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Analysis of Dielectric Breakdown of Hot SF6 Gas in a Gas Circuit Breaker 원문보기

Journal of electrical engineering & technology, v.5 no.2, 2010년, pp.264 - 269  

Kim, Hong-Kyu (Korea Electrotechnology Research Institute) ,  Chong, Jin-Kyo (Korea Electrotechnology Research Institute) ,  Song, Ki-Dong (Korea Electrotechnology Research Institute)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper presents the analysis of the dielectric characteristics of a hot $SF_6$ gas in a gas circuit breaker. Hot gas flow is analyzed using the FVFLIC method considering the moving boundary, material properties of real $SF_6$ gas, and arc plasma. In the arc model, the re-ab...

주제어

#Gas circuit breaker   #Hot $SF_6$ gas   #Dielectric breakdown   #Critical electric field   #Arc plasma  

AI 본문요약
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제안 방법

  • In this paper, we present the prediction method of dielectric breakdown after a large current interruption in a GCB. The prediction procedure is composed of the hot gas flow analysis, electric field analysis, and the calculation of the critical electric field intensity as shown in Fig.

이론/모형

  • With the given TRV, we can calculate the applied electric field intensity E applied everywhere inside the GCB chamber. In this study, E applied is calculated using the finite element method (FEM). If the E applied is greater than the Ecr , the probability of breakdown is high.
  • in (4) represents the arc effects on the flow field, which is mainly composed of the joule heating and radiative transfer mechanism [7]. The FVFLIC method is used to solve the conservation equations. It can solve the supersonic flow problem with a moving boundary.
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참고문헌 (9)

  1. Y. Hayashi, K. Suzuki, E. Haginomori, H. Toda and H. Ikeda, "On the hot gas exhaustion in the exhaust chamber of a gas circuit breaker after short-circuit current interruption," J. Phys. D, Appl. Phys., Vol. 30, pp. 3123-3130, 1997. 

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  2. T. Uchii, S. Nishiwaki and S. A. Boggs, "Effects of hot $SF_6$ on post-arc circuit breaker design," IEEE Trans. Power Delivery, Vol. 19, pp. 124-130, Jan. 2004. 

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  3. Y. Zhao and D. E. Winterbone, "The finite volume FLIC method and its stability analysis," Int. J. Mesh. Sci., Vol. 37, pp. 1147-60, 1995. 

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  4. G. J. Cliteur, Y. Hayashi, E. Haginomori and K. Suzuki, "Calculation of the uniform breakdown field strength of $SF_6$ gas," IEEE Trans. Dielect. Elect. Insulation, Vol. 5, pp. 843-849, 1998. 

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  5. M. Yousfi, Ph. Robin-Jouan, Z. Kanzari, "Breakdown Electric Field Calculations of Hot $SF_6$ for High Voltage Circuit Breaker Applications," IEEE Trans. on Dielect.Elect. Insulation, Vol. 12, No. 6, pp. 1192-1200, 2005. 

  6. Ph. Robin-Jouan and M. Yousfi, "New Breakdown Electric Field Calculations for $SF_6$ High Voltage Circuit Breaker Applications," Proceedings of Gas Discharge and Their Applications ？ Xi'an, China, pp. 317-320, 2006. 

  7. C. M. Dixon, J. D. Yan and M. T. C. Fang, "A comparison of three radiation models for the calculation of nozzle arcs," J. Phys. D: Appl. Phys., Vol. 37, pp. 3309-3318, 2004. 

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  8. L. S. Frost and R. W. Liebermann, "Composition and transport properties of $SF_6$ and their use in a simplified enthalpy flow arc model," Proc. IEEE, Vol. 59, pp. 474-485, Apr. 1971. 

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  9. J. F. Zhang, M. T. C. Fang and D.B. Newland, "Theoretical investigation of a 2kA DC nitrogen arc in a supersonic nozzle," J. Phys. D: Appl. Phys., Vol. 20, pp. 368-379, 1987. 

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