MOŽNOSTI A METODY DIAGNOSTIKY OBOU- STRANNĚ UZEMNĚNÝCH VYPÍNAČŮ VN, VVN A ZVN

Tábor 7. a 8.11.2009

Konference ČK CIRED 2009

MOŽNOSTI A METODY DIAGNOSTIKY OBOUSTRANNĚ UZEMNĚNÝCH VYPÍNAČŮ VN, VVN A ZVN Václav Straka, TMV SS, spol. s r.o. Antonín Krňoul, TMV SS, spol. s r.o.

Anotace Výkonové vypínače jsou často opomíjenou součástí distribučních a rozvodných soustav. Proto je možno nalézt v terénu běžně vypínače, které jsou nejen morálně, ale i fyzicky zastaralé. Spektrum vypínačů v terénu je poměrně široké a vyžaduje diagnostické metody odpovídající konkrétnímu typu vypínače. Hlavní důraz přednášky je kladen na nový bezpečnostní aspekt diagnostiky, a to testování oboustranně uzemněných vypínačů. Tento přístup byl donedávna limitován technickými možnostmi diagnostických přístrojů, ale v současnosti je již možno vykonávat kompletní spektrum diagnostiky i na těchto prvcích. The Circuit breakers are important part of transmission and distribution systems. We can find in service wide range of circuit breakers, which could be morally and technically aged. This wide range requires sophisticated diagnostics and testing methods corresponding to the type of the breaker. Main target of the lesson is the new, safety, aspect of testing and it is the testing of both sides’ grounded breakers. Such approach was in the past limited by technical level of diagnostics devices but in the present time is just possible to perform the whole spectrum of diagnostics on the breakers which are both sides grounded.

1. ÚVOD Vypínače vn a vvn jsou neodmyslitelným a klíčovým zařízením každé rozvodny. Jedná se o klíčový stavební prvek celého systému, jehož stav a parametry jsou rozhodující, v případě reakce na vnější poruchu v síti. Proto je rychlost a kvalita reakce jedním z hlavních kritérií na vn vypínače. Vypínače v součinnosti s ochranami tvoří záchrannou brzdu celé rozvodny. V klidovém stavu pak naopak musí splňovat požadavky na minimální ztrátovost při průchodu energie a celkovou odolnost vůči vnějším vlivům jak mechanickým, tak chemickým. Prvně zmíněné problematice se věnuje diagnostika provozních dějů, což je monitorování chování vypínače reagujícího na podněty podobné těm, které jsou vysílány ochranami. Kromě klasického měření rychlosti reakce vypínače se monitoruje i pohyb a časy kontaktů hlavních fází a stále častěji i měření přechodového odporu nebo vibrací vypínače. U statických metod (primární testy) se používá měření statického odporu hlavních kontaktů, izol. vlastnosti média nebo např. vizuální kontrola. Otázkou však zůstává, zda-li uvedený rozsah měření je možno provádět současně při zachování požadavku na bezpečnost měření, tzn. oboustranného uzemění. Požadavek může být definován i konstrukcí vypínače. V zapouzdřených rozvodnách (GIS) často není vůbec možné vypínač jednostranně odzemnit, obdobný problém nastává i u generátorových vypínačů určených na velké proudy, kde často fyzické odpojení flexibilních propojů bývá otázkou mnoha hodin, což je z hlediska efektivity testování i požadavků na minimalizaci odstávek vysoce zatěžující přístup. V poslední době se však objevily postupy, umožňující provádět výše zmíněná a níže popsaná měření provádět bez omezení a v plném rozsahu při zachování vypovídací schopnosti.

1.autor - Sekce č.1/č.referátu 6

© ČK CIRED 2009

1

Tábor 7. a 8.11.2009


2. PRIMÁRNÍ TESTY Jak již bylo dříve zmíněno, statické(primární) testy vyhodnocují parametry vypínače, které se netýkají přímo dynamických vlastností vypínačů. Jedná se o testy, které vystihují vlastnosti vypínače v ustálené (pohotovostní) poloze. Nejedná se však pouze o měření elektrotechnická nýbrž i o kontroly chemické nebo mechanické. 2.1. MĚŘENÍ STATICKÉHO ODPORU Jedná se o jeden z klíčových elektrotechnických parametrů. Vystihuje úroveň ztrát přenášené energie v přechodovém odporu hlavních kontaktů vypínače. Přechodový odpor vypínače závisí na několika faktorech. Jeho velikost se odvíjí od materiálu, ze kterého jsou póly hlavních kontaktů vypínače vytvořeny, jak jsou kontakty do sebe usazené a jak velkou silou jsou k sobě přitlačované, čili jsou odvislé od typu konstrukce. Hlavní důvod proč se přechodový odpor vůbec kontroluje, je úroveň poškození a deformace kontaktu. Na kontaktních plochách se po čase mohou objevovat rýhy, škrábance, další druhy nerovností a nečistoty. Ty pak společně znehodnocují kvalitu kontaktu, což se ve výsledku projeví ve větší hodnotě odporu a tedy i ve větších energetických ztrátách při připojení na rozvodnou síť. U moderních měření je dále vyžadována možnost demagnetizace proudového jádra bočníku, kvůli odrušení vlivu hystereze. Typickým přístrojem pro měření přechodového odporu je mikroohmmetr. Typické zapojení viz obrázek 1.

Obrázek 1 – Měření odporu při standardním zapojení Přístroj by měl disponovat zdrojem o velikosti minimálně 200A, optimálně 600A DC a víc, který lze plynule regulovat. Kromě hodnot proudu a odporu znázorňuje i úbytky napětí. Lze provádět měření jednoduchá nebo série měření. Tato měření je pak možné přímo vyhodnotit nebo přesunout do počítače a zde podrobit dalším analýzám pomocí příslušného programu. Pro případ kompaktních vypínačů vn, které mohou mít do hlavního obvodu včleněn PTP, je vhodné, aby byl přístroj vybaven i AC proudovým zdrojem pro demagnetizaci jádra přístrojového transformátoru. 2.1.1. Měření odporu kontaktu na oboustranně uzemněných vypínačích Zatímco dosud se testy měření přechodového odporu prováděly na vypínačích, jejichž jedna strana hlavní proudové dráhy byla přizemněna, bezpečnostní předpisy vyžadují, aby při měření odporu čtyřsvorkovou metodou byly uzemněny obě strany. S tímto zapojením při precizním měření vyvstává požadavek na kontrolu proudu, který se uzavírá přes zemnící soupravy. Další problém při měření odporu je délka přívodních proudových kabelů. Dochází k situacím, kdy je jedna sada kabelů příliš krátká, aby dosáhla do patřičné výšky, nebo je naopak příliš dlouhá a zbytečně je tak měření zatíženo chybou. Tento problém se řeší vzájemným kombinovaným spojením jednotlivých sad kabelů, čímž se optimálně protáhne délka kabelu. Pro přesné měření odporu a jeho přepočet je vhodné a doporučené použít teplotní sondu měřící aktuální teplotu vodiče 1.autor - Sekce č.1/č.referátu 6

© ČK CIRED 2009

2

Tábor 7. a 8.11.2009


a s ní změřenou hodnotu odporu přepočítat na referenční podmínky, např. 20°C. P říkladem přístroje schopného měřit s těmito předpoklady a zároveň plnit funkce, které jsou jinak běžně používány, může být obrázek 2.

Obrázek 2 – Měření odporu na oboustranně uzemněném vypínači

Toto je první typ zkoušky, jež je možno provádět i na oboustranně uzemněných prvcích při zachování požadavku na kompenzaci proudu procházejícího zemí.

2.2. MĚŘENÍ VLASTNOSTÍ IZOLAČNÍHO MÉDIA I na izolačním médiu jsou prováděny různorodé typy zkoušek. Jedná se opět o zkoušky chemické, mechanické nebo elektrické. Testování izolačního média se provádí buď rozborem plynu (SF6), kdy se monitoruje obsah vlhkosti v plynu, rosný bod, obsah rozkladných produktů v plynu, procentuální zastoupení plynu ve směsi a samozřejmě i tlak. Tato měření je možno provádět bez ohledu na oboustranné uzemnění, neboť to jej neovlivňuje.

3. PROVOZNÍ ZKOUŠKY A SIMULACE 3.1. TESTY ZÁVISLÉ NA ÚROVNI OVLÁDACÍHO NAPĚTÍ Jak již bylo dříve řečeno, provozní zkoušky ověřují funkčnost a reakce vypínače na vysílané řídící pulzy. Otázka ovšem je, jak vypínač funguje, pokud řídící napětí není na běžné, pracovní hodnotě. Na rozvodně totiž díky poruchám a dalším vlivům může dojít ke kolísání napětí. Proto je prováděna diagnostika vypínače na třech napěťových hladinách. Vypínač by měl být schopen operovat kromě nominálního i na maximálním/minimálním napětí, které je udáno výrobcem. Minimální napětí je takové, při kterém ještě mechanismus dokáže zareagovat na vyslaný impulz(operace se sníženým napětím). Postup pro detekci citlivosti reakce vypínače se provádí postupným zvyšováním napětí odesílaných pulzů na řídící cívky vypínače, dokud mechanismus nezareaguje. Naopak řízením maximálním napětím se ověřuje odolnost řídícího mechanismu vůči maximálnímu napětí, které vypínač ještě musí snést. K tomuto typu diagnostiky je potřeba takového zdroje napětí, jež je plynule regulovatelný a jeho rozsah a výkon je dostačující pro všechny běžně používané vypínače. Jeho rozsah by měl být 24 – 250 V AC i DC. Pro napájení pohonu vypínače (střadače) jsou rovněž vyvedeny výstupy ze zdroje. Přístroj je koncipován tak, aby pokryl celou škálu vypínačů používaných v praxi, tj. od


© ČK CIRED 2009

3

Tábor 7. a 8.11.2009


nejmenších, až po vícekomorové vypínače pro 400kV napětí. Tato měření je možno provádět bez ohledu na oboustranné uzemnění, neboť to jej neovlivňuje. 3.2. SIMULACE U vypínačů je ale mnohem důležitější kontrolovat i reakci na různé typy podnětů. Obecný požadavek pro diagnostiku reakcí vypínače je v tom aby technik po provedení měření hned na místě dokázal rozhodnout, jak s vypínačem naložit. Proto potřebuje mít k dispozici analyzér, který dokáže kompletně proměřit všechny vlastnosti vypínače a zobrazit je technikovi ve srozumitelné formě na místě, bez pomoci jiných doplňujících součástí(např. počítače). Zobrazení průběhů a parametrů musí být názorné a přehledné. U charakteristik musí být volitelné měřítko os X a Y, barevné rozvržení musí být nastavitelné podle přání uživatele. V grafech, které analyzér vykreslí se zobrazí i dopočtené parametry a bude možné používat funkci minimálně dvou kurzorů, s jejichž pomocí bude možno odečítat aktuálně označené hodnoty nebo rozdíly mezi nimi. Zároveň musí být přístroj plně variabilní a musí se dokázat přizpůsobit požadavkům uživatele, přičemž je schopen své funkce ještě dále rozšiřovat. Naopak musí být možno tento analyzér pomocí modulů sestavit tak, aby s ním bylo možno proměřit vypínač, s jakoukoliv konfigurací. Tento směr je splněn modulárním pojetím. Podle toho, jaká měření na vypínači chce technik získat, vybírá konfiguraci modulů v analyzéru. Program v analyzéru obsahuje informace o každém modulu a na vyžádání uživatele předvede jeho užití předvedením příkladným schématem zapojení. Analyzér dále po připojení dokáže monitorovat aktuální stav vypínače, jako jsou polohy hlavních a pomocných kontaktů, aktuální hodnoty vykazované ostatními připojenými lineárními/digitálními snímači, atd. Data získaná z měření musí být přehledně organizována a kdykoliv později, po provedení měření, snadno dostupná. Parametry, které nejsou těsně po provedení měření dopočítány, musí být možno i dodatečně snadno získat. Takto se např. může vyhovět normám, které mohou kdykoli v budoucnu vzejít v platnost. S přístrojem musí být možné měřit a i výsledky musí být možné zobrazit i v teplotách pod nulou nebo naopak i v letním slunečním žáru. Tento analyzér musí umět simulovat všechny typy řídících signálů, které by za běžných okolností mohly vyslat ochrany. To znamená možnost nastavit jak délky řídících pulzů u jednoduchých operací, tak i nastavení délek zpoždění mezi jednotlivými pulzy(i zde se musí dát nastavit délka pulzů) u operací složitějších(kombinovaných). Tzn., že musí zvládat kompletně nakonfigurovat řídící pulzy pro tyto operace: Close – Zapnutí, Open – Vypnutí, CloseOpen – Zapnutí do zkratu, OpenClose – OZ, OpenCloseOpen – Nevydařený OZ. Kromě snímání dat o operaci vypínače musí být schopen změřit data i v určitém časovém okamžiku před zahájením operace, jehož délku lze nastavit. V případě nutnosti musí být možné jakkoliv změnit definici testu, který má být na vypínači prováděn, a to i na místě, těsně před započetím měření. Tato měření je možno provádět bez ohledu na oboustranné uzemnění, neboť to jej neovlivňuje.


© ČK CIRED 2009

4

Tábor 7. a 8.11.2009


3.3. MĚŘENÍ ČASŮ VYPÍNAČE Základní schopností takového analyzéru musí být měření časů kontaktů, které dosud plnily stopky.

Obrázek 3 - Měření časů – operace VYP

Jenže kromě časů je nutné, aby byly zobrazeny i napětí a proudy, které protékaly ovládacími obvody během operace. Jen tak je možno prostudovat problematiku ohledně rychlosti mechanismu a závíslosti této rychlosti na vstupních podmínkách(proud, ovládací napětí). Na průběhu proudu cívkou je pak vidět spouštěcí část(do prvního poklesu) a následně předsycení cívky pro další operaci. Z napětí a proudu na cívkách se pak dá určit i odpor cívek. Na časových měřeních je dále možné vidět i odskoky hlavních popř. pomocných kontaktů vypínače, které jsou také z hlediska diagnostiky jedním z důležitých ukazatelů. 3.3.1. Měření časů oboustranně uzeměného vypínače V současnosti lze provádět měření časů hlavních kontaktů i na oboustranně uzemněném vypínači. Na komoru vypínače lze pro zjednodušení pohlížet jako na kondenzátor s proměnnou kapacitou. Pokud uvedeme jednotlivé části kontaktního systému do pohybu, změní se i kapacita jako taková. Průběh měřených charakteristik(kapacita, impedance, rezonanční frekvence) lze zobrazit jako analogovou křivku. Lze ji samozřejmě zobrazit i v „konvenční podobě, která je známa pracovníkům zabývajícím se diagnostikou vypínačů (obrázek 6). Díky tomu je možné výsledky získané novou metodou korelovat s historickými, což je jeden z předpokladů diagnostiky při vyhodnocování vývoje technického stavu zařízení. Jak již bylo výše zmíněno, dosud bylo velmi obtížné provádět měření časů na systémech GIS nebo u generátorových vypínačů. Na níže uvedených obrázcích je schematicky naznačeno, jak metoda DCM měření usnadňuje a především urychluje(viz Obrázek 4).


© ČK CIRED 2009

5

Tábor 7. a 8.11.2009


Obrázek 4 – rozdíl mezi podmínkami pro měření času běžnou a novou DCM metodou

Operace ZAP

f

Čas

t0

t1

Vzrůst rezonanční frekvence při přibližování kontaktu

t2

Odskoky Zapnutý vypínač kontaktu

Obrázek 5 – schéma zobrazení průběhu při operaci ZAP


© ČK CIRED 2009

6

Tábor 7. a 8.11.2009


Obrázek 6 – konvenční zobrazení časů vypínače při operaci ZAP- metoda měření DCM

3.4. MĚŘENÍ DRÁHY POHYBU Měření pohybu je možno provádět dvěma způsoby. Pohyb se dá měřit lineárním snímačem připevněným na táhlo hlavního kontaktu nebo rotačním snímačem, připevněným na hřídel mechanismu vypínače. Velmi často se stává, že výrobce vypínače udává, v kterém místě a jakým snímačem pohyb kontaktu měřil. V rámci zachování objektivity zkoušky vypínače musí být měření provedené technikem analogické tomu od výrobce. Z důvodu rozdílné konstrukce vypínačů si technik dost často nemůže vybrat, zda chce použit ten, či onen snímač. Proto je nutné, aby analyzér dokázal pracovat jak s rotačními, tak lineárními snímači (požadavek na schopnost používat digit./analog. snímače je samozřejmostí). Problém nastává v okamžiku, kdy je měřen pohyb rotačním snímačem. Výstupní hodnota ze snímače totiž nereprezentuje mm, ale stupně. Jestliže je hodnota zdvihu od výrobce uváděna v mm, je nutno použít konverzní tabulky, která převádí všechny hodnoty vyjádřené ve stupních na ekvivalenty uvedené v milimetrech. Pokud je tedy analyzérem měřen pohyb rotačním snímačem, do daného testu je nutné naimportovat konverzní tabulku čí vložit konverzní konstantu odpovídající danému typu vypínače. Tímto přepočtem získáte z křivky vyjádřené ve stupních křivku vyjádřenou v milimetrech. Z naměřených křivek pohybu je pak možné vypočítat i průběhy rychlosti i zrychlení kontaktu(v případě rotačního snímače se jedná a úhlovou rychlost a úhlové zrychlení) v jednotlivých časových úsecích.

Obrázek 7 - Měření dráhy pohybu kontaktu 1.autor - Sekce č.1/č.referátu 6

© ČK CIRED 2009

7

Tábor 7. a 8.11.2009


3.5. DYNAMICKÉ MĚŘENÍ ODPORU (DRM) Přestože dynamické měření odporu má své kořeny má již na začátku 90. let minulého století, je metodou relativně moderní. Hlavní myšlenkou tohoto měření je snaha zobrazit dynamické děje uvnitř komory hlavního kontaktu. Princip této metody je velmi jednoduchý. Během provádění operace s ouboustranně uzemněným vypínačem, se přes kontakty injektuje dostatečně velký proud. Jeho hodnota se průběžně, v každém vzorku, změří společně s úbytkem napětí na měřeném úseku. Klasickou Ohmovou metodou se pak dopočte pro každý vzorek z analogového signálu hodnota odporu. Pokud se křivka dynamického odporu skombinuje spolu s křivkou pohybu, je možno odečítat dobu oddělení hlavního kontaktu(viz Obrázek 8, operace VYP) na opalovacím kontaktu, hloubku vniku hlavního kontaktu nebo přesah opalovacího kontaktu. Dynamické měření odporu umožňuje přiblížit, jaké děje se během operací v komoře odehrávají, popřípadě jak je kontaktní systém uvnitř komory řešen. Pokud by například součástí kontaktu nebyl opalovací kontakt, v grafu by se průběh odporu projevil pouze strmým vyskočením do nekonečna, zatímco s opalovacím kontaktem před naprostým odpojením ještě hoří na opalovacím kontaktu oblouk, který se projeví zvýšenou hodnotou odporu oproti odporu při zapnuté poloze. Pro injekci dostatečně velkého proudu bývá použit vnější proudový zdroj (superkondenzátor, akumulátor), který v nejmodernějších přístrojích bývá součástí modulů pro měření DRM. Jedná se o zdroj schopný přibližně během 2 sekund protlačit přes hlavní kontakty až 2x 230 A DC. Dle požadavků provozovatelů a výrobců vypínačů je ale dostačující 150 - 200A DC. Neboť je DRM opět měření čtyřsvorkovou Ohmovou metodou, je potřeba omezit vliv přívodních kabelů. Moduly pro měření DRM jsou upraveny tak, aby je bylo možno zavěsit přímo na pól vypínače, a tím se tak zkrátí délka proudových/napěťových kabelů. Zmenší se tak i vliv rušení, který by mohl negativně ovlivňovat signály ve vodičích. Z provozních zkušeností vyplývá, že je nutno použít proud nejméně 100 A pro toto měření, jinak není možno kvantifikovat hodnoty proudu. Tato metoda používá opět měření proudu v zemnící smyčce. Proto je možno ji používat na diagnostiku oboustranně uzemněných prvků. Výsledek ani průběh tímto není následně ovlivněn a je zcela porovnatelný s průběhy získanými při klasickém zapojení s jednostranným uzemněním.

Obrázek 8 - Dynamické měření odporu


© ČK CIRED 2009

8

Tábor 7. a 8.11.2009


3.6. MĚŘENÍ PROUDU MOTORU Při současných metodách měření reakce vypínačů je důležitá diagnostika samotného pohonu vypínače. Pohon mechanismu, který je napájen buď DC nebo AC napětím musí být při určitém napětí a proudu nastřádán.Střádání probíhá pomocí el. motoru. Doba, po kterou do motoru teče napájecí proud odpovídá době střádání pohonu vypínače. Tato doba taky nesmí překročit výrobcem předepsanou normu. Měření probíhá připojením proudových sond k přívodu napájení do motoru a následným provedením složené operace s vypínačem(v tomto případě neúspěšný OZ) nebo operace ZAP. Po ní začne pohon znovu střádat a po celou dobu je zaznamenáván proud, který do pohonu teče. Tato zkouška se opět provádí při třech napěťových úrovních. Typické průběhy pro trojpohonový vypínač jsou zobrazeny na obrázku 9:

Obrázek 9 - Měření proudu motoru 3.7. Tato měření je možno provádět bez ohledu na oboustranné uzemnění, neboť to jej neovlivňuje.


© ČK CIRED 2009

9

Tábor 7. a 8.11.2009


3.8. MĚŘENÍ VIBRAČNÍCH CHARAKTERISTIK VYPÍNAČŮ Měření vibrací se od ostatních měření liší v pojetí vyhodnocení výsledků. Vibrace jsou měřeny umístěním snímače vibrací na pól vypínače a na pohon. Časový průběh měření vibrací pak může vypadat následovně:

Obrázek 10 – typický průběh vibračních charakteristik Z jednoduchého časového průběhu uvedeného na obrázku 10 se dají odečíst vibrace v momentech, kdy se uvolňují západky u pružinového mechanismu vypínače, dále při rozeběhnutí hlavního kontaktu a naopak při nárazu do druhé krajní polohy hlavního kontaktu. Při časové diagnostice vibrací se používá tzv. DTW analýza. Další možnou metodou vyhodnocení vibrací je metoda srovnávací, která je názornější a na první pohled názornější. Porovnávat je možné s průběhy změřenými dříve (např. při uvedení vypínače do provozu) nebo je možné provádět porovnání s vibracemi na pohonu, popř. s vibracemi na ostatních fázích. Příklad DTW analýzy a prostého grafického přeložení vibračních průběhů. Časového posunu bylo dosaženo změnou ovládacího napětí o cca 5%

Obrázek 11 – porovnání průběhů vibračních charakteristik


© ČK CIRED 2009

10

Tábor 7. a 8.11.2009


3.9. SHRNUTÍ PŘEDSTAVENÝCH ZPŮSOBŮ MĚŘENÍ Uvedené metody představují komplex terénních měření použitelných bez omezení na běžných aplikacích v terénu. Poskytují nejen dostatečnou bezpečnost obsluhy, ale i zcela porovnatelné výsledky se standardními postupy. Jsou však případy, kdy tyto metody umožňují měřit velmi snadno i objekty, které díky svému uspořádání jsou obtížně diadnostikovatelné, případně vyžadovaly poměrně dlouhou přípravu testu. V následujících kapitolách budou zmíněny příklady, kdy standardní metody selhávají, ale je možno s úspěchem používat dříve zmíněnou metodu měření časů DCM. 3.10. GENERÁTOROVÉ VYPÍNAČE Generátorové vypínače se od běžných vypínačů odlišují zejména velikostí proudu, který spínají. Z toho vyplývá i velikost kontaktního systému a rozměry silových propojů. U těchto vypínačů nebývá problém s přístupností, ale s tlakem na rychlost diagnostiky. Současně je na těchto vypínačích vysoce důležité diagnostikovat přesah opalovacího kontaktu nad hlavním z důvodu jeho zkracování, obzvláště v případech instalace na PVE (přečerpávací vodní elektrárny). Na tyto aplikace je vhodné použít metodu DRM. První specifikum spočívá v konstrukci. Pokud bychom potřebovali odzemnit jednostranně, je obvykle nutné demontovat flexibilní silový propoj (viz obrázek 12), což obvykle bývá záležitost v řádech hodin

Obrázek 12 – flexibilní propoj generátorového vypínače a obvyklé zapojení Pro měření časů vypínače je nutno použít metodu DCM. Důvodem proč konvenční metody měření časů vypínače selhávají je fakt, že odpor zemních spojení je tak velký a odpor kontaktního systému současně tak malý, že sepnutí kontaktního systému má z hlediska odporu obvodu jen velmi malý význam. Pro měření klasickou metodou DRM je opět nutno vycházet z tohoto faktu a používat metodu, ve které jsme schopni oddělit proud protékající zemí od proudu protékajícím kontaktním systémem. V tomto případě možnost diagnostiky oboustranně uzemněného vypínače nejen zvyšuje bezpečnost, ale současně výrazně zkracuje a usnadňuje provedení testu. 3.11. VYPÍNAČE VVN V ZAPOUZDŘENÝCH ROZVODNÁCH Specifikum vypínačů v zapouzdřených rozvodnách spočívá v omezené možnosti přístupu ke kontaktnímu systému společně velmi často nemožným jednostranným omezením. 110 kV rozvodny nacházejí čím dál tím větší uplatnění, ale jejich diagnostika je poměrně komplikovaná. Záleží nejen na provedení zemničů, ale i způsobu izolace a dalších parametrech. Jsou případy, kdy v objektu vlastí rozvodny vůbec není možno se z hlediska měření časů vůbec připojit. Potom lze poměrně snadno využít metodu DCM, v zapojení, jako na obrázku 13.


© ČK CIRED 2009

11

Tábor 7. a 8.11.2009


Obrázek 13 – flexibilní propoj generátorového vypínače a obvyklé zapojení Na obrázku 13 je vidět ukázka z rozvodny 110 kV, která je vyvedena kabelovými vývody, které není snadné odpojit. Jiné měřící místo nebylo dostupné. Měření tedy bylo provedeno mimo rozvodnu, a to na zemnění mezi budovou GIS a transformátorem. 3.12. VYPÍNAČE VN V ZAPOUZDŘENÝCH ROZVÁDĚČÍCH Velmi rozšířené jsou i v rozvaděčích zapouzdřené vn vypínače. Velmi často je není možno odzemnit a jejich zapojení je jako na obrázku 14.

Obrázek 14 – vn vypínač rozváděčového provedení a obvyklé zapojení


© ČK CIRED 2009

12

Tábor 7. a 8.11.2009


Tento obrázek zobrazuje obvyklé rozváděčové provedení, při kterém opět nebylo možno jednostranně odzemnit systém bez souhlasu provozovatele. V rámci tohoto měření bylo provedeno i porovnání mezi konvenčními metodami měření a metodou DCM. Bylo provedeno opakované měření, přičemž maximální zaznamenaná odchylka byla 0,2 ms.

4. ZÁVĚR Tento článek měl čtenáře stručně seznámit s problematikou diagnostiky výkonových vypínačů a informovat ho o aktuálních metodikách při měření jejich parametrů. Tyto typy diagnostiky jsou obecně uplatnitelné na celé paletě vypínačů používaných jak v České Republice, tak v zahraničí. Tyto metody mají čím dál důkladněji odhalovat nedostatky nebo závady vypínačů a při správné údržbě tak napomáhají prodlužovat jejich životnost a zvyšovat jejich spolehlivost. Nutno podotknout, že tyto metody jsou úzce spojené a je nutné všechny dohromady kombinovat, neboť právě spojením informací ze všech provedených testů se získá kompletní přehled o stavu vypínače. Ten je pak důležitý při posuzování charakteru závady na vn či vvn vypínači. Materiál zároveň ukázal i nové možnosti při diagnostice vypínačů, jejichž důsledkem je zjednodušení a urychlení testování.

5. LITERATURA [1]

Straka Václav, Krňoul Antonín, 2007, Moderní metody diagnostiky vypínačů vn a vvn

[2]

Heinz Wernli, Linus Claeson, Zoran Stanisic, Klas Pettersson, CMD 2006, Korea, „Safe Circuit Breaker Timing with New Technology“

[3]

US patent 6850072, 2005 „Methods and aparatur for analyzing high voltage circuit breakers“

[4]

US patent 6963203, 2005 „Methods and aparatur for analyzing high voltage circuit breakers“

Ing.Václav STRAKA Absvolvent ČVUT FEL (1994). Od absolvování pracuje ve firmě TMV SS s.r.o. (měřící a diagnostické přístroje pro oblast energetiky a průmyslu) jako technický specialista a manažer aplikací. Specializuje se na on-line monitoring výkonových transformátorů, diagnostické a testovací vybavení pro oblast vn kabelů, transformátorů, vypínačů vn, vvn, bateriových systémů a UPS, ochran, zobrazení korony a měření elektrických a magnetických polí. TMV SS s.r.o., Studánková 395, 149 00 Praha 4 Tel.: +420 272 942 720,

Fax.: +420 272 942 722

E-mail: [email protected] URL: www.tmvss.cz

Ing. Antonín Krňoul Absolvent ČVUT FEL (2007). Od roku 2005 pracuje ve firmě TMV SS s.r.o. (měřící a diagnostické přístroje pro oblast energetiky a průmyslu) jako technický specialista. Specializuje se na přístroje a metody pro oblast diagnostiky vypínačů vn a vvn, bateriových systémů a UPS a transformátorů. TMV SS s.r.o., Studánková 395, 149 00 Praha 4 Tel.: +420 272 942 720,

Fax.: +420 272 942 722

E-mail: [email protected] URL: www.tmvss.cz


© ČK CIRED 2009

13

MOŽNOSTI A METODY DIAGNOSTIKY OBOU- STRANNĚ UZEMNĚNÝCH VYPÍNAČŮ VN, VVN A ZVN

Recommend Documents