Újdonságok a nagyfeszültségű - mee
TRANSCRIPT
Hyundai Technology Center Hungary Kft
Újdonságok a nagyfeszültségű kapcsoló-berendezés fejlesztésben
Dr. Madarász György (H-TEC KFT)
Heckl Tamás (BME-VET, H-TEC ösztöndíjas PhD hallgató)
Varga Balázs (BME-VET, H-TEC ösztöndíjas PhD hallgató)
MEE -
Villamos kapcsolókészülékek és berendezések szakmai nap
2007. november 13.
Hyundai Technology Center Hungary Kft
Tartalom
• Előzmények: Miért kérdéses az SF6
gáz alkalmazása?
• Gázszigetelés SF6
nélkül (Az SF6
gáz helyettesítése szigetelésre)
• Új, SF6
-mentes kapcsoló-berendezések
• SF6
-mentes ívoltási technológia
• Fejlesztések a H-TEC Kft-nél
Hyundai Technology Center Hungary Kft
A nagyfeszültségű berendezések legfontosabb komponense az SF6
gáz.
Kiváló ívoltási és szigetelési tulajdonsága miatt megszakítókban és csak szigetelőközegként is használják.
A gázszigeteléses technológia jelentős méretcsökkenést hozott.
gázszigetelt alállomás (GIS)
légszigetelt, szabadtéri alállomás (AIS)
Előzmények
Hyundai Technology Center Hungary Kft
• A GWP (Global Warming Potential) kifejezi, hogy egy gáz üvegházhatása hányszorosa a CO2
üvegházhatásának.1GWP
2CO =
900 23GWP6SF =
• 1995-ben bebizonyosodott az SF6
üvegházhatást fokozó tulajdonsága
• Kiotói Egyezmény (1997) ÜHG kibocsátásának csökkentése (CO2, CH4, PFC, HFC, N2O, SF6
)
• Az SF6
80%-át a villamosipar hasznosítja, viszont az innen származó kibocsátás a teljes megtermelt mennyiségnek 0,05 %-a (2002).
Előzmények
• Bomlási ideje: 3200 év
Hyundai Technology Center Hungary Kft
Mit lehet tenni? - Álláspontok
1.
Meghagyjuk, de a kezelését szigorítjuk
• gyártást, szállítást, felhasználást dokumentáljuk
• szivárgást csökkentjük
• újrafelhasználást tökéletesítjük
• kisebb térfogatú berendezések tervezése (kevesebb gáz)
2.
Helyettesítjük
• csökkenetett SF6
tartalmú gázkeverékkel
• más gázzal vagy gázkeverékkel
Előzmények
Hyundai Technology Center Hungary Kft
• Neves gyártók nagy mértékben támogatják a helyettesítésre irányuló kutatásokat.
• Cél: legalább olyan tulajdonságokkal rendelkezzen, mint az SF6
, de környezetbarát legyen
• Jelenleg nem ismerünk olyan gázt vagy gázkeveréket, amely minden tekintetben megfelelne az SF6
helyettesítőjeként.
• A továbbiakban külön kezeljük a szigetelési és ívoltási tulajdonságot.
Előzmények
Hyundai Technology Center Hungary Kft
Helyettesítés szigetelésre
Lehetséges helyettesítő
gázok
Szigetelésre jelenleg a levegő
a legalkalmasabb ismert gáz
Hyundai Technology Center Hungary Kft
Milyen lehetőségeink vannak a jobb szigetelés elérésére?
Helyettesítés levegővel
• megnöveljük N2
/O2
keverékben az O2
tartalmat
• növeljük a nyomást megerősített burkolat szükséges
• nagy térerősségű részeken vagy a berendezés több részén szilárd szigetelőanyagot használunk
• megnöveljük az elektródatávolságot a méretek megnőnek
Hyundai Technology Center Hungary Kft
Levegő: 78 % N2 + 21 % O2
+ 1 % egyéb gázok
Helyettesítés szigetelésre
Hyundai Technology Center Hungary Kft
Milyen lehetőségeink vannak a jobb szigetelés elérésére?
Helyettesítés levegővel
• megnöveljük N2
/O2
keverékben az O2
tartalmat
• növeljük a nyomást megerősített burkolat szükséges
• nagy térerősségű részeken vagy a berendezés több részén szilárd szigetelőanyagot használunk
• megnöveljük az elektródatávolságot a méretek megnőnek
Hyundai Technology Center Hungary Kft
50%-os átütési feszültség a nyomás függvényében
Helyettesítés szigetelésre
Hyundai Technology Center Hungary Kft
A levegő
nyomását ugyanazon feltételek mellett közel háromszorosra kell növelni, hogy az elérje az SF6
villamos szilárdságát.
Helyettesítés szigetelésre
Hyundai Technology Center Hungary Kft
Milyen lehetőségeink vannak a jobb szigetelés elérésére?
Helyettesítés levegővel
• megnöveljük N2
/O2
keverékben az O2
tartalmat
• növeljük a nyomást megerősített burkolat szükséges
• nagy térerősségű részeken vagy a berendezés több részén szilárd szigetelőanyagot használunk
• megnöveljük az elektródatávolságot a méretek megnőnek
Hyundai Technology Center Hungary Kft
Szilárd szigetelőanyaggal burkolt vezetők
Helyettesítés levegővel és szilárd szigetelővel
15 -
20 %-al
nagyobb szigetelési szilárdság érhető
el
Hyundai Technology Center Hungary Kft
Példák levegővel szigetelt berendezésekre
24 kV , 600 A, 25 kA, Pr
=3,5 barVákuum-megszakító
4-állású
földelő
szakaszoló-kapcsoló
72 kV, 1200 A, 25 kA, Pr
=5 barVákuum-megszakító
4-állású
földelő
szakaszoló-kapcsoló
Hitachi megoldások
Hyundai Technology Center Hungary Kft
Példák levegővel szigetelt berendezésekre
24-36 kV, Pr
=1,4 barVákuum-megszakító
Mitsubishi C-GIS(Cubical
Gas
Insulated
Switchgear)
Hyundai Technology Center Hungary Kft
• ívoltásra a vákuum technológia bizonyul a legmegfelelőbb helyettesítésnek
• eddig középfeszültségen volt elterjedt• folyamatos fejlesztések nagyfeszültségre
Ívoltás SF6
nélkül, példák
1,3 m hosszú, 70 kg
Hyundai Technology Center Hungary Kft
Ívoltás SF6
nélkül, példák
Jelenleg forgalomban lévő
126 kV-os vákuum-megszakító
2000 A, 40 kA
Hyundai Technology Center Hungary Kft
Ívoltás SF6
nélkül, példák
Csak szigetelőnek, szakaszolóban is alkalmazható a vákuum külön kamraként vagy megszakítóba integrálva.
Hitachi, 24 kV, 600 A, 25 kA
Hyundai Technology Center Hungary Kft
Hyundai, 25,8 kV, 2000 A, 600 A, száraz levegő
H-TEC fejlesztések
Hyundai Technology Center Hungary Kft
H-TEC fejlesztések
Hyundai, 170 kV, 3150 A, 2000 A, SF6 száraz levegő
Hyundai Technology Center Hungary Kft
H-TEC fejlesztések / Diplomamunka
25,8 kV-os földelő
szakaszoló megszakító
Hyundai Technology Center Hungary Kft
H-TEC fejlesztések / Diplomamunka
Működtető
rudazat:• 4 állapot megvalósítása
Hyundai Technology Center Hungary Kft
ANSYS 10.0A1PLOT NO. 1
MN
MX
.381E-122.1764.3526.5288.70410.8813.05615.23217.40819.584
H-TEC fejlesztések / Diplomamunka
Szakaszoló megszakító villamos térerősség-eloszlása
Hyundai Technology Center Hungary Kft
H-TEC fejlesztések / Diplomamunka
száraz levegővel szigetelt kapcsoló-berendezés, 25,8 kV, 2500 A
Hyundai Technology Center Hungary Kft
H-TEC fejlesztések / Diplomamunka
burkolat
átvezető-szigetelő
kapcsolókészülék
(megszakító)kapcsolókészülék
(földelőkapcsoló)
leágazás
átvezető-szigetelő
(kábeltér felé)
hajtás
gyűjtősín
száraz levegővel szigetelt kapcsoló-berendezés
Hyundai Technology Center Hungary Kft
H-TEC fejlesztések / Diplomamunka
A számításhoz szükséges modell kialakítása
a levegővel feltöltött berendezés villamos térszámításhoz használt modell és annak metszetei
Hyundai Technology Center Hungary Kft
H-TEC fejlesztések / Diplomamunka
Villamos térszámítás a „D” metszet mentén
levegőben Emeg
=3 kV/mm (p=0,5 bar túlnyomás esetén)
Hyundai Technology Center Hungary Kft
H-TEC fejlesztések / Diplomamunka
A berendezés módosítása
lekerekítési sugár növelése árnyékoló lemezzel
fázistávolság növelése
szilikon gumisapkák a vákuumkamrák széleire
Hyundai Technology Center Hungary Kft
H-TEC fejlesztések / Diplomamunka
A módosítás hatásának ellenőrzése
módosított geometria eredeti geometria levegőben Emeg
=3 kV/mm (p=0,5 bar túlnyomás esetén)
Hyundai Technology Center Hungary Kft
Összefoglalás
• A gáz helyettesítésére irányuló
kutatások és fejlesztések folyamatosak
• 170 kV-ig szigetelőgázként kiváltható
az SF6
• Egyelőre a száraz levegő
kedvező
megoldásnak tűnik szigetelésre
• Egyre nagyobb feszültségszintre készülnek már vákuum-megszakítók
• Távol-Kelet a fejlesztésben előrébb jár, már léteznek környezetbarát berendezéseik a kereskedelemben
Hyundai Technology Center Hungary Kft
Köszönjük a figyelmet !
• Dr. Madarász György [email protected]• Heckl Tamás [email protected]• Varga Balázs [email protected]