Visoko naponska mjerenja u trafostanici
SREDNJA STRUKOVNA ŠKOLA
Velika Gorica
Kralja StjepanaTomaševića 21
http://public.srce.hr/obrt_skola_vg/
ELABORAT ZAVRŠNOG RADA
Područje rada: ELEKTROTEHNIKA
Obrazovni profil: ELEKTROTEHNIČAR
Zanimanje: ELEKTROTEHNIKA
Stupanj: ČETVRTI
Naziv teme: Visoko naponska mjerenja u trafostanici
kandidat: Brko Stjepan
mentor: dipl. ing. Veljko Skočilić
SADRŽAJ :
1 – Uvod
2 – Mjerenje visokog napona kuglastim iskrištem
4 – Mjerenje visokog napona djeliteljima napona
5 – Visokonaponski rotirajuči voltmetri
6 – Ostale metode mjerenje visokog napona
7 – Sklopni blok
8 – Visokonaponsko ispitivanje
9 – Provjera beznaponskog stanja
10 – Provjera jednakosti faza
11 – Pribor
12 – Osiguraci
13 – Prikljucak kabela na sklopni blok
15 – Shema transformatorskog polja
16 – Sklopno postrojenje 1
17 – Izvedbe sklopnog bloka tip KAPEX
18 – Sklopno postrojenje 2
19 – Zakljucak
UVOD
Mreže visokog napona sastoje se od vodova visokog napona ( 10 , 20 ili 35 kV ) izvedenih prema potrebi ili mogućnosti kao nadzemni ( dalekovodi ) ili podzemni ( kabelski ) vodovi.
Distributivni vodovi visokog napona služe bilo za neposredno napajanje velikih potrošača bilo za neposredno napajanje pojnih tačaka niskonaponske potrošačke mreže.Kad su distributivne mreže visokog napona izvedeni u dva naponska nivoa , npr . sa 35 i 10 kV , distributivni vodovi 35 kV služe za neposredno napajanje transformatorskih stanica 35/10 kV , tj. pojnih tačaka distributivne mreže 10 kV.
Upotreba viskoih napona u elektrotehnici ,a naročito u prijenosu elektrićne energije na veče daljeine , zahtjevala je razvoj posebnog , vrlo opširnog područja mjerne tehnike koja obrađuje specifičnu problematiku visokonaponskih mjerenja . Jedan dio problema tog podrućja svodi se na samu problematiku mjerenja visokih napona , dok se drugi odnosi na način dobivanja viskoih napona potrebnih za visokonaponska ispitivanja u laboratorijima.
Danas se visoki naponi mjere sljedećim uređajima ;
a) kuglastim iskrištem , b)mjernim instrumentima prikljućenim na djelitelje napona , c) mjernim instrumentima priključenim na naponske mjerne transformatore , d) instrumentima spojenim u seriju s otporom, e) instrumentima koji mjere ispravljenu struju kroz kondenzator, f)elektrostatskim instrumentima , g)rotirajući visokonaponskim voltmetrima , h) ostalim posebnim mjernim instrumentima.
Izvore , potrebne za visokonaponska ispitivanja , možemo podjeliti u četri grupe :
izvor izmejnićnih napona
izvori udarnih napona
izvori istosmjernih napona
visokofrekventni izvori
MJERENJE KUGLASTIM ISKRIŠTEM
Kuglasta iskrišta su jednostavna , pouzdana i već vrlo rano uvedeno riješenje za mjerenje tjemene vrijednosti napona.
Njihova konstrukcija i primjena su detaljno definirani.
Za mjerenje visokih napona upotrebljavala su se iskrišta sa šiljcima izvedena od, novih dugih igala za šivanje . Njihova pouzdanost je mnogo manja od one kuglastih iskrišta i znatno su osjetljiva na vlažnost zraka , ali su izvedbeno vrlo jednostavna .
Mjerenje kuglastim iskrištem zasniva se na činjenici da do proboja kroz zrak između kugli dolazi smao onda , ako je tjemena vrijednost primjenjenog napona jednaka ili veće od stanovite vrijednosti Up. To znaći da će pri polaganom podizanju primjenjenog napona doći do proboja u trenurku kad on upravo postigne tu vrijednost. Probojni napon Up ovisi o razmaku kugli s i promjeru kugli D , a u manjoj mjeri i o barometarskom pritisku i temperaturi zraka . Oodređuje se iz tablica dobivenih teoretskim i eksperimentalnim putem , koje se mogu naći u propisima za mjerenje s kuglastim islrištem
Standardni promjeri za kugle :
2, 5, 6.25 , 10 , 12.5 , 15 , 25 , 50 , 75 , 100 , 150 i 200 cm.
Kugle moraju imati glatku površinu , naroćito na mjestu gdje nastaje preskok.
Promjer kugli ne smije odstupiti od standardizirane vrijednosti više od 2 % , a zakrivljenost oko mjesta proboja više od 0.1 do 0.2 % ovisno o promjeru D
Iz generatora , ili nekog drugog izvora promjenjivog izmjeničnog napona , napajamo primarnu stranu ispitnog transformatora T1. Na sekundarnoj strani tog transformatora , zbog velikog omjera između broja zavoja sekundarnog i primarnog namota , dobivamo potreban visoki napon , koji se dalje primjenjuje na ispitivani objekt. Na primarnoj strani mjerimo napon pomoču voltmetra V , pa bi na prvi pogled izgledalo da napon na ispitivanom objektu možemo lako odrediti iz poznatog omjera broja zavoja transformatora T1.
Međutim, ne smijemo zaboraviti na kapacitet ispitivanog objekta, koji se redovno ne može zanemariti:stoga će poteći kapacitivna struja koja će izazvati porast napona u rasipnim induktivitetima transformatora T1. Taj porast može biti znatan , pogotovo ako su rasipni induktiviteti transformatora i kapacitet ispitnog objekta blizu rezonancije.Daljnju potešloču moglo bi izazvati izobličenje sinusnog oblika napona.Za naprezanje izolacije mjerodovna je tjemena vrijednost ispitnog napona, pa zbog mogućih izobličenja oblika napona treba provesti izravno mjerenje njegove tjemene vrijednosti.
Navedeni razlozi zahtjevaju da se ispitni napon mjeri izravno na ispitivanom objektu i to pomoću uređaja koji mjere tjemenu vrijednost nspons, kao što su to kuglasta iskrišta. Pri tome nerado s kuglastim iskrištem mjerimo puni ispitni napon, jer proboj na iskrištu izaziva u ispitnom krugu naponske promjene koje su neugodne pri punom ispitnom naponu.Zadovoljavamo se time da pri naponu koji je manji od ispitnog izbaždarimo pomoću kuglastog iskrišta voltmetra, osciloskop ili neki drugi pomoćni mjerni instrument, priključen u primarni ili sekundarni krug ispitnog transformatora.
DJELITELJI NAPONA
U visokonaponskoj mjernoj tehnici upotrebljavaju se omski, kapacitivni i kombinirani kapacitivno-omski djelitelji napona.
Omski djelitelji napona se izrađuju od otporne žice malog temperaturng koeficijenta , kako njihov otpor ne bi ovisio o temperaturi okoline i struji opterečenja.Upotrebljavaju se za mjerenje visokih istosmjernih , izmjeničnih i udarnih napona.Pri mjerenju izmjeničnih , anaročito udarnih napona , potrebno je da parazitni induktivitet, vlastiti kapacitet i kapacitet prema zemlji budu što manji.Mali vlastiti induktivtet i kapacitet se postižu prikladnim načinom nametanja, dok se kapacitet prema zemlji smanjuje zažtitnim prstenima ili zaslonima raznih oblika.
Kapacitvni djelitelji se upotrebljavaju pri mjerenju izmjeničnih i udarnih napona. Sastoje se od visokonaponskog kondenzatora kapaciteta C1 i niskonaponskog kondenzatora znatno većeg kapaciteta. Visokonaponski kondenzator mora biti izoliran za punu vrijednost mjernog napona. Obično se sastoje od više papirnatih kondenzatora koji se slažu jedan na drugi i spajaju u seriju.
VISOKONAPONSKI ROTIRAJUĆI VOLTMETRI
Mjerni istosmjerni napona U je primjenjen između dvije pločaste elektrode 1 i 2 . U polju tih elektroda okreće se rotor 3 , tjeran posebnim motorom . Rotor se sastoji od dva međusobna izolirana metalna polucilindra , koji su preko dvodjelnog kolektora 4 priključeni na osjetljivi instrument A s pomičnim svitkom. Jedna strana tog instrumeta je uzemljena.Za vrijeme vrtnje rotora nabijaju se polucilindri rotora djelovanjem polja elektroda 1 i 2 i izbijaju preko instrumenat A, tako da kroz instrument teče istosmjerna struja I , ovisna o brzini vrtnje n rotora, kapacitetu C između jedne elektrode i rotora, te naponu U između elektroda.
Visokonaponski rotirajući
voltmetri
1 i 2 - pločaste electrode
3 - dvodjelni rotor
4 - kolektor
OSTALE METODE
Mjerni instrumenti priključeni na naponske trensformatore. Ovo riješenje se upotrbljava za mjerenje napona industrije frekvencije do nekoliko stotina kilovolta:mjerni transformatori su redovito predviđeni za znatne terete , pa se njihovoj sekundarnoj strani može istodobno priključiti više mjernih instrumenata i relejna zaštita.
Instreumenti spojeni u seriju s otporom.Među priznate metode mjerenja visokih napona spada i serijski spoj osjetljivog ampermetra i vrlo velikog djelitelja napona.Vrijednost mjernog napona se određuje iz umnoška struje očitane na ampermetru i otpora serijskog otpornika. Ova metoda se koristi za mjerenje izmjeničnih napona , a još više za mjerenje istosmjernih napona.Za serijski otpornik vrijede slične napomene kao i za omske djelitelje napona.
Instrumenti koji mjere ispravljenu struju kondenzatora.Prema Chubbovu postupku određuje se tjemena vrijednost napona mjerenjem srednje vrijednosti ispravljene struje kondenzatora C. Gornja elektroda kondenzatora priključuje se na visoki napona, a donja preko dva poluvodička ispravljača na zemlju .
Mjernje visokih napona elektrstatskim instrumentima.Izrađuju se za mjerenja napona do oko 500 kV, a mogu se upotrebljavati i na visokim frekvencijama. Mjere efektivne vrijednosti napona s točnošću boljom od 1 %.
Visoki naponi do oko 1000 kV mogu se odrediti mjerenjem sile između nabijenih kuglastih iskrišta.
SKLOPNO BLOK
VISOKONAPONSKO ISPITIVANJE
Sklopni blok je s prednje strane opremljen priključcima na koje se mogu preko posebnog ispitnog adaptera jednostavno , sigurno i brzo priključiti ispitni uređaji , bez kabelskih završetaka. Time se omogućava visokonaponsko ispitivanje kabela kao i određivanje mjesta kvara na kabelu.
Pogonsko stanje
1 - Rastavna sklopka
2 - Zemljspojnik
3 - Spojnica uzemljenja
4 - Priključak za ispitni uređaj
5 - Utični kabelski završetaka
PROVJERA BEZNAPONSKOG STANJA
Primjenom utičnih kabelskih završetaka tip CONNEX s kapacitivnim djeliteljem napona i izvodom za pokazivač naponskog stanja omogučena je provjera beznaponskog stanja na pojednim odvodima .Na sklopnom bloku se primjenjuje pokazivač naponskog stanja tip DSA 2 , za visokoomski sustav , utične izvedbe , izređen u skladu s E-DIN VDE 0681 Teil 7. Pokazivač se može primjeniti kao trajno utaknut u odgovarajuću utičnicu na sklopnom bloku ili kao prijenosni uređaj.
Zbog ograničene minimalne energije nema opasnosti za osoblje . Svjetlosni impuls pokazuje nazočnost pogonskog napona. Ispravnost pokazivača se provjerava u niskonaponskoj utičnici 220 V , 50 Hz.
PROVJERA JEDNAKOSTI FAZE
Elektroničkim uspoređivačem faza , priključenim na utičnice za ispitivanje naponskog stanja na sklopnom bloku, može se provjeriti da li su naponi na različitim priključnim kabelima iste faze ili različite faze .
Ta provjera povećava pogonsku sigurnost i zaštićenost osoblja.
PRIBOR
OSIGURAČI
Za zaštitu transformatora od struje kratkog spoja primjenjuju se osigurači. U sklopni blok tip KAPEX smiju se ugraditi samo određeni provjereni tipovi uložaka osigurača, postojani na starenje, promjera kape najviše d=68 mm i dužine e=292 mm. Ulošci osigurača 24 kV su posebne skračene dužine.Zbog zagrijavanja u malom prostoru moraju se primjeniti ulošci nazivnih struja prema tablici, ovisno o primarnom naponu i snazi transformatora.
Pregarnjem bilo kojeg osigurača rastavna sklopka u transformatorskom polju isklapa tropolno.Prema normi IEC preporuča se zamjena svih osigurača i u slučaju pregaranja samo jednog uloška osigurača.
PRIKLJUČAK KABELA NA SKLOPNI BLOK
Za priključak kabela na skopni blok tip KAPEX primjenjuje se kabelski utični sustav CONNEX firme
PFISTERER, Njemačka .Jednožilni kabeli s utičnim kabelskim završetkom tip CONNEX priključuju se na sklopni blok preko provodnog izolatora s utičnicom s unutarnjim konusom u skladu s normom DIN 47637.
Utični kabelski završetak tip CONNEX, s metalnim kučištem , utaknese u utičnicu i mehanički pričvrsti vijcima. Prilikom umetanja i vađenja mora strujni krug biti u beznaponskom stanju.Izvod kapacitivnog djelitelja napona , u sklopu utičnog kabelskog završetka , omogućuje provjeru naponskog stanja preko odgovarajućeg pokazivača naponskog stanja.
Sustav CONNEX omogućuje da je kabelski priključeni prostor u metalnom kućištu potpuno izoliran, sigurno od dodira djelova pod naponom , bez mogućnosti nastanka luka, s visokom kratkospojenom čvrstoćom i bez potrebe održavanja , čime je povećana pogonska sigurnost , raspoloživost kao i sigurnost pri rukovanju.
Utični kabelski završeci tip CONNEX su prikladni za sve kabele s izolacijom od polietilena s poluvodljivim slojem preko izolacije . Primjenjuju se kabelski završeci veličine 1 sukladno utičnicama na sklopnom bloku , za tipove i presjeke kabela 12/20 (24) kV tipiziranih prema granskim normama HEP .
Tip
CONNEX
Veličina Nazivni
napon
kV Presjek
kabela
mm2 Promjer
preko
izolacije
mm
Broj
djela 827555 070 1 24 70 21.9 – 23.4 F11608 827555 150 1 24 150 26.5 – 28.5 F11587 827555 185 1 24 185 28.1– 30.1 F11607
Ostale veličine kabelskih završetaka isporučuje se na zahtjev.
Utični kabelski završeci moraju biti ispravno montirani u skladu s uputama proizvođača.
Ako se pojedino vodno polje ne koristi u prvoj fazi upotrebe , moraju se neiskorištene utičnice naponski i mehanički ispravno zatvoriti sa zaštitnim utikačem veličine 1 tip CONNEX - 827 150 002
SHEMA TRANSFORMATORSKOG POLJA
SKLOPNO POSTROJENJE 1
IZVEDBE SKLOPNOG BLOKA TIP KAPEX
SKLOPNO POSTROJENJE 2
ZAKLJUČAK
Nakon završnog elaborata i pripreme za mjerenje i samog procesa mjerenja sa širokom paletom mjernih uređaja i dodatne opreme za električno mjerenje visokonaponske mreže.
Moj dojam je da su ta mjerenja izuzetno važna i potrebna radi utvrđivanja stvarnih odnosa jakosti struje i napona , radi što optimalnije iskoristivosti električnih elemenata.
Kako u visokonaponskoj tako i u niskonaponskoj mreži.
Bez ovakvih procesa je nezamislivo pravilno korištenje i distribucija električne energije.
Srednja strukovna škola Velika Gorica
Ul. Kralja Stjepana Tomaševića 21
Tel: 01/6222256
KONZULTACIJSKI LIST
ZA ZAVRŠNI ISPIT
ŠK. GOD. 2003/2004
Ime i prezime učenika: Stjepan Brko mat.br. 24-2338/00
Područje rada: Elektrotehnika zanimanje: Elektrotehničar
Srednja stručna sprema – stupanj: Četvrti
NAZIV I VRSTA VJEŽBE: (proizvodna - uslužna)
Visokonaponska mjerenja u trafostanici
DATUM: NAZIV I VRSTA KONZULTACIJE:
20.02.2004 Konzultacija vezana za uvod
12.03.2004 Konzultacije vezane za shemu
23.03.2004 Konzultacije vezane uz zaključak
Potpis učenika:
Potpis nastavnika: M.P.