu komory próżniowej przeznaczonej do wyłącznika wysokiego napięcia. Model został przeanalizowany i częściowo zbadany w celu zapewnienia odpowiedniej wytrzymałości elektrycznej i mechanicznej. Wstępnie rozważono: wytrzymałość termiczną w warunkach obciążeniowych i zwarciowych, wytrzymałość na narażenia elektryczne, przeanalizowano rozkład pola magnetycznego na powierzchni styków jak i w przestrzeni pomiędzy stykami, wyznaczono rozkład pola elektrycznego wewnątrz komory próżniowej. Styki bipolarne zbadano w rozbieralnej komorze próżniowej. Celem tych obliczeń i badań było opracowanie odpowiedniej geometrii i rozważenie możliwości techno-logicznych wykonania modelu komory do wyłącznika wysokiego napięcia.
EN
The paper presents a vacuum chamber model for a HV circuit breaker. Manufacturers of vacuum circuit breakers apply the axial magnetic field (AMF) to stabilise the electric arc diffusion during current breaking process. The model was analyzed and partly tested to assure its mechanical and electrical withstand. The results of the preliminary calculations of thermal behavior of the vacuum chamber in short-circuit conditions, the magnetic field distribution between contact plates as well as in the contact gap and the dielectric stress inside of the vacuum chamber are shown. The bipolar contacts were tested in a dismountable vacuum chamber. The aim was to determine geometry and to recognize technology and manufacturing facilities required.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono wybrane wyniki symulacji elektromagnetycznej modelu 2D napędu indukcyjno-dynamicznego metodą elementu skończonego oraz badania dynamiki działania typowego członu zestykowego z takim napędem, stosowanym w ultraszybkich wyłącznikach próżniowych prądu stałego. Do symulacji wykorzystano pakiet oprogramowania Ansoft Maxwell 2D, natomiast do badań dynamiki działania napędu zastosowano kamerę szybką Photron APX umożliwiającą rejestrację ruchu obiektu z prędkością 250 000 kl/s. Pole magnetyczne powstałe w wyniku przepływu prądu przez cewkę napędu łącznika indukuje prądy wirowe w dysku wykonanym z materiału przewodzącego umieszczonym w niewielkiej odległości naprzeciw cewki. Oddziaływanie tych prądów wywołuje siłę elektrodynamiczną powodującą odrzut dysku od cewki. Duże impulsowe wartości prądu cewki powodują wystąpienie dużych impulsowych wartości sił oddziaływania na dysk i elementy ruchome łącznika z nim związane. Takie działanie umożliwia uzyskiwanie dużych przyspieszeń otwierania łącznika zestykowego – bardzo krótkich czasów własnych otwierania, nieosiągalnych w łącznikach klasycznych prądu stałego Przeanalizowano wpływ materiału dysku oraz częstotliwości prądu cewki na powstającą w napędzie siłę elektrodynamiczną.
EN
In this paper, the results of research about Inductive Dynamic Drive are shown. This kind of drive is necessary component in Ultra-Fast Hybrid Circuit Breakers, where properly cooperate with a Vacuum Chamber. Due to IDD is possible to improve specifications and turn–off time of breakers used in AC or DC circuits. Phenomena in this kind of actuator are complex and hard to analyze, predict and observe. This paper shows a result of electro- magnetic analysis using a 2D model of IDD in Finite Element Method software. Influence of frequency and magnitude of energizing current to repulsion force has been investigated. Repulsion force for different material of metal disc has been calculated. Paper contain a description of laboratory where is possible to check IDD specification.
W domowych i biurowych instalacjach podłączonych jest mnóstwo urządzeń zasilanych energią elektryczną. Aby chronić je przed różnego rodzaju zagrożeniami pochodzącymi z instalacji, stosuje się odpowiednie zabezpieczenia, których zadaniem jest wyłączenie obwodu elektrycznego w przypadku przepływu przez niego zbyt dużego prądu.
Inżynierowie-projektanci często mają duży problem ze znalezieniem niezawodnych wyłączników czy czujników, przeznaczonych do pracy w ekstremalnych warunkach. Żeby wyjść im naprzeciw, firma steute stworzyła nowy dział – Extreme – oferujący aparaturę łączeniową, opracowywaną z myślą o trudnych aplikacjach.
Omówiono sposób działania zabezpieczeń bloku z dwoma wyłącznikami w obwodach górnego napięcia oraz sposób sterowania awaryjnego urządzeniami elektroenergetycznymi przez zabezpieczenia.
EN
The paper discusses operational principles of protection of the unit with two circuit-breakers on upper-side and the control method of power devices during failure.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Bezpieczeństwo, niezawodność i optymalizacja to trzy cechy, które powinny charakteryzować nowoczesne i najbardziej zaawansowane technologicznie urządzenia wykorzystywane w infrastrukturze energetycznej. Jednym ze sposobów spełnienia tych warunków jest coraz powszechniejsza cyfryzacja nawet pozornie najprostszych rozwiązań. Podkreślić trzeba, że mimo konserwatyzmu branży energetycznej cały czas rośnie zaufanie do cyfrowych rozwiązań. ABB od lat udowadnia, że elektronika integrująca różnego typu urządzenia obejmuje nie tylko zabezpieczenia i sterowniki, ale również rozdzielnice, napędy, wyłączniki, a nawet silniki elektryczne. Tego typu działanie, powodujące, że produkt nie jest niezależnym urządzeniem, ale stanowi integralną część infrastruktury energetycznej, pozwala na podniesienie efektywności pracy sieci, a także kompleksowe i zoptymalizowane zarządzanie całym majątkiem.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This paper focuses on the features of power filter switching-off in industrial power supply systems. The filter switching-off behavior under a large amount of a harmonic current component has been analyzed. The effect of harmonic current content in interrupting current, filter order tuning and switching condition are considered in the analysis. Finally, several oscillograms of simulated cases are included to show main points of the investigation.
PL
W artykule przedstawia sie charakterystyczne cechy wyłączenia filtrów mocy w sieciach zasilających zakłady przemysłowe. Przeprowadzono analizę przebiegu wyłączenia przy dużym udziale harmonicznych w prądach filtrów. W badaniach uwzględniono wpływ wartości prądów harmonicznych w przerywanym prądzie, rzędu strojenia filtru oraz warunków wyłączenia. Przedstawiono niektóre przebiegi symulacyjne charakteryzujące problem.
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This paper is a general review of research studies with computer simulations of electric arc in electric circuit breakers, taking into account the magnetohydrodynamic model of electric arc and there are described the formation and the decay of discharge channels in alternating current arcs of Imax = 500 A in atmospheric pressure and in a model system, designed with the ANSYS-Fluent software. Diagrams of mass velocity, temperature and current density distributions are presented. An ultra-fast digital camera (20 000 frames/s) was used in the experimental studies.
PL
W artykule przedstawiono przegląd badań dotyczących komputerowej symulacji łuku łączeniowego w wyłącznikach, przy wykorzystaniu magnetohydrodynamicznego opisu modelu łuku. Opisano też powstawanie nowych i zanikania starych kanałów wyładowczych w łukach prądu przemiennego Imax = 500 A, palących się w powietrzu (ciśnienie atmosferyczne), w czasie symulacji palenia się łuku. Podano wykresy rozkładów prędkości masy, temperatury i gęstości prądu. W eksperymentach zastosowano ultra-szybką kamerę filmową (20 000 k/s).
19
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Electric arc is a complex phenomenon that appears in Low Voltage Circuit Breakers (LVCB) during the current interruption process. The optimization of these LVCBs makes necessary a deep understanding of the phenomena involved in the electric arc. The aim of this paper is to describe the physical process of the electric arc in LVCB, as well as specify the mathematical, physical and software needs for its modelization and simulation.
PL
Łuk elektryczny może pojawiać się w niskonapięciowych wyłącznikach LVCB przy przerwaniu przepływu prądu. Aby można było wyłączniki optymalizować trzeba gruntownie przeanalizować zjawisko łuku. Celem artykułu jest opisanie fizyki łuku elektrycznego w LVCB oraz zaproponowanie narzędzi do jego modelowania.
20
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The paper presents a circuital model of arc in a circuit breaker. The model is intended to be used in simulations of the electric circuits transients. It was implemented in the ATP simulation program. The article presents also a few simulation examples of simple DC and AC circuit containing described arc model. The results show good compatibility with curves available in the literature.
PL
W artykule zaprezentowano obwodowy model łuku elektrycznego w wyłączniku. Jest on przeznaczony do wykorzystania w symulacjach stanów przejściowych w obwodach elektrycznych. Przedstawiono także wyniki przykładowych symulacji w obwodzie prądu stałego i przemiennego z wykorzystaniem opisanego modelu. Uzyskano pełną zgodność otrzymanych wyników z przebiegami podawanymi w literaturze.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.