-
1
Branimir Đikić Božidar Filipović-Grčić Ravel d.o.o. Fakultet
elektrotehnike i računarstva [email protected]
[email protected] Velimir Ravlić Ivo Uglešić Ravel
d.o.o. Fakultet elektrotehnike i računarstva
[email protected] [email protected]
PRENAPONSKA ZAŠTITA REGULIRANE PRIGUŠNICE NAZIVNE SNAGE 200 MVAr
U TS MELINA
SAŽETAK
U TS 400/220/110 kV Melina predviđena je ugradnja regulacijske
prigušnice u opsegu 50-200 MVAr. U referatu je obrađena
problematika prenaponske zaštite pri sklapanju regulacijske
prigušnice s kruto uzemljenom neutralnom točkom priključenom na
sabirnice 220 kV postrojenja.
Ključne riječi: regulacijska prigušnica, 220 kV postrojenje,
prenapon
OVERVOLTAGE PROTECTION OF VARIABLE SHUNT REACTOR RATED POWER 200
MVAr IN SS MELINA
SUMMARY Installation of variable shunt reactor in range of
50-100 MVAr is planned in SS 400/220/110 kV
Melina. Overvoltage protection due to switching process of shunt
reactor which is connected to 220 kV busbar with solidly grounded
neutral point is presented in this paper.
Key words: variable shunt reactor, switchgear 220 kV,
overvoltage
1. UVOD
Problem regulacije napona, odnosno jalovih snaga u prijenosnoj
400 kV, 220 kV i 110 kV mreži prisutan je već dulji niz godina,
posebice u stanjima niskog opterećenja. Predmetna problematika još
je dodatno usložnjena uvođenjem tržišnih uvjeta i donošenjem
odgovarajućih zakonskih i podzakonskih akata koji uređuju tehničke,
regulatorne i ekonomske normative rada prijenosne mreže.
Napon na visokonaponskom vodu ovisi o njegovom kapacitetu i
trenutnom opterećenju. Kapacitet voda zavisi o njegovoj geometriji.
Dugački, slabo opterećeni vodovi u visokonaponskim mrežama
generiraju jalovu snagu kapacitivnog karaktera. Ta snaga često puta
je veća od one koju sustav može apsorbirati, što povećava opasnost
od nestabilnosti i nedozvoljenog porasta napona na kraju voda,
odnosno tzv. Ferrantijevog efekta. Pojava se očituje u povišenju
napona od izvora napajanja prema kraju neopterećenog dalekovoda,
tako je na kraju voda napon viši od napona na početku. Vod se
smatra slabo opterećenim kad opterećenje padne ispod 70 % prirodne
snage. Problem se rješava ugradnjom paralelnih visokonaponskih
prigušnica duž voda, odnosno u kritičnim točkama mreže, čiji
induktivitet kompenzira kapacitivni karakter dalekovoda. Prigušnica
priključena na sabirnice postrojenja generira jalovu induktivnu
snagu koja
13. savjetovanje HRO CIGRÉ Šibenik, 5. – 8. studenoga 2017.
HRVATSKI OGRANAK MEĐUNARODNOG VIJEĆA ZA VELIKE ELEKTROENERGETSKE
SUSTAVE – CIGRÉ
B3-05
mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]
-
2
kompenzira kapacitivnu snagu neopterećenih dalekovoda, čime se
napon održava u dopuštenim granicama.
Navedena problematika može se razdvojiti na onu koja se odnosi
na „sjeverni dio“ prijenosne mreže (TS Ernestinovo – TS Žerjavinec
– TS Tumbri – TS Melina) te na „južni dio“ prijenosne mreže (TS
Melina – RHE Velebit – TS Konjsko – TS Mostar). Regulacija napona
na razini 400 kV mreže za „sjeverni dio“ djelomično je riješena
prigušnicama u TS 400/110 kV Tumbri i TS 400/110 kV Ernestinovo te
radom NE Krško u kapacitivnom području.
U „južnom dijelu“ prijenosne mreže samo rad dalmatinskih
elektrana u kapacitivnom području (pri čemu značajniji doprinos ima
samo RHE Velebit) omogućava djelomično rješenje naponskih prilika.
Izgradnjom i puštanjem u pogon DV 2x400 kV Ernestinovo – Pecs
nastupio je porast napona u predmetnim čvorištima TS Ernestinovo,
TS Žerjavinec, TS Tumbri i TS Mraclin, pogotovo u pogonskim
situacijama niskog opterećenja. Također, obzirom na specifičnost
oblika teritorija, značajan je i međusobni utjecaj susjednih
sustava na naponske prilike na istočnom kraku (TE Obrenovac i TE
Ugljevik).
Zbog svega navedenog i s obzirom na trenutno stanje proizvodnih
objekata i visokonaponske mreže na području Rijeke može se
zaključiti da bez ugradnje novog kompenzacijskog uređaja u TS
400/220/110/10 kV Melina u sagledivom kratkoročnom razdoblju nije
moguće u cijelosti riješiti problem visokih napona, što su pokazale
do sada izrađene studije.
U članku su razmatrani prijelazni procesi koji se u normalnim
pogonskim uvjetima pojavljuju u strujnom krugu na strani prigušnice
i mjere za njihovo ograničenje kao i njihov utjecaj na izolaciju
postrojenja.
2. KARAKTERISTIKE PRIGUŠNICE
Kao što je već ranije navedeno, predviđena je ugradnja
regulirane prigušnice za vanjsku montažu sa zatvorenim sustavom
disanja. Nazivna snaga prigušnice iznosi 200 MVAr kod 242 kV te ima
mogućnost regulacije u rasponu od 25% do 100% nazivne snage. Na
slici 1 prikazana je fiksna prigušnica, odnosno prigušnica koja
nema mogućnost regulacije, a na slici 2 prigušnica s mogućnošću
regulacije pod teretom.
Slika 1. Izgled prigušnice bez mogućnosti regulacije
Prigušnice imaju peterostupnu jezgru od čeličnog
transformatorskog lima. Fazni namoti načinjeni od elektrolitskog
bakra s papirnatom izolacijom postavljeni su na tri unutarnja stupa
koji imaju zračne raspore okomite na stup, slika 1. Namoti su
spojeni u zvijezdu s uzemljenom neutralnom točkom (grupa spoja YN)
i omjerom X0/X1=1.
-
3
Slika 2. Izgled prigušnice s mogućnošću regulacije
Regulacijske prigušnice imaju i posebni regulacijski namot
ugrađen izvan glavnog namota s otcjepima izvedenim u regulacijsku
sklopku (slika 2) i omogućuju regulaciju induktivne reaktancije
prigušnice zavisno o veličini kapacitivne snage priključenih
dalekovoda s ciljem njezine optimalne kompenzacije [7].
Slika 3. Shematski prikaz regulacijske prigušnice
Prednost ovih prigušnica pred konvencionalnim je u mogućnosti
regulacije induktiviteta odnosno reaktivne snage, bez potrebe
čestih sklapanja. S obzirom na raspon snage omogućen regulacijom,
zamjenjuju nekoliko prigušnica fiksne snage, što znatno
pojeftinjuje izvedbu postrojenja i omogućuje finiju kompenzacije
jalove snage mreže zavisno o njezinom opterećenju. Regulacijska
sklopka identična je onoj koja se koristi na transformatorima.
Karakteristike trofazne regulacijske prigušnice su dane u
nastavku [1]: Izvedba prigušnice Za vanjsku montažu Vrsta pogona
Trajni pogon Broj faza 3 faze Nazivna snaga 200 MVAr kod 245 kV uz
regulaciju 25% do 100% Nazivni napon 245 kV Nazivna frekvencija 50
Hz Grupa spoja YN Regulacija napona Regulacija napona će se vršiti
pod teretom Način uzemljenja neutralne točke
Neutralna točka VN namota direktno uzemljena
Prigušnica se ugrađuje u pričuvno 220 kV polje =D14 u TS Melina
[1]. Na slici 4 dan je tlocrt i
presjek polja prigušnice =D14.
-
4
Slika 4. Presjek (faza L3) i tlocrt prigušnice u TS Melina
[1]
3. SKLAPANJA VISOKONAPONSKIH TROFAZNIH PRIGUŠNICA 3.1. Uvod
Rezanje struje i ponovno paljenje električnog luka prilikom
sklapanja trofaznih visokonaponskih prigušnica vrlo su složene
pojave, pogotovo uzme li se u obzir međufazno djelovanje uslijed
kapacitivne i induktivne veze. Ovaj utjecaj ponajprije zavisi o
tipu i izvedbi prigušnice, načinu uzemljenja zvjezdišta i omjeru
X0/X1.
Kod kruto uzemljenih prigušnica s peterostupnom jezgrom i
omjerom X0/X1=1, kakva se planira ugraditi u TS Melina, međufazno
djelovanje je zanemarivo, te se takvi slučajevi mogu
pojednostavljeno promatrati na jednofaznom modelu. S obzirom da
između faza može postojati određena induktivna veza, ipak može doći
do razmjene energije, što se očituje kao oscilacije povratnog
napona na strani prigušnice. Intenzitet oscilacija povećava se s
povećanjem razmaka između prekidača i prigušnice [3]. Međutim,
prema dosadašnjoj praksi nema dokaza da kod navedenog tipa
prigušnica ova pojava može uzrokovati značajniji porast prenapona i
ponovno paljenje električnog lukašto prvenstveno ovisi o izvedbi
prekidača [7]. Do ponovnog paljenja luka kod isklopa može doći ako
se ne koristi sinkrono isklapanje.
3.2. Isklapanje
Isklapanje ovakvih prigušnica predstavlja najjednostavniji
slučaj s obzirom da se induktivna i kapacitivna veza najčešće mogu
zanemariti, a svaka faza se, prema svim dosadašnjim iskustvima, s
dovoljnom točnošću može razmatrati odvojeno, kao jednopolni
paralelni R-L-C krug prikazan na slici 5., tj. isklapanje trofazne
prigušnice može se glede prenapona uslijed rezanja struje
razmatrati kao tri uzastopna
jednofazna isklapanja 2, pri čemu je rezultat konzervativan.
AlMgSi0,5F22E
o100×8 mm
-
5
Slika 5. Nadomjesna shema isklopnog kruga VN prigušnice
Induktivitet mreže Ls obično je reda veličine 10 % Lt
(induktivitet prigušnice) Kapacitet mreže Cs
zavisi o konfiguraciji mreže i priključenim dalekovodima. Ovaj
kapacitet može biti prilično velik i obično vrijedi relacija
Cs>10 Ct, gdje je Ct kapacitet namota prigušnice prema zemlji.
Otpor Rt predstavlja prigušnu komponentu titrajnog kruga (djelatni
otpor prigušnice), a Lb predstavlja induktivitet kontata
prekidača.
Ponovno paljenje električnog luka, uvažavajući ranija
razmatranja, može ograničiti ili povećati sklopne prenapone.
Prenaponi uslijed ponovnog paljenja električnog luka ovise kako o
karakteristikama prigušnice, tako i o konfiguraciji mreže i
postrojenja, te se isti s posebnom pažnjom trebaju razmatrati
zasebno za svaki pojedini slučaj računalnom simulacijom na
trofaznom modelu stvarne mreže.
3.3. Uklapanje
Prilikom uklapanja prigušnice, zavisno o trenutku naredbe za
uklop, može doći do pojave vrlo velike asimetrične uklopne struje s
dugačkom vremenskom konstantom. Ove struje mogu izazvati velika
međuzavojna elektromehanička naprezanja te štetno djelovati na
drugu opremu u postrojenju. Kod prigušnica s kruto uzemljenom
neutralnom točkom ova pojava može uzrokovati pojavu visoke
vrijednosti nulte komponente struje i izazvati lažnu proradu
zaštite. Vrijednost uklopne struje u potpunosti je ovisna o stupnju
linearnosti jezgre prigušnice [4].
Najveća naprezanja nastaju ukoliko do uklopa dođe u trenutku
blizu prirodnog prolaska napona kroz nulu.
S druge strane, uklapanje prigušnice u trenutku tjemene
vrijednosti napona izazvat će naprezanje izolacije sklopnim
prenaponom strmog čela, do kojeg dolazi uslijed proboja izolacionog
razmaka prije dodira kontakata. Ovaj prenapon po svom je karakteru
sličan pojavi ponovnog paljenja električnog luka. Međutim, veličina
probojnog napona između kontakata prekidača prilikom uklopa kruto
uzemljene prigušnice [5] ne premašuje tjemenu vrijednost faznog
napona, 1 p.u., a očekivana tjemena vrijednost
sklopnog prenapona je 1,5 p.u.
3.4. Prekidač
Sklapanje visokonaponskih prigušnica, odnosno malih induktivnih
struja, specifična je pogonska radnja koja zahtijeva pažljivi izbor
odgovarajućeg prekidača za svaki pojedini slučaj. U normalnim
pogonskim uvjetima ovo sklapanje predstavlja malo termičko, ali
veliko dielektričko naprezanje prekidača. Prijelazni povratni napon
na prekidaču kod isklapanja ima veliku strminu i može dostići vršnu
vrijednost od oko 2,3 p.u.
Tehničke karakteristike prekidača, osobito medija za gašenje
električnog luka, znatno i direktno utječu na intenzitet i veličinu
prijelaznih povratnih napona uslijed sklapanja što posljedično može
ugroziti izolaciju elemenata postrojenja [6]. Vršna vrijednost
napona na strani prigušnice kao rezultat rezanja struje direktno je
ovisna o faktoru rezanja λ, broju prekidnih mjesta po polu n i
kapacitetu Cp kondenzatora za izjednačavanje potencijala
priključenog paralelno prekidnoj komori prekidača.
Podaci za faktor rezanja λ i struju rezanja ich dobiju se
laboratorijskim ispitivanjem prekidača u jednofaznom ispitnom
strujnom krugu, s direktno priključenom prigušnicom i kapacitetom,
sukladno IEC 62271-110. Prekidač je pogodan za sklapanje prigušnice
ako ispunjava sljedeće zahtjeve [2]:
- ponovno paljenje električnog luka može nastupiti samo kod
prvog prolaska struje kroz nulu; - ponovna paljenja električnog
luka događaju se samo između lučnih kontakata.
-
6
Ponovna paljenja električnog luka izazivaju visoke prenapone
velikih strmina i za izolaciju prigušnice i postrojenja
predstavljaju mnogo veću opasnost od prenapona uslijed rezanja
struje, slika 6.
Slika 6. Prenaponi kod isklopa male induktivne struje s tri
uzastopna ponovna paljenja
električnog luka
Pojava ponovnog paljenja električnog luka zavisi prije svega o
struji prigušnice. Što je manja induktivna struja, veća je
vjerojatnost ponovnog paljenja električnog luka. Kontakte prekidača
je potrebno početi odvajati dovoljno ranije u odnosu na trenutak
rezanja struje (engl. arcing time), kako bi se osigurao dovoljan
razmak između kontakata koji će izdržati prijelazni povratni napon,
tj. tada neće doći do ponovnog paljenja. Ovo omogućuje tehnika
sinkronog sklapanja
3.5. Uređaj za nadzirano sklapanje
Namjena uređaja za nadzirano sklapanje je osigurati nadzirano
(sinkrono) sklapanje polova prekidača u optimalnom trenutku.
Uspješni i učinkoviti nadzor sklapanja korištenjem odgovarajućeg
uređaja u kombinaciji s prekidačem, smanjuje mehanička i
dielektrična naprezanja tijekom uklopa smanjenjem udarnih struja,
te praktički eliminira prenaponska naprezanja izolacije
sprječavanjem ponovnog paljenja električnog luka prilikom
isklopa.
Uređaj nadzire i sinkronizira sklopnu radnju s faznim kutovima
struja i napona. Pri tome uređaj nadzire i vanjske čimbenike kao
što je temperatura i upravljački napon koji utječu na brzinu
sklapanja te provodi potrebnu kompenzaciju utjecaja tih veličina na
trajanje sklapanja s ciljem preciznog prilagođenja optimalnom
trenutku sklapanja. Uređaj ujedno memorira podatke o vremenima
sklapanja, te nadzire i prati mehaničko stanje prekidača. Rad
uređaja zasniva se na mjerenju struja i napona u pojedinim fazama
priključkom na mjerne transformatore te poznavanju karakteristika
prekidača. Prekidač i uređaj za nadzirano sklapanje predstavlja
jedinstveni sklop koji kao takav mora biti ispitan i atestiran
sukladno IEC/TR 62271-302 normi. Osim napona i struja, uređaj
nadzire i dojavljuje slijedeće događaje: ispad pomoćnog napona,
kvar uređaja, sinkronizaciju kod uklopa i isklopa, prekoračenje
praga uklopne (potezne) struje, prekoračenje praga ponovnog
paljenja, uklopno stanje prekidača.
Princip rada uređaja za nadzirano sklapanje zasniva se na
praćenju prolaza sinusoidnog signala kroz nulu. Naponski signal
koristi se kao referentni za određivanje trenutka uklopa, a strujni
ili naponski signal za određivanje trenutka isklopa. Kod
istovjetnih karakteristika sva tri pola prekidača, vremenski pomak
između sinkronih komandi za pojedinu fazu je konstantan (T/6,
odnosno 1/3 periode), npr. slijed sklapanja A-C-B. Nadzirano
isklapanje ne može spriječiti ponovno paljenje električnog luka kod
istovremenog razdvajanja kontakata u sva tri pola prekidača, tj.
postoji visoka vjerojatnost ponovnog paljenja u fazi s najkraćim
trajanjem električnog luka.
Prenaponi uslijed rezanja struje i ponovnog paljenja električnog
luka (jednog ili više uzastopnih) mogu se izbjeći ako gašenje luka
nastupi u trenutku kad su kontakti prekidača dovoljno razmaknuti
tako da je probojni napon rezidualnog stupca veći od tjemene
vrijednosti prijelaznog povratnog napona. Iz ranijeg razmatranja
slijedi da uređaj za nadzirano sklapanje treba podesiti tako da do
razdvajanja kontakata prekidača dođe dovoljno ranije kako bi se
izbjeglo ponovno paljenje luka nakon prolaska struje kroz nulu.
-
7
4. SKLAPANJE REGULACIJSKE PRIGUŠNICE U TS MELINA
Provedene su računalne simulacije prenapona uzokovanih
isklapanjem prigušnice uz rezanje malih induktivnih struja, kao i
prenapona uzrokovanih ponovnim paljenjem električnog luka
korištenjem programa EMTP-RV [7,8].
Promatrani su slučajevi isklapanja prigušnice pri nazivnoj snazi
50 MVAr i 200 MVAr. Slika 7. prikazuje promjenu impedancije, struje
i snage 245 kV regulacijske prigušnice koja će biti
ugrađena u TS Melina u ovisnosti o položaju regulacijske
preklopke [10]. Na slici 8. prikazan je model za simulaciju
prekidanja induktivnih struja. Visokonaponski prekidač
ima jednu prekidnu komoru. U ovim proračunima je pretpostavljeno
da nakon otvaranja kontakata ne dolazi do povratnog preskoka i
ponovnog paljenja luka. Zato se istitravanje i pražnjenje energije
akumulirane u prigušnici odvija preko kapaciteta i induktiviteta
prigušnice te priključnih spojnih vodova do otvorenih kontakata
prekidača, dok mreža priključena s druge strane prekidača nema
značajnijeg utjecaja.
Slika 7. Promjena impedancije, struje i snage 245 kV
regulacijske prigušnice u ovisnosti o položaju
regulacijske preklopke U modelu prigušnice (slika 8) uzeti su u
obzir kapaciteti namota prigušnice prema zemlji te
kapaciteti između susjednih faza. Odvodnici prenapona s nazivnim
naponom 192 kV modelirani su nelinearnom U-I karakteristikom [11] s
obzirom na sklopne prenapone. Ekvivalentu mreže dodan je
procijenjeni kapacitet postrojenja i priključenih dalekovoda prema
zemlji iznosa 1 μF. Frekvencijski ovisnim modelom sa strane
postrojenja su modelirane 220 kV sabirnice. Prekidač je modeliran
kao idealna sklopka (bez električnog luka) s prekidanjem induktivne
struje kod struje rezanja od 15 A.
Analizirani su slučajevi prekidanja struja kod regulacijske
prigušnice s regulacijskom sklopkom u položajima snaga 50 MVAr i
200 MVAr. Proračuni su provedeni za slučaj u kojem prigušnica nije
zaštićena odvodnikom prenapona, kao i za slučaj u kojem je odvodnik
smješten uz prigušnicu.
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
Imp
edan
cija
(Ω
)
Str
uja
(A
), s
nag
a (M
VA
r)
Položaj regulacijske preklopke
Snaga Struja Impedancija
-
8
Slika 8. Model prigušnice nazivne snage 200 MVAr, 220 kV
prekidača i mreže u programu EMTP-RV
U proračunima je pretpostavljeno da nakon otvaranja kontakata ne
dolazi do preskoka i ponovnog
paljenja luka. Istitravanje i pražnjenje energije akumulirane u
prigušnici odvija se preko kapaciteta i induktiviteta prigušnice i
priključnih spojnih vodova do otvorenih kontakata prekidača.
Proračuni su provedeni za slučaj u kojem je prigušnica zaštićena
odvodnikom prenapona smještenim uz prigušnicu, a svi ostali
odvodnici u postrojenju koji su postavljeni uz energetske
transformatore i u dalekovodna polja nemaju utjecaja, budući da su
za vrijeme odvijanja prijelazne pojave galvanski razdvojeni od
prigušnice.
Rezultati proračuna prikazani su u sljedećim tablicama.
Tablica 1. Rezultati proračuna za prigušnicu 50 MVAr (bez
odvodnika prenapona)
Faza
Bez odvodnika prenapona
Napon na prigušnici Umax (kV)
Faktor prenapona k (p.u.)
Prijelazni povratni napon na prekidaču Umax (kV)
A 474,4 2,37 648,8
B 542,7 2,71 644,2
C 695,4 3,48 852,9
Tablica 2. Rezultati proračuna za prigušnicu 50 MVAr (s
odvodnicima prenapona)
Faza
S odvodnicima prenapona
Napon na prigušnici Umax (kV)
Faktor prenapona k (p.u.)
Prijelazni povratni napon na prekidaču Umax (kV)
A 314,8 1,57 -449,98
B 314,8 1,57 439,1
C -315,4 1,58 452,9
ZVJ
A
B
C
L
L
L
3L0
Glavne sabirnice
Polje prigušnice
spojni vodici
Prigušnica 200 MVAr
Data function
L nonlinear
model in: 150mvar_struja_tok_novo.pun
Data function
ZnO
model in: siemens_3el2_192kv.pun
+
?ifLnonl10
+?i
L4
+
1 2
1
Tr0_7
+
1 2
1
Tr0_8
+A?
i
m13
VM+m14
?v
VM+m15
?v
VM+m16?v
+
?ifLnonl12
+
0.1nFC1
+
1uH
+0.5
+0.01nF
+
1uH
+0.5
+0.01nF
+
1uH
+0.5
+0.01nF
+17.3827ms|10|0
SW4
+
+RL4
+
C181uF
+
245kVRMSLL /_0
?v
AC4
LINE DATAmodel in: polje_prig_rv.pun
polje_prig
+
+
C193.8nF
+
955.3
4m
H
L11
+
?ifLnonl11
+
955.3
4m
H
L12
+
955.3
4m
H
L13
+
0.1nFC20
+
-1ms|1ms|15
?viSW5
+
-1ms|1ms|15
?viSW8
+
-1ms|1ms|15
?viSW10
+Zn
O 384000?vi
ZnO3
+
2uH
L6
+
6.4
uH
L8
+?i
R7
+?i
R8
+?i
R9
+?i
R10
+?i
R11
+?i
R12
+
0.05nF C2
+
0.05nF C6
+
0.05nF C15
cc
b
a
BUS6
c
b
a
BUS5
GND
c
a
b
BUS10
-
9
Tablica 3. Rezultati proračuna za prigušnicu 200 MVAr (bez
odvodnika prenapona)
Faza
Bez odvodnika prenapona
Napon na prigušnici Umax (kV)
Faktor prenapona k (p.u.)
Prijelazni povratni napon na prekidaču Umax (kV)
A 354,2 1,77 550,6
B 330,8 1,65 513,0
C 437,4 2,19 597,6
Tablica 4. Rezultati proračuna za prigušnicu 200 MVAr (s
odvodnicima prenapona)
Faza
S odvodnicima prenapona
Napon na prigušnici Umax (kV)
Faktor prenapona k (p.u.)
Prijelazni povratni napon na prekidaču Umax (kV)
A -284,0 1,42 -475,4
B 297,8 1,49 487,2
C 309,3 1,55 459,6
Pri prekidanju induktivnih struja bez pojave povratnog preskoka,
prenaponi na prigušnici su veći u
slučaju kada snaga prigušnice pri isklopu iznosi 50 MVAr. Kada
nisu priključeni odvodnici prenapona amplituda prijelaznog
povratnog napona na prekidaču je najveća u fazi C koja se prva
isklapa.
Uočljivo je da se prilikom rezanja struje kod prigušnice snage
50 MVAr javlja najviši prenapon od 3,48 p.u. u fazi C slučaju kada
nisu priključeni odvodnici prenapona. Uz priključene odvodnike
prenaponi ne prelaze 1,58 p.u. U slučaju snage prigušnice od 200
MVAr prenaponi su prema očekivanjima niži. Bez priključenog
odvodnika najviši prenaponi iznose 2,19 p.u., a s priključenim
odvodnikom 1,55 p.u. Uslijed niske frekvencije titranja na strani
prigušnice (reda 1,3 kHz) strmina prenapona je relativno mala, što
je povoljno s obzirom na raspodjelu prenapona po namotu prigušnice
i naponsko naprezanje prvih zavoja na vrhu namota.
U svim slučajevima u kojima su u obzir uzeti odvodnici prenapona
sklopni prenaponi manji su od tjemene vrijednosti podnosivog
jednominutnog izmjeničnog napona frekvencije 50 Hz koji za
razmatranu prigušnicu iznosi 558,6 kV (395 kV efektivno). Podnosivi
atmosferski udarni napon razmatrane prigušnice iznosi 950 kV valnog
oblika 1,2/50 µs.
Maksimalna tjemena vrijednost prijelaznog povratnog napona na
prekidaču javlja se u slučaju isklopa prigušnice 50 MVAr te bez
odvodnika prenapona iznosi 852,9 kV, dok uz odvodnike prenapona
iznosi 452,9 kV. Prekidač u otvorenom položaju se ispituje
podnosivim jednominutnim izmjeničnim naponom frekvencije 50 Hz
tjemene vrijednosti 650,5 kV (460 kV efektivno).
5. ZAKLJUČAK
Sklopne operacije s visokonaponskom prigušnicom za kompenzaciju
jalove snage slabo opterećenih dalekovoda relativno su česte, a u
prvom redu zavise od stanja opterećenosti mreže. Svako uklapanje
ili isklapanje prigušnice izaziva prijelazne struje i napone koji
uzrokuju mehanička i dielektrička naprezanja prije svega same
prigušnice, ali isto tako i susjednih elemenata rasklopnog
postrojenja.
U referatu su dani rezultati proračuna pojava izazvanih sklopnim
operacijama s VN prigušnicom, priključenom u 220 kV postrojenju
Melina. Promatrani su slučajevi isklopa prigušnice promjenjive
snage kompenzacije od 50 MVAr do 200 MVAr. Model za proračune
zasnovan je na tehničkim podacima postrojenja i električnim
parametrima mreže, dok su parametri prigušnice i uređaja u polju
prigušnice usvojene prema podacima proizvođača i literaturi.
Proračuni prenapona izazvanih rezanjem struja provedeni su na
detaljnom tropolnom modelu uz pomoć EMTP-RV programa. Simulirani su
slučajevi rezanja struje, a proračuni su provedeni za slučajeve sa
i bez odvodnika prenapona u polju prigušnice. Kod isklapanja
prigušnice koja ima snagu 200 MVAr prenaponi su niži nego li u
slučaju snage 50 MVAr, a uz priključeni odvodnik prenapona ispred
prigušnice, prenaponi i dielektrično naprezanje izolacije je u svim
slučajevima očekivano niže.
Kod isklopa prigušnice važno je da brzina porasta dielektrične
čvrstoće između kontakata prekidača bude veća od strmine
prijelaznog povratnog napona na prekidaču. U protivnom može doći
do
-
10
povratnog preskoka između kontakata prekidača te do pojave
strmih prenapona na prigušnici. Zbog navedenog je bitno da
mehanizam prekidača bude brz i pouzdan. Primjenom tehnike
kontroliranog isklopa u potpunosti se može eliminirati mogućnost
pojave povratnog preskoka na kontaktima prekidača [12]. Odvodnici
prenapona postavljeni uz prigušnicu osiguravaju nizak nivo
prenapona i nizak iznos prijelaznog povratnog napona na
prekidaču.
6. LITERATURA [1] Ugradnja regulacijske prigušnice u TS
400/220/110/10 kV Melina, glavni projekt, Ravel d.o.o.,
studeni 2016. [2] Ugradnja regulacijske prigušnice u TS
400/220/110/10 kV Melina, studija, 11.2016. [3] IEEE Guide for the
Application of Shunt Reactor Switching [4] Brunke, J.H; Frohlich,
K.J: „Elimination of Transformer Inrush Currents by Controlled
Switching, Part
II – Application and Performance Considerations“, IEEE
Transactions on Power Delivery, vol. 16, No. 2, April 2001.
[5] CIGRÉ WG A3.11: Guide for application of IEC 62271-100 and
IEC 62271-1, Part 2: Making and breaking tests, October 2006
[6] CIGRE, Working Group 13.01 of the Study Committee 13, „State
of the Art of Circuit-Breaker Modelling“, December 1998.
[7] I. Uglešić, M. Křepela, B. Filipović-Grčić, „Analiza
prijelaznih pojava kod uklapanja i isklapanja VN regulacijske
kompenzacijske prigušnice u 400 kV postrojenju 400/220 kV Divača",
veljača 2014.
[8] J. Mahseredjian, S. Dennetière, L. Dubé, B. Khodabakhchian
and L. Gérin-Lajoie: „On a new approach for the simulation of
transients in power systems”. Electric Power Systems Research, Vol.
77, Issue 11, September 2007, pp. 1514-1520.
[9] J. Mahseredjian, C. Dewhurst, „Using EMTP Tutorials and
Reference”, Hydro-Québec/IREQ, 2007. [10] Three phase variable
shunt reactor 245 kV, 50-200 MVAr, Siemens [11] Siemens,
“High-voltage surge arresters”, Catalogue, 2014. [12] ABB
„Controlled Switching“, Buyer´s & Application Guide, Edition 4,
2013.