Ispitivanje odvodnika prenapona
-
Upload
nedel-labile -
Category
Documents
-
view
351 -
download
12
Transcript of Ispitivanje odvodnika prenapona
-
8/19/2019 Ispitivanje odvodnika prenapona
1/32
Poslijediplomski doktorski studij
Kolegij: Ispitne i mjerne metode u VN tehnici
Metode ispitivanja klasičnih i
metaloksidnih odvodnika prenapona
Goran Levačić, dipl.ing.el.Institut za elektroprivredu i energetiku d.d.,Ulica grada Vukovara 37, Zagreb - Hrvatska
e-mail: [email protected]
Zagreb, travanj, 2011.
mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]
-
8/19/2019 Ispitivanje odvodnika prenapona
2/32
Sadržaj
► Odvodnici prenapona► Osnovna podjela odvodnika:- Klasični odvodnici
- MO odvodnici► Metode terenskog ispitivanja odvodnika:- Ispitivanje odvodnika VN ispitnom stanicom- Ispitivanje odvodnika LCM500 mjernim uređajem
► Zaključak:- Prednosti VNIS/LCM500- Nedostaci VNIS/LCM500
-
8/19/2019 Ispitivanje odvodnika prenapona
3/32
Odvodnici prenapona
► Uređaji koji štite energetske transformatore i ostalu skupocjenuopremu u postrojenju od prenapona, pa je zato potrebno povremenoispitivanje njihovog stanja
► Preporučeno je ispitivanje odvodnika nakon svake tri godine
► Spojeni su u paralelu sa opremom koju štite kako bi preusmjerilistruju koja se javlja prilikom prenapona
► Odvodnici prenapona ponašaju se kao nelinearni otpori, čiji se iznos
mijenja u zavisnosti od veličine narinutog napona
► Odvodnik prenapona osim amplitude nailazećeg naponskog valasmanjuje i njegovu strminu
-
8/19/2019 Ispitivanje odvodnika prenapona
4/32
Osnovna podjela odvodnika prenapona u postrojenju:
► „Klasični odvodnici“ (sa iskrištem)► MO odvodnici (bez iskrišta)
-
8/19/2019 Ispitivanje odvodnika prenapona
5/32
Odvodnik prenapona s iskrištem (“klasični”)
► "Klasični" ventilni odvodnik prenapona s iskrištem se i danas ćestosusreće u postrojenjima
► Sastoji se od serijski povezanih otpornika izrađenih od silicium karbida(SiC odvodnici), te iskrišta (nalaze se u izolacionom materijalu odkojeg je sastavljen otpornik odvodnika)
► Kada se na takav materijal narine visoki napon, stvara se između SiCčestica jako električno polje, pri čemu se prostor između njih ionizira ipostaje vodljiv. Uz veći napon biti će jače i polje, kao i ionizacija, kojaomogućuje stvaranje vodljivih kanala, tako da vrijednost otpora pada(pri smanjenom naponu slabi električno polje, a time i ionizacija okoSiC čestica, pa se smanjuju i vodljivi kanali, što djeluje na porastotpora odvodnika)
► Proradni napon je napon pri kojem prorađuju iskrišta odvodnikaprenapona. To može biti izmjenični, istosmjerni i udarni napon
► Kod ventilnih odvodnika koji se ugrađuju za zaštitu postrojenja od 220kV proradni napon mora biti toliko visok da odvodnici ne prorade zbognailaska unutarnjih prenapona
-
8/19/2019 Ispitivanje odvodnika prenapona
6/32
Odvodnik prenapona s iskrištem (“klasični”)
► Pri pojavi prenapona dolazi do preskoka na iskrištu odvodnika inapon na izolatorskom lancu je ograničen preostalim naponomodvodnika, koji je niži od preskočnog napona izolatora
► Energija groma se apsorbira te je izolacijska oprema sigurna
► Preostali napon na stezaljkama odvodnika je ograničen nadopuštenu razinu zbog nelinearne karakteristike
► Nakon prolaska prenapona dolazi do gašenja el.luka naiskrištu. Nema potrebe za isključenjem prekidača u postrojenju
-
8/19/2019 Ispitivanje odvodnika prenapona
7/32
Odvodnik prenapona bez iskrišta (MO odvodnik)
► Kod izgradnje novih postrojenja uglavnom se ugrađujuZnO odvodnici, dok se u starijm postrojenjima nalazeklasični odvodnici
► Tehnološki napredak proizvodnje MO nelinearnih
materijala omogućio je masovniju proizvodnju i primjenuovih materijala u izradi odvodnika prenapona bezklasičnih iskrišta
► Odvodnici prenapona bez iskrišta se mogu koristiti zaredukciju kako atmosferskih tako i sklopnih prenapona
► Pri sklopnim i atmosferskim prenaponima energija seraspodjeljuje na više odvodnika
-
8/19/2019 Ispitivanje odvodnika prenapona
8/32
Odvodnik prenapona bez iskrišta (MO odvodnik)
► Osnovna prednost ZnO odvodnika prenapona u odnosu na SiC je što nemajuiskrište i imaju povoljniji oblik strujno-naponske karakteristike otpornika
► MO odvodnici prenapona sadrže samo pločice (diskove) od nelinearnogotpornog materijala koji su zatvoreni u odgovarajuće porculanskom kućište
► Način rada odvodnika koji se sastoji od serijski spojenih otpornika (bez iskrišta)vrlo je jednostavan: Pri nailasku prenapona, struja kroz odvodnik sekontinuirano povećava, tako da nema nagle promjene napona. S prolaskomprenapona smanjuje se i struja kroz odvodnik, tako da nema popratne strujekao kod klasičnih odvodnika. Uslijed nepostojanja iskrišta nema niti naglepromjene napona, koja je kod SiC odvodnika uzrokovana proradom iskrišta
► Trajni radni napon odabire se na osnovi termičkog opterećenja odvodnika, tj.trajanja privremenih prenapona na mjestu ugradnje odvodnika. Privremeniprenaponi su povišenja napona pogonske frekvencije ograničenog trajanja
-
8/19/2019 Ispitivanje odvodnika prenapona
9/32
Osnovni parametri MO odvodnika prenapona
► Trajni radni napon Uc odvodnika prenapona je maksimalnodozvoljena efektivna vrijednost napona nazivne frekvencije koji možebiti trajno primijenjen između priključaka odvodnika
► Nazivni napon odvodnika prenapona Ur predstavlja maksimalnodozvoljenu efektivnu vrijednost napona, nazivne frekvencije,ograničenog trajanja (10 s), koji se može primijeniti između priključakaodvodnika prenapona pošto je odvodnik apsorbirao dozvoljeni (nazivni)iznos energije
► Nazivna odvodna struja odvodnika prenapona (In) je tjemenavrijednost impulsne (udarne) struje oblika 8/20 μs
-
8/19/2019 Ispitivanje odvodnika prenapona
10/32
MO odvodnici u TS Lošinj
-
8/19/2019 Ispitivanje odvodnika prenapona
11/32
Čimbenici koji ut ječu na degradaciju odvodnika
► Najveći neprijatelji odvodnika prenapona su voda, zagađenje i toplina► Ulazak vode u odvodnik uzrokuje drastično starenje odvodnika, zagađenje
uzrokuje neujednačenu raspodjelu polja širom odvodnik, a toplina je čimbenikkoji također utječe na naprezanje i degradaciju
► Toplina je obično prouzročena od uvjeta okoline i prenapona (tokom udaramunje, sklopni i atmosferski prenaponi) koji uzrokuju naprezanje odvodnika
► Ostali čimbenici koji direktno utječu na degradaciju MO odvodnika ili njegovudegradaciju su:
- Brtvljenje koje uzrokuje prodor vlage- Pražnjenja po površini odvodnika
- Preopterećenja kod privremenih i tranzijentnih prenapona- Dugoročno starenje odvodnika pri normalnom pogonskom naponu- Unutarnja parcijalna izbijanja
-
8/19/2019 Ispitivanje odvodnika prenapona
12/32
Ispitivanje odvodnika prenapona
► Prvenstveno zbog ekonomskih razloga bi bilo poželjno da se provjeraispravnosti (ispitvanje) obavi dok su u pogonskom stanju, posebice zavisokonaponske MO odvodnike prenapona
► To ograničenje umanjuje broj raspoloživih mjernih metoda
► Odvodnik starenjem propušta sve veću struju tj. referentni napon sesmanjuje
► Prevelika struja pri pogonskom naponu može uzrokovati pregrijavanje tedodatno povećanje struje. U ekstremnom slučaju može doći do uništenja ipucanja tijela odvodnika
► Ispravnost odvodnika utvrđuje se mjerenjem karakterističnih točaka
strujno naponske karakteristike
-
8/19/2019 Ispitivanje odvodnika prenapona
13/32
Metode terenskog ispitivanja odvodnika prenapona
► Ispitivanje odvodnika prenapona VN ispitnom stanicom► Ispitivanje odvodnika prenapona LCM500 mjernim
uređajem
-
8/19/2019 Ispitivanje odvodnika prenapona
14/32
Ispitivanje odvodnika prenapona sa VN stanicom(VNIS)
Cjelokupna VNIS (pokretni laboratorij) se sastoji od:
► Teretni automobil IVECO► Ispitni transformator (KONČAR, 200 kV, 50 kVA)► Prigušnica za kompenzaciju (VOLTA, 220 V, 250 A)► Mjerno-upravljački pult:
- analogni mjerači struje i napona- priključci za drugu mjernu opremu- regulacijski trafo (220 V/0-220 V, 100 A)
-
8/19/2019 Ispitivanje odvodnika prenapona
15/32
Ispitivanje odvodnika prenapona sa VN stanicom
Ispitivanje klasičnih odvodnika prenapona provodi se prema IEC 60099-1na slijedeći način:
► Na ispitivani odvodnik prenapona se priključi regulirani izmjenični napon frekvencije50 Hz
► Napon se podiže do prorade odvodnika prenapona
► Napon prorade mjeri se 5 puta u intervalima ne kraćim od 10 sekundi
► Valni oblik snima se osciloskopom Lecroy
► Sukladno mogućnostima izvora ispitnog napona moguće je ispitivati višedjelneodvodnike prenapona tako da se ispitaju segmenti odvodnika kao posebna cjelina
► Napon prorade odvodnika u tom slučaju je zbroj dobivenih vrijednosti naponaprorade segmenata
-
8/19/2019 Ispitivanje odvodnika prenapona
16/32
K riterij za ocjenu ispravnosti klasičnih odvodnika
prenapona Upr/Un Ocjena ispravnosti (IEC 60099-1/iskustveno)
2,4 Odvodnik je neispravan, potrebna zamjena
-
8/19/2019 Ispitivanje odvodnika prenapona
17/32
Upr/Un TS Krk (vodno polje 110 kV Crikvenica) –klasični odvodnici
2,1
1,24
2,092,01
1,94
2,1
0
0,5
1
1,5
2
2,5
0 4 8
2002. god. 2005. god.
-
8/19/2019 Ispitivanje odvodnika prenapona
18/32
Ispitivanje odvodnika prenapona sa VN stanicom
Ispitivanje metaloksidnih odvodnika prenapona provodi se prema IEC 60099-4:
► Ispitivanjem se provjerava iznos referentnog napona kod propisanereferentne struje
► Provodi se detaljno snimanje U-I karakteristike odvodnika mjerenjemnapona i struje u više točaka te se onda vrši analiza snimljenih podataka naračunalu
► Referentni napon je tjemena vrijednost napona pogonske frekvencije kodkojeg kroz odvodnik teče referentna struja
► Referentna struja je vršna vrijednost radne komponente struje odvodaispitivanog odvodnika prenapona. Iznos referentne struje propisujeproizvođač odvodnika prenapona na osnovu razvojnih ispitivanja ili se onodređuje iskustveno (1~10 mA)
-
8/19/2019 Ispitivanje odvodnika prenapona
19/32
Kriterij za ocjenu ispravnosti MO odvodnikaprenapona
Uref/Un Ocjena ispravnosti (IEC 60099-4)
≥1 Odvodnik je ispravan
-
8/19/2019 Ispitivanje odvodnika prenapona
20/32
U-I karakteristika neispravnog MO odvodnika prenapona (ABB XAQ 36A3/39)
U-I karakteristika ispravnog MO odvodnika prenapona (ABB PEXLIM Q048)
-
8/19/2019 Ispitivanje odvodnika prenapona
21/32
Ispitivanje odvodnika prenapona sa VN stanicom
-
8/19/2019 Ispitivanje odvodnika prenapona
22/32
Ispitivanje odvodnika prenapona sa LCM500 mjernimuređa jem
Osnovni dijelovi mjernog instrumenta:
1. Antenski diskovi za mjerenje el. polja2. Antenska sonda za mjerenje el. polja FP500
3. Strujna kliješta CCT5004. Antena uređaja5. Uređaj LCM500
-
8/19/2019 Ispitivanje odvodnika prenapona
23/32
Ispitivanje odvodnika prenapona sa LCM500 mjernimuređa jem
► Metoda se temelji na analizi trećeg harmonika struje
► Mjerenja su korigirana s obzirom na temperaturu i napon
► Najvažnije korištenje rezultata je usporedba sa preporukama
proizvođača odvodnika prenapona► Normalni vijek trajanja odvodnika je gotov kada struja odvođenja
dosegne od proizvođača “preporučenu” vrijednost
► Ako preporučeni podaci nisu dostupni, dobro je za provjeruusporediti rezultate sa sličnim odvodnicima iste populacije
-
8/19/2019 Ispitivanje odvodnika prenapona
24/32
Ispitivanje odvodnika prenapona sa LCM500 mjernimuređa jem
Princip mjerenja:
► CCT500 strujna kliješta sepriključe na uzemljenje štobliže mjerenom odvodniku(odvodnik je naelektriziran,pod naponom)
► FP500 sonda za mjerenjepolja se postavi direktnoispod donje baze odvodnikašto bliže donjem dijelu bez
dosezanja sigurnosnograzmaka i ispod nadzemnogvoda
-
8/19/2019 Ispitivanje odvodnika prenapona
25/32
Ispitivanje odvodnika prenapona sa LCM500 mjernimuređa jem
i ij i i č k i l ij d i
-
8/19/2019 Ispitivanje odvodnika prenapona
26/32
Kriterij ispravnosti - Preporučene maksimalne vrijednostiradne komponente struje za različite ABB odvodnike pritemperaturi od 20°C i različitim vrijednostima radnog napona
1 – XAR, EXLIM R
2 – XAQ, XMQ, EXLIM Q
3 – XAP-A, XAP-C, EXLIM P-A,B,D
4 – EXLIM T
5 – XAP-B, EXLIM P-C
U/Ur = omjer normalnog pogonskog i nazivnog napona odvodnika
-
8/19/2019 Ispitivanje odvodnika prenapona
27/32
Odvodnici prenapona (ABB XAQ Un=108 kV)
ispitivani sa LCM500 u TS Lički Osik, Trafo polje 1
Odvodnici prenapona u TS Lički Osik, Trafo polje 1, Un=108 kV
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 4 8
I [ µ A ] Ir
Ircorr
It
-
8/19/2019 Ispitivanje odvodnika prenapona
28/32
Preporučene vrijednosti radne k omponentestruje odvođenja za SIEMENS odvodnike prenapona
Krivulja: Tip odvodnika:
Type 1 3EP4-1..3
3EP2-1..3
3EQ1-1..3
Type 2 3EP4-1..2
3EP2-1..2
3EQ1-1..2
Type 3 3EP2-2..2
3EP4-2..2
3EQ1-2..2
3EQ4-2..2
3EP3-2..2
3EL2-2..2
3EP2-2..3
3EP4-2..3
3EQ1-2..3
3EQ4-2..3
3EP3-2..3
3EL2-2..3
Type 4 3EP2-3..3
3EP3-3..3
3EQ4-3..3
3EQ3-3..3
3EP2-3..4
3EP3-3..4
3EQ4-3..4
3EQ3-3..4
Type 5 3EP2-4..5
3EP3-4..5
3EQ4-4..5
3EQ3-4..5
Type 6 3EP3-5..5
3EQ4-5..5
3EQ3-5..5
-
8/19/2019 Ispitivanje odvodnika prenapona
29/32
-
8/19/2019 Ispitivanje odvodnika prenapona
30/32
Prednosti ispitivanja odvodnika LCM500 / VNIS
► Jednostavniji transport mjernog uređaja
► Nije potrebno odspajanje odvodnika sa napona (mjerenje se izvodi podnaponom – u pogonu)
► Mjerenje odvodnika prenapona sa LCM500 mj. uređajem traje puno kraće
► Jednostavniji postupak mjerenja (mjerenje je jeftinije i brže)
► Automatska obrada i korigiranje izmjerenjih vrijednosti (s obzirom na struju inapon)
► Metoda koju koristi LCM je usporednog karaktera, i dobiveni rezultati semeđusobno uspoređuju s prethodnim rezultatima za isti odvodnik prenapona iliisti tip odvodnika
-
8/19/2019 Ispitivanje odvodnika prenapona
31/32
Nedostaci ispitivanja odvodnika LCM500 / VNIS
► Nije moguće ispitivanje “klasičnih” odvodnika prenapona
► Nije moguće mjerenje do linijskog napona (samo do faznog napona)
► Nije moguća nikakva usporedba rezultata za odvodnike prenapona istihnazivnih parametara različitih proizvođača
► Procjena stanja pojedinog odvodnika prenapona se provodi analizomtrenda mjernih rezultata tijekom godina rada (potrebno je periodično
ispitivanje ispravnosti odvodnika)
► Za određivanje točnog iznosa struje odvođenja možda nije dovoljnoprecizna metoda mjerenja odvodnika sa LCM uređajem zbog velikogbroja korekcijskih faktora i pretpostavljenih karakteristika
-
8/19/2019 Ispitivanje odvodnika prenapona
32/32
..Hvala na pa ž nji..
Goran Leva č i ć, dipl.ing.el.