Transcript MOGUĆNOST PRIMJENE RAČUNARA ZA PRORAČUN PRENAPONA PRILIKOM DIREKTNIH ATMOSFERSKIH PRAŽNJENJA U NADZEMNE VODOVE Mr. Mimo Mirković, ETF Podgorica Mr.

MOGUĆNOST PRIMJENE RAČUNARA
ZA PRORAČUN PRENAPONA
PRILIKOM DIREKTNIH
ATMOSFERSKIH PRAŽNJENJA U
NADZEMNE VODOVE
Mr. Mimo Mirković, ETF Podgorica
Mr. Vladan Radulović, ETF Podgorica
I Savjetovanje, 12-16. oktobra, 2009
Hotel Maestral, Pržno
KRATAK SADRŽAJ
UVOD
Matematički model
1.
2.


3.
4.
5.
Vod bez zaštitnog užeta
Vod sa zaštitnim užadima
PROGRAM ZA PRORAČUN PRENAPONA
PRI DIREKTNIM PRENAPONIMA
PRIMJERI PRIMJENE PROGRAMA
ZALKJUČAK
2
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
3
1. UVOD

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
4
1. UVOD

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.
5
2. MATEMATIČKI MODEL

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
6
2. MATEMATIČKI MODEL

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.
2. Matematički model
Talas linearnog čela i
konstantnog začelja
7
2. MATEMATIČKI MODEL


Model za vodove sa provodnim stubovima,
Vjerovatnoća struje groma
P(I) 

VOD BEZ ZAŠTITNOG UŽETA
Pri direktnom udaru groma u fazni provodnik napon koji se javlja na
faznom provodniku prema zemlji dat je relacijom
Uf 

I
m
e 
Im
 U m co s 
4
Pri direktnom udaru groma u stub javlja se napon koji napreže
izolaciju voda je
Ig
Ig
U iz  R uzIg  lsh k
 m sh k
Tc
Tc
2. Matematički model
8
2. MATEMATIČKI MODEL

VOD SA ZAŠTITNIM UŽETOM (UŽADIMA)
Amplituda napona na konzoli stuba pogođenog atmosferskim
pražnjenjem u odnosu na udaljenu zemlju
Ig
Is
U s  R uzIs  lsh k
 m sh k
Tc
Tc

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.
2. Matematički model
9
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
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)
Slika .-Algoritam softvera za proračun preskoka
pri direktnim atmosferskim prenaponima
3. Program
10
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
11
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) i
napon 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 i
napon koji napreže faznu izolaciju (tačna vrijednost i tekstualno
upozorenje).
3. Program
12
4. PRIMJERI PRIMJENE PROGRAMA
PRIMJER BR.1 - 35 kV-ni VOD BEZ ZAŠTITNOG UŽETA
4. Primjeri primjene programa
13
PRIMJER BR.2 - 35 kV-ni VOD SA ZAŠTITNIM UŽETOM
4. Primjeri primjene programa
14
PRIMJER BR.3 - 110 kV-ni VOD SA ZAŠTITNIM UŽETOM
4. Primjeri primjene programa
15
PRIMJER BR.4 - 400 kV-ni STUBA SA ZAŠTITNIM UŽADIMA
4. Primjeri primjene programa
16
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.
5. Zaključak
17
HVALA ZA PAŽNJU
18
19
20
21