SKLOPNI APARATI I APARATURE VISOKOG NAPONA
TEHNIČKO VELEUČILIŠTE U ZAGREBUELEKTROTEHNIČKI ODJEL
KREŠIMIR MEŠTROVIĆ, prof.v.šk.
SKLOPNI APARATSKLOPNI APARAT
JE APARAT NAMIJENJEN UKLAPANJU, JE APARAT NAMIJENJEN UKLAPANJU, VOĐENJU IVOĐENJU I/ILI /ILI PREKIDANJU STRUJE U JEDNOM ILI VIPREKIDANJU STRUJE U JEDNOM ILI VIŠŠE STRUJNIH KRUGOVA. E STRUJNIH KRUGOVA.
MEHANIMEHANIČČKI SKLOPNI APARATKI SKLOPNI APARAT
JE SKLOPNI APARAT NAMIJENJEN UKLAPANJU ILI PREKIDANJU JE SKLOPNI APARAT NAMIJENJEN UKLAPANJU ILI PREKIDANJU STRUJE U JEDNOM ILI VISTRUJE U JEDNOM ILI VIŠŠE STRUJNIH KRUGOVA POMOE STRUJNIH KRUGOVA POMOĆĆU U KONTAKATA KOJI SE RAZDVAJAJU.KONTAKATA KOJI SE RAZDVAJAJU.
POLUVODIPOLUVODIČČKI SKLOPNI APARATKI SKLOPNI APARAT
JE SKLOPNI APARAT NAMIJENJEN UKLAPANJU ILI PREKIDANJU JE SKLOPNI APARAT NAMIJENJEN UKLAPANJU ILI PREKIDANJU STRUJE U JEDNOM ILI VISTRUJE U JEDNOM ILI VIŠŠE STRUJNIH KRUGOVA POMOE STRUJNIH KRUGOVA POMOĆĆU U UPRAVLJANJA VODLJIVOSTI POLUVODIUPRAVLJANJA VODLJIVOSTI POLUVODIČČA.A.
PODJELA SKLOPNIH APARATAPODJELA SKLOPNIH APARATAPREMA NAZIVNOM NAPONUPREMA NAZIVNOM NAPONU
-- NISKONAPONSKI APARATINISKONAPONSKI APARATI Un Un ≤≤ 1 kV 1 kV ∼∼, Un , Un ≤≤ 1.1.55 kV = kV =
-- SREDNJENAPONSKI APARATISREDNJENAPONSKI APARATI 3.6 kV3.6 kV ≤≤ Un Un ≤≤ 52 kV 52 kV
-- VISOKONAPONSKI APARATIVISOKONAPONSKI APARATI 72.5 kV 72.5 kV ≤≤ Un Un ≤≤ 420 kV 420 kV
-- ZA VRLO VISOKI NAPONZA VRLO VISOKI NAPON 525 525 kV kV ≤≤ UnUn
PODJELA SKLOPNIH APARATAPODJELA SKLOPNIH APARATAPREMA NAMJENIPREMA NAMJENI
-- PREKIDAPREKIDAČČII-- SKLOPKESKLOPKE-- SKLOPNICISKLOPNICI-- RASTAVLJARASTAVLJAČČII-- ZEMLJOSPOJNICIZEMLJOSPOJNICI-- OSIGURAOSIGURAČČII-- ODVODNICI PRENAPONA ODVODNICI PRENAPONA -- POKRETAPOKRETAČČI I -- REGULATORI REGULATORI -- RELEJI RELEJI -- PRIBOR PRIBOR -- SKLOPNE APARATURESKLOPNE APARATURE
PODJELA SKLOPNIH APARATAPODJELA SKLOPNIH APARATAPREMA PREMA FUNKCIJIFUNKCIJI
SKLOPNI APARATI
KONTAKTNI BEZKONTAKTNI HIBRIDNI
LUČNI BEZLUČNI LUČNI BEZLUČNI
S MEDIJEM BEZ MEDIJA OTPORSKI SINKRONI RASTALNI ISKRIŠNI POLUVODIČKI SUPRAVODIČKI
- SF6 - zrak - osigurači - iskrišta- komp. zrak - odv.prenapona- ulje- vakuum
SKLOPNI APARATI VISOKOG NAPONA
• SF6 PREKIDAČI OD 72,5 kV DO 550 kV
• RASTAVLJAČI ZA VANJSKU I UNUTARNJU MONTAŽU OD 72,5 kV DO
550 kV
• OKLOPLJENA POSTROJENJA IZOLIRANA PLINOM SF6 OD 72,5 kV
DO 420 kV
• ZRAKOM IZOLIRANA POSTROJENJA OD 72,5 kV DO 550 kV
• KOMPOZITNI IZOLATORI
OKRETNI RASTAVLJAČI 123 kV s kompozitnim potpornim izolatorima
HE “ZAKUČAC”OKRETNI RASTAVLJAČI 245 kV i 123 kV
HE “ZAKUČAC”PANTOGRAFSKI RASTAVLJAČI 245 kV i
ZEMLJOSPOJNIK 123 kV
HE “ZAKUČAC”SF6 PREKIDAČI 123 i 245 kV
TS “ŽERJAVINEC”SF6 PREKIDAČI 245 kV i 420 kV
TS “SUŠAK”METALOM OKLOPLJENI SF6 PREKIDAČ 123 kV
Sadržaj
Teorija visokonaponskih prekidača
Konstrukcija
Primjena
Standardi i ispitivanja
Teorija visokonaponskih prekidača
Teorija visokonaponskih prekidača
Što je prekidač?
Uređaj za otvaranje/zatvaranje strujnog kruga
Idealan vodič u zatvorenom položaju
Idealan izolator u otvorenom položaju
Zašto koristiti prekidač ?
Prekidanje struje kvaraNeplanirani događaj (zaštita)
Opreme / vodovaUspostava normalnog rada
Sklapanje struje opterečenjaPlanirani događaj
Za kompenzacijuZa održavanjeStrujno opterećenje
Opći zahtjevi za prekidače
Prekinuti u nuli
U skladu sa termičkim zahtjevima prekidača
Podnošenje dielektričnihnaprezanja u trenutku prekidanja
Putkontakta
Razdvajanjekontakta
Podnosivi napona (kV)Povratni napon (kV)
Vrijeme (ms)
PPN(prijelazni povratninapon)
Krivulja neuspješnogprekidanja
ISKLOP ISKLOP
…šezdeseste
Komprimirani zrak
…sedamdesete& osamdesete
…osamdesete& devedesete
Plin SF6Ulje
Razvoj prekidačaRazvoj prekidača
Prekidač: Glavne komponentePrekidni elementi
prekidna komora,
kučište prekidača,
medij za prekidanje
Potporni izolator - nosačIzolacija prema zemlji
Sadrži sklopnu motku, izolacijski medij
Pogonski mehanizmiPohranjena energija, sekundarni krugovi
Prekidna komora: Glavne komponente
UKLOPLJEN ISKLOPLJEN
1 nasuprot 2 prekidna elementa
Jedan prekidni element1 prekidna komora1 potporni izolator1 kučište pogonskog mehanizma
Dva prekidna elementa2 prekidne komore1 ili 2 potporni izolator2 kučišta pogonskog mehanizma
Tropolna nasuprot jednopolna izvedba
Troploni pogonJedan zajednički pogon
Polovi Mehaničko spajanje
Jednopolni pogonTri nezavisna pogona
Polovi Elektroničko spajanje
Paralelni visokonaponski kondezatori
Jedan prekidni elementBliski kratki spoj
Vremensko kašnjenje u PPN (prijelazni povratni napon)
Uobičajeno za velike struje kvara
Dva prekidna elemetnaJednolika raspodjela napona
Nije uvijek potrebno
NAPOMENA: Gledano odozgora
Uklopni otpornici
Otpornici se zatvaraju prije prekidača ( 5 do 12 ms)
Smanjuju uklopne prenapone
Prijašnje primjeneSklapanje kondenzatorskih baterija, prigušnice, vodovi i transformatori
Današnje primjeneSklapanje prvenstveno vodova i nešto transformatora
NAPOMENA:gledano odozgora
Porculanski nasuprot metalom oklopljeni prekidači
Metalomoklopljeni(Dead tank)
Porculanski(Live tank)
Komponente o kojima se najviše govori
Prekidna komora
Pogonski mehanizmi
Konstrukcija visokonaponskih prekidača
Prekidač: Prekidna komora
Kompresijski prekidač
Autokompresijskiprekidač
Kompresijski princip
Zatvoren OtvorenLukKontaktni
dio Prekidanje
Kompresijski princip
Autokompresijski princip: male struje
Zatvoren OtvorenLukKontaktni
dio Prekidanje
Autokompresijski princip: velike struje
OtvorenPrekidanjeKontaktni
dio Luk Porast tlaka
Autokompresijski princip: velike struje
Autokompresijski
Tipovi prekidača
Nazivna struja prekidanja (kA)
80
63
50
40
31.5
25
72 170 300 550 800 1150Nazivni napon (kV)
245 420
Na zahtjev
Na zahtjev
Kompresijski
1 prekidna komora po
fazi
2prekidne
komore po
fazi
4prekidne
komore po
fazi
Razvoj SF6 prekidača
Kompresija Dvostrukogibanje
autokompresija
Pojedinačno gibanjeautokompresija
Trostruko gibanjeautokompresija
CILJ: Uštediti energiju kako bi se smanjili troškovi pogonskog mehanizma
Kompresija Smanjenje energije
Povećanje kompleksnosti
Konstrukcija pogonskih mehanizama
Pohranjivanje energije
Energijanapinjanja
Otpuštanjeenergije
Prijenos energije
Con
trol &
Sig
nalin
g
Pet osnovnih funkcija
Različite metode zaPohranjivanje energije
Energiju napinjanja
Otpuštanje energije
Prijenos energije
Upr
avlja
nje
i sig
naliz
acija
HIDRAULIČKII MEHANIZAM
Princip djelovanja
1 uklopni svitak UKLOP2 grebenasti zupčanik ISKLOP3 kutni prijenosnik RUČNI UKLOP4 pogonska motka5 motka za uklopnu oprugu6 motka za isklopnu oprugu7 uklopna opruga8 ručni pogon9 mehanizam za napinjanje10 motka za napinjanje11 valjkasta poluga12 uklopni prigušnik13 pogonska osovina14 isklopni prigušnik15 isklopni svitak16 kučište mehanizma17 isklopna opruga
OPRUŽNI MEHANIZAM
Princip djelovanja
Princip djelovanja
Uklopno isklopna opruga potpuno nabijena
1 - ISKLOPNA ZAPORKA
2 - POGONSKA POLUGA
3 - UKLOPNA POLUGA
4 - UKLOPNA ZAPORKA
5 - GLAVNA OSOVINA
6 - UKLOPNA OPRUGA
7 - POGONSKA POLUGA
8 - UNIVERZALNI MOTOR
9 - KRAJNJA SKLOPKA
11 - AMORTIZER
A - ISKLOPNA OPRUGA
Princip djelovanja
Uklop
1 - ISKLOPNA ZAPORKA
2 - POGONSKA POLUGA
3 - UKLOPNA POLUGA
4 - UKLOPNA ZAPORKA
5 - GLAVNA OSOVINA
6 - UKLOPNA OPRUGA
7 - POGONSKA POLUGA
8 - UNIVERZALNI MOTOR
9 - KRAJNJA SKLOPKA
11 - AMORTIZER
A - ISKLOPNA OPRUGA
Princip djelovanja
Isklop
1 - ISKLOPNA ZAPORKA
2 - POGONSKA POLUGA
3 - UKLOPNA POLUGA
4 - UKLOPNA ZAPORKA
5 - GLAVNA OSOVINA
6 - UKLOPNA OPRUGA
7 - POGONSKA POLUGA
8 - UNIVERZALNI MOTOR
9 - KRAJNJA SKLOPKA
11 - AMORTIZER
A - ISKLOPNA OPRUGA
Princip djelovanja
Ponovno napinjanje uklopneopruge (≤ 15 s)
1 - ISKLOPNA ZAPORKA
2 - POGONSKA POLUGA
3 - UKLOPNA POLUGA
4 - UKLOPNA ZAPORKA
5 - GLAVNA OSOVINA
6 - UKLOPNA OPRUGA
7 - POGONSKA POLUGA
8 - UNIVERZALNI MOTOR
9 - KRAJNJA SKLOPKA
11 - AMORTIZER
A - ISKLOPNA OPRUGA
Razvoj
CILJ: pouzdanost i mali troškovi
Opružnimehanizam
SF6 mehanizam
Hidraulika
PneumatikaOpružni mehanizam
Smanjenje kompleksnostiPovećanje pouzdanosti
Primjena visokonaponskih prekidača
Opći zahtjevi
Okoliš
Nazivni napon i izolacijski nivoi
Nazivna frekvencija
Nazivna struja i nazivna prekidna struja
Uzemljenje
Sposobnost ponovnog uklopa
Standardi
Posebni zahtjevi
Temperatura okoline
Normalni uvjeti +40 °C do–25 °C ili –40 °C
-40 °C i ispodSmanjenje prekidne moći pri prekidanju struje kratkog spoja
Mnogi prekidači pune se do -40 °C sa čistim SF6 i nema smanjenja prekidne moći
-50 °C zahtjeva se mješavina plinova SF6 i N2
Iznad +40 °CSmanjenje nazivne struje
Visoka nadmorska visina
Postrojenja na visinama iznad 1000 m
Smanjenje dielektričnihkarakteristika
≈ 1% po 100 m iznad 1000 m
Potreba za odvodnicima prenapona
Visoka zagađenost
Postrojenja pored rudnika, kemijskih tvornica, pustinja, mora itd.
Velike klizne staze
Visoki X/R omjer
Tipično blizu elektraneIzražen kao X/R omjer ili vremenska konstanta (τ)
Smanjenje nazivnih prekidnih struja
Uzemljene nasuprot neuzemljenim mrežama
Faktor prvog pola 1.3 za uzemljene
1.5 za neuzemljene
Faktor opozicije faze 2.0 za uzemljene
2.5 za neuzemljene
Faktor uklopa kondezatora1.0 za uzemljene kondenzatorske baterije
1.2 za uzemljene vodove
1.4 za neuzemljene
3- i 1-polne operacije
Bazirano na automatskom ponovnom uklopu
3-polne operacijeTransformator, sabirnica, kondezator i prigušnica
Samo sa jednim prekidnim elementom
1-polna operacijaVodovi i isklapanja prigušnica
SVI prekidači
Prekidno vrijeme
Prednosti kratkih prekidnih vremena
Stabilnost sustava
Manja naprezanja samog aparata
Ovisi o struji i vremenu
Standardi za visokonaponske prekidače
Standardi međunarodne elektrotehničke komisijeIEC 62271-100, 2001
Tipska ispitivanja, rutinska i ispitivanja na terenu
Definiranje sklopnih vremena
Upute za izbor i specifikaciju
IEC 60694, 2001Normalni pogonski uvjeti
Izbor nazivnih karakteristika
Korekcija zbog nadmorske visine
IEC 60427, IEC 60815, IEC 60529, IEC 61166, IEC 61233
Standardi Američkog nacionalnog instituta
C37.04-1999Nazivne karakteristike
C37.06-2000Ugovaranje preferiranih karakteristika
C37.09-1999Tipska ispitivanja
Rutinska ispitivanja
C37.081, C37.082, IEEE 693
ISPITIVANJA SKLOPNIH APARATA
- tipska ispitivanja,
- rutinska (komadna) ispitivanja,
- ispitivanja na terenu, i
- razvojna ispitivanja,
Tipska ispitivanja provode se na prototipu sklopnog aparata kako bi se potvrdile nazivne karakteristike aparata, te karakteristike njegovih upravljačkih i pomoćnih uređaja.
Rutinska ispitivanja provode se na svakom proizvedenom sklopnom aparatu kako bi se otkrile eventualne nepravilnosti i pogreške u materijalu ili konstrukciji. Dogovorom između proizvođača i korisnika bilo koje rutinsko ispitivanje može se provesti i na terene neposredno prije puštanja u pogon.
Ispitivanja na terenu provode se obično na kompletno montiranoj sklopnoj i/ili upravljačkoj aparaturi kako bi se potvrdila ispravnost montaže i funkcioniranje aparature, te dielektrička čvrstoća izolacije.
Razvojna ispitivanja provode se na modelima, elementima ili prototipovima sklopnih aparata kako bi se provjerile, u toku istraživanja i razvoja, teoretske pretpostavke i granične sposobnosti nove konstrukcije. Ova ispitivanja nisu propisana nikakvim standardima, a provode se prema potrebama i mogućnostima proizvođača sklopne opreme u fazi razvoja odnosno usavršavanja.
TIPSKA ISPITIVANJA PREKIDAČA (IEC)
-dielektrična ispitivanja (udarni atmosferski - 1.2/50 μs,
sklopni - 250/2500 μs i izmjenični napon - 50 Hz, 1 min ),
- ispitivanje radio smetnji,
- ispitivanje zagrijanja,
- mjerenje otpora glavnog strujnog kruga,
- ispitivanje kratkotrajno podnosivom i podnosivom
vršnom strujom kratkog spoja,
- ispitivanje prekidne moći (sabirnički KS, bliski KS,
sklapanje kapacitivnih struja).
TIPSKA ISPITIVANJA 420 kV SF6 PREKIDAČAISPITIVANJE PREKIDNE MOĆI
laboratorij za velike snage CESI - Milano
ISPITIVANJE PREKIDNE MOĆIsabirnički kratki spoj
< 20%100%O - t - O - t’- O5
< 20%100%
100%
C - t’-C
O - t - O - t’- O
4a (umjesto ciklusa 4)
4b
< 20%100%O - t - CO - t’- CO4
< 20%60%O - t - O - t’- O3
< 20%30%O - t - O - t’- O2
< 20%10%O - t - O - t’- O1
Istosmjernakomponenta
Ispitna struja u postotku od nazivne
prekidne moći(i/ili uklopne moći)
Sklopna operacijaIspitni ciklus
O - otvaranjeC - zatvaranjet = 0.3 st’= 3 min
ISPITIVANJE PREKIDNE MOĆIbliski kratki spoj
< 20%75 %O - t - O - t’- O75
< 20%90 %O - t - O - t’- O90
Istosmjernakomponenta
Ispitna struja u postotkuod nazivne prekidne moći
(i/ili uklopne moći)Sklopna operacijaIspitni ciklus
ISPITIVANJE PREKIDNE MOĆIkapacitivne struje
minimalno 100 %O i CO ili CO2
10 do 40 %O1
Ispitna struja u postotku odnazivne kapacitivne strujeSklopna operacijaIspitni ciklus
Definiraju se dvije klase prekidača glede ponovnih paljenja električnog luka kodprekidanja (engl. restrike performance):- klasa A (vrlo mala vjerojatnost ponovnih paljenja) i - klasa B (mala vjerojatnost ponovnih paljenja).
Ovisno o klasi u koju spada prekidač, i ovisno o nazivnoj karakteristici prekidanjakapacitivne struje, propisuje se odgovarajući broj sklopnih ciklusa. Tako se npr. zasklapanje kondenzatorskih baterija propisuje slijedeći broj ispitnih ciklusa:- Ispitni ciklus 1: 24 O (za trofazno ispitivanje), odnosno 48 O (za jednofazno),- Ispitni ciklus 2: 80 CO (za trofazno ispitivanje), odnosno 120 CO (za jednofazno).
Za prekidače klase A ispitivanje sklapanja kapacitivnih struja provodi se nakon što jeprethodno provedeno ispitivanje prekidne i uklopne moći na stezaljkama prekidača(ispitni ciklus br.3). Za ispitivanje prekidača klase B nije potrebno vršiti nikakva prethodnapredispitivanja.
ISPITIVANJE MEHANIČKE TRAJNOSTI
500-NazivniCO - t
-250NazivniO - 0.3 s - CO - C - t
500500500
500500500
MinimalniNazivni
Maksimalni
C - t - O - t
Prekidač bezsposobnosti za
automatski ponovniuklop
Prekidač sposobanza automatskiponovni uklop
Upravljački naponi upravljački tlakSklopna operacija
Broj sklopnih operacija
O - isklapanjeC - uklapanjet - vrijeme između dvije sklopne operacije potrebno da se postigne početno
stanje i/ili izbjegne pretjerano zagrijavanje elemenata prekidača
IEC ANSIProvjera natpisne pločice X XOtpornost (pomoćni krug) X XProvjera pomočnih krugova X XIspitivanje pogonskih mehanizama X XIspitivanje sklopnih vremena X XIspitivanje sustava pohranjene energije X XOtpornost (Glavni krug) X XPodnosivi napon (pomoćni krug) X XPodnosivi izmjenični napon (glavni krug) X XIspitivanje curenja plina X XIspitivanje tlaka X X
IZBJEGAVAJTE DODATNA ILI PRODUŽENA TESTIRANJA!Visoki troškovi i /ili kašnjenje u isporuci
Rutinska ispitivanja prekidača
DIJAGNOSTIČKA ISPITIVANJA PREKIDAČA
SVOJSTVA PLINA SF6
SADRŽAJA VLAGEU PLINU SF6- relativna vlažnost- točka rosišta
PRODUKTI RASPADAU PLINU SF6- uljni aerosoli- HF- SO2
ZAGRIJAVANJE PREKIDAČA
- PADOVI NAPONA
- MJERENJE TEMP. U POGONU
- TERMOVIZIJA
PROVJERA BLOKADA - SKLOPNA VREMENA (O, C, O-C, C-O, O-C-O)
- SINKRONIZAM POLOVA
- BRZINE KONTAKATA
- KONTAKTNI OTPOR (DINAMIČKI)
- VIBRACIJE
- VREMENA, NAPON I STRUJA, UKLOPNIH I ISKLOPNIH SVITAKA
Dijagnostička ispitivanja i mjerenja provode se na prekidaču izoliranom od mreže i na jednom kraju kratko spojenom i uzemljenom, a prema shemi prikazanoj na shemi ispitivanja prekidača:
1. Mjerenje sklopnih vremena, brzina,vibracija…
2. Provjera zagrijanja prekidača3. Provjera prisutnosti produkata raspada i
sadržaja zraka u plinu SF64. Provjera točke rosišta / relativne vlažnosti
plina5. Provjera djelovanja blokada i vremena
recirkulacije6. Provjera curenja plina SF6
Iz sheme se razabire da je dijagnostičkaispitivanja moguće podijeliti u slijedeće grupe ispitivanja:
POPIS DIJAGNOSTIČKA ISPITIVANJA VISOKONAPONSKIH PREKIDAČA
1. ISPITIVANJA MEHANIČKIH OPERACIJA
1.1 - mjerenje sklopnih vremena (C, O, C-O,O-C, O-C-O)
1.2 - mjerenje nesinkronizma polova
1.3 – mjerenje struje i napona uklopnih i isklopnih svitaka
2. ISPITIVANJA PREGRIJAVANJA
2.1 - mjerenje pada napona (el. otpora) glavnih strujnih krugova
2.2 – mjerenje zagrijavanja kontaktnih i spojnih mjesta u pogonu (termovizija)
3. ISPITIVANJA STANJA PLINA
3.1 - mjerenje koncentracije produkataraspada plina SF6
3.2 - mjerenje koncentracije aerosola mineralnihulja u plinu SF6
3.3 - mjerenje točke rosišta plina
3.4 - mjerenje relativne vlažnosti plina
3.5 - provjera curenja plina SF6
4. OSTALA ISPITIVANJA, PROVJERE I KONTROLE
4.1 - provjera tlačnih releja i sigurnosnog ventila
4.2 - provjera rada grijača
4.3 - ispitivanje prisilnog sinkronizma i kontrolepumpanja
4.4 - kontrola signalizacije i stanja brojača
4.5 - vizualna kontrola
ZAŠTO DIJAGNOSTIČKA ISPITIVANJA SKLOPNIH APARATA ?
Cilj uporabe dijagnostičkih metoda je promjena filozofije održavanjavisokonaponskih prekidača od vremenski baziranog održavanja naodržavanje prema stvarnom stanju prekidača.
Dobitak za Korisnika: - pouzdaniji i ekonomičniji rad i eksploatacijacijelog elektroenergetskog postrojenja.
- ušteda u održavanju
Top Related