Элегазовый генераторный выключатель 10 кВ, 63 кА, 8000 А (стр. 12 из 13)
ALLOCATE ( XARR(npoint),YARR(NCURV,npoint),STAT=I)
ALLOCATE ( XARR1(npoint),YARR1(NCURV,npoint),STAT=I)
IF (I.NE.0) STOP'error'
K3=0
OPEN(3,FILE='results.txt')
X=0.
99 CONTINUE
Ht=0.0001
K3=K3+1
CALL RKYT(Y,Ht,X,DY)
WRITE(*,*) 'X=',X,'Y=',Y
XARR(K3)=X
YARR(1,K3)=-Y(1)
YARR(2,K3)=Y(2)
YARR(3,K3)=Y(3)
YARR(4,K3)=Y(4)
YARR(5,K3)=-SS
XARR1(K3)=Y(4)
YARR1(1,K3)=Y(3)/(Y(4)*h*ROVUX)
YARR1(2,K3)=CPVUX/(CPVUX-Y(3)/(Y(4)*h*ROVUX))
YARR1(3,K3)=0
YARR1(4,K3)=0
YARR1(5,K3)=0
WRITE(3,15)X,Y(1),Y(2),Y(3),Y(4),P,SS,CPVUX,ROVUX
15 FORMAT(2X,G12.4,8(2X,G8.3))
IF(Y(1)>=ALK)then
CALL EGRAFIC (K3,XARR,NCURV,YARR,DELENX,DELENY,poligrf)
CALL EGRAFIC (K3,XARR1,5,YARR1,DELENX,DELENY,poligrf)
STOP
endif
goto 99
END
SUBROUTINE FN(Y,X,DY)
DIMENSION Y(4),DY(4)
DIMENSION XOD(10),SILA(10)
DIMENSION XD(10),SSLA(10),TEMP(20),TEMP2(20),CP(20),RO(20),TEMP3(20),zh(20)
COMMON P0,P,S,S1,V,AM,AL,U,SS,ALX,alfa,alfa2,XOD,SILA,XD,SSLA,alx1,ALK,TEMP,CP,TEMP2,RO,CPVUX,ROVUX,TEMP3,zh,h
Z=0.
CALL LINAP(10,Y(1),XOD,SILA,P)
CALL LINAP(10,Y(1),XD,SSLA,SS)
CALL LINAP(20,Y(4),TEMP,CP,CPVUX)
CALL LINAP(20,Y(4),TEMP2,RO,ROVUX)
CALL LINAP(20,Y(4),TEMP3,zh,h)
IF(P0/Y(3)>=0.59)then
Z=SQRT(abs(2.*(CPVUX/(CPVUX-Y(3)/(Y(4)*h*ROVUX)))/(((CPVUX/(CPVUX-Y(3)/(Y(4)*h*ROVUX)))-1)*(Y(3)/(Y(4)*h*ROVUX))*Y(4))*((P0/Y(3))**(2./(CPVUX/(CPVUX-Y(3)/(Y(4)*h*ROVUX))))-(P0/Y(3))**(((CPVUX/(CPVUX-Y(3)/(Y(4)*h*ROVUX)))+1)/(CPVUX/(CPVUX-Y(3)/(Y(4)*h*ROVUX)))))))
RAS=SS*Y(3)*Z
else
Z=SQRT(abs(2.*(CPVUX/(CPVUX-Y(3)/(Y(4)*h*ROVUX)))/(((CPVUX/(CPVUX-Y(3)/(Y(4)*h*ROVUX)))+1)*(Y(3)/(Y(4)*h*ROVUX))*Y(4))*(2./((CPVUX/(CPVUX-Y(3)/(Y(4)*h*ROVUX)))+1))**(2./((CPVUX/(CPVUX-Y(3)/(Y(4)*h*ROVUX)))-1))))
RAS=SS*Y(3)*Z
endif
IF(Y(1)<ALX)then
B1=0.
else
B1=1.
endif
DY(1)=Y(2)
DY(2)=(P-S*(Y(3)-P0))/AM
DY(3)=((CPVUX/(CPVUX-Y(3)/(Y(4)*h*ROVUX)))/(S*(AL-Y(1))))*((1-1/(CPVUX/(CPVUX-Y(3)/(Y(4)*h*ROVUX))))*AD(Y(1))*(B1*B2*(5000.*(Y(1)-ALX)/1.0))*abs(AI(X))+Y(3)*S*DY(1)-(Y(3)/(Y(4)*h*ROVUX))*RAS*B1*Y(4))
DY(4)=(-DY(1)*Y(4)/(AL-Y(1))+DY(3)*Y(4)/Y(3)+(Y(3)/(Y(4)*h*ROVUX))*Y(4)*Y(4)*B1*RAS/(Y(3)*S*(AL-Y(1))))
RETURN
END
SUBROUTINE RKYT(Y,H,X,DY)
DIMENSION Y(4),DY(4),AA(4),S(4),D(4)
AA(1)=Y(1)
AA(2)=Y(2)
AA(3)=Y(3)
AA(4)=Y(4)
CALL FN(Y,X,DY)
DO 3 I=1,4
S(I)=H*DY(I)
D(I)=S(I)
3 Y(I)=AA(I)+S(I)/2.
X=X+H/2.
CALL FN(Y,X,DY)
DO 4 I=1,4
S(I)=H*DY(I)
D(I)=D(I)+2.*S(I)
4 Y(I)=AA(I)+S(I)/2.
CALL FN(Y,X,DY)
DO 5 I=1,4
S(I)=H*DY(I)
D(I)=D(I)+2.*S(I)
5 Y(I)=AA(I)+S(I)
X=X+H/2.
CALL FN(Y,X,DY)
DO 6 I=1,4
Y(I)=AA(I)+(D(I)+H*DY(I))/6.
6 AA(I)=Y(I)
RETURN
END
SUBROUTINE LINAP(N,U,X,Y,ZN)
DIMENSION X(N),Y(N)
I=N-1
IF(U.GE.X(N)) GO TO 20
I=1
IF(U.LE.X(1)) GO TO 20
J=N+1
10 K=(I+J)/2
IF(U.LT.X(K)) J=K
IF(U.GE.X(K)) I=K
IF(J.GT.I+1) GO TO 10
20 CONTINUE
UU=ABS(U)
ZNAKU=SIGN(1.0,U)
DX=UU-X(I)
ZN=Y(I)+DX*(Y(I+1)-Y(I))/(X(I+1)-X(I))
ZN=SIGN(ZN,ZNAKU)
RETURN
END
REAL FUNCTION AI(t)
REAL w,t,AMax
common /comA/ w,AMax
COMMON P0,P,S,S1
AI=AMax*sin(w*t+S1)
END
REAL FUNCTION AD(t)
COMMON P0,P,S,S1,V,AM,AL,U,SS,ALX
REAL t
if(t>ALX)then
AD=0.4*SQRT(SQRT((t-ALX)/ALX))
else
AD=0.0
endif
END
Исходныеданные: &data
S=0.043
S1=0.5
P0=7.E05
AM=100.
AL=0.21
AMax=12000.
ALX=.100
ALK=0.199
Y=0.0,0.0,7.E05,293.0
XOD=.00,.02,.04,.06,.08,.10,.12,.14,.16,.20
SILA=90000.,90000.,90000.,90000.,90000.,90000.,90000.,70000.,30000.,10000.
XD=.00,.02,.04,.06,.08,.10,.11,.14,.16,.20
SSLA=.0000,.0000,.0000,0.00E-00,0.00E-00,2.12E-03,2.12E-03,4.4E-03,4.4E-03,4.4E-03
/
&data2
TEMP=300.,500.,1000.,1700.,2300.,3000.,4000.,6000.,8000.,10000.,12000.,14000.,16000.,18000.,20000.,22000.,26000.,30000.,35000.,40000.
CP=138.1,175.5,245.6,335.6,662.0,978.0,1418.0,1965.0,2227.0,2387.0,2575.,2797.,3006.,3304.,3714.,4180.,5030.,5650.,6110.,6910.
TEMP2=300.,500.,1000.,1700.,2300.,3000.,4000.,6000.,8000.,10000.,12000.,14000.,16000.,18000.,20000.,22000.,26000.,30000.,35000.,40000.
RO=93.76,56.16,28.48,15.26,4.21,1.972,1.068,0.679,0.508,0.401,0.325,0.267,0.220,0.179,0.142,0.113,0.082,0.066,0.053,0.04
TEMP3=300.,500.,1000.,1700.,2300.,3000.,4000.,6000.,8000.,10000.,12000.,14000.,16000.,18000.,20000.,22000.,26000.,30000.,35000.,40000.
zh=1.,1.,1.,1.098,2.94,4.814,6.665,6.989,7.015,7.096,7.306,7.634,8.086,8.866,10.065,11.42,13.31,14.26,15.3,17.4
/
Рис. П1.1. Результаты численного расчета пневмомеханических характеристик (12kA): 1 - ход контактов, 2 - изменение скорости, 3 - изменение давления, 4 – температура, 5 – активное сечение сопел
Рис.П1.2. Распределения газодинамических функций (12kA): 1 – Rг(Т), 2 – Кг(Т)
Рис.П1.3. Результаты численного расчета пневмомеханических характеристик (63kA): 1 - ход контактов, 2 - изменение скорости, 3 - изменение давления, 4 – температура, 5 – активное сечение сопел
Рис.1.4. Распределения газодинамических функций (100kA): 1 – Rг(Т), 2 – Кг(Т)
Приложение 2. Свойства элегаза
Наиболее распространёнными изоляционными, дугогасительными и охлаждающими средами, которые применяются в электротехническом оборудовании, является минеральное масло и воздух. Газы по сравнению с маслом и твёрдыми изоляционными материалами имеют определённые преимущества, главные из которых - ничтожнейшая проводимость и практическое отсутствие диэлектрических потерь, независимость в однородном поле электрической прочности от частоты, неповреждённость газовой изоляции заметным остаточным изменениям и малая загрязнённость под действием дуги и короны.
Электрическая прочность газовой изоляции в однородных или слабо неоднородных полях увеличивается с ростом давления и при определённых условиях может превысить электрическую прочность трансформаторного масла, фарфора и высокого вакуума.
Для упрощения конструкций оборудования с газовой изоляцией желательно, чтобы необходимая электрическая прочность была обеспечена при сравнительно небольшом избыточном давлении. Однако при применении газа в электротехническом оборудовании, помимо изоляционных, необходимо учитывать и другие свойства газов, а именно: сам газ и продукты его разложения не должны быть токсичными; газ должен быть химически нейтрален по отношению к применённым в устройстве материалам; газ должен иметь низкую температуру сжижения, чтобы его можно было использовать при повышенных давлениях и требуемых по условиям эксплуатации температурах; газ должен обладать хорошей теплоотводящей способностью; диссоциация газа должна быть незначительной; газ должен быть пожаро- и взрывобезопасным; газ должен быть легкодоступным и недорогим.
При использовании газа в коммутационных аппаратах необходимо, кроме того, чтобы газ обладал хорошей дугогасительной способностью. С точки зрения доступности воздух имеет неоспоримое преимущество по сравнению со всеми другими газами, однако по совокупности требований он не всегда приемлем. Некоторые газы и пары обладают значительно более высокой электрической прочностью, чем воздух. Однако лишь некоторые из них удовлетворяют требованиям, предъявляемым к электрической изоляции. Так, многие вещества в обычных условиях находятся в жидком состоянии, как, например,
, имеющее в газообразном состоянии электрическую прочность, в 6,3 раза большую, чем воздух. Многим веществам, кроме того, свойственно более или менее интенсивное разложение в условиях электрического разряда. Наконец, некоторые вещества при разложении выделяют свободный углерод, который, оседая на поверхности твёрдых изоляционных элементов конструкции, делает их проводящими.Единственным газом, наиболее полно удовлетворяющим поставленным требованиям, является элегаз. Чистый газообразный элегаз совершенно безвреден, химически не активен,поэтому в обычных эксплуатационных условиях он не действует ни на какие материалы, применяемые в аппаратостроении, обладает повышенной теплоотводящей способностью и является очень хорошей дугогасительной средой, позволяющей производить отключение очень больших токов при больших скоростях восстановления напряжения.
Низкие температуры сжижения и сублимации дают возможность при обычных условиях эксплуатировать элегазовые аппараты без специального подогрева. Элегаз не горит и не поддерживает горения, следовательно, элегазовые аппараты являются взрыво- и пожаробезопасными.
Элегаз — нетоксичное, стойкое, химически инертное, негорючее соединение, не имеющее цвета, запаха и вкуса. При нормальных условиях (20 °С и 1 бар) - это тяжелый газ.
Однако с понижением температуры и повышением давления он сжижается. Границей между газообразной и жидкой фазами является кривая конденсации, на которой происходит резкий скачок плотности элегаза (рис. П2.1.). При температуре t=45,56 °C и давлении р=37,7 бар (критическая
Рис. П2.1. — Фазовая диаграмма состояния элегаза (давление абсолютное).
Кривые равновесия фаз:
ОК - жидкость - пар (газ), линия парообразования (конденсации); ОА -твердое тело — пар, линия сублимации; ОВ - твердое тело - жидкость, линия плавления.
Характерные точки диаграммы:
К - критическая точка:
= 45,56 °С; p = 37,7 бар (3,77 МПа); плотность p = 722,5 кг/м3.O - тройная точка:
= - 50,8 °С, p = 2,25 бар (0,225 МПа).точка) граница между газом и жидкостью стирается и элегаз находится в парообразном состоянии. При снижении температуры до минус 50,8 °С и давлении 2,25 бар элегаз может находиться в трех агрегатных состояниях - газ, жидкость, лед. Эта точка называется тройной. При температуре ниже минус 50,8 °С элегаз из газообразного состояния переходит в твердое, минуя жидкую фазу, и наоборот (кривая АО). При нормальном давлении возгонка элегаза из твердого в газообразное состояние происходит при температуре минус 62,8 °С. Пунктиром ОВ обозначена предполагаемая граница между твердой и жидкой фазами.
Диаграмма состояния элегаза исследовалась многими авторами и фирмами в основном экспериментальными методами. Расхождения между данными различных источников достаточно велики и увеличиваются при низких температурах, особенно вблизи кривой конденсации, что связано с точностью проведения эксперимента и степенью очистки элегаза от примесей.
Элегаз - это очень стойкий и инертный газ, который при нормальных условиях не вступает в реакцию ни с одним веществом, с которым контактирует, не растворяется в воде. Это тяжелый газ, его молекулярный вес - 146,0 г/моль (21,95 % серы и 78,05 % фтора).
Структура молекулы восьмигранная с шестью атомами фтора в вершинах, связи в молекуле - ковалентные, диаметр молекулы - 4,77
, температура начала интенсивного разложения — 500°С, потенциал ионизации I - 19,3 эв, энергия сродства молекулы к электрону (-1,49±0,22) эв.