TEHNIČKO VELEUČILIŠTE U ZAGREBU - bib.irb.hr · 1 tipska, rutinska i terenska ispitivanja visokonaponskih prekidaČa tehniČko veleuČiliŠte u zagrebu elektrotehniČki odjel prof

1

TIPSKA, RUTINSKA I TERENSKA ISPITIVANJA

VISOKONAPONSKIH PREKIDAČA

TEHNIČKO VELEUČILIŠTE U ZAGREBUELEKTROTEHNIČKI ODJEL

Prof. dr. sc. KREŠIMIR MEŠTROVIĆ

2

ISPITIVANJA VISOKONAPONSKIH PREKIDAČA

- Tipska ispitivanja

- Rutinska (komadna) ispitivanja

- Ispitivanja na terenu

- Razvojna ispitivanja

3

TIPSKA ISPITIVANJA

Provode se na prototipu visokonaponskog prekidača kako bi se

potvrdile nazivne karakteristike aparata, te karakteristike njegovih

upravljačkih i pomoćnih uređaja.

Ova ispitivanja propisuju IEC standardi:

• IEC 60694 (1996): Common clauses for high-voltage switchgear and controlgear

• IEC 62271-100 (2001): High-voltage alternating-current circuit-breakers

• IEC 62271-203 (2003): Gas-insulated metal-enclosed switchgear for rated voltages of

52 kV and above

4

RUTINSKA ISPITIVANJA

Provode se na svakom proizvedenom visokonaponskom prekidaču

kako bi se otkrile eventualne nepravilnosti i pogreške u materijalu ili

konstrukciji. Ova ispitivanja ne slabe karakteristike i pouzdanost

ispitnog objekta. Dogovorom između proizvođača i korisnika bilo koje

rutinsko ispitivanje može se provesti i na terene neposredno prije

puštanja u pogon.


• IEC 60694 (1996): Common clauses for high-voltage switchgear and controlgear

• IEC 62271-100 (2001): High-voltage alternating-current circuit-breakers

• IEC 62271-203 (2003): Gas-insulated metal-enclosed switchgear for rated voltages of

52 kV and above

5

ISPITIVANJA NA TERENU

Provode se obično na kompletno montiranom visokonaponskom

prekidaču kako bi se potvrdila ispravnost montaže i funkcioniranje

prekidača, te dielektrička čvrstoća izolacije. Dogovorom između

proizvođača i korisnika bilo koje rutinsko ispitivanje može se provesti i

na terene neposredno prije puštanja u pogon.


− IEC 60694 (1996): Common clauses for high-voltage switchgear and controlgear

− IEC 62271-100 (2001): High-voltage alternating-current circuit-breakers

− IEC 62271-203 (2003): Gas-insulated metal-enclosed switchgear for rated voltages of

52 kV and above

6

RAZVOJNA ISPITIVANJA

Provode se na modelima, elementima ili prototipovima

visokonaponskih prekidača 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.

7

TIPSKA ISPITIVANJA VISOKONAPONSKIH PREKIDAČA

- Dielektrična ispitivanja

- Ispitivanje radio smetnji

- Ispitivanje zagrijanja

- Mjerenje otpora glavnog strujnog kruga

- Ispitivanje kratkotrajno podnosivom i podnosivom vršnom strujom

kratkog spoja

- Mehanička i klimatska ispitivanja

- Ispitivanja prekidne i uklopne moći

- Ispitivanje sklapanja kapacitivnih struja

- Ispitivanje sklapanja struje magnetiziranja i malih induktivnih struja

8


DIELEKTRIČNA ISPITIVANJA

- Ispitivanje izmjeničnim naponom industrijske frekvencije (50 Hz, 1 min.),

- Ispitivanje udarnim naponom atmosferskog porijekla (1.2/50 ms),

- Ispitivanje udarnim sklopnim naponom (250/2500 ms),

- Ispitivanje parcijalnih izbijanja,

- Ispitivanje u uvjetima umjetnog zagađenja i

- Dielektrična ispitivanja pomoćnih strujnih krugova.

9

ABCabFcotvoren9

ABCacFbotvoren8

ABCbcFaotvoren7

ABabcFCotvoren6

ACabcFBotvoren5

BCabcFAotvoren4

ABabFCczatvoren3

ACacFBbzatvoren2

BCbcFAazatvoren1

Uzemljenje se priključuje na

Napon se priključujena

Stanjeprekidača

Ispitnipostupak

Ispitni postupak za slučaj kad je kod otvorenog aparata jedna stezaljkauzemljena, a na drugu se priključuje ispitni izmjenični ili udarni napon

TIPSKA ISPITIVANJA VISOKONAPONSKIH PREKIDAČADIELEKTRIČNA ISPITIVANJA

10


ABabFCcotvoren9

ACacFBbotvoren8

BCbcFAaotvoren7

ABabFcCotvoren6

ACacFbBotvoren5

BCbcFaAotvoren4

ABabF-Cczatvoren3

ACacF-Bbzatvoren2

BCbcF-Aazatvoren1

IzmjeničniUdarni


Napon se priključuje naStanjeprekidača

Ispitnipostupak

Ispitni postupak za BIAS ispitivanje

11


BIAS ispitivanje

12


DIELEKTRIČNA ISPITIVANJA – IZMJENIČNI NAPON

ISPITIVANJE IZMJENIČNIM NAPONOM INDUSTRIJSKE FREKVENCIJE

Provodi se tako da se za svaku ispitnu proceduru na sklopni aparat narine

ispitni izmjenični napon u trajanju 1 minutu. Aparat je zadovoljio ovo

ispitivanje ako ne dođe do proboja ili preskoka. Za aparate za vanjsku

montažu nazivnog napona < 300 kV ispitivanje se provodi i sa kišom, dok se

za aparate nazivnog napona > 300 kV ispitivanje provodi isključivo u suhim

uvjetima.

13

ISPITIVANJE UDARNIM NAPONOM ATMOSFERSKOG PORIJEKLA

Provodi se tako da se na sklopni aparat primjeni 15 pozitivnih i 15 negativnih

naponskih udara za svaku ispitnu proceduru. Aparat je zadovoljio ovo ispitivanje

ako je broj proboja ili preskoka manji od 2 za svaki ciklus od 15 udara. Za

sklopne aparate za vanjsku montažu potrebno je provesti i ispitivanje pod

kišom. Oblik ispitnog udarnog napona atmosferskog porijekla je standardiziran,

a karakteriziran je trajanjem čela vala (1.2 ms) i trajanjem hrpta vala (50 ms).

ISPITIVANJE UDARNIM SKLOPNIM NAPONOM

Provodi se samo na sklopnim aparatima nazivnog napona > 300 kV. Ispitni

postupak je ista kao i kod ispitivanja udarnim naponom atmosferskog porijekla.

Oblik ispitnog udarnog sklopnog napona je standardiziran, a karakteriziran je

trajanjem čela vala (250 ms) i trajanjem hrpta vala (2500 ms).


DIELEKTRIČNA ISPITIVANJA – UDARNI NAPON

14

TIPSKA ISPITIVANJA VISOKONAPONSKIH PREKIDAČADIELEKTRIČNA ISPITIVANJA – UDARNI NAPON

Ispitni udarni napon atmosferskog porijekla

15

TIPSKA ISPITIVANJA VISOKONAPONSKIH PREKIDAČADIELEKTRIČNA ISPITIVANJA – MARXOV UDARNI GENERATOR

G - izvor istosmjernog napona za punjenje kondenzatora CuR - zaštitni otpornik za ograničenje struje punjenja, kao i zaštita izvora G od naglog

pražnjenja CuCu - kondenzatori udarnog generatoraS - sferno iskrište za određivanje napona pražnjenja kondenzatora CuL - induktivni otpor ispitnog kruga koji utječe na trajanje čela valaR1 - prigušni otpornik (utječe na trajanje čela vala)R2 - izbojni otpornik (utječe na trajanje hrpta vala)Ci - kapacitet ispitnog krugaX - ispitivani objektSm - mjerni uređajD - djelilo napona za katodni oscilograf

16

TIPSKA ISPITIVANJA VISOKONAPONSKIH PREKIDAČADIELEKTRIČNA ISPITIVANJA – UDARNI NAPON

Oscilogrami neuspješnog ispitivanja udarnim naponom

a) preskok na čelu valab) preskok na hrptu vala

17



ISPITIVANJE PARCIJALNIH IZBIJANJA je prikladno sredstvo za

otkrivanje stanovitih grešaka u ispitivanoj opremi, te je korisna dopuna

dielektričnih ispitivanja. Obično se ne provodi na kompletno montiranom

prekidaču, nego na pojedinim sklopovima ili podsklopovima.

Ispitni postupak je slijedeći:

- izmjenični napon se postepeno podiže do vrijednosti Un i na njoj se drži

najmanje 10s

- napon se spušta bez prekida do vrijednosti 1.1 Un/ i na toj vrijednosti

se mjeri jakost parcijalnih izbijanja.

3

18



DIELEKTRIČNA ISPITIVANJA POMOĆNIH STRUJNIH KRUGOVA

Provodi se izmjeničnim naponom industrijske frekvencije iznosa 2000 V u

trajanju 1 min. Smatra se da je ispitivanje uspješno ako se ne desi proboj

odnosno preskok.

ISPITIVANJE U UVJETIMA UMJETNOG ZAGAĐENJA

Provodi se samo na prekidačima za vanjsku montažu, i to na temelju

posebnog dogovora između proizvođača i kupca. Ako nije drugačije

specificirano u odgovarajućim standardima, ovo ispitivanje se provodi na

jednom polu prekidača u zatvorenom položaju kako bi se provjerilo

ponašanje izolacije prema zemlji.

19

TIPSKA ISPITIVANJA VISOKONAPONSKIH PREKIDAČAISPITIVANJE RADIO SMETNJI

Provodi se samo na prekidačima nazivnog napona ³ 123 kV.

Ispitni napon primjenjuje se:

a) između priključnica i uzemljenog postolja kod zatvorenog prekidača,

b) između jedne priključnice i druge uzemljene priključnice kod otvorenogprekidača.

Postupak ispitivanja je slijedeći:

Na prekidač narine se napon 1.1 Un / i drži 5 minuta. Nakon toga napon se u koracima snizi na 0.3 Un / , a zatim ponovo u koracimadigne na početnu vrijednost, i konačno u koracima spusti na 0.3 Un / . Amplituda tih naponskih koraka iznosi otprilike 0.1 Un / . Kod svakogkoraka mjeri se nivo radio smetnji i može se nacrtati krivulja radio smetnjiza dotični prekidač. Smatra se da je prekidač uspješno prošao ovoispitivanje ako je nivo radio smetnji kod napona 1.1 Un / manji ilijednak 2500 mV.

3 3

3 3

3

20


ISPITIVANJE ZAGRIJANJA

Provodi se na novom prekidaču u zatvorenom položaju sa novim kontaktima. Ispitivanje

se provodi u pravilu na tropolnom prekidaču, ali se može izvesti i na jednom polu,

odnosno po elementima, ako se može dokazati da je utjecaj ostalih polova (elemenata)

na zagrijavanje zanemariv.

Ispitivanje se provodi sa nazivnom strujom prekidača.

Ispitivanje se provodi vremenski dovoljno dugo da nadtemperatura postigne svoju

maksimalnu stacionarnu vrijednost. U pravilu je to postignuto kada temperatura raste

tokom jednog sata manje od 1 K.

Temperatura pojedinih elemenata prekidača mjeri se uz pomoć termometra ili

termoparova koji se postavljaju na najvruću dostupnu toćku.

Smatra se da je prekidač uspješno prošao ovo ispitivanje ako nadtemperatura različitih

dijelova nije veća od vrijednosti propisanih u IEC 60694 (1996).


ISPITIVANJE ZAGRIJANJA

21

TIPSKA ISPITIVANJA VISOKONAPONSKIH PREKIDAČAISPITIVANJE ZAGRIJANJA – DOZVOLJENE NADTEMPERATURE

5065

90105

3. Vanjske stezaljke:- gole- posrebrene

506560757560

90105100115115100

2. Priključni elementi:Bakreni

- u zraku- u plinu SF6- u ulju

Posrebreni- u zraku- u plinu SF6- u ulju

355040656550

759080

10510590

1. Kontakti:Bakreni

- u zraku- u plinu SF6- u ulju

Posrebreni- u zraku- u plinu SF6- u ulju

Nadtemperatura (oC)

uz temperaturu okoline q = 40 oC

Temperature (oC)Dio sklopnog aparata

22


MJERENJE OTPORA GLAVNOG STRUJNOG KRUGA

Provodi se tako da se mjeri pad napona pri protjecanju istosmjerne struje, ili

da se mjeri otpor na stezaljkama svakog pola aparata. Istosmjerna struja

može imati bilo koju standardnu vrijednost između 50 A i nazivne struje.

Mjerenje treba provesti prije ispitivanja zagrijanja i to pri temperaturi okoline,

i nakon ispitivanja zagrijanja kada se aparat ohladi na temperaturu okoline.

Izmjerena vrijednost otpora prije i nakon ispitivanja zagrijanja ne smije se

razlikovati za više od 20%.

23

TIPSKA ISPITIVANJA VISOKONAPONSKIH PREKIDAČAISPITIVANJE KRATKOTRAJNO PODNOSIVOM I PODNOSIVOM VRŠNOM STRUJOM KRATKOG SPOJA

Provodi na aparatu u zatvorenom položaju kod bilo kojeg podesnog napona

i kod bilo koje uobičajene temperature okoline. Ispitivanje se može provesti

tropolno ili jednopolno. U slučaju jednopolnog ispitivanja:

- na tropolnom aparatu sa zajedničkim postoljem ispitivanje treba provesti

- na dva susjedna pola,

- u slučaju aparata sa odvojenim polovima ispitivanje se može provesti ili na

dva susjedna pola, ili na jednom polu i povratnom vodu.

Izmjenična komponenta ispitne struje u pravilu mora biti jednaka izmjeničnoj

komponenti nazivne podnosive termičke struje kratkog spoja. Udarna struja

kratkog spoja ne smije biti manja od nazivne udarne struje, ali niti veća više

od 5%.

Ispitnu struju It treba primjeniti u trajanju tt koje odgovara nazivnom trajanju

kratkog spoja.

24

STRUJA KRATKOG SPOJA

ia - izmjenična komponenta struje KS [kA]

id - istosmjerna komponenta struje KS [kA]

25

TIPSKA ISPITIVANJA VISOKONAPONSKIH PREKIDAČAISPITIVANJE KRATKOTRAJNO PODNOSIVOM I PODNOSIVOM VRŠNOM STRUJOM KRATKOG SPOJA

Tokom ispitivanja sklopni aparat mora voditi nazivnu udarnu i termičku struju

kratkog spoja, a da ne dođe do mehaničkog oštećenja bilo kojeg dijela ili

otvaranja kontakata. Nakon ispitivanja sklopni aparat ne smije pokazivati

značajna oštećenja, te mora raditi normalno, voditi nazivnu trajnu struju pri

čemu nadtemperature pojedinih elemenata moraju biti niže od vrijednosti

propisanih IEC standardom, te podnijeti ispitne napone specificirane za

dielektrična ispitivanja.

26

TIPSKA ISPITIVANJA VISOKONAPONSKIH PREKIDAČAMEHANIČKA I KLIMATSKA ISPITIVANJA

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 napon i upravljački tlak

Sklopna operacija

Broj sklopnih operacija

O - isklapanjeC - uklapanjet - vrijeme između dvije sklopne operacije potrebno da se postigne

početno stanje i/ili izbjegne pretjerano zagrijavanje elemenataprekidača

Ispitivanje mehaničke trajnosti prekidača

27


MEHANIČKA I KLIMATSKA ISPITIVANJA

Za prekidače za vanjsku montažu, nazivnog napona ³ 52 kV, provode se još i

mehanička ispitivanja sa statičkim silama na priključnicama aparata

500750750

100012501500

400500750750

10001250

500750

1000125012501750

800 - 12501600 - 25001250 - 20002500 - 40001600 - 31502000 - 4000

52 - 72.552 - 72.5100 - 170100 - 170

245420

vertikalna silaN

TransverzalnaN

LongitudinalnaN

AkV

StatičkaStatička horizontalna silaNazivna strujaNazivni napon

Ispitivanje se provodi zasebno, prvo sa horizontalnom longitudinalnomsilom, zatim sa dvije horizontalne transverzalne sile primjenjene u suprotnim smjerovima, i konačno sa dvije vertikalne sile (usmjerenejedna prema dolje, a druga prema gore). Za svaki od ovih pet ispitivanja potrebno je provesti dva sklopna ciklusa.

28

TIPSKA ISPITIVANJA VISOKONAPONSKIH PREKIDAČAISPITIVANJA PREKIDNE I UKLOPNE MOĆI

DEFINICIJE

Prekidna struja je efektivna vrijednost simetrične komponente struje u

trenutku galvanskog razdvajanja kontakata.

[kA]

Prekidna moć sklopnog aparata je najveća vrijednost prekidne struje Ipkoju on može prekinuti uz određeni napon i pod danim pogonskim

uvjetima, a izražava se također u kA.

Prekidna moć predstavlja osnovnu karakteristiku prekidača. Prekidač

mora biti sposoban da isklopi bilo koju struju kratkog spoja sa simetričnom

komponentom manjom od prekidne moći prekidača, i odgovarajućom

istosmjernom komponentom.

I

Ip

sm=2

29

ODREĐIVANJE PREKIDNE STRUJE prema IEC-u

AA

BB

'

'

üýþ

I x

IDC

AC

100

IAC

2

- anvelopa strujnog vala

BX - nulta linija

CC' - pomak nulte linije strujnog vala u bilo kojemtrenutku

DD' - efektivna vrijednost izmjenične komponente struje

EE' - trenutak razdvajanja kontakata (trenutak paljenjaelektričnog luka)

IMC - uklopna struja

IAC - vršna vrijednost izmjenične komponente struje u trenutku EE'

- efektivna vrijednost izmjenične komponente strujeu trenutku EE'

IDC - istosmjerna komponenta struje u trenutku EE'

- postotak istosmjerne komponente

AA

BB

'

'

üýþ

Prekidna struja

Udarna struja

Termička struja

Početna snaga kratkog spoja

Prekidna snaga

I Ip K= m ''

I Iu K= k 2 ''

I It n= l

S U IK n K'' ''= 3

S U Ip n p= 3

IAC

2

30

ODREĐIVANJE ISTOSMJERNE KOMPONENTE STRUJE prema IEC-u

Za postrojenja neposredno uz elektrane s velikom instaliranom snagom

vremenska konstanta iznosi približno t =100 ms, za postrojenja uz elektrane s

prosječnom instaliranom snagom t =45 ms, a za postrojenja udaljena od

generatora t =25 ms.

31

Uklopna struja je tjemena vrijednost struje u trenutku galvanskog dodira

kontakata.

Uklopna moć sklopnog aparata je najveća tjemena vrijednost struje koju

on može uklopiti uz određeni napon i pod danim pogonskim uvjetima.

Povratni napon (PN) je napon koji se javlja na stezaljkama sklopnog

aparata neposredno nakon gašenja električnog luka.

Prijelazni povratni napon (PPN) je povratni napon u vremenskom

intervalu (od nekoliko milisekundi nakon gašenja el. luka) u kojem ima

izrazito prijelazni karakter.

Početni prijelazni povratni napon (PPPN) je povratni napon u

vremenskom intervalu od nekoliko mikrosekundi nakon gašenja el. luka.

32

POVRATNI NAPON

u t

Ci t dt E i t R L

di tdt

u t E e t

A m

A m

t

o

( ) ( ) ( )( )

( ) cos

= = - +æèç

öø÷

= -æ

èç

ö

ø÷

ò

-

1

1 t w

wo LC

=1

t = 2L/R - vremenska konstanta strujnog kruga [s]

- kružna frekvencija povratnog napona [Hz]

Em - tjemena vrijednost napona izvora [V]

u t

Ci t dt E i t R L

di tdt

u t E e t

A m

A m

t

o

( ) ( ) ( )( )

( ) cos

= = - +æèç

öø÷

= -æ

èç

ö

ø÷

ò

-

1

1 t w

33

ISPITNI POVRATNI NAPON

Oblik povratnog napona ovisi o strujnom krugu. U nekim slučajevima, praktički u

sistemima s nazivnim naponom ³ 100 kV, povratni napon je karakteriziran početnomvelikom strminom porasta, a kasnije malom. U takvom slučaju ispitni povratni napon

se definira četveroparametarskom krivuljom (b).

U ostalim slučajevima, praktički u sistemima s nazivnim naponom < 100 kV, ispitni

povratni napon se definira dvoparametarskom krivuljom (a).

a) b)

34

POČETNI PRIJELAZNI POVRATNI NAPON

Uzrokovan je početnom oscilacijom male amplitude zbog refleksije od prvog

većeg diskontinuiteta na sabirnicama.

Da bi se uzelo u obzir i usporavanje početne strmine prijelaznog povratnog

napona, uzrokovano lokalnim kapacitetima na strani izvora, uvodi se i linija

kašnjenja.

35

Faktor prvog pola

Kod prekidanja struje u trofaznom strujnom krugu električni luk se

nikada ne gasi istovremeno u sve tri faze. Da bi se uzelo u obzir veće

naprezanje koje se zbog toga javlja na polu prekidača koji prvi prekida

struju, uvodi se pojam faktor prvog pola. Faktor prvog pola za

prekidače nazivnog napona < 245 kV iznosi 1.5, a za prekidače

nazivnog napona ³ 245 kV iznosi 1.3.

Faktor snage svakog pola jednak je kosinusu kuta j, koji predstavljafazni pomak između struje i napona u trenutku razdvajanja kontakata.

X - reaktancija strujnog kruga [W]

R - djelatni otpor strujnog kruga [W]

cosj=

æèç

öø÷arctg

XR

36


ISPITIVANJA PREKIDNE I UKLOPNE MOĆI

Prekidač namijenjen za tropolno sklapanje mora biti sposoban uklapati i prekidati

sve struje kratkog spoja, simetrične i asimetrične, čiji je iznos manji ili jednak

nazivnoj prekidnoj struji kratkog spoja.

- Ispitivanje prekidne i uklopne moći na stezaljkama

- Ispitivanje prekidne i uklopne moći kod kritične struje

- Ispitivanje prekidne i uklopne moći kod jednofaznog kratkog spoja

- Ispitivanje prekidne i uklopne moći kod bliskog kratkog spoja

- Ispitivanje prekidne i uklopne moći kod opozicije faza

- Ispitivanje sklapanja kapacitivnih struja

- Ispitivanje sklapanja struje magnetiziranja i malih induktivnih struja

37



Ispitivanje prekidne i uklopne moći na stezaljkama

O - otvaranjeC - zatvaranjet = 0.3 st’= 3 min

< 20%100%

100%

C - t’-C

O - t - O - t’- O

T100a(umjesto ciklusa

100)T100b

< 20%100%O - t - CO - t’- COT100

< 20%60%O - t - O - t’- OT60

< 20%30%O - t - O - t’- OT30

< 20%10%O - t - O - t’- OT10

Istosmjerna komponenta

Ispitna struja u postotku od nazivne

prekidne moći (i/ili uklopne moći)

Sklopna operacijaIspitni ciklus

38



Ispitivanje prekidne i uklopne moći kod kritične struje

Provodi se kao dodatno ispitivanje osnovnim ispitnim ciklusima, a

primjenjuje se na prekidačima koji imaju kritičnu struju manju od 10%

nazivne prekidne struje kratkog spoja.

Ispitivanje se provodi sa strujama u opsegu 4% do 6%, odnosno 2% do

3% nazivne prekidne struje kratkog spoja, i to samo ispitni ciklus T10.

Ispitivanje prekidne i uklopne moći kod jednofaznog kratkog spoja


primjenjuje se na tropolnim prekidačima koji se koriste u mrežama sa

kruto uzemljenom nul-točkom, a imaju sva tri pola ili u zajedničkom

kučištu, ili međusobno mehanički povezana. Ispitni ciklus sadrži samo

operaciju jednofaznog prekidanja (ciklus T100a), i to na jednom od

vanjskih polova.

39



Ispitivanje prekidne i uklopne moći kod bliskog kratkog spoja


primjenjuje se na tropolnim prekidačima koji se koriste za direktan

priključak sa nadzemnim vodovima i imaju nazivni napon ³ 52 kV, i nazivnu

prekidnu struju kratkog spoja > 12.5 kA.

< 20%75%O - t - O - t’- OL75

< 20%90%O - t - O - t’- OL90

Istosmjerna komponenta

Ispitna struja u postotku od nazivne

prekidne moći (i/ili uklopne moći)

Sklopna operacija

Ispitni ciklus

40

TIPSKA ISPITIVANJA VISOKONAPONSKIH PREKIDAČAISPITIVANJA PREKIDNE I UKLOPNE MOĆI

41



Ispitivanje prekidne i uklopne moći kod opozicije faza

Provodi se kao dodatno ispitivanje ispitnim ciklusima samo ukoliko

proizvođač prekidača garantira nazivnu prekidnu struju kod opozicije

faza.

100 - 110 %O - CO2

20 - 40 %O - O1

Ispitna struja u postotku od nazivne prekidne moći

kod opozicije faza

Sklopna operacijaIspitni ciklus

42



Ispitivanje sklapanja kapacitivnih struja

Provodi se na prekidaču za koji proizvođač garantira jednu ili više slijedećih

nazivnih karakteristika:

- nazivna prekidna kapacitivna struja neopterećenih vodova,

- nazivna prekidna kapacitivna struja neopterećenih kabela,

- nazivna prekidna kapacitivna struja jedinstvene kondenzatorske baterije,

- nazivna prekidna kapacitivna struja složenih kondenzatorskih baterija, i

- nazivna uklopna potezna struja kondenzatorskih baterija.

minimalno 100 %O i CO ili CO2

10 do 40 %O1

Ispitna struja u postotku od nazivne kapacitivne

strujeSklopna operacijaIspitni ciklus

43



Ispitivanje sklapanja kapacitivnih struja

Za sklapanje 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).

Prema IEC 62271-100 definiraju se dvije klase prekidača glede ponovnih paljenja električnog luka kod prekidanja (engl. restrike performance):- klasa C2 (vrlo mala vjerojatnost ponovnih paljenja) i - klasa C1 (mala vjerojatnost ponovnih paljenja).

Za prekidače klase A ispitivanje sklapanja kapacitivnih struja provodi se nakon što je prethodno provedeno ispitivanje prekidne i uklopne moći na stezaljkama prekidača (ispitni ciklus T60). Za ispitivanje prekidača klase B nije potrebno raditi nikakva prethodna predispitivanja.

44



Ispitivanje sklapanja struje magnetiziranja i malih induktivnih struja

Za prekidače nazivnog napona ³ 100 kV ovo ispitivanje se ne provodi, pošto iskustva iz pogona pokazuju da se pri prekidanju struja magnetiziranja neopterećenih transformatora javljaju vrlo mali prenaponi.

Za prekidače nazivnog napona < 100 kV ovo ispitivanje također nije nužno, međutim ukoliko ipak postoji nekakva sumnja potrebno je prekidač ispitati ili na mjestu ugradnje ili u trofaznom ispitnom krugu sa stvarnim transformatorom iz pogona. Pri tome strujni krug izvora mora imati što manji kapacitet.

Ispitni krugovi za ispitivanje sklapanja prigušnica i visokonaponskih motora su još uvijek u fazi razmatranja, pa standardi ne propisuju za sada nikakve ispitne procedure.

45


Ispitne metode za ispitivanje uklopne i prekidne moći

Prema IEC standardima tipska ispitivanja uklopne i prekidne moći provodese kao direktna ili kao sintetska ispitivanja.

Kod direktnog ispitivanja dobijaju se narinuti napon, struja, prijelaznipovratni napon i povratni napon industrijske frekvencije iz jednogzajedničkog izvora (npr. iz mreže ili iz generatora udarne snage). Direktnaispitivanja se obično izvode tropolno, a kad to nije moguće jednopolno ili poelementima. Što se tiče naprezanja prekidača tokom ove vrste ispitivanja, ona su najsličnija stvarnim naprezanjima tokom prekidanja struje kratkogspoja u pogonu, pa se direktna ispitivanja provode kad god je to moguće.

Generator udarne snage može određenu prekidnu struju I, proizvesti uzrelativno nizak povratni napon U, što odgovara direktnoj prekidnoj snaziPdir.= I U. Tako je npr. kod 145 kV prekidača s prekidnom moći 40 kA potreban trofazni izvor snage ~10000 MVA.

46



DIREKTNO ISPITIVANJE

G – ispitni generator

Z – zaštitni prekidač

K – kratkospojnik

A – ispitivani prekidač

47



SINTETSKO ISPITIVANJE

Osniva se na činjenici da se prekidna struja i povratni napon na prekidaču

nikada ne pojavljuju istodobno. Upravo zbog toga sintetski ispitni krug

sadrži dva odvojena izvora: strujni (npr. generator udarne snage) i naponski

(npr. kondenzatorsku bateriju). Ukupna struja, ili barem njen najveći dio

dobija se iz jednog izvora (strujni krug), a narinuti napon i/ili povratni naponi

(prijelazni povratni napon i povratni napon industrijske frekvencije) dobijaju

se iz jednog ili više odvojenih izvora (naponskih krugova).

Uz istu prekidnu struju I, naponski izvor može proizvesti npr. n puta veći

povratni napon, Uc = n U, pa se time dobija i n puta veća prekidna snaga

u odnosu na direktni ispitni krug, Psin = I Uc = nPdir.

48



SINTETSKO ISPITIVANJE

Ako se naponski krug uključuje neposredno prije prolaza struje kroz nulu

govorimo o ispitivanju na principu injekcije struje, a ako se naponski krug

uključuje neposredno nakon prolaza struje kroz nulu govorimo o ispitivanju

na principu injekcije napona. Sintetska ispitivanja se obično izvode

jednopolno ili po elementima.

49



SINTETSKO ISPITIVANJE – INJEKCIJA STRUJE

50



SINTETSKO ISPITIVANJE – INJEKCIJA NAPONA

51

RUTINSKA ISPITIVANJA VISOKONAPONSKIH PREKIDAČA

- Ispitivanje podnosivim izmjeničnim naponom industrijske

frekvencije glavnog strujnog kruga (na suho)

- Ispitivanje podnosivim naponom pomoćnih i upravljačkih krugova


- Mehanička ispitivanja

52


ISPITIVANJE PODNOSIVIM IZMJENIČNIM NAPONOM INDUSTRIJSKE FREKVENCIJE GLAVNOG STRUJNOG KRUGA (NA SUHO)

Provodi se tako da se na potpuno montiran prekidač narine ispitni izmjenični napon u

trajanju 1 minutu. Iznos ispitnog napona dan je u odgovarajućim IEC standardima a

ispitne procedure prikazane su u tablici.

Prekidač je zadovoljio ovo ispitivanje ako ne dođe do proboja ili preskoka.

ABCFabcotvoren4

abcFABCotvoren3

AaCcFBbzatvoren2

BbFAaCczatvoren1


Napon se priključuje na

StanjeprekidačaIspitni

postupak

53


ISPITIVANJE PODNOSIVIM NAPONOM POMOĆNIH I UPRAVLJAČKIH KRUGOVA

Provodi se na isti način kao i tipska ispitivanja pomoćnih strujnih krugova.

MJERENJE OTPORA GLAVNOG STRUJNOG KRUGA

Provodi se na isti način kao što se to radi kod tipskog ispitivanja. Dakle

uvažavajući temperaturu okoline i iste mjerne točke. Izmjereni otpor ne smije

premašiti vrijednost 1.2 R, pri čemu je R otpor izmjeren prije tipskog ispitivanja

zagrijanja.

54

RUTINSKA ISPITIVANJA VISOKONAPONSKIH PREKIDAČAMEHANIČKA ISPITIVANJA

5 nazivniO - t - C *5nazivniC - O

5minimalniC - O

5maksimalniC - O

Broj ispitnih ciklusa

Upravljačkinapon / tlakSklopna operacija

* samo za prekidač sa sposobnošču brzog ponovnog uklopa

55


56

ISPITIVANJA NA TERENU VISOKONAPONSKIH PREKIDAČA

- Naponska ispitivanja glavnog strujnog kruga

- Dielektrička ispitivanja pomoćnih krugova


- Ispitivanje gubitka plina

- Ispitivanje funkcionalnosti

- Mjerenje sadržaja vlage

57


NAPONSKA ISPITIVANJA GLAVNOG STRUJNOG KRUGA

Provode se nakon montaže prekidača i punjenja plinom, i to obično nakon što

su na prekidaču provedena sva ostala ispitivanja na terenu, a dijele se na:

- Ispitivanje izmjeničnim naponom

- Ispitivanje udarnim naponom (ne preporuča se!)

- Ispitivanje istosmjernim naponom (ne preporuča se!)

- Mjerenje parcijalnih pražnjenja (samo u slučaju dogovora korisnika i

proizvouača!)

58


ISPITIVANJE IZMJENIČNIM NAPONOM

Ispitivanje izmjeničnim naponom industrijske frekvencije je najčešće

primjenjivano ispitivanje koje se provodi na terenu. Tokom ovog ispitivanja

izolacija prekidača opterećuje se na isti način kao i kod trajnog pogonskog

opterećenja. Ispitni izmjenični napon kod ispitivanja na terenu prema IEC

standardu iznosi 80% ispitnog napona kod rutinskih ispitivanja, a ispitni

postupak prikazana je na slici.

59


DIELEKTRIČKA ISPITIVANJA POMOĆNIH KRUGOVA

Svi pomoćni i upravljački strujni krugovi moraju se ispitati izmjeničnim

naponom industrijske frekvencije narinutim između vodljivih dijelova i metalnog

kučišta.

Radi pojednostavljenja ispitivanja dozvoljeno je sve vodljive dijelove pomoćnih

i upravljačkih krugova međusobno povezati.

Ispitivanje se provodi sa naponom 2 kVeff u trajanju 1 min (po dogovoru može

se to vrijeme smanjiti na 1 s).

Smatra se da je ispitivanje uspješno ukoliko ne dođe do pojave električnog

izbijanja.

60


Mjerenje otpora glavnog strujnog krugaTreba potvrditi karakteristike aparata dobijene za vrijeme tipskog ispitivanja, teispravno povezivanje strujnog kruga. Sam postupak mjerenja te dozvoljenaodstupanja isti su kao i kod rutinskog ispitivanja.

Ispitivanje propusnosti plinaProvodi se nakon montaže samo u cilju provjere brtvljenja spojnih mjesta i radiprovjere da nije došlo do oštećenja kučišta tokom transporta.

Ispitivanje funkcionalnostiTreba dokazati funkcionalne karakteristike prekidača, te upravljačkih i pomoćnihuređaja. Na terenu se obično izvodi isti broj sklopnih operacija na prekidaču kaoi kod rutinskih ispitivanja.

Prije puštanja prekidača u pogon potrebno je još provjeriti ispravnofunkcioniranje električkih i ostalih blokada, te kontrolnih, mjernih, zaštitnih i regulacijskih uređaja.

61


Mjerenje sadržaja vlage

Mjerenje sadržaja vlage obično se svodi na mjerenje temperature rosišta. To

je u stvari temperatura kondenziranja nečistoća u plinu. Za plin SF6 najviše

dozvoljene temperature rosišta pri pogonskom tlaku, koje odgovaraju

sadržaju vlage iznose:

- Kritična granična vrijednost vlage rosište - 5 oC

- Maksimalno dozvoljena vlaga u pogonu rosište - 7 oC

- Vlaga pri puštanju u pogon rosište -15 oC

62


63

RAZVOJNA ISPITIVANJA VISOKONAPONSKIH PREKIDAČA

Tijekom svog rada sklopni aparati podvrgnuti su vrlo velikim mehaničkim,

termičkim i električkim naprezanjima koja je vrlo teško matematički opisati, pa

prema tome i vrlo teško točno proračunati.

Upravo zbog toga razvojna ispitivanja još uvijek predstavljaju jedno od

najvažnijih pomagala pri razvoju i konstruiranju novih, odnosno poboljšavanja

postojećih izvedbi sklopnih aparata.

Praktički sva tipska ispitivanja mogu se u fazi razvoja koristiti i kao razvojna

ispitivanja, bilo da se ispitivanje vrši na jednopolnim ili tropolnim modelima,

elementima ili kompletnim prototipovima prekidača, a omogućavaju razvojnim

inženjerima i konstrukterima da potvrde ili korigiraju računski dobijene

vrijednosti.

64


Razvojna ispitivanja zagrijanja pri prolazu nazivne struje pomaže konstrukteru da

korigira računski određene presjeke i vrste materijala za vodiče i kontakte. Ova

ispitivanja se vrlo često rade i sa strujama većim od nazivnih kako bi se odredile gornje

granice, odnosno mogućnosti kratkotrajnog ili dugotrajnog preopterećenja.

Kod razvojnih mehaničkih ispitivanja vrlo često se aparat podvrgava mnogo većem

broju sklopnih ciklusa nego što to propisuju standardi za tipska ispitivanja, te se u

međuvremenu koriste različita maziva i načini podešavanja kako bi se dobio uvid u

način i mogućnosti održavanja aparata u pogonu.

Naponska ispitivanja podnosivim udarnim naponom svakako su korisna i potrebna i

tokom razvoja, međutim ne daju dovoljno podataka razvojnom inženjeru o stvarnim

dielektričkim karakteristikama aparata. Naime ispitivanja podnosivim naponima ne daju

praktički nikakovu informaciju o visini preskočnog (probojnog) napona. Određivanje

preskočnog napona otežano je činjenicom da se kod preskoka radi o stohastičkoj

pojavi.

65


Najveće rasipanje rezultata je oko 0% -tne i 100% -tne vjerojatnosti proboja, a

najmanje oko 50% - tne.

Upravo zbog toga je praktički nemoguće točno odrediti 100% - tni preskočni

napon, pa se u fazi razvojnih ispitivanja radi određivanje 50% - tnog

preskočnog napona (to je napon koji, pod određenim uvjetima ispitivanja, sa

50 % vjerojatnosti prouzroči električki preskok na ispitivanom objektu).

66


Up and down metoda odrejivanja 50%-tnog preskočnog napona

Najprije se odabere napon Uk, tako da ima otprilike vrijednost 50% - tnog preskočnog

napona, i DU »0.03 Uk. Primjeni se jedan udarac napona Uk. Ako se desi preskok

(proboj) slijedeći udarac je naponom Uk-DU, a ako ne dođe do preskoka (proboja) onda

se primjeni napon Uk+DU. 50% preskočni napon određuje se iz izraza:

Un U

n50% =åå

n n

n

40 20£ £ånn

nn - broj udaraca naponom Un

67


Važnost razvojnih ispitivanja naročito dolazi do izražaja kod određivanja prekidnih sposobnosti

prekidača. Zbog stohastičkog karaktera el. luka potrebno je tokom razvoja npr. nove komore

prekidača izvesti velik broj razvojnih ispitivanja prekidne i uklopne moći kako bi se moglo

garantirati željene karakteristike prekidača.

Do zakazivanja prekidača može doći zbog različitih faktora, pa je vrlo važno još u fazi razvoja

analizom oscilograma prijelaznog povratnog napona utvrditi razloge, kako bi se mogli korigirati.

Općenito do zakazivanja prekidača dolazi zbog: termičkog proboja (nekoliko ms nakon gašenja

luka) ili dielektričkog proboja (nekoliko ms nakon gašenja luka kada prijelazni povratni napon

postigne svoj maksimum).

Osim ove dvije vrste proboja moguće da se proboj desi i nakon što je prijelazni povratni napon

postigao svoj maksimum.

68


69

HVALA NA PAŽNJI !

Documents

TEHNIČKO VELEUČILIŠTE U ZAGREBU - bib.irb.hr · 1 tipska, rutinska i terenska ispitivanja visokonaponskih prekidaČa tehniČko veleuČiliŠte u zagrebu elektrotehniČki odjel prof