Mechanical Strength of MV Ship-switchgear During Fault Arc

In this paper the analysis of pressure stressed in an enclosure during fault arc inside switchgear is also presented. There is introduced the method based on determining stresses which are the sum of tensile stresses (membrane) and deflection stresses. For tensile stresses analysis the energy method, for unrestrainedly supported rectangular plate, was used. Further in the paper, the calculations and measurements results of enclosure stresses were shown. Dimensions of analyzed enclosure were 0.48 x 0.52. Also, an oscillogram record from laboratory tests was given further in the paper. There were demonstrated the results of calculations of maximum stresses σ_ysum in an enclosure an analyzed cable compartment of marine switchgear during fault arc. In the presented paper the calculation method of pressure and temperature of gases inside MV marine switchgear during fault arc was presented. Simultaneous equation (1) gives a thermodynamic model of processes concurrent to fault arcs inside air insulated switchgear. Simultaneous equation (1) enables calculation of pressure p and temperature T based on average arc power P_L. The above mentioned model is particularly useful for analysis of pressure and temperature in switchgears equipped with slots or overpressure reducing canals. Calculated, according to (1), temperature is the average temperature in the area encompassed by the fault arc. Formulating it more strictly; that area is defined by the product of volume V and coefficient c. The method does not count a spatiotemporal distributions of temperature and pressure in the total volume of the compartment.

W artykule przedstawiono analizę naprężeń w elementach osłonowych rozdzielnic z izolacją powietrzną, poddanych działaniu ciśnienia gazów podczas wewnętrznych zwarć łukowych. Zaproponowano metodę opartą na wyznaczeniu naprężeń będących sumą naprężeń rozciągających (błonowych) i naprężeń zginających. Do analizy naprężeń rozciągających zastosowano metodę energetyczną dla płyt prostokątnych swobodnie podpartych. Przedstawiono też metodę obliczania ciśnienia i temperatury gazów wewnątrz rozdzielnicy okrętowej średniego napięcia podczas zwarcia łukowego. Układ równań (1) przedstawia model termodynamiczny procesów towarzyszących zwarciom łukowym wewnątrz rozdzielnic i umożliwia obliczanie ciśnienia p oraz temperatury T na podstawie średniej mocy łuku P_L. Model ten jest szczególnie przydatny do analizy ciśnienia i temperatury w rozdzielnicach wyposażonych w szczeliny lub kanały wypływowe. Obliczona wg równań (1) temperatura jest średnią temperaturą w obszarze objętym zwarciem łukowym, a ściślej w obszarze definiowanym przez iloczyn objętości V i współczynnika c. Metoda nie uwzględnia rozkładu przestrzenno-czasowego temperatury i ciśnienia w całej objętości przedziału. W dalszej części artykułu przedstawiono wyniki obliczeń oraz pomiarów naprężeń w osłonie o wymiarach 0,48 x 0,52 m, jak również – oscylogram z prób laboratoryjnych. Podano wyniki obliczeń maksymalnych naprężeń σ_ysum w osłonie analizowanego przedziału kablowego rozdzielnicy okrętowej podczas zwarcia łukowego.