Podniková norma energetiky pro rozvod elektrické energie
REAS ČR ČEPS VSE
PNE
ZKOUŠKY IZOLÁTOROVÝCH ZÁVĚSŮ OBLOUKOVÝMI ZKRATY 34 8034
Odsouhlasení normy Konečný návrh podnikové normy energetiky pro rozvod elektrické energie odsouhlasily tyto organizace: ČEPS, a.s., PRE Praha, a.s.,STE Praha, a.s., JČE České Budějovice, a.s., ZČE Plzeň, a.s., SČE Děčín, a.s., VČE Hradec Králové, a.s., JME Brno, a.s., SME Ostrava, a.s. a VSE Košice š.p.
Tato norma je překladem technické zprávy IEC 61467:1997 a stanoví standardní zkušební postup pro obloukové zkraty na izolátorových závěsech.
Nahrazuje: 0EG 34 8034:
Předmluva
Účinnost: od 1999-04-01
Citované a souvisící normy ČSN ISO 3864 Bezpečnostní barvy a bezpečnostní značky (01 8010) ČSN IEC 446 Elektrotechnické předpisy. Značení vodičů barvami nebo číslicemi (33 0165) PNE 33 0000-1 Ochrana před úrazem elektrickým proudem v distribuční soustavě dodavatele elektřiny ČSN IEC 50(471) Mezinárodní elektrotechnický slovník. Kapitola 471 Izolátory (330050) ČNS IEC 383-1 Izolátory pro venkovní vedení se jmenovitým napětím nad 1000V. Část 1: Keramické nebo skleněné izolátory pro soustavy se střídavým napětím. Definice, zkušební metody a přejímací kritéria (34 8052) ČSN IEC 383-1 Izolátory pro venkovní vedení se jmenovitým napětím nad 1000 V. Část 2: Izolátorové řetězce a izolátorové závěsy pro soustavy se střídavým napětím. Definice, zkušební metody a přejímací kritéria (34 8053) ČSN EN 61284 Venkovní vedení - Požadavky na armatury a jejich zkoušky (34 8740) IEC 61467 Izolátory pro venkovní vedení se jmenovitým napětím nad 1000 V. Zkoušky izolátorových závěsů obloukovými zkraty (AC) (technická zpráva) Vypracování normy Zpracovatel: Zkušebnictví, a.s. útvar engineeringu Ing. Jan Klejch Oborové normalizační středisko Energoprojekt Praha , a.s. Ing. Jaroslav Bárta
Obsah
strana
Předmluva................................................................................................................... 2 1 Rozsah platnosti a předmět normy............................................................................ 4 2 Termíny a definice.................................................................................................... 4 3 Použité symboly a zkratky........................................................................................ 5 4 Zkušební uspořádání................................................................................................. 6 5 Zkušební proud........................................................................................................ 6 6 Podmínky pro napájecí a zpětný proud..................................................................... 7 7 Iniciace oblouku....................................................................................................... 8 8 Okolní podmínky..................................................................................................... 9 9 Zkušební série a charakteristiky obloukových zkratů................................................ 9 10 Zkušební protokol.................................................................................................. 10 11 Vyhodnocení výsledků........................................................................................... 10 Příloha A Zkušební uspořádání a praktické metody napodobení stožáru. .................... 14 Příloha B Určení efektivní hodnoty proudu.................................................................. 19 Příloha C Napětí naprázdno výkonového zdroje.......................................................... 21 Příloha D Výkonový oblouk na izolátorových závěsech a jeho věrné napodobení vhodným umístěním tavného drátu............................................................................................ 22 Příloha E Rychlost větru během zkoušek obloukovými zkraty..................................... 24 Příloha F Variace amplitudy proudu a důvody pro výběr předepsaných parametrů....... 25 Příloha G Doporučení pro vypracování zkušebního protokolu..................................... 27 Příloha H Vzorek zkušebního protokolu zkoušek obloukovými zkraty........................ 31
1 Rozsah platnosti a předmět normy Norma platí pro izolátorové závěsy skládající se z izolátorů z keramického materiálu, skleněného nebo kompozitního materiálu, používané na venkovních a trakčních vedení se jmenovitým napětím nad 1000 V a kmitočtem v rozsahu 15 Hz až 100 Hz. Tato norma také platí pro izolátorové závěsy podobného provedení, používané v rozvodnách pro napětí a kmitočet uvedený výše. Tato norma neplatí pro izolátorové závěsy montované na nekovové sloupy či stožáry. Předmětem normy je: definice používaných pojmů; předpis standardních zkušebních postupů; předpis kriterií pro hodnocení výsledků zkoušek. Zkoušky obloukovými zkraty nejsou povinnou částí technických podmínek izolátorového závěsu. Standardní zkušební postup a hodnotící kritéria popsaná v této normě poskytují návod ke zkouškám pokud se zkoušky obloukovými zkraty ukazují jako nezbytné. Předmětem této normy není uvádět obecné požadavky pro provádění těchto zkoušek. Jelikož zkušební postup v normě je zaměřen na napodobení provozních podmínek, není možné extrapolovat chování izolátorového závěsu určité délky na závěs jiné délky, nebo opatřený armaturami jiné konstrukce či jiného materiálu. Výsledek zkoušky provedené pouze na části závěsu nemůže být použit pro stanovení chování celého izolátorového závěsu. Zkušební postup popsaný v normě se skládá ze dvou možných sérií obloukových zkratů lišících se v hodnotě proudu a v době trvání proudu. Tento zkušební postup je navržen tak, aby pokrýval všechny případy poruch, jak se vyskytují v reprezentativních místech vedení. Zkušební postup zahrnuje také napodobení případu obloukového zkratu vyvolaného přeskokem na znečištěném izolátoru, který vytváří nejpřísnější podmínky. 2 Termíny a definice Pro účely této normy se používají následující definice. Definice jiných termínů používaných v této publikaci lze nalézt v IEC (50)471, IEC 383-1 a IEC 383-2. 2.1 zkouška : Jedna aplikace předepsaného zkušebního proudu předepsané doby trvání na izolátorový závěs 2.2 zkušební sled : Tři po sobě následující zkoušky na stejném izolátorovém závěsu 2.3 zkušební série : Skupina tří zkušebních sledů užitá pro charakterizování vlivu výkonového oblouku na izolátorový závěs 2.4 procentní počáteční nesymetrie proudu : Odchylka proudu od symetrického průběhu během první periody hoření výkonového oblouku. Procentní počáteční nesymetrie je vyjádřena jako funkce absolutní vrcholové hodnoty proudu první periody dělené efektivní hodnotou proudu takto:
I m 1 100 I 2
2.5 napájecí obvod : Elektrické propojení výkonového zdroje a strany vedení zkoušeného objektu, jímž protéká proud oblouku 2.6 zpětný obvod : Elektrické propojení výkonového zdroje a zemní strany zkoušeného objektu jímž protéká proud oblouku. 2.7 vyvážený obvod: Napájecí nebo zpětný obvod, v němž proud teče ve dvou navzájem opačných směrech. 2.8 nevyvážený obvod : Napájecí nebo zpětný obvod v němž proud teče zásadně jen jedním směrem. 3 Použité symboly a zkratky V tabulkách a obrázcích dále uvedených jsou zásadně používány tyto symboly a zkratky. Pokud není uvedeno jinak jsou proudy a napětí vyjádřeny v efektivních hodnotách.
I In t tn Im IR1,2 IS1,2 Isys LA LB LR LS D ML
SFL SML
Proud oblouku Předepsaný proud oblouku Doba trvání oblouku Předepsaná doba trvání oblouku Vrcholová hodnota proudu Proudy ve zpětném obvodu Proudy v napájecím obvodu Jmenovitý zkratový proud systému Délka izolátorového řetězce Délka izolátorového závěsu Délka napodobení zpětného obvodu Délka napodobení napájecího obvodu Vzdálenost středního bodu izolátorového závěsu od obklopujícího rámu (stožáru, portálu) Mechanické zatížení zkoušeného závěsu Úhel mezi horizontální rovinou a kotevním závěsem Předepsaná mechanická porušující síla (tyčové izolátory) Předepsaná (elektro) mechanická porušující síla (talířové izolátory) Předepsané mechanické zatížení
4 Zkušební uspořádání Zkušební uspořádání má napodobit uspořádání celého izolátorového závěsu, uspořádání vodiče a části stožáru, který je nejblíže izolátorovému závěsu a to co nejpřesněji. Při zkoušce musí být použity skutečné ochranné armatury a zajištěna jejich poloha vzhledem k izolátoru. Mají být použity skutečné svorky a vodiče, nebo mohou být napodobeny. Cílem napodobení
skutečného uspořádání je vytvoření elektromagnetického pole ovlivňujícího pohyb oblouku jako u skutečného uspořádání. Vzdálenosti mezi izolátorovým závěsem a uzemněnou konstrukcí napodobující stožár má být stejná jako v provozních podmínkách.V případě některých izolátorových závěsů (např. speciální uspořádání vvn a zvn) může být skutečné napodobení stožáru omezeno vybavením zkušebny. V případě velmi dlouhých závěsů (LB6m), je postačující vzdálenost mezi stožárem a vodičem D=6m. Vzdálenost vodičů od zemní roviny musí byt nejméně LB/2 nebo 3m pro LB6m. Ve zkušebním uspořádání se mají použít vodiče či svazkové vodiče stejných charakteristik jako v provozu. Pro vytvoření reálných elektrodynamických sil způsobujících pohyb elektrického oblouku má být délka vodiče na obou stranách izolátorového závěsu rovná alespoň délce izolátorového závěsu, avšak nejmenší délka má být 2.5m.V případě dlouhých izolátorových závěsů (LB6m) je dostačující délka vodiče LS=6m (viz Příloha A). Některá vhodná zkušební uspořádání a napodobení stožáru (zpětný obvod) jsou znázorněna v Příloze A. Aby se zabránilo nedostatečnému elektrickému kontaktu a zajistilo se, že izolátorový závěs je ve správné poloze, závěs se zatíží mechanickou zátěží. V případě svislých izolátorových závěsů je tato zátěž realizována vhodným závažím izolovaně zavěšeným na nosné svorce nebo vodiči. Zatěžovací síla musí být nejméně 5kN na celý izolátorový závěs. V případě kotevních izolátorových závěsů je možno použít vyšší mechanickou zátěž, aby bylo zabezpečeno dosažení provozního úhlu izolátorového závěsu (viz obr. A.4). 5 Zkušební proud Zkouška se provede jednofázovým střídavým proudem. Počáteční nesymetrie nemá překročit 30%. POZNÁMKA - Tento požadavek se vysvětluje skutečností, že k přeskokům na znečištěných izolátorech dochází obecně v blízkosti napěťového vrcholu, tudíž s minimální ss složkou proudu.
Pro systémy 50 Hz nebo 60 Hz má být kmitočet zkušebního obvodu od 45 do 65 Hz. Pro systémy o jiných kmitočtech se kmitočet napájecího zkušebního obvodu nemá lišit od předepsané hodnoty o více než 10%. Zkoušky mohou být provedeny při vyšším nebo nižším kmitočtu, než je zamýšlený provozní kmitočet, pokud dojde k dohodě s uživatelem. Při každé zkoušce může kmitočet kolísat v rozsahu výše uvedených mezí. Zkušební obvod má být vhodně uzpůsobený pro dosažení předepsaných hodnot proudu oblouku (efektivní hodnota) a doby trvání oblouku. Příloha C podává informaci o doporučených napětích naprázdno, tak aby byly dosaženy předepsané hodnoty proudu. Pokud není dohodnuto jinak je dovolená tolerance pro předepsanou efektivní hodnotu proudu 10%. Skutečný proud oblouku během zkoušky má být prakticky sinusový. Efektivní hodnota zkušebního proudu smí být odvozena z aritmetického průměru vrcholových hodnot v průběhu
trvání zkoušky (viz Příloha B). Pokud to měřicí zařízení dovolí, může být efektivní hodnota počítána z funkce proudu. Zkušební proud má být v podstatě konstantní po celou dobu oblouku. Během doby oblouku se povolují následující odchylky od předepsané hodnoty: Vrcholová hodnota proudu oblouku se nemá lišit od předepsané hodnoty (In2) o více než 20%. Pro doby oblouku delší než 0.2s může být výše uvedená tolerance překročena v úseku kratším než 20% celkové doby oblouku. V každém případě má být součin skutečného proudu oblouku a doby oblouku (I.t) v rozmezí 10% hodnoty součinu předepsaného proudu oblouku a předepsané doby (In.tn). V případech, kdy při zkoušce dojde k přesunutí paty oblouku na stožár nebo podél vodiče mohou být tyto tolerance překročeny. 6 Podmínky pro napájecí a zpětný obvod Napájecí a zpětný obvod závisí na provozních podmínkách, zejména na umístění izolátorového závěsu na vedení a na geometrii stožáru. Charakteristické případy, které je třeba zkouškami napodobovat jsou v tabulce 1 a znázorněny na obr.1. Tabulka 1 - Podmínky pro napájecí a zpětný obvod
Vyvážný zpětný obvod
Vyvážný napájecí obvod obvod A IR1=In/2 IR2=In/2 IS1=In/2 IS2=In/2 Například: Izolátorový závěs v prostřední fázi okno průběžného stožáru
Nevyvážný zpětný obvod
obvod C IR1=In IR2=0 IS1=In/2 IS2=In/2 Například: Izolátorový závěs v krajní fázi příčný nosník průběžného stožáru
Nevyvážný napájecí obvod obvod B IR1=In/2 IR2=In/2 IS1=In IS2=0 Například: Izolátorový závěs v prostřední fázi okno koncového stožáru
obvod D IR1=In IR2=0 IS1=In IS2=0 Například: Izolátorový závěs v krajní fázi příčný nosník koncového stožáru
Dovolené odchylky proudů IR1 a IR2, IS1 a IS2 od předepsané hodnoty nemají překročit 20%. Hodnoty proudů se doporučuje ověřit kalibrační zkouškou obvodu.
7 Iniciace oblouku
Oblouk se iniciuje tavným drátkem z materiálu s malým elektrickým odporem ( např. stříbro, hliník, měď ) o maximálním průřezu 1 mm2. Jestliže je použito více paralelních drátků, musí být tyto drátky vzájemně spleteny. Poznámka - Jestliže jsou problémy s iniciaci oblouku, je možno použít silnější tavný drátek. Je třeba poznamenat, že to může mít nepříznivý vliv na výsledek zkoušky z důvodu omezení počáteční pohyblivosti oblouku a napaření kovu na povrch izolátoru.
Cílem definované iniciace oblouku je vytvoření podmínek podobných podmínkám při poruchovém přeskoku na izolátorovém závěsu. Tento způsob přeskoku může způsobit, že oblouk se uchytí na několika bodech podél řetězce. Popis obloukového jevu a podrobné vysvětlení umístění tavných drátků je uvedeno v příloze D. Tavné drátky mají být připojeny ke kovovým částem v jednom bodě způsobem uvedeným na obr.2. a) Izolátorové závěsy s talířovými izolátory Začátek drátku se připojí k čapce na zemní straně izolátoru a k roubíku mezilehlého izolátoru v intervalu tří až pěti izolátorů. Dále je drátek veden stejným způsobem, avšak na opačné straně řetězce.Tato metoda se opakuje, až do konce řetězce. Obr.2a ukazuje umístění drátků a připojení ke krajním bodům čapky a stříšky a k roubíku. Je-li dotek tavného drátku a roubíku obtížný (např. vzhledem k tvaru izolátorů) je dovoleno uchytit tavný drát na čapku dalšího izolátoru. V případě krátkých izolátorových závěsů, které mají méně než 6 izolátorů, vytvoří se přibližně ve středu jeden "bod přechodu". b) Izolátorové závěsy s tyčovými keramickými a kompozitními izolátory Drátek se připojí mezi kovové části izolátoru a omotá se okolo jádra ve středu izolátoru. Potom drátek pokračuje po opačné straně izolátoru. Jednotlivé izolátory mají mít oddělené zapalovací drátky dle obr.2b. V případě delších izolátorových závěsů (např. délka izolátoru 1.5m) se drátek připojí mezi kovové části izolátoru a omotá se kolem jádra s přechodem na opačnou stranu ve vzdálenostech od 0.6m do 0.8m dle obr.2c. Pro všechny typy izolátorů a závěsů platí, že rovina tavných drátků má svírat s rovinou vodičů úhel 45 (viz obr.2d a 2e). Bod připojení tavného drátku se posune do sousedního kvadrantu při každé následné zkoušce, t.j. posune se o úhel 90 oproti předchozí zkoušce. V případě závěsů s vícenásobnými izolátorovými řetězci (tvaru V, dvojitých a pod.) je vždy v jednom zkušebním sledu oblouk zapálen na tomtéž řetězci. Tento řetězec se volí tak, aby oblouk byl vlivem elektromagnetických sil vytlačován ve směru ostatních řetězců izolátorového závěsu. 8 Okolní podmínky
Ve všech případech se zaznamenává rychlost větru a další podmínky okolního prostředí (atmosférický tlak, déšť, vlhkost a teplota). Jelikož vítr má vliv na pohyb oblouku, mají být zkoušky prováděny ve zkušební kobce, nebo jsou-li prováděny venku, tak za bezvětří. Aby bylo umožněno srovnání zkoušek obloukovými zkraty při malých proudech (10kA), je povolena maximální rychlost větru 5m/s. Příloha E rozebírá význam větru pro zkoušky obloukovými zkraty. Další atmosférické podmínky, včetně deště, nemají významný vliv na výsledky. 9 Zkušební série a charakteristiky obloukových zkratů V závislosti na typu stožáru a ve shodě s tabulkou 1 a obrázkem 1 se zvolí zkušební série X nebo Y z tabulky 2. Zkušební série Y se volí pouze v případě nevyváženého zpětného obvodu, např. pokud stožár nemá střední fázové okno. V praxi, kdy existují různé geometrie stožáru a proto by se požadovaly zkušební série X i Y se dává přednost sériím X, protože jsou přísnější (provedení zkušební série X pokrývá sérii Y). Tabulka 2 - Zkušební série Zkušební série
X
Y
Zkušební obvod (viz tabulka 1) A A B C C D
Zkratový proud In=0,2 Isys In=0,5 Isys In=Isys In=0,2 Isys In=0,5 Isys In=Isys
Počet a doba trvání zkoušek (zkušební sled) dvě s tn=0,2s a jedna s tn=1s dvě s tn=0,2s a jedna s tn=1s dvě s tn=0,2s a jedna s tn=0,5s dvě s tn=0,2s a jedna s tn=1s dvě s tn=0,2s a jedna s tn=1s dvě s tn=0,2s a jedna s tn=0,5s
Minimální interval mezi dvěma následujícími zkouškami je 20 min. Náhrada poškozených izolátorů nebo celého izolátorového závěsu je dovolena po každých třech zkouškách provedených při stejném zkušebním proudu. Počet zkoušek a jejich doba trvání jsou voleny s ohledem na podmínky vyskytující se ve většině soustav. Pokud jsou požadovány odlišné hodnoty, lišící se od uvedené charakteristiky sítě, musí být tyto hodnoty předem dohodnuty mezi zadavatelem zkoušek a zkušebnou. Příloha F vysvětluje výše předepsané hodnoty. 10 Zkušební protokol Aby byla harmonizována úprava zkušebních protokolů, je třeba informace obsažené ve zkušební dokumentaci uvádět v následujícím pořadí: a) odpovídající titulní list;
b) úplné údaje jmenovitých hodnot určených zadavatelem zkoušek; c) seznam provedených zkoušek a je-li to vhodné, tak seznam osob přítomných při zkouškách a počet výtisků zkušební dokumentace. Zbytek zkušebního protokolu může být uspořádán dle zvyklostí zkušebny. Doporučená úprava protokolu je uvedena v příloze G. 11 Vyhodnocení výsledků Hodnotící kriteria uvedená v následujících třech odstavcích jsou využitelná pouze jako návrh pro vyhodnocení vlivu na provozní spolehlivost izolátorového závěsu. Vyhodnocení sestává ze dvou částí. Nejprve je provedena vizuální prohlídka, následována sérií analytických zkoušek pro určení vhodnosti použití tohoto typu izolátoru v provozu. Vizuální prohlídka zahrnuje všechny mechanické části a armatury izolátorového závěsu. Kriteria pro výměnu těchto armatur a spojek jsou mimo rámec této normy. 11.1 Vizuální prohlídka Pečlivá vizuální prohlídka, včetně fotografií má zaznamenat všechna významná poškození vzniklá na izolátorech, vodičích, spojovacích a ochranných armaturách. Kovové části izolátorů a zatěžované armatury musí být prohlédnuty a fotografovány z hlediska poškození obloukem, působícího na jejich mechanickou pevnost. To zahrnuje částečné natavení, napaření kovu a odpaření kovu. Poškození povlaku umožňující následnou korozi musí být prohlédnuto u všech kovových části, které jsou galvanizovány. Všechny kovové části, které mají vliv na povrchový elektrický gradient musí být prověřeny na místní změny obrysů, které mohou vést k nadměrné koróně a radiovému rušení. 11.2 Porcelánové a skleněné izolátory V návaznosti na vizuální kontrolu poškození základních částí izolátorů mají být porcelánové a skleněné izolátory podrobeny prověrce na poškození izolační části. Poškození izolační části může zahrnovat následující: částečné nebo úplné rozbití skleněných nebo porcelánových stříšek; opaly glazury porcelánových izolátorů. Jako předběžný prostředek zjištění možných vnitřních dielektrických lomů v porcelánových izolátorech může sloužit tzv. kroužkování stříšek talířových izolátorů. Tato metoda je však poněkud subjektivní a může být použita pouze jako předběžný odhad před provedením analýzy uvedené v tabulce 3.
11.3 Kompozitní izolátory V návaznosti na vizuální kontrolu poškození příslušenství izolátorů mají být kompozitní izolátory podrobeny prověrce na poškození izolační části. Poškození izolační části může zahrnovat následující: změny povrchu jako je odbarvení, eroze, pokovení obloukem; roztříštění nebo proděravění jednotlivých stříšek; velká povrchová poškození odhalující materiál nosné části izolátoru (např. sklolaminát), způsobující ztrátu těsnění koncových armatur nebo spojek, nebo úbytek těsnicího tmelu, pokud je užit. 11.4 Celkové hodnocení Hodnotícím kritériem je, že izolátorový závěs musí být po ukončení zkušební série provozně bezpečný. Podmínky provozní bezpečnosti musí být ověřeny jak z hlediska elektrických, tak mechanických vlastností, ve shodě s kritérii uvedenými v tabulce 3. Zvláštní pozornost musí být věnována hodnocení výsledků zkoušky. Tabulka 3 - Kritéria pro hodnocení zkoušky Kritéria nebo provedená zkouška Hodnocení Přerušení izolátoru Nepřípustné Opálení, prasknutí (rozbití) stříšek, pokovení Přípustné Odkrytí jádra nosné části izolátoru (jen pro Nepřípustné kompozitní izolátory) Zkouška střídavým napětím za sucha pro Všechny izolátory musí být zkoušeny a musí ověření průrazu (pouze pro třídu B) se vyskytnout pouze vnější přeskok Zkouška mechanickým zatížením Všechny poškozené izolátory musí vydržet 80% SFL nebo SML 1) Zkoušky na armaturách a vodičích Ve shodě s příslušnými IEC TC/SC nebo dle dohody 1)
Pro talířové izolátorové závěsy se musí do testovaných jednotek zahrnout ze zkoušené větve nejméně první tři izolátory ze strany linky, první tři izolátory ze zemněné strany a tři izolátory ze střední části.
Příloha A (normativní) Zkušební uspořádání a praktické metody napodobení stožáru (zpětný obvod) Proud ve zpětném obvodu může protékat buď přímo ocelovou konstrukcí napodobující stožár, nebo alternativně vodičem (vodiči) umístěnými na konstrukci. V tomto případě mají být vodiče upevněny paralelně k ocelové konstrukci bez izolace, avšak po dohodě smí být upevněny paralelně a izolovaně od konstrukce (viz obr.A.2). V obou případech se napodobení uspořádání částí stožáru v okolí izolátorového závěsu vytváří vhodným rámem o rozměrech ne menších než je délka izolátorového závěsu, s minimální délkou 2.5m (viz LR na obr.A.1, A.2 a A.3). V případě dlouhých izolátorových závěsů je dostačující vzdálenost LR=6m (viz obr.A.1, A.2 a A.3). Pokud není známo uspořádání stožáru, je třeba dohodnout reálné hodnoty rozměrů napodobení stožáru. Důvodem pro napodobení stožáru poblíž uzemněného konce izolátorového závěsu je umožnit přestup paty oblouku na konstrukci.
Příloha B (normativní) Určení efektivní hodnoty proudu a) Určení efektivní hodnoty střídavé složky proudu ze skutečné doby trvání zkoušky Aby se vyloučili možné jevy jako jsou kolísání proudu či kmitočtu je efektivní hodnota stanovena z neváženého průměru efektivních hodnot (metoda tří vrcholů). Každá efektivní hodnota je stanovena ze spojnice vrcholu s předchozím vrcholem. Pro vyloučení hraničních efektů je první a pokud možno i poslední půlvlna zanedbána (může být redukována vlivem ochranného vypínače).
Efektivní hodnota je dána, pro průběh proudu s N vrcholy [1..N], výrazem: I
N 2 1 Xi N 1 i 3
nebo
I
1 1 N 2 Zi N 4 8 i 3
kde Xi je efektivní hodnota proudu pro vrchol i; Zi hodnota proudu vrchol-vrchol pro vrchol i. Pro signál s N vrcholy [1..N] je v analytickém tvaru efektivní hodnota dána následujícím výrazem: I
1 1 N 2 ai ti bi yi N 4 8 i 3
kde (viz metoda tří vrcholů v b) ti je okamžik (časová souřadnice) vrcholu i; yi je vrcholová hodnota vrcholu i; ai je strmost přímky fi(t) bi je počátek přímky fi(t) v t=0.
b) Metoda tří vrcholů
Metoda vyhodnocuje efektivní hodnotu střídavé složky signálu ze tří po sobě jdoucích vrcholů A(ti-1;yi-1), B(ti;yi), C(ti+1;yi+1):
Efektivní hodnota se určí jako
DD' 8
,
fi(t) je přímka mezi A a C : fi(t) = ai t + bi kde: ai = (yi+1 - yi-1) / (ti+1 - ti-1) bi = yi+1 - ai ti+1 nebo bi = yi-1 - ai ti-1 gi(t) je přímka rovnoběžná s fi(t).
Příloha C (informativní) Napětí naprázdno výkonového zdroje Napětí naprázdno výkonového zdroje má být dostatečně velké k udržení předepsaných tolerancí proudu oblouku a pro znovuzapálení oblouku v nule proudu. Tento požadavek platí s podmínkou, že se původní jádro oblouku nepřemístí příliš daleko, zejména ne příliš daleko od vodičů (doporučení platí jak pro zkoušky izolátorových závěsů vedení, tak pro rozvodny, resp. el. stanice). Ve všech případech nemá napětí naprázdno zdroje překročit jmenovité napětí závěsu. Doporučené hodnoty napětí naprázdno výkonového zdroje jsou uvedeny níže (LA je vyjádřena v metrech). 7 kV až 10 kV pro případ závěsů o jmenovitém napětí U < 72.5 kV, LA x 7 kV pro případ závěsů o jmenovitém napětí 72.5kV U < 245 kV LA x (5 kV až 6 kV) pro závěsy o jmenovitém napětí U 245 kV.
Příloha D (informativní) Výkonový oblouk na izolátorových závěsech a jeho věrné napodobení vhodným umístěním tavného drátu Přeskok na znečištěném izolátorovém řetězci vyvolaný spínacím přepětím, nebo při jmenovitém napětí vznikne po povrchu izolátoru. V okamžiku přeskoku se oblouk skládá z různých částí. Dílčí oblouky nebo části oblouku vedou od jedné kovové části k druhé (u talířových izolátorových řetězců od čapek k paličkám) a jsou situovány nahodile v různých rovinách. Pokud jsou sousedící dílčí oblouky rozloženy v různých rovinách značně od sebe vzdálených ( 180) může pata oblouku existovat po dlouhou dobu. Pro zkoušky obloukovými zkraty se používá napodobení přeskoku při znečištění, což způsobuje vyšší namáhání řetězce mezilehlými patami oblouku, než pouhé překlenutí řetězce obloukem. Popsaný jev, t.j.dílčí oblouky v prvních milisekundách a mezilehlé paty oblouku (tvořící "body přechodu"), jsou znázorněny na obr.D.1. Pro zkoušku obloukovým zkratem musí být tyto body přechodu určeny vhodným umístěním tavného drátu. Pohyb oblouků vzniklých na izolátorovém řetězci a namáhání izolátoru jsou určeny třemi jevy: a) Nepohyblivost úseků oblouku přilehlých k patám oblouků. Intenzivní emise plasmové hmoty vytéká z paty oblouku. Pokud jsou paty oblouků nepohyblivé, oblouky jsou fixovány. Úsek oblouku v blízkosti paty oblouku sleduje směr vysoce vodivého toku plazmy. Tok plazmy není prakticky ovlivněn elektrodynamickými silami, větrem a tepelným vztlakem. b) Úseky oblouku vzdálené od pat oblouků (ležící mimo působnost jevu) jsou ovlivněny elektrodynamickými silami, větrem a tepelným vztlakem, často způsobujícími pohyb těchto úseků. c) Body úseků pohybujících se dle jevu b) se mohou přiblížit navzájem, nebo se mohou přiblížit ke kovovým částem. Rozdíl potenciálu mezi takovými body oblouku vyvolá přeskok, vznikne nový obloukový kanál a původní dráha plazmy uhasne. Náhlé změny polohy oblouku se dějí tímto způsobem: původní pata oblouku zmizí nebo se přemístí do nové polohy a vyvinou se nové paty oblouků. V případě velkých proudů je ionizace intenzivnější a má za následek vyšší pravděpodobnost průrazu. Obrázky z rychlostní kamery na obr.D.1 ukazují zkoušku obloukovým zkratem 5kA na znečištěném talířovém izolátorovém řetězci 145kV sestávajícím ze sedmi jednotek. Lze pozorovat náhodně rozmístěné dílčí oblouky v prvních milisekundách a dlouhou existenci mezilehlých pat oblouku ( body přechodu).V případě tyčových keramických a kompositních izolátorů v okamžiku přeskoku obvykle hoří dílčí oblouk na jedné jednotce a bod přechodu existuje jen na koncích jednotek. Zkušenosti z velkého počtu přeskoků při znečištění a zkoušek iniciovaných tavnými drátky na zkušebnách vedou k navrhovanému umístění tavných drátků podle obr.2. Takováto iniciace oblouku je vhodná z hlediska zajištění polohy bodů přechodu, čímž se dosáhne reálného napodobení rozložení namáhání podél zkoušeného izolátorového závěsu.
Příloha E (informativní) Rychlost větru během zkoušek obloukovým zkratem Napodobení přeskoku na znečištěných izolátorových řetězcích vytváří nejvyšší namáhání při zkouškách obloukem, jak je popsáno v této normě. V případě nižších poruchových proudů a vyváženého obvodu (viz kapitola 6 a Příloha F) elektrodynamické síly nezpůsobují pohyb oblouku. Úseky oblouku vzdálené od pat oblouku jsou ovlivněny větrem, prakticky se pohybují s větrem. Počasí v případě přeskoku při znečištění je obvykle mlhavé, takže pohyb vzduchu je zanedbatelný (5 m/s), při zkouškách mají být tyto podmínky zaručeny. Aby bylo umožněno srovnání zkoušek obloukovými zkraty při malých proudech (10kA), je povolena maximální rychlost větru 5m/s.
Příloha F (informativní) Variace amplitudy proudu a důvody pro výběr předepsaných parametrů Poruchový proud se mění v závislosti na místě poruchy na vedení. V blízkosti výkonových přípojnic (zaústění vedení) je zkratový proud vysoký a napájecí obvod je nevyvážený. Ve středu vedení je zkratový proud nižší a napájecí obvod je prakticky vyvážený. Oblouk s nižším proudem, který zůstává v blízkosti izolátorového řetězce ve vyváženém obvodu může způsobit větší poškození, než oblouk o vyšším proudu pohybující se vlivem elektrodynamických sil v nevyváženém obvodu. Proto musí být zkušební série provedena při různých proudech a v různých obvodech. Zkratové proudy 0,2 Isys, 0,5 Isys a Isys předepsaných zkušebních sledů vyhovují charakteristikám úrovně zkratových proudů vedení (týká se jak přenosových, tak i distribučních vedení). Tři zkoušky v jednom zkušebním sledu jsou v souladu se jmenovitým spínacím sledem vypínačů. Trvání zkoušky vyhovuje obvyklému nastavení vypínačů. Třetí delší trvání oblouku je v souladu s nastavením ochran.
Příloha G (informativní) Doporučení pro vypracování zkušebního protokolu Jak je uvedeno v kapitole 10, je třeba uvádět informace obsažené v technické dokumentaci v následujícím pořadí: a) odpovídající titulní list; b) úplné údaje jmenovitých hodnot určených zadavatelem zkoušek; c) seznam provedených zkoušek a je-li vhodné seznam osob přítomných při zkouškách a počet výtisků zkušební dokumentace. Zbytek zkušebního dokumentu může být uspořádán dle zvyklostí zkušebny, doporučuje se používat obsah protokolu uvedený dále. V příloze H je uveden vzor zkušebního protokolu. G.1 Úvod a) Zkušební podmínky Uvádí se popis zkušebních podmínek, spolu se zapojením zkušebního obvodu. K protokolu mají být přiloženy výkresy příp. fotografie uspořádání v jednotlivých zkušebních sledech, včetně umístění přívodů zkušebny. b) Záznam zkoušek Záznamy ze všech zkoušek mají být uspořádány společně a nikoliv promíchány s fotografiemi a kopiemi oscilogramů. Záznam zkoušek má obsahovat následující, pořadí nerozhoduje: i) oscilogramy (všechny záznamy vztahující se ke stejné zkoušce či zkušebnímu sledu mají být uvedeny pohromadě), nebo jiné oscilografické záznamy; ii) fotografie; iii) výkresy. Poznámka: Zavedením počítačové techniky v oblasti vyhodnocení měřených hodnot ve zkušebnách lze získat grafický záznam veličin jinými prostředky než tradičním oscilografem.
G.2 Obecné informace (úvodní list) a) Reference nebo číslo protokolu b) Datum a místo zkoušek c) Čísla oscilogramů d) Čísla fotografií e) Čísla filmů (pokud jsou) f) Souhrn dokumentu Příklad je ukázán v příloze H strana 1. G.3 Zkoušené zařízení (list jmenovitých hodnot) G.3.1 Identifikace
a) Zkoušený objekt b) Typ c) Výrobce d) Rok výroby e) Čísla výkresů Informace b) až e) mají být udány pro celý zkoušený objekt a rovněž pro každý díl (izolátory a armatury), pokud pochází od různých výrobců. G.3.2 Jmenovité hodnoty udané objednatelem a) Jmenovité napětí b) Jmenovitý zkratový proud (Isys) systému c) Jmenovitý kmitočet d) Předepsaná mechanická zátěž e) Další charakteristické hodnoty uvedené v příslušných publikacích IEC, pokud je nutno Příklad je ukázán v příloze H strana 2. G.4 Seznam provedených zkoušek (strana 3) a) Pořadové číslo každé zkoušky b) Zkušební série c) Zkušební obvod d) Zkušební sled e) Datum zkoušky f) List(y) výsledků g) Dodatečné informace (např. seznam osob přítomných při zkouškách, rozdělovník výtisků,...). Příklad je ukázán v příloze H strana 3. G.5 Úvodní informace a) Referenční dokumenty (např. normy, speciální požadavky, identifikační soubory,...) b) Stručný popis zkoušeného zařízení (např.počet izolátorů, typ vodičů,...). G.6 Zkušební podmínky G.6.1 Výkonový zdroj Stručný popis příp. schéma zapojení silového zdroje a měřicích bodů. G.6.2 Zkušební hodnoty a) Napětí naprázdno silového zdroje b) Kmitočet zdroje
c) Předepsané proudové a časové hodnoty pro zkoušky určené ze jmenovitého zkratového proudu systému (Isys) a ustanovení kapitoly 9 d) Atmosférické podmínky ve výšce a v okolí závěsu (například rychlost a směr větru, atmosférický tlak, déšť, vlhkost, teplota,....) G.6.3 Zkušební uspořádání a) Stručný popis zkušebního zařízení v souhlase s příslušnými články této normy (např. délka vodičů, vyvážený a nevyvážený obvod, rozměry použitého stožáru, počet a umístění rozpěrek svazkových vodičů) b) Hodnota mechanické zátěže aplikovaná na zkoušené zařízení c) Charakteristiky tavného drátku použitého na iniciaci oblouku, způsob připojení a jeho poloha na závěsu G.7 Výsledky zkoušek Pro každou zkoušku a) Efektivní hodnota střídavé složky proudu pro skutečnou dobu trvání zkoušky (viz Příloha B) b) Vrcholová hodnota proudu (první velká půlvlna) c) Doba trvání zkoušky d) Hodnota I.t e) Pozorování učiněná během a po zkoušce Pro úplný zkušební sled: a) Časový interval mezi zkouškami b) Výsledky vizuální kontroly dle kapitoly 11 Mají být explicitně uvedeny všechny případy, kdy požadavky této normy nejsou důsledně splněny, včetně všech odchylek. G.8 Oscilografické a jiné záznamy Oscilogramy nebo ekvivalentní záznamy mají být pořízeny u všech zkoušek a uvedeny ve zkušebním dokumentu. Po celou dobu zkoušky se zaznamenávají následující veličiny: a) Proud(y) b) Obloukové napětí. Poznámka: Se zavedením výpočetní techniky v oblasti zpracování dat a využitím ve zkušebních laboratořích lze získat grafický záznam veličin jinými prostředky než oscilografy.
G.9 Fotografie a videozáznam Pro ilustraci celkového zkušebního uspořádání při různých zkušebních sledech a k znázornění stavu zařízení po každém zkušebním sledu mají být pořízeny fotografie. Fotografie stavu zařízení před a po každé zkoušce jsou užitečné pro ilustraci příp.doplnění pozorování.
Pro doplnění pozorování v průběhu zkoušek může být též použita rychlostní kamera.
Příloha H (informativní) Vzor zkušebního protokolu zkoušek obloukovými zkraty
strana 1
PROTOKOL o zkoušce č.: Zkoušený předmět
:
Jmenovité hodnoty
:
Výrobce
:
Provedené zkoušky
:
Objednatel zkoušek
:
Datum a místo zkoušek
:
Zkušební předpis
:
jmenovité napětí jmenovitý zkratový proud jmenovitý kmitočet
kV kA Hz
ZKOUŠKY OBLOUKOVÝMI ZKRATY
PNE 34 8034
Chování zkoušeného zařízení a získané výsledky jsou zaznamenány v přiložených tabulkách výsledků, oscilogramech a fotografiích. Protokol obsahuje následující dokumenty: Zkoušené zařízení: Zkušební podmínky: Oscilogramy: Film:
strana 2 strana .. č.
Seznam provedených zkoušek Tabulky a výsledky zkoušek Fotografie
strana 3 strana ... č.
Tento protokol obsahuje....stran a .....příloh Tento protokol se bez písemného souhlasu zkušební laboratoře nesmí reprodukovat jinak než celý.
Datum: Pracovník odpovědný za zkoušky
Ředitel zkušebny
vzor zkušebního protokolu: strana 2 ZKOUŠENÉ ZAŘĺZENĺ IDENTIFIKACE
Zkušební objekt Typ Výrobce Rok výroby Jmenovité napětí Jmenovitý zkrat. proud (Isys) Jmenovitý kmitočet Předepsané mech. zatížení Čísla výkresů
: : : : : : : : :
kV kA Hz kN
vzor zkušebního protokolu: strana 3 PODMÍNKY ZKOUŠEK údaje o zkušebním obvodu provedené zkoušky Číslo zkoušky 1 2 3
Zkušební série Zkušební obvod
X
In=0,2 Isys; tn=0,2 s In=0,2 Isys; tn=0,2 s In=0,2 Isys; tn=1 s
A
zkouškám byli přítomni: Zástupce objednatele Zástupce výrobce
Rozdělovník:
Zkušební sled
: :
Datum dd/mm/yy č.
Strana
