Aspects and directions of internal arc protectio

fi=vertaisarvioitu|en=peerReviewed

The Impact of Coil Winding Angle on the Force of DC Solenoid Electromagnetic Actuator

This paper presents the research on the influence of coil parameter on the force of DC electromagnetic actuator. The coil parameter discussed in the paper is the angle between the windings. The research method is based on analyzing the magnetic path of DC electromagnetic actuator and on comparison of analytically obtained results with the numerical simulation results. Transient numerical simulation of DC electromagnetic actuator has been performed on the 2D axial-symmetric model using the Finite Element Method (FEM). The main contribution is the coil winding angle impact on the force of DC electromagnetic actuator. The results showed that, by reducing the coil winding angle, it is possible to increase the electromagnetic force, reduce the coil dimensions, and thus the dimensions of electromagnetic actuator

Insulation strength of CF3I-CO2 gas mixtures as an alternative to SF6 in MV switch disconnectors

This paper evaluates the insulation performance of gas mixtures of trifluoroiodomethane and carbon dioxide (CF3I-CO2) in a medium voltage switch disconnector. Practical testing compares the results of CF3I-CO2 against SF6 to examine whether CF3I-CO2 could be a viable alternative when directly substituted into manufactured switch disconnectors in a purely insulating role. Positive standard lightning impulses were applied to the MV switchgear to determine whether CF3I-CO2 can maintain the withstand voltage for which the switch disconnector is rated when filled with SF6. The results show that certain gas mixtures of CF3I-CO2, with a higher concentration of CF3I, could be used to insulate switch disconnectors against standard lightning impulses at the rated pressure

Exploring the Decomposition Products of 1,3,3,3Tetrafluoropropene and Perfluoro-(3-methylbutan-2-one) Gas Mixtures in Medium -Voltage Electrical Switchgear as Alternatives to SF6

In this work, binary and ternary gas mixtures of 1,3,3,3-tetrafluoropropene, HF0234ze(E), and perfluoro-(3-methylbutan-2-one), CF3C(0)CF(CF3)2 with CO, and synthetic air, are presented as alternatives to SF6 in medium-voltage electrical equipment. They were used in four medium voltage switchgear cubicles replacing SF6 gas, and after a period of time, under permanent 30 kV AC voltage, gas mixture samples were extracted and analyzed on the same day using a validated methodology' based on gas chromatography (GC) coupled to mass spectrometry (MS) and thermal conductivity (TCD). CF4 (tetrafluoromethane), C2F6 (hexafluoroethane), C,F6 (hexafluoropropylene), C3FIF7 (1,1,1,2,2,3,3-heptafluoropropane), CHF, (difluoromethane), and the cis and trans-C3H2F4 (1,3,3,3 tetrafluoropropene) have been identified as decomposition products in these gas mixtures. In addition, a quantity of water has been observed, as well as CO in one of the cubicles. The most abundant decomposition products identified in gas mixture samples (C3HF7 and C3F6) together with water and CO content have been quantified using commercial gas mixture reference standards. The toxicity and global warming of the analyzed compounds are evaluated to determine the most adequate gas mixture among those studied as a candidate to substitute SF6.This work was supported the Basque Country Government (project Elkartek KK-2017/00090

Application of Sensors and Digitalization Based on IEC 61850 in Medium Voltage Networks and Switchgears

Vzduchem izolované vysokonapěťové rozváděče jsou nedílnou součástí energetického distribučního řetězce a to jak v průmyslovém, tak ve veřejném sektoru. Hlavní funkcí rozváděče je ochrana pracovního personálu, rozpojování/odpojování a spínání, izolování, měření proudů a napětí, chránění a ovládání zatížení a komunikace dat do řídících systémů. V každé z výše zmíněných funkcí probíhal technologický vývoj v průběhu posledních 40 let. Dnešní rozváděče jsou spolehlivé a elektrickému oblouku odolné zařízení, zoptimalizované téměř k fyzikálním limitům dielektrických, elektromagnetických a termodynamických polí. Vakuové vypínače zajišťují stálou a spolehlivou vypínací funkci. Taktéž v oblasti chránění, řízení a komunikace došlo k mnoha technologickým proměnám. Od elektromechanických relé přes zařízení založená na tranzistorech, později na jednoúčelových mikroprocesorech, až po dnešní multifunkční vysoce výkonná mikroprocesorová inteligentní elektronická zařízení. Pouze oblast měření proudů a napětí setrvala z technologického hlediska posledních 40 let beze změny. K dominujícím měřícím technologiím dneška stále ještě patří indukčně založené transformátory proudu a napětí. Byly sice provedeny některé pokusy k obměně technologie měření jako takové, nicméně bez dosažení úspěchu. Tato dizertační práce je zaměřena na poskytnutí nového náhledu na alternativní technologii měření v elektrických sítích a ve vzduchem izolovaných vysokonapěťových rozváděčích, kterou lze využít jak pro měření proudu, tak i napětí. Tato práce vysvětluje, proč Rogowského cívky, odporové a kapacitní děliče jsou tou správnou volbou a měly by být použity ve vysokonapěťových rozváděčích a podrobně analyzuje přesnost měření a jejich příslušné meze. Dále tato práce popisuje, že pro nasazování nových měřících technologií musí být postupováno systematicky. Senzory připojené k inteligentním elektronickým přístrojům a schopností komunikace založené na IEC 61850 spolu s vysokorychlostní komunikační sběrnicí Ethernetu vytvoří systém, který zjednoduší a sjednotí konstrukci rozváděčů a umožní oddělit aspekty projektování měření od studie zkratových selektivit. V práci je také uveden příklad, jak tento nový systém může přinést změny a zjednodušení do oblastí projektování a řízení. V této práci jsou popsány výsledky několikaletého úsilí při stanovení nových měřících a digitalizovaných přístupů ve vysokonapěťových rozváděčích pod autorovým vedením. Toto úsilí také vedlo k uvedení nového produktu – UniGear Digital - konceptu od ABB. Závěrečná část práce demonstruje praktické nasazení všech výsledků v této práci při skutečných aplikacích.Medium voltage air insulated switchgear is an important element in energy distribution chain both in industry and utility segments. Switchgear main functions are protection of operational personnel, disconnecting, insulating, switching of energy, measuring of currents and voltages, protection and control of loads and communication of data to control systems. There have been technology evolution in every above mentioned functions during last 40 years. Switchgears today are reliable arc proof constructions with the footprint optimized close to physics limits of dielectric, electromagnetic and thermodynamic fields. Vacuum based technology circuit breakers provides durable and reliable switching functionality and we have seen several technology changes in protection, control and communication. From electromechanical to transistor based relays thru single purpose microprocessor based relays up to today’s multifunctional high performing microprocessor based intelligent electronic devices. Only the area of measurements of currents and voltages have remained in last 40 years unchanged from the basic technology stand point. Still, inductive principal based current and voltage transformers are dominating measuring technology today. Some attempts were made to change measuring technology as such, but no success has been achieved. This thesis is focused to offer a new view on alternative measuring technologies to be used in medium voltage air insulated switchgears and networks both for currents and voltage measurements. Thesis explains why Rogowski coil, resistive and voltage divider are the right choice to be used in medium voltage switchgears. It analyzes in details measurement accuracy constrains of them. Further, thesis explains that deployment of the new measuring technology must be done from the system approach stand point. Sensors connected to intelligent electronic device with communication capability based on IEC 61850 and high speed communication Ethernet bus create a system that simplifies and uniforms switchgear design and allows decoupling of measuring devices engineering aspects from short circuit selectivity study. Thesis also shows example, how this new system can bring changes and simplification to protection and control domain. The result of several years of efforts to define new measuring and digitalization approach in medium voltage switchgear under my leadership are documented in this thesis. This effort lead also to a release of the new product - UniGear Digital concepts from ABB. Final parts of my thesis demonstrates practical deployment of all results documented in this thesis in real application.

Safety implications of the introduction of a specially tested assembly into the South African national standard for low-voltage assemblies.

Thesis (M.Sc.)-University of KwaZulu-Natal, Durban, 2004.Low-voltage switchgear and controlgear assemblies with a rated short-circuit withstand strength above 10 kA, are required, by law, to conform to the South African standard, SANS 1473-1 (Low Voltage Switchgear and Controlgear Assemblies: Part 1: Typetested, partially type-tested and specially tested assemblies with rated short-circuit withstand strength above lOkA). Standard SANS 1473-1 stipulates three categories of assemblies i.e. type-tested, partially type-tested and specially tested assemblies. The specially tested assembly is unique to the South African market, while the other two categories are stipulated in standard SANS IEC 60439-1 (Low Voltage Switchgear and Controlgear Assemblies: Part 1: Type-tested and partially type-tested assemblies), which is internationally accepted in many countries as the applicable low-voltage assembly standard. Standard SANS 1473-1 specifies seven type-tests for certification as a type-tested assembly (TTA), but specifies, at most, three type-tests for certification as a specially tested assembly (STA). The underlying purpose of a technical standard is to provide for the safety of people and property, with the purpose of the research being twofold: 1. To investigate if the testing requirements specified for a specially tested assembly (STA), in accordance with standard SANS 1473-1, are correctly applied, and do not pose any safety risks. 2. To investigate any safety risks that stem from the fact that four type-tests are excluded for verification as a specially tested assembly (STA), as opposed to the seven type tests required for verification as a type-tested assembly (TTA). The document highlights the technical inadequacies of an assembly that is certified as a STA, in accordance with standard SANS 1473-1, and the potential safety risks associated with this type of assembly classification

Міжнародний електротехнічний словник: українські перспективи

Розглядається низка проблем, пов‘язаних із запровадженням термінів і визначень з Міжнародного електротехнічного словника (МЕС). Пропонується розпочати широку дискусію фахівців з приводу коректного перекладу термінів МЕС. Як перший крок до початку такої дискусії починається публікація неофіційного перекладу однієї з частин МЕС, а саме частини 441 - Switchgear, controlgear and fuses (Апаратура комутації і керування та запобіжники).Рассматривается ряд проблем, связанных с внедрением терминов и определений из Международного электротехнического словаря (МЭС). Предлагается развернуть широкую дискуссию специалистов по поводу корректного перевода терминов МЭС. В качестве первого шага к развертыванию такой дискуссии начинается публикация неофициального перевода одной из частей МЭС, а именно части 441 - Switchgear, controlgear and fuses (Коммутационная аппаратура, аппаратура управления и предохранители).The paper considers a number of problems concerning implementation of terms and definitions from International Electrical Vocabulary (IEV). An extensive discussion among specialists as for proper translation of IEV terms into Ukrainian is recommended to launch. To make the first step towards this discussion, we begin publication of unofficial translation of one of the IEV sections, namely, section 441 - Switchgear, controlgear and fuses

Стандарти "ДСТУ ІЕС" та україномовна електротехнічна термінологія: шляхи до гармонізації

Висловлюються дискусійні міркування стосовно шляхів гармонізації національних стандартів з міжнародними. Наводяться аргументи щодо доцільності створення термінологічних довідково-навчальних посібників, побудованих на базі різних частин Міжнародного електротехнічного словника.Высказываются дискуссионные соображения, касающиеся путей гармонизации национальных стандартов с международными. Приводятся аргументы относительно целесообразности создания терминологических учебно-справочных пособий, основанных на базе различных частей Международного электротехнического словаря.Discussion considerations concerning ways of national standards harmonization with international standards are presented. Arguments for expediency of creating terminology teaching and reference aids based on various parts of International Electrical Dictionary are introduced

Safety of low voltage switchgear STAs in South Africa – Part 2.

This article is Part 2 of a two part article. Part 1 was published in the October 2005 issue of ENERGIZE. A technical analysis was undertaken to investigate the safety implications of the introduction of the category Specially Tested Assembly (STA) into the South African standard SANS 1473-1:2003