POJAVA PRISUSTVA NAPONA IZA OTVORENIH KONTAKATA VAKUUMSKOG PREKIDAČA N. SIMIĆ, EI „NIKOLA TESLA“ J. MRVIĆ, EI „NIKOLA TESLA“ D.RUTEŠIĆ, EPCG, HE „PIVA“ D.JOVOVIĆ, EPCG, HE „PIVA“ POJAVA PRISUSTVA NAPONA IZA OTVORENIH KONTAKATA VAKUUMSKOG PREKIDAČA NAPONSKOG NIVOA 12kV I 36kV CIGRE CRNA GORA 2017

Sadržaj 1. Uvod, zamena opreme, opis postrojenja 2. Snimanje i analiza naponskih signala u postrojenju 35 kV 3. Ispitivanje vakuumskih prekidača 36kV 4. Analiza kapacitivnog delila 5. Ispitivanje vakuumskih prekidača 12 kV 6. Zaključak 7. Pitanja za diskusiju

Slika 1. Jednopolna šema postrojenja 35kV 1. Opis postrojenja 35kV Modernizacija, prilagodjavanje nove opreme postojećem stanju 35 kV, DV E1 35/10 kV sopstvena potrošnja 35kV, DV E3  Slika 1. Jednopolna šema postrojenja 35kV

2. Snimanje i analiza naponskih signala u postrojenju 35 kV slika 1. Fazni naponi i linijske struje, pozicija N1, 6 kV, pri uključenju prekidača motora mlina slika 2. Talasni oblici faznih napona u ćeliji E1 Izmerene efektivne vrednosti faznih napona u ćeliji E1 su: U1 =1740V, U2=1565V, U3 =1270V motora mlina

Slika 3. Harmonijska analiza talasnog oblika napona u ćeliji E1 - primer faznog napona V2 Slično merenje je zabeleženo i u ćeliji E3 i pri tome nije uočeno značajnije prisustvo viših harmonika,a izmerene efektivne vrednosti faznih napona su: U1 = 1545V, U2 = 1170V, U3=1711V.

3. Ispitivanje vakuumskih prekidača 36KV Naponska ispitivanja  U cilju procene dielektrične čvrstoće prekidači su prvo ispitani jednosmernim naponom amplitude 5kV, a dobijeni rezultati su zbirno dati u tabeli 1.  Tabela 1. Otpor izolacije prekidača, pri ispitnom naponu 5kV DC pol prekidača   vrednosti izmerenog otpora izolacije [GΏ] prekidač u ćeliji E1 prekidač u ćeliji E3 otpor između otvorenih kontakata komore otpor priključaka komore prema masi ljubičasta 28 14 222 44 zelena 27 15 239 94 žuta 39 18 144 100

Tabela 2. Vrednosti struja curenja kroz komoru prekidača u ćeliji E3 pri otvorenim kontaktima, za ispitni napon AC 50Hz pol prekidača vrednost ispitnog napona U [kV] vrednosti struje curenja kroz komoru I [µA] vrednost impedanse komore prekidača Z [MΏ] =U / I ljubičasta 1 4 250 zelena 3,8 263 žuta 5 17,4 287 18,4 272 18,1 276 8 27,7 289 29,6 270 28,6 280 10 34,5 290 36,3 275 35,5 282

Slika 5. Zavisnost impedanse vakuumske komore od naizmeničnog napona učestanosti 50Hz, između otvorenih kontakata prekidača 36kV Kao što se vidi iz tabele 2 i slike 5, vrednost impedanse komore prekidača je oko 270MΏ, te će se za određivanje kapaciteta vakuumske komore na radnom naponu koristiti navedena vrednost. Vrednost struje curenja za naznačeni linijski napon prekidača 36kV, odnosno fazni napon 21kV bi iznosila 77µA. Identičan rezultat se dobija i za prekidač u ćeliji E1.

4. Analiza raspodele napona kapacitivnog delila Na osnovu izraza Z = 1 / ωC, gde je ω=2πf, dobija se vrednost kapaciteta vakuumske komore ispitivanog prekidača od 12pF. Na slici 6 prikazana je ekvivalentna šema kola u specifičnoj uklopnoj šemi. Napon U1 je napon na sabirnicama postojenja 35 kV i prisutan je kada je sabirnički rastavljač uključen. Napon U2 je napon koji se javlja iza prekidača na mestu gde su ugrađeni merni naponski transformatori. Za impedansu mernih naponskih transformatora može se usvojiti vrednost ZMNT= 20MΏ. slika 6. Ekvivalentna šema kola u ćeliji 35kV

.

Ispitivanje jednovremenosti uključenja i isključenja polova prekidača Ispitivanje prelaznih otpornosti kontakata pri 100A DC E1 E3 oznaka faze vremena pri uključenju [ms] vremena pri isključenju [ms] ljubičasta 18,2 57,6 zelena 18,3 57,4 žuta oznaka faze vremena pri uključenju [ms] vremena pri isključenju [ms] ljubičasta 15,7 34,8 zelena 16,0 34,9 žuta 15,6 35,0 oznaka faze napon na kontaktima [mV] otpornost kontakata [µΏ] ljubičasta 2,80 28 zelena 2,81 28,1 žuta 2,78 27,8 oznaka faze napon na kontaktima [mV] otpornost kontakata [µΏ] ljubičasta 3,20 32 zelena 3,21 32,1 žuta 3,28 32,8

5. Ispitivanje vakuumskih prekidača naponskog nivoa 12 kV U cilju potvrde postojanja kapacitivnosti vakuumskih komora, shodno razmatranju iz tačke 2.3 ovog rada ispitana su i dva nova neupotrebljena prekidača naznačenog napona 12kV. Naponska ispitivanja Pre ispitivanja prekidača naizmeničnim naponom obavljeno je merenje otpora izolacije prenosivim jednosmernim izvorom, a rezultati su dati u tabeli. Ispitivanje je potom sprovedeno ispitnim naponom prema standardu IEC 62271: 2007. Oba prekidača, naznačenog napona, 12 kV su izdržala naponsko ispitivanje u trajanju 1 minut naponom 28kV, 50 HZ (ispitivana izolacija izmeñu svakog pojedinog pola prema ostalim polovima i uzemljenim delovima). Takoñe, oba prekidača su izdržala naponsko ispitivanje meñukontaktnog razmaka u vakuumskim komorama naponom 32 kV, 50Hz u trajanju 1 minut. pol prekidača   vrednosti izmerenog otpora izolacije [GΏ] prekidač 1 prekidač 2 otpor između otvorenih kontakata komore otpor priključaka komore prema masi leva 42 116 28 73 srednja 128 150 49 52 desna 156 248 30 108 Zabeležena je vrednost struje curenja od 130µA, pri ispitnom naponu 30kV, odnosno impedansa isključenog prekidača je 230MΏ. Rezultat je isti za oba prekidača. Iz ovoga se dobija kapacitivnost vakuumske komore, kada je prekidač isključen, od 14pF.

6. Zaključak U ovom radu je pokazano da vakuumski prekidač zaista ima odredjenu kapacitivnost, koja je uslovljenja konstrukcijom prekidnog elementa, gde je rastojanje izmeñu kontakata malo, svega nekoliko milimetara, te kontakti predstavljaju kondenzator u vakuumu. Postojanje napona iza otvorenih kontakata prekidača nije osobina niti jednog drugog tipa prekidača, prvenstveno zbog velikog rastojanja izmedju otvorenih kontakata. U standardima koji se koriste prilikom naponskih ispitivanja visokonaponske opreme i prekidača, nije razmatrana tema kapaciteta prekidnog elementa, niti postojanja struje curenja kroz dielektrik pri otvorenim kontaktima prekidača. Ovi standardi ne razmatraju ni pojedine tipove prekidačkih komora, već se isključivo odnose na naponska ispitivanja izolacije i to u smislu da li je izolacija izdržala bez proboja, ili je došlo do proboja, odnosno preskoka.

6. Zaključak Sa obzirom da kapaciteti prekidnog elementa iznose 12pF i 14pF, za prekidače naponskog nivoa 36kV i 12kV respektivno, može se prilikom naponskih prijemnih ispitivanja izmeriti i struja kroz vakuumsku komoru. Tako bi se tokom eksploatacije prekidača ove vrednosti mogle uporedjivati, i na taj način u slučaju povećanja struje tokom vremena, što bi zapravo bio jedan od pokazatelja stanja dielektrika, preventivno reagovati pre otkaza prekidača. Što se tiče vrednosti napona iza otvorenih kontakata prekidača, jasno je da se ne može govoriti o galvanskom razdvajanju dela kola od napajanja. Stoga je obavezno, pre radova vidljivo razdvojiti delove pod naponom od ostatka kola i uzemljiti, prema pravilima o bezbednom radu na visokonaponskoj opremi.

7. Pitanja za diskusiju

HVALA NA PAŽNJI ! Mr Ninoslav Simić, EI „Nikola Tesla“, Koste Glavinića 8a, 11000 Beograd ninoslav.simic@ieent.org