10
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 kapacit ivni 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

PRENAPONSKA ZAŠTITA REGULIRANE PRIGUŠNICE ...Zbog svega navedenog i s obzirom na trenutno stanje proizvodnih objekata i visokonaponske mreže na području Rijeke može se zaključiti

  • Upload
    others

  • View
    2

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

  • 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

    )

    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.