Elektrotehnički institut “Nikola Tesla”, Beograd MERENJE SNAGE GUBITAKA U KRATKOM SPOJU BLOK TRANSFORMATORA U POSTROJENJU Dragana Naumović-Vuković*, Slobodan Škundrić*, Ljubiša Nikolić*, Radovan Đukanović**, Andrijana Kaljević** * Elektrotehnički institut „NIkola Tesla“ Beograd , Srbija ** Elektroprivreda Crne Gore, HE “Perućica”, Crna Gora MERENJE SNAGE GUBITAKA U KRATKOM SPOJU BLOK TRANSFORMATORA U POSTROJENJU Dragana Naumović-Vuković*, Slobodan Škundrić*, Ljubiša Nikolić*, Radovan Đukanović**, Andrijana Kaljević** * Elektrotehnički institut „NIkola Tesla“ Beograd , Srbija ** Elektroprivreda Crne Gore, HE “Perućica”, Crna Gora CG KO CIGRE I SAVJETOVANJE 12-16 Oktobar, 2009

Elektrotehnički institut “Nikola Tesla”, Beograd Svrha rada Rešavanje tehničkog problema merenja snage gubitaka u kratkom spoju blok transformatora u postrojenju: - odgovarajuća merna oprema, njen transport i razmeštaj u elektroenergetskom postrojenju - obezbeđenje regulisanog izvora napajanja transformatora snagom od nekoloko stotina kilovata do nekoliko megavata - formiranje mernih kola za struje reda kA - bezbedonosni aspekti rada i merenja u elektroenergetskom postrojenju CG KO CIGRE I SAVJETOVANJE 12-16 Oktobar, 2009

Elektrotehnički institut “Nikola Tesla”, Beograd Svrha rada Rešavanje metrološkog problema merenja snage gubitaka u kratkom spoju blok transformatora pri malim vrednostima faktora snage: - analiza greške merenja snage gubitaka u kratkom spoju - etaloniranje primenjene merne opreme i instrumenata - procena merne nesigurnosti i sledivost rezultata merenja CG KO CIGRE I SAVJETOVANJE 12-16 Oktobar, 2009

Elektrotehnički institut “Nikola Tesla”, Beograd Merna metoda Kratak spoj napravljen je na strani 110 kV namotaja transformatora Napajanje transformatora realizovano je sa niženaponske strane (10,5kV) pomoću odgovarjućeg (pripadajućeg) generatora Primenjena je metoda merenja snage u trofaznom 3-žičnom sistemu pomoću trofaznog elektronskog vatmetra i tri strujna transformatora Strujni transformatori su postavljeni u svaku fazu ponaosob u primarno kolo niženaponskog namotaja blok transformatora. CG KO CIGRE I SAVJETOVANJE 12-16 Oktobar, 2009

Elektrotehnički institut “Nikola Tesla”, Beograd Merna metoda Za temperaturu namotaja usvojena je procenjena temperatura izmerena pomoću postojećeg ugrađenog termometara za merenje temperature ulja, koji je postavljen na odgovarajućem mestu (džepu) u poklopcu kućišta transformatora i prenosnog termometra Merenje otpornosti namotaja transformatora obavljeno je jednosmernom strujom po U/I metodi. CG KO CIGRE I SAVJETOVANJE 12-16 Oktobar, 2009

Električna šema merenja gubitaka pri ogledu kratkog spoja Elektrotehnički institut “Nikola Tesla”, Beograd Električna šema merenja gubitaka pri ogledu kratkog spoja CG KO CIGRE I SAVJETOVANJE 12-16 Oktobar, 2009

Merna oprema i instrumentacija Elektrotehnički institut “Nikola Tesla”, Beograd Merna oprema i instrumentacija elektronski multimetar snage proizvodnje “Megger”, tip PMM-1, (jednovremeno merenje: I, U, P, Q, PF, , f sa osnovnom greškom od ± 0,1 % od merene vrednosti prividne snage u sve tri faze ponaosob tri strujna transformatora prenosnog odnosa 2500 A / 5 A, proizvodnje “Rade Končar”, tip AGE3-24, klase tačnosti 0,5. za merenje otpornosti namotaja transformatrora po U-I metodi upotrebljena su dva multimetra proizvodnje “Fluke”, tip 189 osnovne greške merenja struje i napona ± 0,02 % od merene vrednosti. pad napona na kratkospojnim vezama visokonaponskog namotaja transformatora meren je sa multimetrom “Fluke” tip 189. CG KO CIGRE I SAVJETOVANJE 12-16 Oktobar, 2009

Greške merenja i korekcija Elektrotehnički institut “Nikola Tesla”, Beograd Greške merenja i korekcija gde su: gW  – greška vatmetra, gST  – amplitudna greška strujnog transformatora,  δST – fazna greška strujnog transformatora,  - ugao između merene struje i napona. Ukupna relativna greška merenja snage gubitaka u sve tri faze (R, S, T) definisana je jednačinom: CG KO CIGRE I SAVJETOVANJE 12-16 Oktobar, 2009

Procena merne nesigurnosti Elektrotehnički institut “Nikola Tesla”, Beograd Procena merne nesigurnosti Komponente grešaka sa odgovarajućim tipom raspodele u skladu sa preporukom EAL-4/02 6: greška etaloniranja vatmetra gW, od 0,2 % od merene vrednosti (pravougaona raspodela), greška usled rezolucije vatmetra gWrez, bolja od 0,01% od opsega merenja, (pravougaona raspodela), standardna devijacija ponovljenih merenja , manja od 0,2 % od merene vrednosti (normalna raspodela računata na uzorku od 36 merenja), merna nesigurnost u određivanju amplitudne greške strujnih transformatora gST u apsolutnom iznosu od 0,05% (pravougaona raspodela), merna nesigurnost u određivanju fazne greške strujnih transformatora δST u apsolutnom iznosu od 0.5  (pravougaona raspodela). CG KO CIGRE I SAVJETOVANJE 12-16 Oktobar, 2009

Procena merne nesigurnosti Elektrotehnički institut “Nikola Tesla”, Beograd Procena merne nesigurnosti Na osnovu navedenih komponenti grešaka izračunata je kombinovana merna nesigurnost prema jednačini: Kombinovana merna nesigurnost, sračunata prema gornjoj jednačini manja je od 0,28 % od merene vrednosti snage gubitaka. Kako je među navedenim komponentama grešaka preovlađuje pravougaona raspodela, proširena merna nesigurnost za nivo poverenja od 95 %, određena je tako što je kombinovana merna nesigurnost pomnožena koeficijentom proširenja 1,65. Tako izračunata proširena merna nesigurnost manja je od 0,46 % od merene vrednosti. CG KO CIGRE I SAVJETOVANJE 12-16 Oktobar, 2009

Procena merne nesigurnosti preračunavanja snage Elektrotehnički institut “Nikola Tesla”, Beograd Procena merne nesigurnosti preračunavanja snage Pri određivanju merne nesigurnosti preračunavanja snage gubitaka na nominalnu snagu i na referentnu temperaturu od 75 °C, uzeti su pored navedenih komponenata grešaka koje su participirale u određivanju kombinovane merne nesigurnosti još i sledeće komponente grešaka: greška u merenju struje od 0,1 % od merene vrednosti (pravougaona raspodela) greška u merenju otpornosti, od 0,2 % od merene vrednosti (pravougaona raspodela) greška u određivanju temperature namotaja od 1,5 % od merene vrednosti (pravougaona raspodela) CG KO CIGRE I SAVJETOVANJE 12-16 Oktobar, 2009

Procena merne nesigurnosti preračunavanja snage Elektrotehnički institut “Nikola Tesla”, Beograd Procena merne nesigurnosti preračunavanja snage Ukupna kombinovana merna nesigurnost koja obuhvata i ove dodatne greške manja je od 0,92 % od preračunate vrednosti snage gubitaka, a dominatna je takođe pravougaona raspodela. Za isti nivo poverenja (95%), proširena merna nesigurnost dobija se množenjem ukupne kombinovane merne nesigurnosti koeficijentom proširenja 1,65 što znači da su vrednosti snage gubitaka u kratkom spoju preračunate sa relativnom nesigurnošću koja je manja od 1,5 %. CG KO CIGRE I SAVJETOVANJE 12-16 Oktobar, 2009

Poređenje rezultata merenja snaga gubitaka za T2 i T1 Elektrotehnički institut “Nikola Tesla”, Beograd Poređenje rezultata merenja snaga gubitaka za T2 i T1 Blok transformator T2 : “Rade Končar”, 40 MVA, tip TV40 000 -110, br. 307002/1958, 121 000 V/ 10500 V, 190.9 A/2200 A, 50Hz, Si 123/12 , sprega Yd5, uk =11,00 %  Merena struja (A) 597 1009 1507 Merena snaga (W) 16932 48176 107462 Merena snaga svedena na In i 75° C (kW) 251,39 251,84 250,90 Gubici u bakru svedeni na 75° C (kW) 204,56 204,55 Dodatni gubici svedeni na 75°C (kW) 46,84 49,29 46,35 Blok transformator T1 : “Rade Končar”, 40 MVA, tip TV40 000 -110, br. 307003/1958, 121 000 V/ 10500 V, 190.9 A/2200 A, 50Hz, Si 123/12 , sprega Yd5, uk =11,00 % 485 1049 1414 11136 51976 94275 253,69 252,73 252,51 206,56 47,13 46,17 45,95 CG KO CIGRE I SAVJETOVANJE 12-16 Oktobar, 2009

Poređenje rezultata merenja snaga gubitaka za T7 i T6 Elektrotehnički institut “Nikola Tesla”, Beograd Poređenje rezultata merenja snaga gubitaka za T7 i T6 Blok transformator T7 : “Rade Končar”, 65 MVA, tip TOV65000 -123, br. 309010/1975, 121 000 V/ 10500 V, 310 A/3575 A, 50Hz, Si 123/12 , sprega Yd5, uk =11,02 % Merena struja (A) 1041 1447 2086 Merena snaga (W) 22765 43611 91355 Merena snaga svedena na In i 75° C (kW) 287,42 284,96 286,76 Gubici u bakru svedeni na 75° C (kW) 213,14 Dodatni gubici svedeni na 75°C (kW) 74,28 71,82 73,62 Blok transformator T6 : “Rade Končar”, 65 MVA, tip TOV65000 -123, br. 309009/1975, 121 000 V/ 10500 V, 310 A/3575 A, 50Hz, Si 123/12 , sprega Yd5, uk =11,00 % 1029 1582 2190 21897 51486 99627 285.99 283.73 285.96 213,43 72.56 70.30 72.53 CG KO CIGRE I SAVJETOVANJE 12-16 Oktobar, 2009

Elektrotehnički institut “Nikola Tesla”, Beograd Zaključak Snage izmerenih gubitaka u ogledu kratkog spoja za transformatore T6 i T7 iznose 0.44 % od nominalne snage, a za transformatore T1 i T2 gubici u kratkom spoju su relativno veći i iznose 0.63 % nominalne snage. Gubici u kratkom spoju izmereni su sa mernom nesigurnošču manjom od 1 % a preračunate vrednosti gubitaka na nominalnu struju i referentnu temperaturu sa nesigurnošću manjom od 1,5 %. Standardna devijacija ponovljenih merenja snage gubitaka je reda 0,25%, a uticaj merene struje na vrednost određivanja nominalnih gubitaka snage je na nivou standradne devijacije ponovljenih merenja. CG KO CIGRE I SAVJETOVANJE 12-16 Oktobar, 2009

Elektrotehnički institut “Nikola Tesla”, Beograd Zaključak Rezultati merenja kao i sprovedena analiza grešaka merenja i merne nesigurnosti pokazuju da je moguće meriti gubitke snage energetskih transformatiora u ogledu kratkog spoja na terenu. To jeste zahtevan tehnički i metrološki zadatak, ali se može uspešno realizovati sa savremenom preciznom mernom opremom i brižljivom metrološkom pripremom. CG KO CIGRE I SAVJETOVANJE 12-16 Oktobar, 2009

Rezultati merenja snaga gubitaka blok transformator T7 Elektrotehnički institut “Nikola Tesla”, Beograd Rezultati merenja snaga gubitaka blok transformator T7 Blok transformator T7 : “Rade Končar”, 65 MVA, tip TOV65000 -123, br. 309010/1975, 121 000 V/ 10500 V, 310 A/3575 A, 50Hz, Si 123/12 , sprega Yd5, uk =11,02 %   Merena struja (A) 1041 1447 2086 2452 Mereni napon (V) 235,0 327,6 473,1 556,4 Merena snaga (W) 22765 43611 91355 126533 Izmerena temperatura (°C) 24,5 Izmerena učestanost (Hz) 49,985 49,995 49,970 49,980 Merena snaga svedena na nominalnu struju (kW) 267,16 264,22 266,36 266,53 Gubici u bakru pri nominalnoj struji (kW) 178,42 Dodatni gubici (kW) 88,74 85,80 87,92 88,11 Merena snaga svedena na In i 75° C (kW) 287,42 284,96 286,76 286,90 Gubici u bakru svedeni na 75° C (kW) 213,14 Dodatni gubici svedeni na 75°C (kW) 74,28 71,82 73,62 73,76 CG KO CIGRE I SAVJETOVANJE 12-16 Oktobar, 2009

Rezultati merenja snaga gubitaka blok transformator T6 Elektrotehnički institut “Nikola Tesla”, Beograd Rezultati merenja snaga gubitaka blok transformator T6 Blok transformator T6 : “Rade Končar”, 65 MVA, tip TOV65000 -123, br. 309009/1975, 121 000 V/ 10500 V, 310 A/3575 A, 50Hz, Si 123/12 , sprega Yd5, uk =11,00 %   Merena struja (A) 1029 1582 2190 2453 Mereni napon (V) 233.6 356.2 494.1 553.9 Merena snaga (W) 21897 51486 99627 125002 Izmerena temperatura (°C) 26 Izmerena učestanost (Hz) 50.09 49.85 49.88 49.9 Merena snaga svedena na nominalnu struju (kW) 265.34 262.64 265.30 265.26 Gubici u bakru pri nominalnoj struji (kW) 178.66 Dodatni gubici (kW) 86.68 83.98 86.65 86.60 Merena snaga svedena na In i 75° C (kW) 285.99 283.73 285.96 285.92 Gubici u bakru svedeni na 75° C (kW) 213,43 213,42 Dodatni gubici svedeni na 75°C (kW) 72.56 70.30 72.53 72.50 CG KO CIGRE I SAVJETOVANJE 12-16 Oktobar, 2009

Rezultati merenja snaga gubitaka blok transformator T1 Elektrotehnički institut “Nikola Tesla”, Beograd Rezultati merenja snaga gubitaka blok transformator T1 Blok transformator T1 : “Rade Končar”, 40 MVA, tip TV40 000 -110, br. 307003/1958, 121 000 V/ 10500 V, 190.9 A/2200 A, 50Hz, Si 123/12 , sprega Yd5, uk =11,00 %   Merena struja (A) 485 1049 1414 Mereni napon (V) 219,4 475,0 641,2 Merena snaga (W) 11136 51976 94275 Izmerena temperatura (°C) 27,5 Izmerena učestanost (Hz) 49,94 49,98 49,96 Merena snaga svedena na nominalnu struju (kW) 229,50 228,38 228,12 Gubici u bakru pri nominalnoj struji (kW) 174,91 Dodatni gubici (kW) 54,59 53,47 53,21 Merena snaga svedena na In i 75° C (kW) 253,69 252,73 252,51 Gubici u bakru svedeni na 75° C (kW) 206,56 Dodatni gubici svedeni na 75°C (kW) 47,13 46,17 45,95 CG KO CIGRE I SAVJETOVANJE 12-16 Oktobar, 2009

Rezultati merenja snaga gubitaka blok transformator T2 Elektrotehnički institut “Nikola Tesla”, Beograd Rezultati merenja snaga gubitaka blok transformator T2 Blok transformator T2 : “Rade Končar”, 40 MVA, tip TV40 000 -110, br. 307002/1958, 121 000 V/ 10500 V, 190.9 A/2200 A, 50Hz, Si 123/12 , sprega Yd5, uk =11,00 %   Merena struja (A) 597 1009 1507 Mereni napon (V) 263,3 445,7 666,8 Merena snaga (W) 16932 48176 107462 Izmerena temperatura (°C) 29,8 Izmerena učestanost (Hz) 49,98 49,95 49,91 Merena snaga svedena na nominalnu struju (kW) 229,54 229,02 228,91 Gubici u bakru pri nominalnoj struji (kW) 174,73 Dodatni gubici (kW) 54,83 53,29 53,18 Merena snaga svedena na In i 75° C (kW) 251,39 251,84 250,90 Gubici u bakru svedeni na 75° C (kW) 204,56 204,55 Dodatni gubici svedeni na 75°C (kW) 46,84 49,29 46,35 CG KO CIGRE I SAVJETOVANJE 12-16 Oktobar, 2009