Numerical evaluation of the electric field in a compact switchgear of medium voltage

• Autorzy: Krajewski W.

Warianty tytułu

PL

Numeryczne wyznaczanie pola elektrycznego w kompaktowej rozdzielnicy średniego napięcia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Numerical evaluation of the electric field distribution In and around electric power devices can significantly facilitate their designing and redesigning processes. Such an approach is here applied to support the redesigning process of a gas insulated switchgear (GIS) of medium voltage. The electric field has been investigated with a professional software packane Maxwell (Ansoft) that employs the finite element method (FEM). The obtained results enabled to determine points of the maximum electric field strength In the load-switch compartment of the considered GIS. These results indicato that the apparatus is oversized and its overall dimensions can be reduced.

PL

Numeryczne wyznaczanie rozkładów pola elektrycznego, zarówno w otoczeniu, jak i wewnątrz urządzeń elektroenergetycznych, może w istotny sposób usprawnić proces ich projektowanie bądź przekonstruowania. W artykule przedstawiono zastosowanie tego rodzaju obliczeń w odniesieniu do kompaktowej rozdzielnicy średniego napięcia z izolacją gazową SF6, w kontekście możliwości poddania jej procesowi miniaturyzacji. Zastosowano profesjonalne oprogramowanie Maxwell firmy Ansoft bazujące na metodzie elementów skończonych. W wyniku obliczeń wyznaczono obszary o największych wartościach natężenia pola elektrycznego w przedziale rozłącznika rozważanej rozdzielnicy. Stwierdzono, że aparat jest przewymiarowane i może być poddany procesowi miniaturyzacji.

Słowa kluczowe

EN

compact switchgear; electric field; gaseous insulation; finite element method; load switch

PL

rozdzielnica kompaktowa; izolacja gazowa; metoda elementów skończonych; pole elektryczne; rozłącznik

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Elektrotechniki
• Czasopismo: Prace Instytutu Elektrotechniki
• Rocznik: 2014
• Tom: Z. 267
• Strony: 35--47
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., wz.

Twórcy

autor

Krajewski W.

• Laboratory of Numerical Computations, Electrotechnical Institute

Bibliografia

• 1. Messerer F., Boeck W., Steinbigler H. and Chakravorti S.: “Enhanced Field Calculation for HVDC GIS”, Gaseous Dielectrics IX, Edited by Christophorou and Olthoff, Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York, 2001
• 2. Krajewski W.: “Numerical modelling of the electric field in HV substations”, IEE Proc. Sci. Meas. Technol., Vol. 151, No. 4, 2004, pp. 267-272
• 3. Trkulja B., Štih Ž.: “Computation of electric fields inside large substations,” IEEE Trans. on Power Delivery, Vol. 24, No. 4, 2009, pp. 1898-1902
• 4. 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
• 5. 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
• 6. Shaalan E.M., Ghania S.M., Ward S.A.: “Analysis and measurement of electric field exposure inside 500/220 kV air insulated substation”, Journal of Electrical Engineering, Vol. 12, Issue 2, 2012, pp. 77-84
• 7. Zhang Z., Xie X., Li L., Xiao D., He W.: “Super-fast multipole method for Power frequency electric field in substations”, COMPEL, Vol. 33, No. 1-2, 2014, pp. 594-610
• 8. Krajewski W., Sibilski H., Wojciechowski R.: “Electric field analysis in a switchgear of medium voltage”, Prace Instytutu Elektrotechniki (Proceedings of Electrotechnical Institute), No. 263, 2013, pp. 33-49 (in Polish)
• 9. 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, 2014
• 10. http://zpue.pl/en/mv-switchgear/tpm/information.html
• 11. “Kyoto Protocol to the United Nations Framework Convention on Climate Change”, United Nations, 1998
• 12. “Switchgear and SF6 gas”, European Low Voltage Switchgear and Controlgear Association, CAPIEL HV-ESDD1-R1-1.02, 31 January, 2002
• 13. Kuffel E., Kuffel J., Zaengl W.S.: “High Voltage Engineering Fundamentals”, Newnes, 2000
• 14.Fptyma M., Życzyńska B. “Withstand of sulfur hexafluoride in different electrode configurations”, Prace Instytutu Elektrotechniki (Proceedings of Electrotechnical Institute), No. 49, 1966, pp. 91-109 (in Polish)
• 15. Peak W.F.: “Dielectric Phenomena in High Voltage Engineering”, McGraw-Hill, 1929
• 16. Zienkiewicz O.C.: “The Finite Element in Engineering Science”, McGraw-Hill, New York, 1971
• 17. Brebbia C.A., Telles J.C.F, Wrobel L.C.: “Boundary Element Techniques”, Springer, Berlin Heidelberg New York, 1984
• 18. 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)
• 19. PN-EN 60694: “Common specifications for high-voltage switchgear and controlgear standards”, PKN (Polish Normalization Committee), 6th September, 2004
• 20. PN-EN 62271-200: 2012 “High-voltage switchgear and controlgear – Part 200: AC metalenclosed switchgear and controlgear for rated voltages above 1 kV and up to and including 52 kV”, PKN (Polish Normalization Committee)