Miniaturization of medium voltage compact switchgear

• Autorzy: Krajewski W.

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0010.0035

Warianty tytułu

PL

Miniaturyzacja kompaktowej rozdzielnicy średniego napięcia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The miniaturisation of compact switchgears leads to savings in materials and enables the appliances’ price to be reduced. It is beneficial for both manufacturers and customers. Nevertheless, the saving in the materials used should not impinge on the product’s quality. Some aspects of the miniaturization of 24 kV compact switchgear, produced by the Polish company ZPUE S.A., are presented in this paper. The R&D Department of the factory has proposed to remove some redundant elements and walls of the external switchgear casing. The possibility of a further reduction in the dimensions of this new switchgear casing is considered in the present paper. To this end the electric field distribution inside the switchgear is analysed. This analysis has been done with the Maxwell 3D (Ansys) software package, which employs the finite element method (FEM).

PL

Miniaturyzacja rozdzielnic kompaktowych wiąże się z oszczędnością materiałów, co, poza zmniejszeniem gabarytów, przyczynia się do obniżenia ich ceny rynkowej. To z kolei zwiększa konkurencyjność i atrakcyjność rynkową produktu, przekładając się na wolumen sprzedaży. Jest to zatem korzystne zarówno dla producentów, jak i odbiorców. Niemniej jednak, oszczędność materiałów nie może pogarszać jakości produktu finalnego. W artykule przedstawiono pewne aspekty miniaturyzacji rozdzielnicy kompaktowej 24 kV, produkowanej przez krajową firmę ZPUE S.A. Biuro konstrukcyjne tej spółki zaproponowało usunięcie niektórych elementów wcześniej produkowanego urządzenia. Pozbyto się zbędnych ścianek działowych, jak i niektórych elementów obudowy zewnętrznej, zmniejszając w ten sposób wagę, gabaryty i zużycie materiałów. W niniejszym artykule przeanalizowano dalszą możliwość zmniejszenia wymiarów gabarytowych rozdzielnicy. W tym celu przeprowadzono analizę numeryczną pola elektrycznego wewnątrz wybranych jej przedziałów. Zastosowano w tym celu oprogramowanie Maxwell 3D firmy Ansys, bazujące na metodzie elementów skończonych.

Słowa kluczowe

EN

compact switchgear; electric field; electric withstand; finite element method; miniaturization

PL

metoda elementów skończonych; miniaturyzacja; pole elektryczne; rozdzielnica kompaktowa; wytrzymałość elektryczna

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Elektrotechniki
• Czasopismo: Prace Instytutu Elektrotechniki
• Rocznik: 2017
• Tom: Z. 276
• Strony: 15--38
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz.

Twórcy

autor

Krajewski W.

• Electrotechnical Institute, ul. Pożaryskiego 28, 04-703 Warsaw, Poland

Bibliografia

• 1. Krajewski W., Sibilski H., Wojciechowski R.: “Numerical modeling of the electric field in a 24 kV switchgear”, 4th International Conference on High Voltage Engineering and Applications, Poznań, 8–11 Sept. 2014, IEEE Xplore, added 09 February 2015, DOI: 10.1109/ICHVE.2014.7035390.
• 2. Krajewski W.: “Numerical evaluation of the electric field in a compact switchgear of medium voltage”, Prace Instytutu Elektrotechniki (Proceedings of Electrotechnical Institute), No. 267, 2014, pp. 35–47.
• 3. PN-EN 62271-200: 2012 “High-voltage switchgear and controlgear – Part 200: AC metal-enclosed switchgear and controlgear for rated voltages above 1 kV and up to and including 52 kV”, PKN (Polish Normalization Committee).
• 4. http://www.ansys.com/Products/Electronics/ANSYS-Maxwell, Access : 13.06.2016.
• 5. Zienkiewicz O.C.: “The Finite Element in Engineering Science”, McGraw-Hill, New York, 1971.
• 6. Kuffel E., Kuffel J., Zaengl W.S.: “High Voltage Engineering Fundamentals”, Newnes, 2000.
• 7. Fotyma M., Życzyńska B.: “Withstand of sulphur hexafluoride in different electrode configurations”, Prace Instytutu Elektrotechniki (Proceedings of Electrotechnical Institute), No. 49, 1966, pp. 91–109 (in Polish).
• 8. Brebbia C.A.: “The Boundary Element Method for Engineers”, Pentech Press, London, 1978.
• 9. Singer H., Steinbigler H., Weiss P.: “A charge simulation method for the calculation of high voltage fields”, IEEE Trans. on Power Apparatus and Systems, Vol. 93, 1974, pp. 1660 – 1668.
• 10. Salon S.: “The hybrid finite element – boundary element method in electromagnetics”, IEEE Trans. on Magnetics, Vol. 22, 1985, pp. 1829–1834.
• 11. Krajewski W.: “Boundary and line elements in the analysis of selected EMC problems of low frequency”, Prace Instytutu Elektrotechniki (Proceedings of Electrotechnical Institute), No. 224, 2005, (Monograph in Polish).
• 12. Krajewski W.: “Numerical modelling of the electric field in HV substations”, IEE Proc. Sci. Meas. Technol., Vol. 151, No. 4, 2004, pp. 267–272.
• 13. Krajewski W.: “BEM analysis of 3D EMC problem with consideration of eddy-current effects”, IEE Proc. Sci. Measur. Technol., Vol. 153, No. 3, 2006, pp. 101–107.
• 14. Trkulja B., Štih Ž.: “Computation of electric fields inside large substations,” IEEE Trans. on Power Delivery, Vol. 24, No. 4, 2009, pp. 1898–1902.
• 15. Ranković A., Savić M.S.: “Generalized charge simulation method for the calculation of the electric field in high voltage substations”, Electrical Engineering, Vol. 92, No. 2, July 2010, pp. 69–77.
• 16. Shaalan E.M., Ghania S.M., Ward S.A.: “Analysis and measurement of electric field exposure inside a 500/220 kV air insulated substation”, Journal of Electrical Engineering, Vol. 12, Issue 2, 2012, pp. 77–84.
• 17. Metwally I.A.: “Reduction of electric-field intensification inside GIS by controlling spacer material and design”, Journal of Electrostatics, Vol. 70, 2012, pp. 217–224.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).