Naslov
Proračun prijelaznog povratnog napona na visokonaponskim SF6 prekidačima
(Calculation of transient recovery voltage on high voltage SF6 circuit breakers)

Autori
Zečević, Božo

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, diplomski rad

Fakultet
Fakultet elektrotehnike i računarstva / Zavod za visoki napon i energetiku

Mjesto
Zagreb

Datum
13.07

Godina
2022

Stranica
41

Mentor
Filipović-Grčić, Božidar

Ključne riječi
elektroenergetski sustav ; prekidač ; prijelazni povratni napon (PPN) ; EMTP ; kratki spoj ; prenaponi
(electrical power system ; circuit breaker ; transient recovery voltage (TRV) ; EMTP ; short circuit ; overvoltages)

Sažetak
Nakon svakog kvara u prijenosnoj mreži očekuje se prorada zaštite i isklop prekidača zbog izoliranja kvara. Pri isklopu se na prekidaču javlja prijelazni povratni napon uslijed razlike potencijala na njegovim kontaktima. Kratki spojevi koji se dogode na dalekovodu relativno blizu prekidača karakterizirani su visokofrekvencijskom oscilacijom napona na strani dalekovoda zbog refleksija naponskih putnih valova na vodu. Iako struja kratkog spoja u ovom slučaju može biti niža od kratkospojne prekidne moći prekidača, prekidanje je otežano zbog velike strmine prijelaznog povratnog napona koju uzrokuje visokofrekvencijska oscilacija. Isklapanje takvih kvarova posebno opterećuje visokonaponske prekidače, naročito moderne SF6 prekidače, pa se oni izdvajaju u posebnu vrstu kvara i nazivaju se bliskim kratkim spojevima te se posebno analiziraju. U periodu uspostavljanja prijelaznog povratnog napona sa strane dalekovoda do prve vršne vrijednosti (početni prijelazni povratni napon), koji traje nekoliko mikrosekundi, postoji opasnost od pojave termičkog proboja u SF6 prekidaču, što može imati teške posljedice kako za sam prekidač, tako i za ostale komponente u postrojenju. Upravo zbog toga, međunarodne norme precizno definiraju oblik prijelaznog povratnog napona pri ispitivanju prekidača u uvjetima bliskog kratkog spoja. Ukoliko se prekidači nalaze u rasklopnom postrojenju koje služi priključenju proizvodnih jedinica na prijenosnu mrežu (npr. hidroelektrane ili termoelektrane), pri bliskom kratkom spoju može se pojaviti visoka komponenta istosmjerne struje kratkog spoja što može uzrokovati dodatne probleme za prekidač, npr. odgođeni prolazak struje kratkog spoja kroz nulu. U okviru diplomskog rada: obrađena je dostupna literatura i zahtjevi međunarodnih normi na ispitivanje i otpornost visokonaponskih SF6 prekidača prema prijelaznom povratnom naponu ; izrađen je simulacijski model u programu EMTP za proračun prijelaznog povratnog napona na visokonaponskim SF6 prekidačima koji se nalaze u rasklopnom postrojenju u blizini proizvodnih jedinica ; napravljeni su proračuni prijelaznog povratnog napona na prekidaču u uvjetima bliskog kratkog spoja ; dan je osvrt na rezultate proračuna koji su dovedeni u korelaciju sa granicama krivulja prijelaznog povratnog napona koje su propisane međunarodnim normama za ispitvanje prekidača. Each fault in the transmission network should be detected by relay protection and switched off by high voltage circuit breakers. When switching off, a transient recovery voltage (TRV) appears at circuit breaker due to a potential difference at its contacts. Occurrence of a short-circuit on the overhead line relatively close to a circuit breaker (short line fault) is characterized by the high-frequency TRV oscillation from the line side caused by reflection of travelling waves between the circuit breaker and the place of the fault. Although the short-circuit current in this case may be lower than the short- circuit breaking power of the circuit breaker, the fault interruption is difficult due to the high rate of rise of the TRV caused by the high-frequency oscillation. Switching off short line faults is difficult task for high-voltage circuit breakers, especially modern SF6 circuit-breakers, so they are categorized into a special type of fault are analysed separately. In the transitional period of establishing TRV on the line side to the first peak (initial part of TRV), which lasts several microseconds, there is a risk of occurrence of thermal breakdown in the SF6 circuit breaker, which can have serious consequences for the circuit breaker and other high voltage equipment. For this reason, international standards precisely define the shape of the TRV when testing circuit breakers during short line fault. If the circuit-breakers are located in a substation connecting generation units to the transmission network (e.g., hydro or thermal power plants), a high DC component of short-circuit current may occur during a fault, which may cause additional problems for circuit breaker, e.g., delayed zero-crossing of short-circuit current. In this thesis the following topics are considered: 1. theoretical background and literature overview about TRV, short- line fault and requirements of international standards for testing high-voltage SF6 circuit breakers ; 2. development of a simulation model in the EMTP program for the calculation of TRV on high-voltage SF6 circuit breakers located in a substation close to generation units ; 3. calculations of TRV during short line fault ; 4. overview of the calculation results and correlation with the limits of the TRV curves prescribed by international standards.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Elektrotehnika

POVEZANOST RADA