Details

Данная ВКР посвящена модернизации конструкции высоковольтного элегазового выключателя ВГТ-220. А именно анализу способов повышения отключающей способности ВВ. Задачи, выполненные в ходе исследования: 1. Анализ общих параметров, характеристик и требований ВГТ-220. 2. Расчет и конструирование ВГТ-220. 3. Анализ способов повышения отключающей способности. 4. Исследование взаимодействия сети (линии) с ВВ. 5. Моделирование ДУ ВГТ-220 в OpenFOAM. В работе проводится расчет и конструирование ВГТ-220. Для начала исследуется дугогасительное устройство: • Расчет диаметра сопла ДУ • Расчет газодинамических процессов в сопловом канале • Расчет геометрических размеров ДУ • Анализ характеристик ДУ Приходим к выводу, что поршень имеет диаметр 200 мм. Затем производится расчет приводного устройства, состоящий из анализов основных параметров клапанной системы управления и координации внешней изоляции. Потом анализируются способы повышения отключающей способности, проводится анализ контактной системы, а также исследуется взаимодействие сети (линии) с ВВ. В последнем рассчитывается ПВН в различных ситуациях. Также проводится моделирование ДУ ВГТ-220 в среде OpenFOAM. В первую очередь исследуется геометрия проточной части. Затем производится само моделирование, используя программный код, строится график давления. В результате получается итоговая геометрия ДУ ВВ. Имеется соответствие полученных результатов и явлений, наблюдаемых в экспериментах. Полный анализ и расчет ВГТ-220 показали целесообразность его модернизации. Исследования в данной работе приводят нас к результату, что поршень ДУ должен иметь диаметр 200 мм, поскольку он обеспечивает необходимую скорость и среднее значение перепада давления. Также для  повышения отключающей способности ВВ проводился анализ использования шунтирующей емкости, которая позволяет снизить скорость нарастания ПВН на 30% при использовании конденсатора. Как итог, отключающую способность можно повысить с помощью шунтирующей емкости, а улучшить конструкцию ДУ путем изменения диаметра поршня.

This graduation thesis is dedicated to the modernization of the design of the high-voltage SF6 circuit breaker VGT-220. Specifically, it analyzes methods for enhancing the breaking capacity of high-voltage circuit breakers. The tasks accomplished during the research include: 1. Analysis of the general parameters, characteristics, and requirements of the VGT-220. 2. Calculation and design of the VGT-220. 3. Analysis of methods to increase breaking capacity. 4. Investigation of the interaction between the network (line) and the high-voltage circuit breaker. 5. Modeling of the arc-extinguishing device of the VGT-220 in OpenFOAM. The work involves the calculation and design of the VGT-220. Initially, the arc-extinguishing device is studied: • Calculation of the nozzle diameter of the arc-extinguishing device • Calculation of gas-dynamic processes in the nozzle channel • Calculation of the geometric dimensions of the arc-extinguishing device • Analysis of the characteristics of the arc-extinguishing device We conclude that the piston has a diameter of 200 mm. Then, the drive device is calculated, which includes analyses of the main parameters of the valve control system and the coordination of external insulation. Following this, methods to increase breaking capacity are analyzed, including an analysis of the contact system and an investigation of the interaction between the network (line) and high-voltage circuit breakers. Finally, the transient recovery voltage is calculated in various scenarios. Furthermore, the modeling of the arc-extinguishing device VGT-220 is conducted in the OpenFOAM environment. Initially, the geometry of the flow section is studied. Then, the modeling itself is carried out using software code, and a pressure graph is constructed. As a result, the final geometry of the arc-extinguishing device of  the high-voltage circuit breakers is obtained. The obtained results correspond to the phenomena observed in experiments. The comprehensive analysis and calculation of the VGT-220 have demonstrated the feasibility of its modernization. The research in this thesis leads to the conclusion that the piston of the arc-extinguishing device should have a diameter of 200 mm, as it ensures the necessary speed and average pressure drop. Additionally, to enhance the breaking capacity of high-voltage circuit breakers, the use of a shunt capacitor was analyzed, which allows reducing the rate of rise of the transient recovery voltage by 30% when using a capacitor. In conclusion, breaking capacity can be increased by using a shunt capacitor, and the design of the arc-extinguishing device can be improved by changing the piston diameter.