To ensure the safe operation of high-voltage direct current grids, circuit breakers are used to disconnect a faulty link from the rest of the grid. Incorporating vacuum interrupters as a part of these circuit breakers constitutes an outstanding technology for such DC interruptions. However, testing the interrupters take a long time and can be very expensive. Hence, to reduce the time and cost of testing the interrupters, the purpose of this project was to find the most important parameters to test in a vacuum interrupter to evaluate it for use in a DC circuit breaker. This was done by modeling the particle density, before and after current-zero, and the post-arc current using a new model along with existing ones. Review of existing research was also included to support the models in order to draw conclusions regarding reignitions and restrikes. dI/dt before current-zero, dV /dt after current-zero, and contact gap length were found to be the key contributors for reignition, while temperature, contact surface condition and contact gap length were of great importance for restrikes. These breakdowns should occur around the center of the contact surface, or at surface protrusions. The following parameters should be varied when testing vacuum interrupters: dI/dt before current-zero, ranging from 10 A µs−1 to 800 A µs−1; arcing current, from 1 kA to 20 kA; arcing time, from 1 ms to 4 ms before current-injection; dV /dt after current-zero, from 0.5 kV µs−1 to 20 kV µs−1; maximum TRV from 5 kV to 25 kV, to find the threshold voltage for failed interruption; and gap length, from 1 mm to 10 mm, to find the critical gap length. Furthermore, temperature should also be measured, though measuring postarc current seems to be of lesser importance. To minimize damage to the interrupter, it was recommended to start with higher gap lengths with low values on everything else. / För att säkerställa ett stabilt kraftflöde för högspända likströmsnät används brytare för att isolera defekta delar från resten av nätet. Vakuumbrytare kan utgöra en viktig komponent i sådana likströmsbrytare. Att testa brytarna tar dock lång tid och kan bli mycket dyrt. För att minska på tiden och kostnaderna för att testa brytarna, var syftet med detta projekt att hitta de viktigaste parametrarna att testa i en vakuumbrytare för att utvärdera den för användning i en likströmsbrytare. Detta gjordes genom att modellera partikeldensiteten före och efter nollgenomgången i strömmen, och strömmen som uppstår efter den nollgenomgången genom att använda en ny modell med hjälp av äldre modeller. Granskning av befintlig forskning inkluderades också för att stödja modellerna och dra slutsatser om nytändning och återtändning. dI/dt före strömnollgenomgången, dV /dt efter strömnollgenomgången, bågströmmen och kontaktseparationen visade sig vara nyckelparametrar för nytändning. Temperaturen, kontaktytstillståndet och kontaktseparationen var av stor betydelse för återtändning. Dessa elektriska urladdningar hade en högre sannolikhet att ske närmare mitten av kontaktytan eller vid små spetsiga ojämlikheter. Följande parametrar bör varieras vid testning av vakuumbrytare: dI/dt före strömnollgenomgången, från 10 A µs−1 till 800 A µs−1 ; strömmen före strömnollgenomgången, från 1 kA till 20 kA; ljusbågstiden, från 1 ms till 4 ms; dV /dt efter strömnollgenomgången, från 0.5 kV µs−1 till 20 kV µs−1 ; maximala TRV, från 5 kV till 25 kV, för att hitta tröskelspänningen för misslyckat brytning; och kontaktseparationen, från 1 mm till 10 mm. Att mäta strömmen efter strömnollgenomgången verkade vara av mindre betydelse. Dock föreslogs det att mäta temperaturen på vakuumbrytaren. För att minimera skador på brytaren rekommenderades det att börja testandet med högre kontaktseparationer med låga värden på allt annat.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-345623 |
| Date | January 2024 |
| Creators | Quoreshi, Arvin |
| Publisher | KTH, Fysik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-SCI-GRU ; 2024:003 |
Page generated in 0.0025 seconds