Експериментальне дослідження ефективності вимикача постійного струму з використанням схеми примусового гасіння дуги для тягових підстанцій

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.20998/2079-3944.2025.2.05

Ключові слова:

вимикач постійного струму, примусове дугогасіння, тягові підстанції, коротке замикання, вакуумна камера, комутаційні перенапруги, захист тягових мереж

Анотація

Вступ. У статті розглядається проблема вимкнення великих індуктивних струмів при коротких замиканнях у тягових мережах постійного струму міського електротранспорту та метрополітену. Висока динамічність навантаження, зростання рівня коротких замикань та відсутність природного переходу струму через нуль суттєво ускладнюють гасіння електричної дуги постійного струму. Традиційні вимикачі часто демонструють недостатню швидкодію або знос контактів, що обумовлює потребу у застосуванні схем примусового дугогасіння. Мета. Метою роботи є експериментальне дослідження ефективності вимикача постійного струму зі схемою примусового гасіння дуги у режимах короткого замикання, визначених стандартом IEC 61992-2, а саме: режим максимальної амплітуди струму (f), режим максимальної енергії (e), режим дистанційного замикання (d). Методика. У роботі наведено принцип дії вимикача зі схемою LC-комутації, яка забезпечує створення зустрічного струму для гасіння дуги у вакуумній камері. Експериментальні випробування проведено в лабораторії IPH інституту (Берлін). Для кожного режиму наведено параметри живлення, осцилограми. Результати: Вимикач успішно пройшов серію випробувань, забезпечивши гарантоване вимкнення короткого замикання у всіх трьох режимах. Основні експериментальні показники: у режимі f: пік струму 71,8 kA, час вимикання 1,94 ms, перенапруга 1,95 kV; у режимі e: сталий струм короткого замикання 42,2 kA, час вимикання 4 ms, перенапруга 1,77 kV; у режимі d: сталий струм короткого замикання 8,14 kA, час вимикання 3,9 ms, перенапруга 1,47 kV. Практична цінність. Результати випробувань підтверджують надійну роботу схеми LC-комутації, стабільність нульового переходу струму у вакуумній камері. Можливість реального впровадження досліджуваного вимикача на тягових підстанціях міського електротранспорту та метро як більш швидкодіючого та надійного приладу комутації.

Посилання

Radu P. V., Lewandowski M., Szelag A., Steczek M. Short-Circuit Fault Current Modeling of a DC Light Rail System with a Wayside Energy Storage Device. Energies, 2022, vol. 15, no. 10, art. no. 3527. doi: https://doi.org/10.3390/en15103527

Xia M., Zhou Y., Huang Y., Yang H., Tai Y. Research on Short-Circuit Characteristics of Subway DC Traction Power Supply System. IEEE IECON 2020 – 46th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, 2020, pp. 3456–3460. doi: https://doi.org/10.1109/IECON43393.2020.9254651

Wang D., Liao M., Wang R., Li T., Qiu J., Li J., Duan X., Zou J. Research on Vacuum Arc Commutation Characteristics of a Natural-Commutate Hybrid DC Circuit Breaker. Energies, 2020, vol. 13, no. 18, art. no. 4823. doi: https://doi.org/10.3390/en13184823

Park S.-Y., Choi H.-S. Operation Characteristics of Mechanical DC Circuit Breaker Combined with LC Divergence Oscillation Circuit for High Reliability of LVDC System. Energies, 2021, vol. 14, no. 16, art. no. 5097. doi: https://doi.org/10.3390/en14165097

Lv Z., Zhang Y., Zhang J., Zhang C., Wu Y., Zeng R., Li Z. Parameter Optimization Design of the Commutation Circuit of a Hybrid DC-Current-Limiting Circuit Breaker. Energies, 2023, vol. 16, no. 22, art. no. 7546. doi: https://doi.org/10.3390/en16227546

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-12-19

Як цитувати

Шамрай , А. . (2025). Експериментальне дослідження ефективності вимикача постійного струму з використанням схеми примусового гасіння дуги для тягових підстанцій. Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Проблеми удосконалювання електричних машин I апаратiв. Теорiя I практика, (2 (14), 34–37. https://doi.org/10.20998/2079-3944.2025.2.05

Номер

№ 2 (14) (2025): Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Проблеми удосконалювання електричних машин і апаратів. Теорія і практика

Розділ

Електричні апарати

Ліцензія

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.

2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.

3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.