BADANIE WŁAŚCIWOŚCI MAGNETYCZNYCH STYKÓW KOMÓR PRÓŻNIOWYCH

1. BADANIE WŁAŚCIWOŚCI MAGNETYCZNYCH STYKÓW KOMÓR PRÓŻNIOWYCH Andrzej Dzierżyński, Andrzej Grodziński, Artur Hejduk, Krzysztof Krasuski, Andrzej Szymański Instytut Elektrotechniki

2. Przebadano 3 konstrukcje styków komór próżniowych do wyłączników SN: bipolarną, kwadropolarną i unipolarną. • Obliczono: • rozkład gęstości prądu w stykach; • przyrost temperatury w warunkach wyłączania prądu zwarciowego 25 kA/10ms; • przyrost temperatury podczas cyklu ZW - załączenia i wyłączenia prądu zwarciowego. • Ponadto wykonano pomiary rozkładu składowych (promieniowej, obwodowej, osiowej) indukcji magnetycznej dla powyższych konstrukcji.

3. Obudowa ceramiczna Ekran Styk górnynieruchomy Przerwa międzystykowa Mieszek Styk dolnyruchomy Budowa komory próżniowej

4. Badania układów stykowych podjęto w związku z realizowanym w obu Instytutach projektem p.t. „Opracowanie nowej generacji łączników dla dystrybucji energii elektrycznej średniego napięcia” • Wykonawcy - konsorcjum w skład którego wchodzi: Instytut Elektrotechniki Instytut Tele- i Radiotechniczny Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna GospodarkaFundusze Europejskie – dla rozwoju innowacyjnej gospodarki

5. W ramach projektu zostanie opracowana rodzina wyłączników na napięcie znamionowe 7.2 kV

6. W ramach Projektu zostanie opracowany również stycznik na napięcia znamionowe 7.2 kV i prąd znamionowy łączeniowy 630 A o podwyższonych parametrach łączeniowych

7. Wyniki obliczeń rozkładu gęstości prądu znamionowego 1250 A, 50 Hz w styku bipolarnym

8. Wyniki obliczeń rozkładu gęstości prądu znamionowego 1250 A, 50 Hz w styku kwadropolarnym

9. Wyniki obliczeń rozkładu gęstości prądu znamionowego 1250 A, 50 Hz w styku unipolarnym

10. Wyniki obliczeń rozkładu przyrostów temperatury dla prądu zwarciowego 25 kA, 50 Hz w styku bipolarnym po 10 ms.

11. Wyniki obliczeń rozkładu przyrostów temperatury dla prądu zwarciowego 25 kA, 50 Hz w styku kwadropolarnym po 10 ms.

12. Wyniki obliczeń rozkładu przyrostów temperatury dla prądu zwarciowego 25 kA, 50 Hz w styku unipolarnym po 10 ms.

13. Schemat układu do pomiaru rozkładu indukcji pola magnetycznego, generowanego pomiędzy stykami przez prąd zwarciowy

14. Stanowisko do pomiaru składowych indukcji pola magnetycznego, rejestrator, notebook z programem WinHioki

15. 1 – cewka mierząca składową promieniową indukcji 2 - cewka mierząca składową obwodową indukcji 3 - cewka mierząca składową osiową indukcji Układ sond pomiarowych

16. Linie, wzdłuż których mierzono pole na powierzchni styków

17. Styki bipolarne na stanowisku pomiarowym

18. Zmierzony rozkład składowej osiowej indukcji magnetycznej dla styków bipolarnych (największa wartość 623.4 mT odpowiadająca 50 kA)

19. Styki kwadropolarne na stanowisku pomiarowym

20. Zmierzony rozkład składowej osiowej indukcji magnetycznej dla styku kwadropolarnego (największa wartość 170 mT odpowiadająca 50 kA)

21. Styki unipolarne na stanowisku pomiarowym

22. Zmierzony rozkład składowej osiowej indukcji magnetycznej dla styku unipolarnego (największa wartość 286,7 mT odpowiadająca 50 kA)

23. Dalsze badania prezentowanych konstrukcji styków będą polegały na wykonywaniu prób zwarciowych w rozbieralnej komorze próżniowej. Rozbieralna komora próżniowa oraz stanowisko pompowe firmy Balzers wytwarzające ciśnienie końcowe p = 5 x 10-7 mbara

24. Wnioski • Dla zaprojektowanych konstrukcji styków obliczono rozkłady gęstości prądu w stykach: • największa obliczona gęstość prądu znamionowego 1250 A wynosi w styku unipolarnym 1.4 A/mm2, w bipolarnym 3.1 A/mm2, w kwadropolarnym 4.6 A/mm2. • Obliczono przyrosty temperatury podczas wyłączania prądu zwarciowego 25 kA (10 ms) wynoszą: • przyrost wynosił w styku unipolarnym 0.05° C, bipolarnym 0.2° C, a kwadropolarnym 0.5° C. • Jak wynika z obliczeń najwyższy lokalny przyrost temperatury jest nieduży i nie zagraża utratą połączenia pomiędzy cewką a nakładką stykową; • możliwe jest zatem przyjęcie nawet większych gęstości prądu na tych połączeniach.

25. Podobne obliczenia wykonano dla przypadku wyłączania prądu cyklu ZW: • przyjęto, ze czas przepływu prądu pomiędzy Z i W wynosi 30 ms; • przyrost temperatury podczas trwania cyklu ZW wynosił w styku: unipolarnym - 0.14° C, bipolarnym - 0.7° C, kwadropolarnym -1.4° C; • obliczone przyrosty nie mają znaczącego wpływu na jakość połączeń lutowniczych pomiędzy cewką styku a nakładką.

26. Przeprowadzono pomiary składowej osiowej indukcji magnetycznej na powierzchni styków. Wyniki pomiarów przeliczono dla prądu zwarciowego 50 kA. Najbardziej równomierny rozkład występuje w styku unipolarnym. Największa wartość składowej osiowej indukcji wynosiła dla styku bipolarnego 623 mT, unipolarnego 287 mT, kwadropolarnego 170 mT. • Dalszym etapem badań prezentowanych konstrukcji styków będą próby zwarciowe w rozbieralnej komorze próżniowej, które pozwolą na poznanie zjawisk zachodzących podczas wyłączania prądu w próżni.

27. Dziękuje za uwagę