Повышение пропускной способности ограничителей перенапряжений в составе вакуумных выключателей постоянного тока

  • Дмитрий Фёдорович Алфёров
  • Александр Николаевич Бардин
  • Александр Исаакович Будовский
  • Виктор Михайлович Володин
  • Алексей Валерьевич Калинов
  • Евгения Викторовна Цхай
DOI: https://doi.org/10.24160/0013-5380-2020-4-35-43
Ключевые слова: электрические сети, короткое замыкание, отключение, дугогасительная камера, ограничение перенапряжений

Аннотация

Одной из проблем, которую необходимо решить при отключении токов короткого замыкания в вакуумном выключателе постоянного тока, является рассеяние электромагнитной энергии, запасенной в индуктивности сети Lc и приносимой источником к моменту отключения тока, а также ограничение перенапряжений, возникающих на элементах выключателя. Высокий уровень перенапряжений обусловлен быстрым спадом тока отключения в сети с индуктивностью Lc , которая,например, в тяговых сетях электрифицированного железнодорожного транспорта достигает15 мГн. Для решения этой проблемы используется ограничитель перенапряжений нелинейный (ОПН), который устанавливается параллельно выключателю и ограничивает перенапряжения, а также поглощает накопленную в индуктивности сети электромагнитную энергию. Поглощенная энергия не должна превышать энергию, рассеиваемую во внешнем пространстве. Впротивном слу чае произойдет постоянное нарастание температуры ОПН с последующим его тепловым разрушением. Энергия, поглощаемая в блоке ОПН при отключении тока зависит от тока отключения I br и индуктивности сети Lc . Рассеиваемая энергия зависит от конструктивного исполнения блока и массы подводящих шин. Баланс между поглощенной и рассеиваемой энергией определяет пропускную способность блока ОПН без его деградации. Пропускная способность ОПН при импульсах большого тока определяется способностью выдерживать максимальное значение импульсов тока длительностью несколько миллисекунд. Встатье приводятся результаты численного моделирования и экспериментального исследования способов повышения пропускной способности оксидноцинковых (ZnO) ОПН в составе вакуумного выключателя постоянного тока.

Биографии авторов

Дмитрий Фёдорович Алфёров

Алфёров Дмитрий Фёдорович – доктор техн. наук, главный научный сотрудник проектного офиса сверхпроводникового и коммутационного
оборудования акционерного общества «Научно-исследовательский институт технической физики и автоматизации», докторскую диссертацию защитил в 2010 г.

Александр Николаевич Бардин

Бардин Александр Николаевич – начальник отдела Всероссийского НИИ железнодорожного транспорта.

Александр Исаакович Будовский

Будовский Александр Исаакович – старший научный сотрудник сотрудник проектного офиса сверхпроводникового и коммутационного оборудования акционерного общества «Научно-исследовательский
институт технической физики и автоматизации».

Виктор Михайлович Володин

Володин Виктор Михайлович – инженер проектного офиса сверхпроводникового и коммутационного оборудования акционерного общества «Научно-исследовательский институт технической физики и
автоматизации.

Алексей Валерьевич Калинов

Калинов Алексей Валерьевич – кандидат техн. наук, руководитель проекта проектного офиса сверхпроводникового и коммутационного оборудования акционерного общества «Научно-исследовательский ин-
ститут технической физики и автоматизации», диссертацию защитил в 1993 г.

Евгения Викторовна Цхай

Цхай Евгения Викторовна – научный сотрудник роектного офиса сверхпроводникового и коммута ционного оборудования (ПО СКО) акционерного общества «Научно-исследовательский институт технической физики и автоматизации».

Литература

1. Выключатели автоматические быстродействующие постоянного тока серий ВАБ, ВАТ [Электрон. ресурс]
www.uetm.ru/files/katalog_ VAB_VA_2.pdf (дата обращения 20.12.2012).
2. Боголепов А.В. Применение вакуумного выключателя для защиты электроподвижного состава от токов короткого замыкания на тяговой сети постоянного тока. – Изв. Петербургского государственного университета путей сообщения ПГУПС, 2008, № 1, с. 149–163.
3. Алферов Д.Ф., Будовский А.И., Евсин Д.В., Иванов В.П., Неугодников И.П., Сидоров В.А. Быстродействующие вакуумные выключатели постоянного и переменного тока для сверхпроводникового ограничителя тока. – Электро, 2015, № 3, с. 43–47.
4. Алферов Д.Ф., Ермилов И.В., Иванов В.П. Высоковольтный сильноточный выключатель постоянного тока. – Электричество, 2001, № 11, с. 14–19.
5. Саенко И.В., Кузнецов В.В., Пинская Д.Б., Генельт А.Е. Особенности защиты электрооборудования от коммутационных перенапряжений. – Энергия единой сети, 2016, № 1, с. 65–61.
6. Алферов Д.Ф., Евсин Д.В., Зенькович Г.А., Цхай Е.В. Пропускная способность ограничителей перенапряжений в составе вакуумных выключателей постоянного тока. – Электричество, 2018, № 10, с. 30–36.
7. Каталог «ЛМЭ» 028-02. Ограничители перенапряжений для защиты электрооборудования. [Электрон. ресурс] http://www.lme-opn.ru/catalog/LME028-02.pdf (дата обращения 20.12.2012).
8. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа, 1969, 600 с.
9. Патент РФ № 121964. Управляемый вакуумный разрядник. Д.Ф. Алферов, М.Р. Ахметгареев, В.П Иванов., В.А. Сидоров. – БИ, 2012, № 31.
10. Залесский А.М., Кукеков Г.А. Тепловые расчеты электрических аппаратов. – Л.: Энергия, 1967.
#
1. Vyklyuchateli avtomaticheskiye bystrodeystvuyushchiye postoyannogo toka seriy VAB, VAT (Automatic high-speed direct current circuit breakers of the VAB, BAT series) [Electron. Resource] www.uetm.ru/files/katalog_VAB_VA_2.pdf (Data of apple 20.12.2020).
2. Bogolepov A.V. Izv. Peterburgskogo gosudarstvennogo universiteta putey soobshcheniya — in Russ. (Izv. Petersburg State University of Railway Engineering), 2008, No. 1, pp. 149—163.
3. Alferov D.F., Budovskiy A.I., Yevsin D.V., Ivanov V.P., Neugodnikov I.P., Sidorov V.A. Elektro – in Russ. (Electro), 2015, No. 3, pp. 43—47.
4. Alferov D.F., Yermilov I.V., Ivanov V.P. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2001, No. 11, pp. 14—19.
5. Sayenko I.V., Kuznetsov V.V., Pinskaya D.B., Genel’t A.Ye. Energiya yedinoy seti – in Russ. (Energy of a unified network), 2016, No. 1, pp. 65—61.
6. Alferov D.F., Yevsin D.V., Zen’kovich G.A., Tskhay Ye.V. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2018, No. 10, pp. 30—36.
7. Katalog «LME» 028-02. Ogranichiteli perenapryazheniy dlya zashchity elektrooborudovaniya. Rezhim dostupa (Catalog «LME» 028-02. Surge arresters to protect electrical equipment. Access mode [Electron. Resource] http://www.lme-opn.ru/catalog/LME028-02.pdf (Data of apple 20.12.2020).
8. Lykov A.V. Teoriya teploprovodnosti. (Theory of thermal conductivity). Moscow, Vysshaya shkola, 1969, 600 p.
9. Patent RF № 121964. Upravlyayemyy vakuumnyy razryadnik. (RF patent No. 121964. Guided vacuum spark gap)/ D.F. Alferov, M.R. Akhmetgareнv, V.P. Ivanov, V.A. Sidorov. Bulletin of inventions, 2012, No. 31.
10. Zalesskiy A.M., Kukekov G.A. Teplovyye raschety elektricheskikh apparatov (Thermal calculations of electrical apparatus). Leningrad, Energiya, 1967.
Опубликован
2020-01-15
Выпуск
№ 4 (2020): Выпуск № 4
Раздел
Статьи