Ana Milošević, Nikola Ilić dr Nenad Kartalović, Srđan MilosavljevićInstitut 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 mrežeOmogućava vlasniku opreme da preduzme korektivne

akcije pre nego što dođe do havarijeU radu su prikazane prednosti i nedostaci on-line on-line i off-lineoff-line

ispitivanja parcijalnih pražnjenjaNavedene 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 (pC, mV), praktično pd-free

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 kablatroškovi neplaniranih višestrukih popravki troškovi kod potrošača usled ispada

Dobiti preko:produženja radnog veka - odlaganjem zamenepoboljšanja kvaliteta opreme pravilnim održavanjem povećanja bezbednosti, raspoloživoti i pouzdanosti

mreženeprekidnosti 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 uključitiProveriti tipove kablova koji su instalirani, njihov životni vek i stepen kvarova

uključiti starost i tip kabla u istraživanje stepena kvara predvideti stepen budućih kvarova procenititi buduće ukupne godišnje ispade

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 minutaOdreiditi stepen budućih kvarova

pokušati predvideti buduće trendove. Kao osnovu uzeti trenutne nivoe kvara

ako je stepen kvara mali,osigurati da slučajni ispadi budu uključeni

Napraviti strategiju zamene tamo gde bi mogla biti neophodna

doneti odluku u vezi tipa kabla i ispada u pojedinačnom kolu

uključiti dijagnostiku na delu kabla koji je potrebno zameniti.

Uključiti dijagnostiku u tehno- ekonomsku analizu

dodati troškove obuke i vremena za sav inženjerski kadar koji koristi i sprovodi dijagnostiku

opravdanost uključenja dijagnostike. Poređenje slučajeva sa i bez dijagnostike

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-lineon-line PP na preko 629 kablovskih vodova (11kV mreža, EDF Energy)•oko 5% uzorka (30 od 629) preporučeno za temeljnu dijagnostiku i popravku po potrebi– nivo PP preko 200mV. 11 od 30 kablova je imalo kvar unutar 3 meseca•Oko 25% (150 od 629) zahteva praćenje PP – nivo PP preko 70mV

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-lineOn-line Off-lineOff-line

Prednosti 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

On-line Off-line

broj ispitanih kablova po danu

10-20 2-4, u zavisnosti od uslova merenja, npr. potreba isključenja

dostupnost lako i brzo postavljanje, povezivanje i ispitivanje!

može zahtevati puno vremena zbog isključenja i zahteva bezbednosti

uslovi ispitivanja

u normalnim uslovima rada, opterećenja i frekvencije

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

Faza ispitivanja PP

Opis postupka ispitivanja PPObuhvaćen deo mreže

(%)

Trajanje ispitivanja

(po objektu)

faza 1: On-line skrining:

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 on-line monitorom

do 101 dan do 3

meseca

faza 4: On-line Monitoring PP

Kontinualni monitoring sa ugrađenim on-line monitorom

1-5više od

3 meseca

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

a) uređaj za brzi skrinig aktivnosti PP b) za osnovnu dijagnostiku aktivnosti PP

.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.