ISPITIVANJA PARCIJALNIH PRANJENJA NA SN I VN KABLOVSKIM
ISPITIVANJA PARCIJALNIH PRAŽNJENJA NA SN I VN KABLOVSKIM MREŽAMA Ana Milošević, Nikola Ilić dr Nenad Kartalović, Srđan Milosavljević Institut Nikola Tesla Beograd, SRBIJA
KRATAK SADRŽAJ SN i VN kablovske mreže su od izrazite važnosti za pouzdani prenos i distribuciju električne energije kako u komercijalnim tako i u rezidencijalnim mrežama Parcijalna pražnjenja (PP) nastaju u početnoj fazi oštećenja visokonaponske izolacije i smatraju se najboljim početnim pokazateljem degradacije izolacije Pružaju mogućnost ranog upozorenja na kvarove u izolaciji Pružaju mogućnosti dijagnostike stanja kablova i za poboljšanje performansi mreže Omogućava vlasniku opreme da preduzme korektivne akcije pre nego što dođe do havarije U radu su prikazane prednosti i nedostaci on-line i off-line ispitivanja parcijalnih pražnjenja Navedene su uštede dobijene blagovremenim lociranjem i ciljanom zamenom određenih sekcija kablova
UVOD Moderna SN i VN kablovska izolacija od umreženog polietilena je vrlo osetljiva na štetno dejstvo aktivnosti parcijalnih pražnjenja (PP) Kao kriterijum se uzima vrlo nizak nivo PP (p. C, m. V), praktično pdfree PP pružaju rano upozorenje na kvarove u izolaciji. PP pružaju mogućnost dijagnostike SN i VN postrojenja, kao sredstvo za efikasno upravljanje opremom Savremeno upravljanje opremom zasnovano je na dijagnostici stanja (koncept održavanja po stanju) Uz stopu zаmene kаblovа u pogonu koja je u evropskim zemljama na veomа niskom nivou (obično mаnje od 0. 5% nа godišnjem nivou) potrebа zа аlternаtivnim rešenjem zа uprаvljаnjem ovim resursima se veomа jаsno vidi Mogućnosti off-line i on-line praćenja parcijalnih pražnjenja se nameću kao vodeća tehnologija za praćenje stanja kablova i mreža
EKONOMSKI ASPEKTI PERFORMANSI SISTEMA I DIJAGNOSTIKE Uštede preko smanjenja troškova: direktni troškovi kvara kabla troškovi neplaniranih višestrukih popravki troškovi kod potrošača usled ispada Dobiti preko: produženja radnog veka - odlaganjem zamene poboljšanja kvaliteta opreme pravilnim održavanjem povećanja bezbednosti, raspoloživoti i pouzdanosti mreže neprekidnosti napajanja lokacija koje su visokog prioriteta.
EKONOMSKI ASPEKTI. . . Za distributere el. energije najveće uštede se ostvaruju u odlaganju kapitalnih programa zamene kablova Za neke potrošače troškovi zbog prekida napajanja mogu da prevaziđu kapitalne troškove zamene kablova Ako je cena prekida veća od reda 200. 000 eura po danu, vlasnici su zainteresovani za stanje njihove opreme Ako se troškovi prekida vide samo kao troškovi popravke (kao što je u slučaju automatske rekonfiguracije mreže), vlasnici nemaju fokus na dijagnostici Na kraju procesa analize i proračuna treba da se utvrdi opravdanost troškova upravljanja kablovskom mrežom uz optimalni stepen uključivanja dijagnostike ili monitoringa
PLAN ZA UPRAVLJANJE OPREMOM NA BAZI STANJA- glavne komponente Element ekonomskog plana Ideje koje treba uključiti starost i tip kabla u istraživanje stepena kvara predvideti stepen budućih kvarova procenititi buduće ukupne godišnje ispade Proveriti tipove kablova koji su instalirani, njihov životni vek i stepen kvarova Analizirati moguće kvarove uključiti sve udare na troškove za industrijske korisnike uključiti utrošak vremena i materijala za troškove prekida, napraviti predviđanje u troškovima kvara i izgubljenih minuta Odreiditi stepen budućih kvarova pokušati predvideti buduće trendove. Kao osnovu uzeti trenutne nivoe kvara ako je stepen kvara mali, osigurati da slučajni ispadi budu uključeni doneti odluku u vezi tipa kabla i ispada u pojedinačnom kolu uključiti dijagnostiku na delu kabla koji je potrebno zameniti. dodati troškove obuke i vremena za sav inženjerski kadar koji koristi i sprovodi dijagnostiku opravdanost uključenja dijagnostike. Poređenje slučajeva sa i bez dijagnostike Napraviti strategiju zamene tamo gde bi mogla biti neophodna Uključiti dijagnostiku u tehno- ekonomsku analizu
POČECI ON-LINE ISPITIVANJA PP NA KABLOVSKIM MREŽAMA Merenja parcijalnih pražnjenja na kablovima kao visokonaponskim objektima se vrše od sredine prošlog veka Monitoring parcijalnih pražnjenja na kablovskim mrežama je izveden prvi put u svetu 1998 ( EDF Energy) oko 98% vanrednih događaja u snabdevanju električnom energijom koji se dešavaju u razvijenim kablovskim mrežama potiču od kablova
• rezultati on-line PP na preko 629 kablovskih vodova (11 k. V mreža, EDF Energy) • oko 5% uzorka (30 od 629) preporučeno za temeljnu dijagnostiku i popravku po potrebi– nivo PP preko 200 m. V. 11 od 30 kablova je imalo kvar unutar 3 meseca • Oko 25% (150 od 629) zahteva praćenje PP – nivo PP preko 70 m. V
ISPITIVANJA I DIJAGNOSTIKA PP NA SN I VN KABLOVIMA Ispitivanje parcijalnih pražnjenja na kablovima je samo deo ispitivanja koja se izvode radi dijagnostike stanja, pre svega izolacionog sistema kablova ali i pogonskih parametara mreže. Postoji više dijagnostičkih ispitivanja koja su moguća na SN i VN kablovima. Koja će se ispitivanja obavljati i na koji način zavisi od odluke kompanije.
KONCEPTI ISPITIVANJA PARCIJALNIH PRAŽNJENJA NA KABLOVIMA On-line Off-line Prednosti nije potrebno remetiti mrežu dokazana tehnologija nema potrebe za dodatnim napajanjem bolja osetljivost od On-line ispitivanja ekonomično i neinvazivno Nedostaci delovi mreže se mogu ispitivati eksterno napajanje ispitnog kola Nedostaci neophodno je isključenje iz pogona interpretacija rezultata može biti teška skupo i oduzima puno vremena prethodno uzemljenje neophodno ograničeni delovi mreže se mogu ispitivati
POREĐENJE ON-LINE I OFF-LINE TEHNIKA ISPITIVANJA PP broj ispitanih kablova po danu dostupnost On-line Off-line 10 -20 2 -4, u zavisnosti od uslova lako i brzo postavljanje, povezivanje i ispitivanje! uslovi ispitivanja u normalnim uslovima rada, opterećenja i frekvencije merenja, npr. potreba isključenja može zahtevati puno vremena zbog isključenja i zahteva bezbednosti veštački stvoreni, "pseudo" uslovi rada primenjeni uz pomoć off-line izvora napona, npr. bez opterećenja
ISPITIVANJA I DIJAGNOSTIKA PARCIJALNIH PRAŽNJENJA NA SN I VN KABLOVIMA Jedan od najprikladnijih koncepata za efikasno dugoročno upravljanje SN i VN kablovima i postrojenjima je primena rešenja u 4 koraka upravljanja opremom zasnovanog na dijagnostici stanja Osnovna ideja ovog rešenja je da pruži isplativ pristup ispitivanju i monitoringu parcijalnih pražnjenja kao alternativu ugradnji stalnih sistema monitoringa
KONCEPT ZA ON-LINE MONITORING SN MREŽA U 4 KORAKA Obuhvaćen deo mreže (%) Trajanje ispitivanja (po objektu) Brzi pregled aktivnosti parcijalnih pražnjenja do 100 10 -30 s faza 2: On-line ispitivanje PP Detaljnije ispitivanje PP, otkrivanje mesta aktivnosti, osnovna dijagnostika stanja izolacije do 20 5 -10 min faza 3: Lociranje/ mapiranje PP Periodičan monitoring: mapiranje/lociranje aktivnosti PP na kablu sa prenosivim online monitorom do 10 1 dan do 3 meseca faza 4: On-line Monitoring PP Kontinualni monitoring sa ugrađenim online monitorom 1 -5 više od 3 meseca Faza ispitivanja PP Opis postupka ispitivanja PP faza 1: On-line skrining:
Prvi korak čine jeftina ispitivanja PP kojima se ispituje celokupna kablovska mreža, tabela. To omogućuje odgovarajući prenosivi uređaj, slika a) koji zahteva ne više od 30 sekundi merenja po objektu. Uređaj poseduje mogućnost pouzdane detekcije nivoa aktivnosti parcijalnih pražnjenja i selekcije po nivoima kritičnosti. Prag kritičnosti, prema nizu istraživanja, prelazi oko 20% mreže. U tom delu su neophodna ozbiljnija dijagnostička ispitivanja i izvode se u koraku 2. Odnose se na osnovnu dijagnostiku, otkrivanje i nalaženje mesta aktivnosti PP. Prenosivi merno-dijagnostički uređaj za tu namenu, koji omogućuje brzu procenu stanja za vreme do 10 minuta po objektu, prikazan je na slici b.
Tamo gde su potvrđeni značajni nivoi PP otkriveni u dijagnostičkim ispitivanjima u koraku 2 (u delu ne većem od 10% mreže) ispitivanja se nastavljaju u koraku 3 gde se pristupa povremenom praćenju aktivnosti PP u periodu od 1 dan do 3 meseca. U tu svrhu se koristi sofisticirani prenosivi on line monitor čiji je jedan deo prikazan na c. U delu mreže u kojem se iskaže potreba za daljim ispitivanjima (ne veći od 5%), pristupa se fazi 4. Uvodi se permanentni monitoring uz druga dijagnostička ispitivanja. Uređaj za trajni monitoring prikazan je na slici d.
UREĐAJI ZA ON LINE ISPITIVANJA I MONITORING SN MREŽA PP a) uređaj za brzi skrinig aktivnosti PP b) za osnovnu dijagnostiku aktivnosti
. c) uređaj za povremeni monitoring PP d) uređaj za trajni monitoring PP
ZAKLJUČAK U savremenom poslovanju kompanija za distribuciju električne energije, upravljanje opremom zasnovano na permanentnom praćenju stanja i dijagnostici daje potrebnu pouzdanost i raspoloživost sistema. Time se omogućava efektivno produženje radnog veka postojee opreme i kablova. Za stalno praćenje stanja izolacionog sistema kablova i pribora jedina do sada realizovana metoda je monitoring parcijalnih pražnejnja. Osmišljeno uvođenje on-line ispitivanja PP u održavanje i nadzor SN distributivnih mreža (kablovi, prekidačka i druga oprema), može obezbediti značajnu uštedu kroz bolje upravljanje i eksploataciju. Ovakva dijagnostika doprinosi boljem razumevanju stanja opreme i poboljšanju performansi određujući " indeks kritičnosti" (nivo rizika od kvara). Razumevanjem kritičnosti kabla i time i rizika od kvara, moguće je sprovesti efikasnu i ciljanu zamenu, popravke i investicione programe. Jedan od najprikladnijih koncepata za efikasno dugoročno upravljanje SN i VN kablovima i postrojenjima je primena rešenja u 4 koraka upravljanja opremom zasnovanog na dijagnostici stanja. Osnovna ideja ovog rešenja je da pruži isplativ pristup ispitivanju i monitoringu parcijalnih pražnjenja kao alternativu ugradnji stalnih sistema monitoringa.
- Slides: 18