Mr. Mimo Mirković, ETF PodgoricaMr. Vladan Radulović, ETF Podgorica

I Savjetovanje, 12-16. oktobra, 2009Hotel Maestral, Pržno

MOGUĆNOST PRIMJENE RAČUNARA ZA PRORAČUN PRENAPONA

PRILIKOM DIREKTNIH ATMOSFERSKIH PRAŽNJENJA U

NADZEMNE VODOVE

2

KRATAK SADRŽAJ

1. UVOD

2. Matematički model Vod bez zaštitnog užeta Vod sa zaštitnim užadima

3. PROGRAM ZA PRORAČUN PRENAPONA PRI DIREKTNIM PRENAPONIMA

4. PRIMJERI PRIMJENE PROGRAMA

5. ZALKJUČAK

1. UVOD 3

1. UVOD

nazivni napon mreže - naponski nivo - međufazna efektivna vrijednost napona za koji je oprema konstruisana

najviši napon mreže - najviša dozvoljena vrijednost radnog napona koja smije da se pojavi u normalnom pogonu

prenapon - svako povećanje napona iznad najvišeg napona opreme smatra se da izlazi iz domena normalnog pogona

1. UVOD 4

Prenaponi se prema uzroku nastanka mogu podijeliti na dva osnovna tipa: spoljašnji ili atmosferski prenaponi

direktni i indukovani

unutrašnji prenaponi.

Slika 1.-Procjena amplituda i vremena trajanja pojedinih tipova prenapona

1. UVOD

5

Sa stanovišta ponašanja pri atmosferskim pražnjenjima, svi nadzemni vodovi se mogu podijeliti na tri grupe: vodovi sa čelično-rešetkastim ili armirano-betonskim stubovima

bez zaštitnog užeta, sa zaštitnim užetom i

vodovi sa drvenim stubovima bez zaštitnog užeta.

Kod vodova sa čelično-rešetkastim ili armirano-betonskim stubovima bez zaštitnog užeta atmosfersko pražnjenje može da ugrozi izolaciju na tri načina: direktnim pražnjenjem u fazni provodnik, pražnjenjem u vrh stuba, koje izaziva preskok preko izolacije ka faznom

provodniku (povratni preskok) i pražnjenjem u okolinu voda, koje izaziva indukovane prenapone na

faznim provodnicima.

1. UVOD

2. Matematički model 6

Osnovni električni parametri atmosferskog pražnjenja su: amplituda struje groma, oblik struje groma, strmina strujnog talasa, udarna količina elektriciteta, količina elektriciteta prvog udara,...

Struje groma se kreću od nekoliko kiloampera do preko 250 kA, mada su izmjerene struje i reda 400 kA. Preko 50% struja su do 20 kA dok je procenat struja preko 200 kA manji od 1%.

2. MATEMATIČKI MODEL

2. Matematički model 7

Atmosfersko pražnjenje se pri proračunima prenapona u elektroenergetskom sistemu modeluje preko strujnog talasa koji nailazi po kanalu groma koji se zamjenjuje vodom konstantne karakteristične impedanse. Oblik strujnog talasa se može modelovati na više načina: eksponencijalni oblik strujnog i naponskog talasa, uprošćeni eksponencijalni oblik, talas linearnog čela i linearnog začelja, talas linearnog čela i konstantnog začelja i talas beskonačne strmine čela i konstantnog začelja.

Eksponencijalni oblik strujnog talasa,

Talas beskonačne strmine čela i konstantnog začelja.

Talas linearnog čela i konstantnog začelja

2. MATEMATIČKI MODEL

2. Matematički model 8

Model za vodove sa provodnim stubovima, Vjerovatnoća struje groma

VOD BEZ ZAŠTITNOG UŽETA Pri direktnom udaru groma u fazni provodnik napon koji se javlja na

faznom provodniku prema zemlji dat je relacijom

Pri direktnom udaru groma u stub javlja se napon koji napreže izolaciju voda je

mI

P(I) e

mmf

IU U cos4

g guz g s siz k k

c c

I IU R I l h m h

T T

2. MATEMATIČKI MODEL

2. Matematički model 9

VOD SA ZAŠTITNIM UŽETOM (UŽADIMA) Amplituda napona na konzoli stuba pogođenog atmosferskim

pražnjenjem u odnosu na udaljenu zemlju

2. MATEMATIČKI MODEL

gsuzs s s sk k

c c

IIU R I l h m hT T

Kod vodova sa zaštitnim užadima se mogu razlikovati tri slučaja: pražnjenje u zaštitno uže ili vrh stuba, što izaziva preskok preko izolacije

ka faznom provodniku (povratni preskok), pražnjenje mimo zaštitnog užeta u fazni provodnik i pražnjenje u okolinu voda, koje izaziva indukovane prenapone na fazni

provodnicima.

3. Program 10

3. PROGRAM ZA PRORAČUN PRESKOKA KOD DIREKTNIH ATMOSFERSKIH PRENAPONA

Na osnovu matematičkog modela napravljen je softver za analizu preskoka pri direktnim atmosferskim prenaponima.

Program je urađen u programskom paketu MATLAB u dijelu GUI

Slika .-Algoritam softvera za proračun preskoka pri direktnim atmosferskim prenaponima

Program razmatra direktne atmosferske prenapone i to u dva slučaja: vod sa provodnim stubovima bez

zaštitnih užadi (10 kV i 35 kV), vod sa provodnim stubovima sa

zaštitnim užadima (35 kV, 110 kV, 220 kV i 400 kV)

3. Program 11

3. PROGRAM ZA PRORAČUN PRESKOKA KOD DIREKTNIH ATMOSFERSKIH PRENAPONA

Korisniku je ponuđena opcija promjene sljedećih ulaznih parametara vremena trajanja čela talasa Tc, visina kačenja gornje konzole hk, otpornost uzemljenja stuba Ruz (ovdje treba obratiti pažnju da je otpor

uzemljenja pri udarnom naponu ima različitu vrijednost od otpora pri radnom naponu),

amplituda struje groma Ig, udarni podnosivi napon izolacije Upod.iz. (biranjem naponskog nivoa za koji

se želi proračun automatski se u polje za podnosivi napon upisuje odgovarajuća vrijednost napona, uzeta iz [5]),

karakteristična impedansa provodnika Zc (postoji samo za slučaj voda bez zaštitnog užeta) i

rastojanje do najbližeg provodnika lp (postoji samo za slučaj voda bez zaštitnog užeta).

3. Program 12

3. PROGRAM ZA PRORAČUN PRESKOKA KOD DIREKTNIH ATMOSFERSKIH PRENAPONA

Kao izlazni rezultati, u slučaju voda bez zaštitnog užeta, dobijaju se: vjerovatnoća struje groma, napon koji napreže faznu izolaciju (tačna vrijednost i tekstualno upozorenje),međufazni napon (tačna vrijednost i tekstualno upozorenje) inapon na izolatoru i informacija o tome da li će doći do povratnog preskoka, pri direktnom pražnjenju u stub.

Izlazni rezultati koji se dobijaju u slučaju proračuna za vod sa zaštitnim užetom (užadima) su:

vjerovatnoća struje groma inapon koji napreže faznu izolaciju (tačna vrijednost i tekstualno upozorenje).

4. Primjeri primjene programa 13

4. PRIMJERI PRIMJENE PROGRAMAPRIMJER BR.1 - 35 kV-ni VOD BEZ ZAŠTITNOG UŽETA

4. Primjeri primjene programa 14

PRIMJER BR.2 - 35 kV-ni VOD SA ZAŠTITNIM UŽETOM

4. Primjeri primjene programa 15

PRIMJER BR.3 - 110 kV-ni VOD SA ZAŠTITNIM UŽETOM

4. Primjeri primjene programa 16

PRIMJER BR.4 - 400 kV-ni STUBA SA ZAŠTITNIM UŽADIMA

5. Zaključak 17

5. ZAKLJUČAK

Cilj stvorenog softvera je da olakša statičku analizu direktnih prenapona.

Softver je namijenjen dobijanju okvirnih rezultata kada su u pitanju mreže naponskih nivoa koji su u upotrebi u našoj zemlji.

Korisniku softvera se pruža mogućnost unosa više promjenjljivih, kako bi se što bolje uvidio uticaj pojedinih promjenjljivih na preskočni napon na izolatoru i između provodnika.

Mogućnost poboljšanja ili nadogranje softvera za proračun preskoka može da bude korišćenje strujnog talasa eksponencijalnog oblika, čime bi analiza preskočnih napona bila mnogo preciznija, a sami proračun malo složeniji.

Takođe, kao mogućnost nadogradnje javlja se potreba za proračun preskoka i kod vodova na neprovodnim stubovima.

18

HVALA ZA PAŽNJU

19

20

21