This paper reports on analyses and testing of sensitive power electronics components encapsulation concept, enabling operation in harsh, especially high pressure environments. The paper describes development of the concept of epoxy modules that can be used for protecting of the power electronics components against harsh environmental conditions. It covers modeling of the protective capsules using a simple analytical approach and Finite Element Method (FEM) models and validation of the developed models with the high pressure tests on samples fabricated. The analyses covered two types of the epoxy modules: of sphere- and elongated- shape, both with electrical penetrators that enable electrical connection of the encapsulated components with external power sources as well as other power modules and components. The tests were conducted in a pressure chamber, with a maximum applied pressure of 310 bars, for which online strain measurements have been conducted. The experimental results were compared with the simulation results obtained with analytical and FEM models, providing validation of the models employed. The experimental part of this work was conducted in collaboration with Polish Naval Academy in Gdynia.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In electric power products development, thermal aspects are becoming very important because they guarantee the correct operation of product. The specified temperature limits cannot be exceeded. Thus, knowledge of temperature behavior is very important factor in order to predict reliability and performance in its working environment. In this paper some bases of Thermal Network Method (TNM) modeling in application to transient rating calculations of typical GIS compartment arrangements are presented. Thermal network composed of heat sources, thermal resistances and capacitances can be easily represented and calculated by means of ATP-EMTP programs (also OrCAD Capture environment).
PL
W dobie rozwoju produktów energii elektrycznej, aspekty cieplne stają się bardzo ważnym czynnikiem, ponieważ w celu zagwarantowania prawidłowego działania urządzeń i aparatów elektrycznych, temperatury nie powinny przekraczać wartości dopuszczalnych. Analiza warunków termicznych jest bardzo ważnym czynnikiem w celu przewidzenia skuteczności i niezawodności w danym środowisku pracy. W poniższym artykule zostały zaprezentowane podstawy modelowania z zastosowaniem metody sieci termicznych – metoda pozwala na wykonywanie obliczeń wartości znamionowych w typowych modułach stacji typu GIS. Sieć termiczna składa się ze źródła ciepła, rezystancji i pojemności termicznej oraz została zaprezentowana i zasymulowana w środowisku ATP-EMTP (a także w programie OrCAD Capture).
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This paper aims to describe the effect of switching frequency selection for three-level NPC inverter and its impact on the quality of output waveforms for different cable lengths connecting the inverter with motor. Authors propose an optimal switching frequency selection as an option to overall limitation of THD. Traditional and the most popular techniques to limit the THD have been reviewed in order to compare with the proposed method. Simulation verification shows that harmonic spectrum generated by the inverter with the switching frequency selected at the minimum equivalent impedance of the network cable resulting in decrease of total level of harmonics contents.
PL
W artykule została przedstawiona analiza wyboru częstotliwości przełączania trójpoziomowego falownika napięcia, oraz jej wpływu na jakość przebiegów wyjściowych dla różnych długości kabli. Autorzy proponują wybór częstotliwości przełączania, jako jedną z opcji ograniczenia współczynnika THD. W artykule przedstawiono tradycyjne i najbardziej popularne techniki ograniczenia współczynnika THD w celu ich porównania z proponowaną metodą. Wyniki symulacyjne wykazały, że ilość harmonicznych generowanych przez falownik jest mniejsza, jeśli falownik pracuje przy częstotliwości, dla której impedancja zastępcza kabla jest najmniejsza.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono wybrane aspekty analizy koordynacji izolacji wykorzystywane w praktyce projektowania stacji wysokich i najwyższych napięć. Omówiono główne założenia typowych analiz przepięciowych oraz przedstawiono metody obliczeniowe wspomagające proces poprawnego doboru środków ochrony odgromowej. Przedstawiono metody modelowania narażeń przepięciowych oraz modele poszczególnych elementów systemu, istotnych z puntu widzenia koordynacji izolacji. Szczególny nacisk położono na uwzględnienie zjawisk nieliniowych oraz charakterystyk częstotliwościowych, pozwalających na uzyskanie wymaganej dokładności obliczeń. Przedstawiono wyniki przykładowej analizy wpływu długości linii kablowej na wartości przepięć występujących w miejscu zainstalowania transformatora. Analizę przepięciową przeprowadzono dla schematu jednokreskowego typowej stacji rozdzielczej wysokich napięć w izolacji gazowej typu SF6, dla której przyjęto typowe parametry konstrukcyjne linii napowietrznych i kablowych, parametry konstrukcji wsporczych linii napowietrznych, oraz modele aparatów i urządzeń stacji wraz z doprowadzeniami, w szczególności modele transformatorów oraz ograniczników przepięć. Dla ograniczników przepięć dokonano oceny skuteczności i niezawodności ograniczników, związanej ze zdolnością ograniczników do pochłaniania i skutecznego odprowadzania energii wydzielanej podczas zadziałania, oraz pozwalającej na weryfikację poprawności doboru ograniczników dla pracy w danych warunkach przepięciowych. Przedstawiona w pracy analiza wskazuje, że połączenia kablowe mogą w znaczny sposób zmieniać narażenia powstałe w wyniku przepięć atmosferycznych w linie dochodzące do stacji, a tym samym wpływać na narażenia napięciowe, jakim w trakcie eksploatacji poddawane są układy izolacyjne aparatów i urządzeń.
EN
In the paper practical aspects of insulation co-ordination analyses are presented for high and ultra high voltage Gas Insulated Switchgear substations. Modeling methods are elaborated for proper selection of overvoltage protection measures, such as surge arresters, overhead lines towers grounding system, and line insulators chain lengths. The methods of lightning surges and substation equipment modeling were presented with special interest in modeling of nonlinear phenomena and high frequency characteristics, allowing for the required accuracy of the simulation results. The results for exemplary insulation co-ordination analysis are presented, showing the cable line impact on the substation overvoltages. The analysis was performed for a Single Line Diagram of an exemplary typical High Voltage GIS substation, for which a typical configuration and parameters of the elements have been assumed: overhead lines, substation apparatus, transformers and surge arresters. For the surge arresters, the analysis of the arresters reliable and efficient energy dissipation was analyzed, which allowed for evaluation and verification of proper selection and operation of the equipment in given voltage stress conditions and the assumed substation layout. The analyses presented in the paper shows that the cable line connections within or between substations have significant impact on overvoltages, which can threaten insulation system of transformers and can also influence selection of number and location placement of the surge arresters.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This paper presents detailed analysis of phenomena which occur in cable connection between the drive and the motor. The impact of cable length on the proper inverter operation as well as protection against additional stress of motor caused by reflection in cable is analyzed, on a model developed for this purpose. Several configurations of output LC filters were implemented to investigate the optimal solution to reduce transient effect caused by dv/dt and high order harmonics.
PL
W artykule przedstawiono analizę zjawisk występujących w układzie zasilania silnika indukcyjnego z trójpoziomowego falownika napięcia poprzez linię kablową. Zbadano wpływ długości linii kablowej na przebiegi wyjściowe falownika dla różnych konfiguracji filtra. Celem badań było ustalenia topologii filtra zapewniającej uniwersalność rozwiązania napędu przekształtnikowego, a zarazem eliminującej niekorzystne zjawiska występujące w tego typu układach.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Ultra High Voltage (UHV) Gas-Insulated Disconnector Switch is a switching device whose operation is associated with generation of Very Fast Transient Overvoltages (VFTO). As VFTO propagate throughout the substation, they might affect both power equipment, such as bushings and transformers, and also become a dimensioning factor for the UHV GIS elements. In UHV GIS substations a special attention towards VFTO is needed due to the lowered insulation coordination margin for such high voltage levels. In the paper the calculation method is presented which contributes to the accuracy of the VFTO calculation for the insulation coordination analyses. VFTO insulation co-ordination study for exemplary UHV GIS substation is presented. The method presented can lead to more optimized design of the substation elements resulting in more reliable and cost effective solutions.
PL
Odłączniki instalowane w gazowych stacjach najwyższych napięć są złożonymi urządzeniami, których działaniu towarzyszy generowanie przepiąć o najwyższych spotykanych w systemie elektroenergetycznym częstotliwościach. Propagacja tych przepięć powoduje zagrożenie dla urządzeń, jak również stanowi istotne kryterium decydujące o konstrukcji elementów izolacyjnych rozdzielnicy. W artykule przedstawiono metodę pozwalającą na uwzględnienie w analizie koordynacji izolacji rzeczywistych wartości przepięć właściwych dla konstrukcji odłącznika. Wyniki analizy zastosowano do obliczeń przepięć w przykładowym modeli gazowej stacji rozdzielczej najwyższych napięć.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In the present paper simulations of the lightning overvoltages propagation phenomenon in a typical 420 kV SF6 GIS substations are presented. A new overvoltage mitigating passive device in a form of a high-voltage L-C filter is proposed. A process of its development and research is explained along with a simulation results. As demonstrated, the proposed device can be used in HV networks as an alternative or additional improvement for lightning overvoltages mitigation purposes. All simulations have been conducted using MATLAB and ATP/EMTP software.
PL
W artykule przedstawiono symulacje wyładowań atmosferycznych i propagacji fali przepięciowej w typowych stacjach GIS. Zaprezentowano możliwość zapewnienia dodatkowej ochrony przeciwprzepięciowej poprzez ograniczenie maksymalnej wartości przepięć za pomocą filtru L-C. Proponowane rozwiązanie może być użyte jako alternatywne lub spełniające dodatkową ochronę przeciwprzepięciową. Symulacje przeprowadzono przy użyciu programów MATLAB i ATP/EMTP.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Increasing power demand in China requires an efficient and reliable transmission system at highest voltage levels of 1100 kV AC. The paper presents measurement and simulation results performed for UHV disconnector testing in demonstration pilot project in China. Very Fast Transient Overvoltages impact on the disconnector design is investigated. A new approach of Trapped Charge Voltage analysis is presented wchich allows one to select the design optimized for more realistic calculation of overvoltages due to the disconnector operations.
PL
Rosnące zapotrzebowanie na moc elektryczną w Chinach skutkuje ciągłym podwyższaniem napięć przesyłowych w celu ograniczenia strat mocy. W gazowych rozdzielnicach najwyższych napięć istotnym zagadnieniem jest analiza przepięć spowodowanych operacją odłącznika. W artykule przedstawiono wyniki pomiarów i symulacji przeprowadzonych w układzie próby typu odłącznika w celu ograniczania przepięć poprzez zmianę prędkości rozchodzenia się styków odłącznika.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In the present paper simulations of the propagation of lightning overvoltages in a typical HV GIS substation are presented. The influence of HV LC filter on maximum overvoltages peak values was analyzed. Additionally, an improvement to the surge protection by using a HV filtering element introduced at the connecting point between the GIS substation and the transmission line has been proposed.
PL
W artykule przedstawiono symulacje wyładowań atmosferycznych i propagacji fali przepięciowej w typowej stacji GIS wysokiego napięcia. Zaprezentowano możliwość zapewnienia dodatkowej ochrony przeciwprzepięciowej poprzez ograniczenie maksymalnej wartości przepięć za pomocą wysokonapięciowego filtra w miejscu połączenia przesyłowej linii napowietrznej ze stacją GIS.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In the present article simulations of the lightning overvoltages propagation phenomenon in a typical HV GIS substation are presented. As demonstrated, analyzed overvoltages are dependent on various system parameters. The influence of key factors on maximum overvoltage peak values was presented. Additionally, an improvement to the surge protection by using a HV filtering element introduced at the connecting point between the GIS station and the transmission line has been proposed.
PL
W artykule zostały zaprezentowane przykładowe symulacje wyładowań atmosferycznych i propagacji fali przepięciowej w typowej stacji GIS wysokiego napięcia. Wykazano zależność symulowanych przepięć od parametrów systemu oraz wykazano wpływ kluczowych parametrów na maksymalne wartości przepięć. Zaprezentowano możliwość zapewnienia dodatkowej ochrony przeciwprzepięciowej poprzez wprowadzenie wysokonapięciowego filtra w miejscu połączenia przesyłowej linii napowietrznej ze stacją GIS.
Ferroresonance is a phenomenon usually initiated by transients in power networks resulting from e.g. switching operations or ground faults. Non linear behavior of the core of an inductive voltage transformer results in magnetic saturation. long-lasting ferroresonant state is dangerous to the equipment due to prolonged overvoltage and large overcurrents in HV windings.in the present article numerical simulations of the ferroresonance phenomenon in a HV inductive Vare presented. the ferroresonant oscillations analyzed result from interaction between the voltage transformer and a grading capacitance of a circuit breaker.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiona jest metodologia automatyzacji testów przekaźników zabezpieczeniowych. Pokazany jest model pozwalający na elektroniczną reprezentację sekwencji testowych, odpowiadających tradycyjnym specyfikacjom testów. Opisywana metodologia została wykorzystana przy realizacji oprogramowania używającego opartej na IEC 61850 informacji o testowanym systemie.
EN
A method for test automation of protection relays is presented in the paper. A model allowing for software representation of test sequences corresponding to traditional test specifications is discussed. A software environment, using IEC 61850-based information about the system under test has been created based on this method.
W artykule przedstawiono wybrane zagadnienia dotyczące modelowania cyfrowego z zastosowaniem metody elementów skończonych i programu komputerowego ANSYS zjawisk występujących w przestrzeni międzystykowej komory gaszeniowej łącznika próżniowego podczas wymuszonego impulsem przeciwprądu gaszenia luku próżniowego.
EN
The paper presents chosen problems of digital modelling of phenomena which occur in the inter-electrode gap of vacuum switches chamber during the forced counter-current commutation. In the presented modelling a finite element method and ANSYS software were used.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono matematyczno-fizyczny model do symulacji cyfrowej zjawisk połukowych występujących podczas wymuszonego impulsem przeciwprądu gaszenia łuku prądu stałego w próżni oraz przykładowe wyniki przeprowadzonych symulacji tych zjawisk w funkcji wybranych parametrów łącznika próżniowego.
EN
The paper presents mathematically - physical model of post-arc phenomena which occur during the forced counter - current commutation in vacuum. The model is used to the digital simulation and analysis of phenomena in function of chosen parameters of the tested vacuum switches.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW