Konferencje

Unikalne próby zwarciowe potwierdzające wysokie bezpieczeń-stwo eksploatacji oraz niezawodność GIS 110 kV typu ELK- 04, w dużych Stacjach Energetycznych

(Unique short-circuit current tests confirming high operational safety and reliability of the 110 kV GIS type ELK- 04 in large Power Stations)

1. Streszczenie

W referacie przedstawiono wyniki unikalnych prób zwarciowych – NIE UPROSZCZO-NYCH – wyłącznika stosowanego w GIS (Gas Insulated Switchger) 110 kV typu ELK-04 patrz Rys. 1, polegających na załączaniu i wyłączeniu trójfazowego prądu zwarciowego 50 kA, z napięciem powrotnym TRV w trzech fazach aparatu – z przesunięciem czasowym między trzema fazami, z zastosowanien trójfazowego obwodu syntetycznego, włączając nietypowy (skrócony) cykl łączeń SPZ: O – 0,3s – CO – 20s – CO. Do tej pory tak ciężką próbę wyłącznika przeprowadzano w postaci próby jednofazowej, z uziemieniem pozo-stałych dwóch biegunów aparatu. W kompaktowym GIS z trzema biegunami wyłącznika we wspólnej obudowie NIE UPROSZCZONA próba trójfazowa jest bardzo ważna, ze względu na pewność działania wyłącznika. Cykl łączeń prądu zwarciowego 50 kA : O – 0,3s – CO – 20s – CO potwierdził bezpieczeństwo eksploatacji GIS typu ELK-04, także w przypadku skumulowanego efektu wydmuchu dużej objętości gorącego gazu SF6 i jego zjonizowa-nych cząstek z poszczególnych komór gaszeniowych wyłącznika, przy napięciu powrotnym TRV przyłożonym w trzech fazach obwodu probierczego.

(Abstract)

In the paper are presented the results of a unique short circuit current tests – NOT SIMPLIFIED – of circuit breaker, done for GIS (Gas Insulated Switchger) 110 kV see Fig. 1 type ELK-04, based on makings and breakings of three phase short circuit-current with value 50 kA, with the presence of recovery voltage TRV – shifted in time in all three phases where TRV was generated in a three-phase sinthetic circuit, includnig none typical (shortened) reclosing cycle: O – 0.3s – CO – 20s – CO. So far so heavy tests of circuit breaker was performed as a single phase short circuit current test, within not loaded poles were grounded. In case of compact GIS with three poles inside the common housing NOT SIMPLIFIED three phase switching test is extremally important due to due to the reliability of circuit breaker. Re – closing cycle for short-circuit current 50 kA: O – 0.3s – CO – 20s – CO confirms safety of exploitation of GIS type ELK-04, also in the case of the cumulative effect at exhaust of a large volume of hot SF6 gas of SF6 and its ionized particles, also in case three-phase recovery voltage TRV, generated in the three phases of testing circuit.

2. Zestawienie rysunków zawierających opis i komentarze

Gul_Rys_1

Rys. 1. Przekrój pola rozdzielnicy GIS na napięcie 110 kV typu ELK-04 produkcji ABB, z trzema fazami w jednej obudowie.

 

Gul_Rys_2

Rys. 2. Kolejność łączeń prądu zwarciowego 50 kA w cyklu : O -0,3s- CO -20s- CO, próby przeprowadzone w Laboratorium KEMA, Holandia.

 

Gul_Rys_3

Rys. 3. Obwód probierczy syntetyczny dla trójfazowego załączania wyłącznika ELK-04 na zwarcie – z napięciem WN na stykach komory gaszeniowej (Raport KEMA No.TIC 2616-13).

 

Gul_Rys_4

Rys. 4. Przebiegi prądów i napięć : przykład próby załączenia wyłącznika ELK-04 na zwarcie trójfazowe z obecnością wysokiego napięcia na stykach opalnych w komorach gaszeniowych

 

Gul_Rys_5

Rys. 5. Siły elektrodynamiczne oddziałujące na styki opalne w komorze gaszeniowej wyłącznika ELK-04, w przypadku próby z prądem zwarciowym załączalnym oraz napięciem WN na zbliżających się stykach.

 

Gul_Rys_6

Rys. 6. Obwód probierczy syntetyczny dla wyłączania trójfazowego prądu zwarciowego, z napięciami powrotnymi TRV przesuniętymi w czasie w poszczególych fazach.

 

Gul_Rys_7

Rys. 7. Oscylogram No. 131106-5008 łączenia trójfazowego prądu zwarciowego 50kA (Raport KEMA No. TIC 2616-13) ostatnie C-O w cyklu O -0,3s- CO -20s- CO, z napięciami powrotnymi TRV przesuniętymi w czasie w poszczególnych fazach.

 

Gul_Rys_8

Rys. 8. Wyjaśnienie znaczenia trójfazowych prób zwarciowych kompaktowego GIS 110 kV, z napięciami powrotnymi TRV przesuniętymi w czasie wg. IEC62271-100.

 

Gul_Rys_9

Rys. 9. Fragment oscylogramu No. 131106-5008 (Raport KEMA No. TIC 2616-13), potwierdzenie wyłączenia prądu zwarciowego 50 kA – po zakończeniu ruchu styku w komorze gaszeniowej : patrz faza „S” ostatnie C-O w cyklu O -0,3s- CO -20s- CO.

 

Gul_Rys_10

Rys. 10. Wymagania Normy IEC 62271-100 w przypadku próby zwarciowej trójfazowej z przesunięciem czasowym między napięciami powrotnymi TRV w poszczególnych fazach ( t arc min = 8,8 ms wyznaczono podczas prób zwarciowych).

 

Gul_Rys_11

Rys. 11. Oscylogram No.131106-5011 : jedna z trzech prób zwarciowych trójfazowych, prąd 50kA (Raport KEMA No.TIC 2616-13), powykonaniu cyklu O -0,3s- CO -20s- CO.

 

Gul_Rys_12

Rys. 12. Stan elementów komory gaszeniowej wyłącznika ELK-04 po zakończeniu prób zwarciowych w KEMA (Raport KEMA No.TIC 2616-13).

 

Gul_Rys_13

Rys. 13. Przykład przebiegu napięcia powrotnego TRV : próba zwarciowa trójfazowa ”uproszczona”, wyłącznik ELK-04/170 kV, prąd zwarciowy 63 kA (Raport KEMA 3 -07)

 

Gul_Rys_14

Rys. 14. GIS 110 kV Typu ELK-04 pod wiatą ( RWE Warszawa ), stacja : RPZ Ochota, temperatura pracy do minus 30ºC !

3. PODSUMOWANIE

Unikalne próby zwarciowe trójfazwe, przeprowadzone w 2013 roku w Laboratorium KEMA w Holandii na wyłączniku 145 kV, stosowanym w GIS typu ELK-04 – z trzema biegunami w jednej – wspólnej obudowie, jednoznacznie potwierdziły wysoką niezawodność i bezpieczeństwo eksploatacji tego urządzenia, gdyż po sekwencji łączeń prądu zwarciowego o wartosci 50 kA, w skóconym cyklu O-0,3s-CO-20s-CO (typowy O-0,3s-CO-180s-CO), przyłożono napięcie powrotne TRV z obwodu syn-tetycznego w trzech fazach z przesunięciem czasowym oraz z prównywalnymi aplitudami w pierwszej i drugiej wyłączającej fazie, co potwierdziło wymaganą wytrzymałość izolacji między biegunami wyłącznika oraz do uziemionej obudowy GIS, także w przypadku skumulowania wielokrotnych łączeń C-O wykonanych w krótkich odstępach czasu, którym towarzyszył wydmuch gorącego gazu SF6 z względnie dużą zawartością zjonizowanych cząstek SF6 – we wspólną przestrzeń przedziału wyłącznikowego ELK-04.

Próby zwarciowe potwierdziły także dużą trwałość styków opalnych oraz dysz teflo-nowych zastosowanych w komorze gaszeniowej wyłącznika GIS Typu ELK-04, ze względu erozję związaną z oddziaływaniem łuku elektrycznego, w przypadku dużej ilości wyłączeń prądu zwarciowego trójfazowego o wartości 50 kA.

SUMMARY

Unique short-circuit current tests, completed in 2013 at the Laboratory of KEMA in the Netherlands on the circuit breaker 145 kV, used in GIS type ELK-04 – with three poles in a single-common housing, clearly confirmed very high level of reliability and safety of this device, because after the sequence of multiple switching of short-circuit current with a value of 50 kA in shortened cycle O-0.3s-CO-20s-CO (typical O-0.3s-CO-180s-CO), was applied the recovery voltage TRV from the synthetic circuit in three phases with time shift and comparable amplitude in the first and second switching-off phase, what confirmed the required strength of insulation between the poles of the circuit breaker and grounded housing GIS, as in the case of accumu-lating multiple operations C-O done at short time intervals, which was accompanied by a exhaust of hot SF6 gas with a relatively high content of ionized SF6 particles – in a common space of circuit breaker compartment of ELK-04.

The short-circuit tests also confirmed a high performance of arcing contacts and Teflon nozzles, fixed inside the breaking chamber of circuit breaker of GIS type ELK-04, due to erosion associated with the impact of electric arc, in the case of large number of short-circuit current interruptions with value 50 kA.

Autor : dr inż. Aleksander Gul
ABB Sp. z o.o.

Click to comment

Leave a Reply

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

To Top