22290

توسعه مدل سازي كليدهاي گازي تك فشاره به منظور ارتقاي عملكرد آن ها

دكتري

قدرت

1392

1398/12/3

دكتر احمد غلامي

برق

عملكرد موفق كليدهاي قدرت در بهره¬برداري و محافظت از سيستم قدرت نقش حياتي دارد و طراحي مناسب و بهبود عملكرد آنها از اهميت ويژه¬اي برخوردار مي¬باشد. لذا مدل¬سازي دقيق و بررسي روش¬هاي ممكن براي بهبود عملكرد كليدهاي گازي تك¬فشاره به عنوان هدف اصلي اين رساله انتخاب شده است. رژيم¬هاي حرارتي و دي¬الكتريكي عملكرد مدارشكن در حين باز شدن مطالعه شده¬اند. يكي از پديده¬هاي كمتر مطالعه شده در كليد¬هاي گازي در حين بسته شدن، پديده پيش قوس مي¬باشد. از اين رو بررسي و مطالعه اين پديده اهميت زيادي دارد. به منظور مطالعه دقيق اين پديده، قوس ايجاد شده در كليد قدرت با استفاده از يك مدل فيزيكي چندگانه در حوزه زمان شبيه¬سازي شده است. در مدل فيزيكي چندگانه توسعه داده شده، از معادلات ناوير استوكس براي مدل¬سازي رفتار ديناميك گاز SF6، معادلات اغتشاش استاندارد K-ε به منظور مدلسازي اغتشاش ايجاد شده، از معادله انتقال حرارت در سيالات به منظور محاسبه دماي گاز SF6، از معادلات ماكسول براي مدل¬سازي ميدان¬هاي الكترومغناطيسي، و از معادلات حالت گاز به منظور درنظر گرفتن وابستگي بسيار شديد مشخصات گاز SF6 به دما استفاده شده است. همچنين در اين رساله به منظور در نظر گرفتن اثرات متقابل سيستم قدرت و قوس ايجاد شده بين كنتاكت¬هاي مدارشكن، معادلات الكترومغناطيسي-هيدروديناميكي (MHD) به طور همزمان با معادلات حاكم بر سيستم قدرت تحليل ¬شده¬اند.

1399/05/26

Modeling and Performance Improvement of Single Pressure Gas Circuit Breakers

8/16/2020 12:00:00 AM

Successful operation of circuit breakers is vital to the power systems operation and protection, so their design and operation improvement deserve particular importance. Therefore, accurate modeling and performance improvement of single-pressure gas circuit breakers has been selected as the main purpose of this dissertation. Thermal and dielectric regimes of circuit breaker’s operation have been studied. So far no comprehensive study has been conducted on the prestrikes in SF6 circuit breakers. A multi-physics model is developed to accurately modeling the prestrikes in SF6 circuit breakers. In this study, a model is developed for a simultaneous solution of the MHD equations and the governing equations of the electric circuit feeding the plasma in order to consider mutual effects of the electric circuit and the plasma. Navier-Stoke equations, turbulent flow equations, and the equation of heat transfer in fluids, coupled with Maxwell's equations are physical equations governing the circuit breakers. Kirchhoff's voltage and current laws equations are governing equations of the external electric circuit. Finite Element Method (FEM) is used to solve the multi-physics equations governing the circuit breaker. A 72.5 kV single pressure puffer type SF6 circuit breaker is used for numerical studies. To investigate the mutual effects of the feeding circuit parameters and generated plasma in the circuit breaker, numerical studies are performed for different values of resistance and inductance in the arc current path. In order to investigate the effects and importance of the arcing contact shape on the prestrike in SF6 gas CBs, three different types of arcing contacts are investigated in this thesis. Since changing the refill valve diameter can alter the direction of the SF6 gas motion in the closing CB, understanding its effects on CBs function and performance may help to improve the CB design. This thesis has focused on the effects of refill valve diameter on prestrike occurrence in the closing of puffer type SF6 CBs. Numerical studies show that the refill valve diameter has a considerable influence on the prestrike occurrence instant.

مدارشكن هاي گازي

Gas Circuit Breakers