10. KONFERENCA SLOVENSKIH ELEKTROENERGETIKOV – Ljubljana 2011 CIGRE ŠK A3 - 05

ANALIZA STANJA VN IZOLACIJSKIH ELEMENTOV MED OBRATOVANJEM NA OSNOVI DELNIH PRAZNITEV

Mag. DARKO KORITNIK ICEM-TC

Gosposvetska cesta 84, Maribor darko.koritnik@icem-tc.si

Pojav delnih praznitev je že dolgo znan problem na visokonapetostnih izolacijskih elementih. Prav tako so že dolgo znane merilne metode s katerimi se ocenjuje intenzivnost tega pojava. Dolgo se je iskalo in razvijalo primerno laboratorijsko merilno metod in predvsem inštrumente, ki bi dali zanesljive, točne in predvsem ponovljive rezultate. Analogni merilni inštrumenti so to omogočali, vendar so bili zelo zahtevni za uporabo in zelo dragi. Z razvojem digitalnih merilnih inštrumentov sta bila rešena tudi ta dva problema. Danes obstajajo zelo kvalitetni sistemi za vrednotenje delnih praznitev v laboratorijih. Če pa želimo te inštrumente in metode uporabiti na terenu v elektroenergetskih objektih, pa se pojavi množica motenj in drugih neobvladljivih problemov. Laboratorijske metode pa postanejo popolnoma neuporabne, če želimo izvajati analize na delujočih napravah, brez prekinitve dobave električne energije. V prispevku je prikazana štiristopenjska analiza stanja izolacijskih elementov na podlagi delnih praznitev, ki omogoča oceno stanja izolacijskih elementov v SN transformatorskih postajah med obratovanjem. Celotni pristop temelji na primerjalnih meritvah z različnimi metodami. Na podlagi korelacije rezultatov in zunanjih vplivov se izdela ocena stanja. Prispevek se deli na tri ključne sklopa: Teorija pojava delnih praznitev in laboratorijske merilne metode. Specifika preskušanja na terenu med delovanjem sistema. Rezultati analiz izvedenih v različnih RTP-jih v Sloveniji.

ANALYZE OF HIGH VOLTAGE ELEMENTS BASED ON PARTIAL

DISCHARGE MEASUREMENTS

Mag. DARKO KORITNIK ICEM-TC Gosposvetska cesta 84, Maribor

darko.koritnik@icem-tc.si

Abstract – Occurrence of partial discharge in the high voltage isolation elements is a long-known problem. Also the measuring methods for assessment of the intensity of this occurrence are not new. For a long time, people have been searching for and developing an appropriate lab measuring method and more importantly, instruments that would provide reliable, accurate and easily repeatable results. As digital measuring instruments were developed, this problem was solved. Today we have very quality systems for assessment of partial discharges in labs. But if we want to use this same instruments and methods in operating transformer stations and other similar objects, we come across to a number of disturbances and other problems that can't be controlled. Lab methods are completely useless if we want to perform the analysis on working devices without disconnecting or any other disturbances in network. In this article, a four-step analyze based on partial discharges measurement is presented, which enables assessment of the isolation elements in MV transformer stations during operation. The whole approach is founded on comparative measurements with different methods. The result of analyze is done on the basis of correlation of the results and external impacts. The article consists of three key parts: Partial discharges theory and lab measurement methods. Specificity of on –duty measurements. Results of analysis that had been performed in different transformer stations in Slovenia.

10. KONFERENCA SLOVENSKIH ELEKTROENERGETIKOV – Ljubljana 2011 CIGRE ŠK A3 - 05

I. UVOD Definicija delnih praznitev (IEC 60270): “A localised electrical discharge that only partially bridges the insulation between conductors and which can or can not occur adjacent to a conductor” “Lokalna električna praznitev, ki le delno premosti izolacijo med prevodnimi deli v bližnji ali daljni okolici vodnika” Kot že definicija pove, je to neznaten pojav, ki kratkoročno ne predstavlja problema. Problem se pojavi po daljšem časovnem obdobju. Takrat pa brez predhodnega opozorila povzroči preboj izolacije in s tem veliko škodo. Škoda je lahko neposredna – uničenje izolacijskih elementov in bližnjih naprav, ali pa posredna v obliki izpadov dobave električne energije. Tak dogodek pa lahko neposredno ali posredno ogroža tudi zdravje in življenje ljudi in živali. Delne praznitve se pojavijo v vsakem realnem izolacijskem elementu, vendar je njihov škodni učinek v večini primerov tako majhen, da v življenjski dobi naprave ne povzroča težav. Zato je potrebno delne praznitve pravočasno zaznati in tudi ovrednotiti. Z razvojem merilne tehnike je postalo zaznavanje delnih praznitev enostavno in cenovno dostopno. Problem pa se pojavi pri vrednotenju rezultatov in oceni tveganja nadaljnjega obratovanja.

II. FIZIKALNA SLIKA IN POSLEDICE

DELNIH PRAZNITEV Delne praznitve so iz fizikalnega stališča zelo preprost pojav. V dielektriku z visoko dielektričnostjo se pojavi majhen delček z bistveno manjšo dielektričnostjo. Tipični primer je plinski mehurček v trdem dielektriku. Trd dielektrik ima visoko dielektričnost, medtem ko plinski mehurček predstavlja električno oslabitev. Fizikalna nadomestna shema (slika 1) je sestavljena iz treh realnih kondenzatorjev. Zunanja predstavljata kapacitivnost med stenami plinskega mehurčka in priključnih elektrod, notranji kondenzator pa kapacitivnost plinskega mehurčka. Kot vsak realni kondenzator, tudi ti kondenzatorji pri določeni napetosti prebijejo. Pri zunanjih kondenzatorjih, kjer je dielektrik kakovosten, so prebojne napetosti bistveno višje od priključene napetosti, zato ni nevarnosti preboja. Če pa do preboja pride, pa to predstavlja trajno poškodbo oz. uničenje izolatorja. Pri notranjem kondenzatorju, kjer je dielektrik plin (zrak) je prebojna napetost bistveno nižja, zato se preboji redno pojavljajo. Preboj v plinu pa ne predstavlja trajnega uničenja izolatorja, zato se lahko ta proces odvija kontinuirano med normalnim obratovanjem. Zanima nas prav to stanje, ko se v mehurčku pojavljajo obloki, trd dielektrik pa še ne prebije. Zato je v nadomestni shemi vzporedno k notranjem kondenzatorju vezano tudi iskrišče.

Slika 1: Nadomestna shema delnih praznitev

Delne praznitve se pojavijo, ko tak izolacijski element priključimo na napetost.

Slika 2: Potek toka in napetosti delnih praznitev

Napetost na kondenzatorjih narašča z naraščanjem priključene napetosti (Va). Najpomembnejša je napetost na kondenzatorju, ki ponazarja plinski mehurček (Vc). Ko napetost Vc naraste preko prebojne napetosti plinskega mehurčka -nadomestnega iskrišča (V+), se pojavi iskra oz. oblok v plinskem mehurčku. Preko obloka se kondenzator sprazni in napetost Vc pade na nič, oblok ugasne in napetost Vc začne ponovno naraščati. Ta pojav se ponavlja dokler priključna napetost ne pade na vrednost, pri kateri Vc več ne doseže V+. Pri tem se pojavijo visokofrekvenčni impulzi (med 0,137 in 3 MHz), ki se širijo po omrežju in prostoru. Pojav delnih praznitev sam po sebi ni nevaren. Problematično je kontinuirano izžiganje dielektričnega materiala in s tem večanje plinskega mehurčka. Ta proces je zelo počasen vendar s časom vedno močnejši. Zračni mehurček se počasi vendar kontinuirano veča na račun trdega dielektrika. Ko je slednji stanjšan pod prebojno razdalo pride do preboja trde izolacije in s tem zemeljskega ali medfaznega stika. Posledice takšnega preboja so izrazite, vendar pogosto zabrišejo prvotni razlog okvare – delne praznitve. Zato je pogosto težko določiti kaj je povzročilo okvaro (delne praznitve, napačna montaža, mehanske poškodbe…). Vsekakor pa je mesto okvare enoumno določeno.

+V

Zračni mehurček

Izolacija

Nadomestna shema

Preskok

-V

10. KONFERENCA SLOVENSKIH ELEKTROENERGETIKOV – Ljubljana 2011 CIGRE ŠK A3 - 05

Delne praznitve se ne pojavljajo le v primeru plinskega mehurčka v trdem dielektriku, temveč tudi pri drugih nepravilnostih, kjer se pojavijo izrazito nehomogena električna polja:

Slika 3: Vrste delnih praznitev

III. POSREDNI POKAZATELJI

DELNIH PRAZNITEV Delne praznitve so pojav in ne veličina, zato je že izraz »meritev delnih praznitev« po svoje nesmiseln. Kajti merimo veličine (tok, napetost, upornost…) in ne pojavov (indukcija, prevajanje…). Vendar se je tekom razvoja tako pri nas kot tudi na mednarodnem prostoru uveljavil izraz »meritev delnih praznitev« (partial discharge measurements). Pri zaznavanju delnih praznitev opazujemo posredne znake oz. pojave, ki jih delne praznitve povzročajo:

a) tokovni impulzi Kot je opisano v poglavju II je najznačilnejši pojav, ki nakazuje na pojav delnih praznitev pojav visokofrekvenčnih tokovnih pulzov, ki tečejo med ozemljenimi deli in deli pod napetostjo preko izolatorjev. Ti pulzi lahko potujejo zelo daleč po primernih valovodih (npr. energetskih kablih).

b) elektromagnetno valovanje Pulzno ponavljajoči električni oblok predstavlja vir elektromagnetnega valovanja, ki se širi po prostoru. To valovanje se širi, odbija, uklanja itd. enako kot druga elektromagnetna valovanja. Zaradi relativno šibkega vira valovanja je širjenje teh valov moč zaznati v območju nekaj metrov od mesta delnih praznitev. Ker je v elektroenergetskih objektih tudi mnogo kovinskih pregrad in drugih ovir se to valovanje pogosto odbija in uklanja.

c) svetloba Iskra ali oblok sta vidna s prostim očesom, če to dopušča osvetljenost okolice in je mesto delnih praznitev vidno. Delne praznitve se praviloma dogajajo na zelo malem prostoru (milimetri), zato jih iz normalnih razdalj (nekaj metrov) ne moremo videti. Svetlobni spekter izsevane svetlobe pri delnih praznitvah je sestavljen pretežno iz UV svetlobe. Vidnega spektra je zelo malo. Zato si pri vizualni

detekciji delnih praznitev pomagamo s t.i. korona kamerami, s katerimi postane viden celotni izsevani spekter. Vizualna kontrola z ali brez posebnih kamer pa je nemogoča, če je mesto delnih praznitev znotraj izolatorjev. Optične učinke delnih praznitev je možno zaznati le pri površinskih oblikah delnih praznitev (korona) in pri idealnih pogojih tudi v notranjosti prozornih (steklenih) izolatorjev.

d) zvok Prasketanje SN in VN nadzemnih vodov v vlažnem vremenu je splošno znan pojav, ki je posledica plazečih tokov po površini izolatorjev. Tudi ta pojav spada med zelo intenzivne delne praznitve, vendar ni tako nevaren kot delne praznitve v notranjosti izolatorjev. Iskrenje v notranjosti prav tako oddaja zvok, ki pa ni slišen, saj se po snoveh in zraku širi z ultrazvočnimi frekvencami. Podobno kot pri elektromagnetnem valovanju je tudi v tem primeru območje zaznavanja omejeno na nekaj metrov neposredne okolice.

e) stranski produkti kemičnih reakcij Termični in kemični učinek delnih praznitev je največji problem, saj nam trajno uničuje trdo izolacijo. Pri tem se pojavljajo stranski kemični produkti. Značilna sta predvsem dva: Ozon (O3) je posebna oblika kisika, ki se tvori pri električnem iskrenju. Za potrebe detekcije delnih praznitev ni uporaben, saj se sprošča v zelo malih količinah in se razredči v okoliškem zraku. »beli prah« oksidirani delci izolacije se pojavijo kot stranski produkt in so vidni le pri površinskem razpadanju dielektrika. V tem primeru se prah nabira pod kritičnim elementom, sicer pa se kopiči v notranjosti in zato ni viden. Kot vidimo lahko delne praznitve zaznavamo preko zelo različnih posrednih znakov oz. pojavov. Za vse te pojave je značilno, da imajo svoj izvor le na mestu delnih praznitev in se kasneje ne morejo pretvarjati v druge oblike. (npr: delne praznitve na podzemnem kablu lahko na koncu kabla zaznamo le kot tokovne pulze. Na samem mestu delnih praznitev se pojavijo vsi opisani pojavi, vendar na nekaj sto metrov oddaljenem koncu kabla zaznamo le tokovne impulze. Ti impulzi pa se na koncu kabla ne spreminjajo v zvočne, svetlobne ali elektromagnetne efekte.) Raznolikost nastanka in predvsem širjenja posameznih pojavov je ključna pri lociranju ogrožene naprave oz. elementa. Žal pa ti pojavi in njihovi učinki nastanejo tudi iz drugih razlogov in zato je pri analizi delnih praznitev najtežja naloga prav izločanje motenj in drugih vplivov.

Zračni mehurček v izolaciji

Ostra površina prevodnega dela

Kovinski del na “plavajočem” potencialu

Razpoke v izolaciji (vodno drevo)

Korona na ostrih delih pod napetostjo

Preplazi

Notranje DP Notranje DP Notranje DP

Notranje DP Zunanje DP Zunanje/površinske

Zunanje/površinske

Površinske delne praznitve zaradi induciranih napetosti

10. KONFERENCA SLOVENSKIH ELEKTROENERGETIKOV – Ljubljana 2011 CIGRE ŠK A3 - 05

IV. METODE LABORATORIJSKEGA PRESKUŠANJA

Zaznavanje oz. meritve delnih praznitev temelji na opazovanju spremljajočih pojavov in meritvah njihovih karakterističnih parametrov. V bistvu je meritev delnih praznitev oz. spremljajočih efektov možna le v laboratoriju, kjer so zunanji vplivi izločeni, zmanjšani na minimum ali pa znani in obvladljivi. Najpogosteje se izvajajo s pomočjo meritve visokofrekvenčnih tokovnih impulzov. To je tudi standardizirana merilna metoda za merjenje delnih praznitev (SIST EN 60270).

Umerjalni generator

A

B

Preskušanec

Sklopni kondenzator

Merilni inštrument

Merilna impedanca

Kapacitivni delilnik

napetosti

Slika 4: Merilna proga za laboratorijsko meritev delnih

praznitev

Sicer pa obstaja več različnim izvedb, ki so odvisne od karakteristik preskuševališča, merilne opreme in preskušancev.

V. ANALIZA ELEKTROENERGETSKIH OBJEKTOV

Vsak upravljavec elektroenergetskega objekta želi zanesljivo delovanje z najmanjšimi stroški. Najbolj nezaželene so okvare, ki povzročijo poškodbe na napravah in s tem daljše motnje pri oskrbi odjemalcev. Takšne okvare povzročajo prav delne praznitve. V praksi so kritični predvsem podzemni kabli. Z analizo delnih praznitev na kablih bi dobili oceno stanja določenega kabla. Za takšne preskuse obstajata dve skupini preskusov: - Off-duty metode so meritve, kjer je potrebno

kabel na obeh straneh izklopiti in ločiti od omrežja

- on-duty metode, omogočajo meritve med normalnim obratovanjem omrežja, brez motenj oskrbe.

Preglednica 1: Primerjava merilnih metod ON-DUTY OFF-DUTY

Prednosti Prednosti Ni potrebna ločitev kabla od

omrežja Preskušene tehnologije

Tokokrogi so med preskusi normalno obremenjeni

Boljša občutljivost in lažja interpretacija rezultatov

Odjemalci ne čutijo posledic Slabosti

Možno preskušanje odcepov Kabel mora biti ločen od omrežja

Slabosti Motnje pri oskrbi odjemalcev

Problemi pri interpretaciji rezultatov

Draga in časovno potratna metoda

Potrebna je ustrezna izvedba ozemljitve zaslona Zahtevno preskušanje odcepov

Prednost on-duty metod je predvsem možnost izvedbe meritev med normalnim obratovanjem omrežja, zato gre trend razvoja prav v to smer.

VI. ON-DUTY MERITVE V RTP Analiza delnih praznitev v RTP ali drugih elektroenergetskih objektih med obratovanjem (on-duty) je želja praktično vseh upravljavcev in vzdrževalcev takšnih objektov. Zato je šel razvoj primernih metod in inštrumentov skokovito naprej. Vendar se pri praktičnih aplikacijah pogosto zalomi. Vzrok leži že v izrazu »meritev delnih praznitev« in razmišljanju nas tehnikov. Kot rezultat meritve pričakujemo eksaktne rezultate natančne na nekaj decimalk. Pri analizi delnih praznitev pa lahko eksaktno izmerimo le posredne znake oz. pojave. Na podlagi tega ocenimo dejansko stanje izolacijskih elementov. Zato rezultati niso podani v oprijemljivih številkah temveč kot opisna ocena stanja. Na tržišču obstajajo različni inštrumenti in metode. Mi smo izbrali metodo HVPD, ki jo tudi uporabljamo pri svojem delu. Ta metoda temelji na štiri-stopenjskem konceptu:

Slika 5: Potek štiri-stopenjske analize

Preprost koncept pri katerem izločamo dele za katere ocenimo, da niso ogroženi in počasi ožimo krog »osumljencev«, dokler ne lociramo ogrožene naprave oz. manjše skupine naprav ali elementov.

Faza 1 Faza 2 Faza 3 Faza 4

100% naprav ~20%

naprav ~2% naprav

~1% naprav

Iskanje kritičnih lokacij

Lociranje kritičnih naprav

Lociranje kritičnih mest

na kablih Trajni

monitoring

Periodični pregledi

Po potrebi Po potrebi Trajno oz. v daljšem

časovnem obdobju

10. KONFERENCA SLOVENSKIH ELEKTROENERGETIKOV – Ljubljana 2011 CIGRE ŠK A3 - 05

Tak pristop ima nekaj prednosti in slabosti: Metoda ne zahteva preciznih inštrumentov, zato je njihova cena dostopna. Kalibracija inštrumentov se izvede v skladu z namenom in izvedbo inštrumenta, zato je kakršna koli primerjava z laboratorijskimi meritvami popoln nesmisel. Žal pa se je to pri nas že delalo in zaradi napačne predvsem pa nestrokovne interpretacije rezultatov zavajalo naročnike in javnost. Praktična izvedba analize pogosto zgleda nelogična in neprofesionalna. Od merilca v RTP pričakujemo, da bo natančno izmeril želene parametre, nato pa v pisarni naredil študijo in predstavil rezultate. Pri delnih praznitvah tako ne gre. Merilec najprej grobo locira možna kritična mesta, nato pa si sam postavlja možne scenarije in s sprotnimi meritvami slednje potrdi ali ovrže. Pri tem nujno potrebuje pomoč ljudi ki objekt poznajo in se z njimi posvetuje. V praksi se preveri veliko (tudi deset ali več) različnih scenarijev preden končno najdemo in potrdimo najverjetnejšega. Zaradi tega opazovalci pogosto dobijo občutek, da merilec ne ve kaj dela in samo nekaj ugiba, na koncu pa »čudežno« najde kritično mesto oz. napravo. Pri tem ni nobenega »čudeža« temveč le normalno delo pri on-duty lociranju kritičnih mest. Hitrost dela je odvisna malo od sreče in veliko od teoretičnega znanja in praktičnih izkušenj preskuševalca. Poseben problem je interpretacija rezultatov. Kakršno koli numerično podajanje rezultatov on-duty meritev v RTP je nesmiselno in tudi zavajajoče. Rezultat je ocena v kateri navedemo kateri elementi so ogroženi in v dogovoru z upravljavcem predlagamo ukrepe. Tak način podajanja rezultatov je za tehnike težko razumljiv in še težje sprejemljiv. Vendar ker ne merimo delnih praznitev, temveč le določene posredne znake je to edini možen in pošten način interpretacije rezultatov. Pri on-duty analizi delnih praznitev se pogosto poslužujemo primerjalnih testov. (npr. V celotnem RTP – ju izmerimo na skoznjikih akustični signal nivo 1. V enem delu pa ta naraste na 5. nivo. Vsi skoznjiki zagotovo niso enako poškodovani, zato je nivo 1 šum iz okolice, na mestu, kjer smo zaznali nivo 5, pa je potrebno izvesti dodatne preskuse) Tak način dela je enostaven, če imamo na razpolago veliko število enakih elementov. Problem pa je, če naletimo na le en element določenega tipa (npr. napetostni merilni transformator). V tem primeru potrebujemo referenco iz druge lokacije in s tem oceno dopustnih vrednosti posameznih parametrov. Brez teh informacij je težko narediti kakovostno analizo, zato je zelo pomembno kakovostno dokumentiranje, predvsem pa izkušnje preskuševalca.

VII. PRIMER ANALIZE V RTP TEZNO Kot prvi objekt v Sloveniji je bil s štiri-stopenjsko metodo pregledan RTP Tezno. A. Faza 1. Na vseh celicah je bil izveden hiter pregled: Zaznavanje akustičnih (ultrazvočnih) signalov – AA. Enostavna izvedba z usmerjenim mikrofonom omogoča zaznavanje morebitnih virov ultrazvoka. Šum okolice praviloma ni moteč, saj je mikrofon zelo usmerjen, elektronski filtri pa zmanjšajo ali odstranijo vpliv drugih virov.

Slika 6: Meritev akustičnih signalov

Meritev elektromagnetnega polja –TEV. Meri se preko induciranih napetosti na površini kovinskih (ozemljenih) delov. Hitra in enostavna meritev, vendar zahtevna interpretacija rezultatov.

Slika 7: Meritev elektromagnetnega polja

Meritev tokovnih pulzov v kablih – CT. Osnovna meritev za analizo delnih praznitev, ki pa ima nekaj praktičnih omejitev (poglavje VIII).

Slika 8: Meritev tokovnih impulzov v kablu

10. KONFERENCA SLOVENSKIH ELEKTROENERGETIKOV – Ljubljana 2011 CIGRE ŠK A3 - 05

Meritve vseh opisanih parametrov smo naredili na vseh celicah in kabelskih priključkih, kjer je bilo fizično izvedljivo. Na podlagi analize 1 faze smo ugotovili: - Povečana aktivnost DP okoli celic št. 19, 20, 23 in še posebej izrazito okoli celice 29. Potrebna je faza 2 – določitev problematične naprave - na tem mestu. -Na celicah št. 7 do 27 ni možno narediti CT pregleda. Potreben je dogovor z upravljavcem o izvedbi preskusov. Skupaj z upravljavcem smo pripravili predlog nadaljnjih ukrepov: - V celicah, kjer je povečana aktivnost PD je potrebno določiti problematično napravo oz. element. - Meritev CT, ki je edini pokazatelj delnih praznitev v kablu, je potrebno izvesti na vseh kablih. Ker bo za potrebe namestitve merilnih pretvorniko potreben kratkotrajen je smiselno na vsakem kablu narediti kratkotrajni monitoring (nekaj dni). Pred izvedbo teh meritev je potrebno sanirati oz. zamenjati vse elemente v RTP za katere bo Faza 2 pokazala, da so problematični. Na podlagi sklepov prve faze se je izvedla druga: B. Faza 2 Lociranje ogroženih naprav. Lociranje ogrožene naprave je »detektivsko« delo. Glede na znana dejstva ocenimo katera naprava bi lahko bila kritična. Nato pa izvedemo vrsto preskusov s katerimi potrdimo ali ovržemo prvotni scenarij. Pri tem si pomagamo s:

a) Smerno lociranje izvora motenj. Potrebujemo dva popolnoma enaka merilna pretvornika priključena na inštrument, ki zazna časovno zakasnitev enakih (ali podobnih) impulzov. Uporablja se lahko meritev TEV in/ali CT. Na enostaven način lahko ugotovimo iz katere strani (električno in prostorsko) prihajajo impulzi delnih praznitev.

Slika 9: Shema merilne metode za določanje smeri

Slika 10: Primer rezultatov meritev smeri

b) Monitoring

Delne praznitve so tudi časovno odvisne, zato je smiselno na ključnih napravah narediti kratkotrajni (1 teden) ali dolgotrajni (1 mesec ali več) monitoring. Rezultati monitoringa sami po sebi ne povedo mnogo. Poznati moramo tudi spremembe klimatskih razmer (vreme) in obratovalnih stanj (obremenitev, stikalne manipulacije…)

Slika 11: Rezultati monitoringa

Zgoraj – odstotek pulzov, ki so prihajali iz posamezne smeri:Temno modra – pulzi prihajajo iz smeri celice 29 proti celici 28 Svetlo modra - pulzi prihajajo iz smeri celice 28 proti celici 29 Spodaj - TEV aktivnost; Rjava – Celica 29;Vijolična – Celica 28 Vse te preskuse smo naredili na objektu in zaključili:

- Ocenjujemo, da se delne praznitve pojavljajo na zgornjih podpornih izolatorjih ločilnikov 19, 23 in 29, ko je pod napetostjo sistem II. -Zaznana je povečana aktivnost DP na kablu št. 29. Priporočamo izvedbo 3 faze – lociranje napake na tem kablu, vendar šele po predhodni menjavi problematičnih izolatorjev - Zaznana je povečana ultrazvočna aktivnost v celici 20. Glede na mesto od kot prihaja ultrazvok ocenjujemo, da je problematičen srednji skoznjik na dnu celice ali tokovnik nad njim. Skupaj z upravljavcem smo pripravili predloge nadaljnjih ukrepov:

- Priporočamo, da se v celicah 19, 23 in 29 (sistem II) ob prvi priložnosti zamenjajo zgornji izolatorji na

Preklop iz sistema 1 na sistem 2

10. KONFERENCA SLOVENSKIH ELEKTROENERGETIKOV – Ljubljana 2011 CIGRE ŠK A3 - 05

ločilnikih. Do takrat naj sistem obratuje pretežno na zbiralčnem sistemu I, v kolikor obratovalni pogoji to dopuščajo. - Na kablu 29 priporočamo izvedbo 3 faze – lociranje napake na tem kablu. Vendar je predhodno potrebno sanirati izolacijske elemente s RTP, saj so izmerjene vrednosti lahko tudi posledica delnih praznitev v RTP. - V celici 20 je potrebno zamenjati skoznjike in/ali tokovne transformatorje. Točna določitev kritične naprave je težavna, ker so naprave nameščene blizu in nimajo individualnih ozemljitvenih vodnikov. Takšen preskus bi zahteval večje število izklopov kabla za nameščanje in odstranjevanje merilnih naprav.

C. Faza 3 in 4 Analiza se je zaključila z drugo fazo, saj je nesmiselno in nemogoče nadaljevati z analizo kablov dokler se v RTP nahajajo kritični elementi. Vpliv oz. šum, ki ga ti elementi povzročajo skrije morebitne signale, ki bi prihajali iz kablov, zato je pred izvedbo faze 3 – lociranje napake na kablih potrebno odstraniti oz. zamenjati vse problematične elemente v RTP. Do podobnih ugotovitev smo prišli tudi na drugih pregledanih objektih. Preden lahko sploh začnemo z analizo stanja kablov, moramo ugotoviti in po potrebi sanirati stanje v RTP-jih.

VIII. OMEJITVE ŠTIRI – STOPENJSKE ON-DUTY MERILNE METODE

Opisana štiri-stopenjska on-duty metoda temelji na meritvah treh različnih pojavov, ki so povezani z delnimi praznitvami. Vsaka meritev ima svoje prednosti in slabosti ter tudi omejitve. Meritev tokovnih impulzov v kablih zahteva namestitev tokovnih klešč na primerno mesto. S stališča električne priključitve moramo s kleščami objeti le zaslon kabla oz. vodnik s katerim je zaslon ozemljen ali pa kabel brez zaslona. Tok iz zaslona pa mora v celoti teči po teh povezavah.

Slika 12: Možna mesta za priključitev tokovnih klešč

Če želimo meritve izvajati brez motenj – prekinitev oskrbe, mora biti zagotovljen tudi varen dostop do teh priključkov

Slika 13: Dostopne in nedostopne izvedbe kabelskih glav

Nadzemni vodi predstavljajo poseben problem, saj delujejo kot antena za frekvence značilne za delne praznitve. Daljnovodi, ki so v RTP priključeni direktno ali preko kratkih kabelskih povezav vnašajo v celoten sistem motnje, ki zakrijejo dejanske razmere v sistemu. Te motnje so posledica radijskih motenj, ki pa jih je možno odstraniti z individualno prilagojenimi filtri. Sodobni kompaktni stikalni bloki razen velikih prednosti vnašajo tudi probleme. Pregled z ultrazvokom je praktično nemogoč, razen s kontaktnimi mikrofoni. Elektromagnetno polje pa se v notranjosti večkrat odbije in ukloni, tako da od zunaj ni možno oceniti elementa ali vsaj lokacije v samem bloku. Še večji problemi pa so z plinsko izoliranimi postroji (SF6). Uporaba na prostem (npr. pregled izolatorjev na nadzemnih vodih) je omejena le na ultrazvočne preglede. Seveda je zelo pomemben šum iz okolice, ki lahko preglasi učinek delnih praznitev (mesta, industrija...) in velika oddaljenost med izolatorjem in preskuševalcem.

IX. SMERNICE NADALJNJEGA RAZVOJA

Težko je postavljati smernice nadaljnjega razvoja v dejavnosti, ki še ni niti pošteno zaživela. To seveda ne pomeni, da izkušenj ni. Izkušnje v tujini (Nizozemska, Anglija, Irska, Francija…) so, moramo jih le prenesti k nam in jih primerno uporabiti v našem elektroenergetskem sistemu. Tehnično so stvari razdelane in znane. On-line analize delnih praznitev so izvedljive z nekaj omejitvami. Rezultati analiz so uporabni in prav tako zanesljivi z določenimi omejitvami. V tujini je znan in potrjen dolgoročni pozitivni učinek teh analiz na zanesljivost delovanja omrežja. Poudarek je na »dolgoročnem« učinku, ker bo potrebno vložiti še veliko dela in tudi nekaj sredstev v raziskave in tudi omrežje, da bomo dobili pričakovane rezultate. Končni cilj – on-duty analiza kablov – je še daleč pred nami. Najprej moramo merilne metode prilagoditi značilnostim našega omrežja. Nato zamenjati kritične elemente v RTP, TP

i-

i+

i-

i-

i+

i-

i-

i+

i-

i-

i+

i-

Meritev ni možna

DP v vodniku,

DP v zaslonu ,

Galvanska ločitev

DP v vodniku = i- - i- +

Galvanska ločitev

Galvanska ločitev

Brez galvanske ločitve

Dostop ni možen Dostop je možen

10. KONFERENCA SLOVENSKIH ELEKTROENERGETIKOV – Ljubljana 2011 CIGRE ŠK A3 - 05

in drugih elektroenergetskih objektih. Vzpostaviti bo potrebno ustrezno arhiviranje in dokumentiranje rezultatov ter zagotoviti ustrezno periodiko preskušanja.

X. SKLEP Vsaka okvara na kablu, še posebej, če jo čuti več pomembnih odjemalcev, sproži razmišljanja o diagnostiki izolacije kablov. Žal pa še ne obstaja metoda, ki bi omogočala on-duty analizo kablov brez znane zgodovine kabla in v okolju polnem motenj. Znane metode pač zahtevajo določene predhodne ukrepe (pregled in sanacijo RTP) in čas (več letna periodika). Agresivni proizvajalci in prodajalci merilne opreme pogosto te zahteve zamolčijo. In ker ni takojšnih oprijemljivih rezultatov pade slaba luč na merilno metodo in opremo. Trenutno znane merilne metode za analizo delnih praznitev res niso idealne. Imajo mnogo omejitev in rezultati so zgolj ocene in priporočila. Vendar izkušnje iz tujine kažejo, da so te metode kljub slabostim uporabne in dolgoročno ekonomsko upravičene. Delne praznitve imajo še eno zelo neprijetno lastnost. Niso pogojene le s staranjem temveč tudi s proizvodnim procesom, predvsem napakam pri proizvodnji. Zato ogrožajo tako stare kot tudi nove elektroenergetske naprave in elemente. Zato je smiselno prve meritve narediti že na novih objektih. S tem takoj odkrijemo morebitne napake na novih elementih ali montaži, prav tako pa si ustvarimo osnovo za nadaljnjo analizo tekom življenjske dobe objekta.

REFERENCE [1] Visokonapetostna tehnika Voršič, Jože, Pihler, Jože,2004, UM FERI Maribor [2] SIST EN 60270:2002 High-voltage test techniques - Partial discharge measurements [3] On line detection and location of partial discharges in medium-voltage power cables P.C.J.M van der Wielen, 2005 CIP-Data library technische universitet Eindhoven [4] -Application Notes for On-Line Partial discharge (PD) Testing & PD Site Location (Mapping) of Medium Voltage (MV) & High Voltage (HV) Cables Issue 4 - May 2009 HVPD Ltd [5] EDF Energy Identifi es High-Risk Cable Sections By Matthieu Michel, EDF Energy Transmition and distribution World October 2007 [6] Introduction to Partial Discharge and Diagnostics for High Voltage Equipment HVPD Ltd Empress Business Centre, Chester Road Manchester M16 9EA UK