Újdonságok a nagyfeszültségű - mee

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.


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


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


• 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


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


• 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


Helyettesítés szigetelésre

Lehetséges helyettesítő

gázok

Szigetelésre jelenleg a levegő

a legalkalmasabb ismert gáz


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


Levegő: 78 % N2 + 21 % O2

+ 1 % egyéb gázok






/O2

keverékben az O2

tartalmat





50%-os átütési feszültség a nyomás függvényében



A levegő

nyomását ugyanazon feltételek mellett közel háromszorosra kell növelni, hogy az elérje az SF6

villamos szilárdságát.






/O2

keverékben az O2

tartalmat





Szilárd szigetelőanyaggal burkolt vezetők

Helyettesítés levegővel és szilárd szigetelővel

15 -

20 %-al

nagyobb szigetelési szilárdság érhető

el


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


Példák levegővel szigetelt berendezésekre

24-36 kV, Pr

=1,4 barVákuum-megszakító

Mitsubishi C-GIS(Cubical

Gas

Insulated

Switchgear)


• 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


Ívoltás SF6

nélkül, példák

Jelenleg forgalomban lévő

126 kV-os vákuum-megszakító

2000 A, 40 kA


Ívoltás SF6

nélkül, példák

Csak szigetelőnek, szakaszolóban is alkalmazható a vákuum külön kamraként vagy megszakítóba integrálva.

Hitachi, 24 kV, 600 A, 25 kA


Ívoltás SF6

nélkül, példák

Mitsubishi, 24 kV, 630 A, 25 kA


H-TEC fejlesztések

H-TEC fejlesztések


H-TEC fejlesztések

Hyundai, 25,8 kV, 2000 A, 600 A, SF6


Hyundai, 25,8 kV, 2000 A, 600 A, száraz levegő

H-TEC fejlesztések


H-TEC fejlesztések

Hyundai, 170 kV, 3150 A, 2000 A, SF6 száraz levegő


H-TEC fejlesztések / Diplomamunka

25,8 kV-os földelő

szakaszoló megszakító



Működtető

rudazat:• 4 állapot megvalósítása


ANSYS 10.0A1PLOT NO. 1

MN

MX

.381E-122.1764.3526.5288.70410.8813.05615.23217.40819.584


Szakaszoló megszakító villamos térerősség-eloszlása



száraz levegővel szigetelt kapcsoló-berendezés, 25,8 kV, 2500 A



burkolat

átvezető-szigetelő

kapcsolókészülék

(megszakító)kapcsolókészülék

(földelőkapcsoló)

leágazás

átvezető-szigetelő

(kábeltér felé)

hajtás

gyűjtősín

száraz levegővel szigetelt kapcsoló-berendezés



A számításhoz szükséges modell kialakítása

a levegővel feltöltött berendezés villamos térszámításhoz használt modell és annak metszetei



Villamos térszámítás a „D” metszet mentén

levegőben Emeg

=3 kV/mm (p=0,5 bar túlnyomás esetén)



A berendezés módosítása

lekerekítési sugár növelése árnyékoló lemezzel

fázistávolság növelése

szilikon gumisapkák a vákuumkamrák széleire



A módosítás hatásának ellenőrzése

módosított geometria eredeti geometria levegőben Emeg

=3 kV/mm (p=0,5 bar túlnyomás esetén)


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


Köszönjük a figyelmet !

• Dr. Madarász György [email protected]• Heckl Tamás [email protected]• Varga Balázs [email protected]

mailto:[email protected]



Újdonságok a nagyfeszültségű - mee

Documents