Interruption of Medium-Voltage Direct-Currents by Seperation of Contact Elements in Mineral Oil Using an Ultra Fast Electro-Magnetic Actuator

Authors

  • S. Jugelt Technische Universität Ilmenau
  • C. Leu Technische Universität Ilmenau

DOI:

https://doi.org/10.14311/ppt.2019.1.73

Keywords:

dc interruption, bulk oil, dc switching arc, mvdc, mvdc protection device

Abstract

The increasing usage of medium-voltage direct-current in upcoming electrical energy grid topologies requests novel solutions for MVDC switching. The interruption of direct-currents is accomplished by enforcing a current zero crossing by adequate means and preventing reignition due to the recovering dc voltage. This paper evaluates the rapid separation of the contact elements in mineral oil leading to a liquid flow around the contact elements and the switching arc. The energy turnover of dielectric liquids interacting with an electric arc is considerably higher leading to heavily increased arc voltages compared to dielectric gases. This paper confirms results of earlier publications and carries them further towards a possible usage in an MVDC switching or protection device. Thus a contact arrangement surrounded by mineral oil in combination with an ultra fast electro-magnetic actuator is introduced and performed measurements are discussed.

Author Biographies

S. Jugelt, Technische Universität Ilmenau

Research Unit High-Voltage Technologies

C. Leu, Technische Universität Ilmenau

Research Unit High-Voltage Technologies

References

V. Lenz. DC current breaking solutions in HVDC applications. Master’s thesis, High Voltage Laboratories, ETH Zurich, 2015.

H. Ann. Untersuchungen über die Erzeugung sehr hoher Lichtbogenspannungen unter Flüssigkeiten. PhD thesis, TH Braunschweig, 1966.

A. Bissal. Modeling and Verification of Ultra-Fast Electro-Mechanical Actuators for HVDC Breakers. PhD thesis, KTH, Electromagnetic Engineering, 2015. QC

F. Kesselring. Das Schaltproblem der Hochspannungstechnik. Archiv für Elektrotechnik, 35(3):155–184, Mar 1941.

Shell Deutschland Oil GmbH. Sicherheitsdatenblatt Shell Diala S4 ZX-I. Technical report, 2018.

R. Heizmann. Abschaltversuche mit verschiedenen Löschflüssigkeiten und die Zusammensetzung der entstehenden Schaltergase. PhD thesis, ETH Zurich, 1957.

R. Kuthe. Temperaturen und Zusammensetzung eines aus Kohlenstoff und Wasserstoff entstandenen hocherhitzten Gases in Abhängigkeit vom Druck. PhD thesis, TH Braunschweig, 1961.

F. Burhorn et al. Plasmazusammensetzung, Plasmadichte, Enthalpie und spezifische Wärme von Wasserstoff und Wasser bei 1,3,10 und 30 atm im Temperaturbereich zwischen 1000 und 30000 K. Zeitschrift für Physikalische Chemie, 215, 1960. doi:10.1515/zpch-1960-21528.

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Published

2019-07-31

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Articles