NAUČNI SKUP Pržno, 12.-16.10.2009. CG KO CIGRE   CG KO CIGRE Pržno, 12.-16.10.2009. ANALIZA KOMUTACIONIH PRENAPONA NASTALIH PRI UKLJUČENJU JEDNOG ILI VIŠE VODOVA POD OPTEREĆENJEM mr Snežana Vujosević mr Saša Mujović Elektrotehnički fakultet - Podgorica

Izvršena je analiza komutacionih prenapona koji nastaju prilikom uključenja jednog ili više opterećenih vodova Korišćenjem diskretne metode, uradjen je matematički model Urađen je program u MATLAB-u, koji vrši simulaciju procesa uključenja vodova pod opterećenjem Omogućena je grafička prezentacija posmatranih pojava u dužem vremenskom periodu, kao i proračun traženih veličina · Posmatrani su vodovi različitih naponskih nivoa ( 35 i 110 kV), različitih dužina, kao i raznih vrsta opterećenja · Analiziran je uticaj pojedinih parametara ( naponski nivo, dužina, vrsta opterećenja, broj vodova) na oblik i veličinu komutacionih prenpona

·  Prenaponi koji se javljaju u električnim mrežama mogu se klasifikovati u dvije osnovne grupe - spoljašnje prenapone, nastale usljed atmosferskih pražnjenja - unutrašnje prenapone, čiji je uzrok u samoj mreži · U unutrašnje prenapone, pored ostalih, spadaju i tzv. sklopni prenaponi, koji nastaju pri komutacijama prekidača, bilo u ustaljenom ili u havarijskom režimu. · Uključenje voda (energetizacija voda) je komutacija koja se u praksi veoma često izvodi, pa je neophodno poznavati i prateće pojave koje pri tom procesu nastaju. · Pri ovom procesu može, zavisno od uslova uključenja, doći do pojave sklopnih prenapona koji se kreću i do trostruke vrijednosti nominalnog napona.

Slika 1. Realna šema posmatranog sistema MATEMATIČKI MODEL V P G T l2 l3 lN l1 Z1 Z2 Z3 ZN Slika 1. Realna šema posmatranog sistema

Slika 2. Jednopolna zamjenska šema posmatranog sistema U2 l, c, r, g R U1 U P L e(t) 1 lN Z1 ZN Slika 2. Jednopolna zamjenska šema posmatranog sistema gdje je: Slika 2. Jednopolna zamjenska šema posmatranog sistema e(t) - trenutna vrijednost elektromotorne sile; L=Lg + Ltr- ukupna induktivnost generatora i transformatora; l, c, r, g - podužna induktivnost, kapacitivnost, otpornost i odvodnost voda; R=Rg + Rtr - ukupna omska otpornost generatora i transformatora, Z1-ZN su opterećenja vodova 1-N.

Tabela I – Parametri analiziranih vodova REZULTATI PRORAČUNA Tabela I – Parametri analiziranih vodova Parameri sistema Ems izvora E(kV) Ekvivalentna induktivnost gen. i transf. L(H) Ekvivalentna otpornost gen. i transf. R(Ω) Karakter. impedansa voda Zc(Ω) Podužni otpor voda r(Ω) Podužna indukt. voda l(µH) Podužni kapacitet voda c (η F) Vod br. 1 35 0.5 20 370 0.33 1264 9.236 2 110 350 0.13 1207 9.872

Slika 3. Uključenje vodova naponskog nivoa 35 kV, različitih dužina: l=10 km ( plava), l=20 km ( zelena), l=30 km ( crvena) Maksimalni prenaponi koji se u ovom procesu javljaju iznose Umax1= 42.25 kV, Umax2= 43.68 kV, Umax3= 43.83 kV, a odgovarajući koeficijenti prenapona Kp1=1.478, Kp2=1.53 i Kp3=1.534 Sa porastom dužine voda raste i maksimalni prenapon koji nastaje pri njegovom uključenju

R=1 kΩ ( plava), R=6.5 kΩ ( zelena), R=10 kΩ ( crvena) Slika 4. Uključenje vodova naponskog nivoa 35 kV, sa različitim opterećenjem: R=1 kΩ ( plava), R=6.5 kΩ ( zelena), R=10 kΩ ( crvena) Maksimalni prenaponi koji se u ovom procesu javljaju iznose Umax1= 27.25 kV, Umax2= 43.68 kV, Umax3= 46.26 kV, a odgovarajući koeficijenti prenapona Kp1=0.954, Kp2=1.53 i Kp3=1.619. Sa porastom vrijednosti opterećenja voda raste maksimalni prenapon koji nastaje pri njegovom uključenju

Slika 5. Uključenje vodova naponskog nivoa 110 kV, različitih dužina: l=100 km ( plava), l=200 km ( zelena), l=300 km ( crvena) Maksimalni prenaponi iznose Umax1= 124.344 kV, Umax2= 137.629 kV, Umax3= 152.732 kV, a odgovarajući koeficijenti prenapona Kp1=1.384, Kp2=1.532 i Kp3=1.7 Kao i u slučaju 35 kV vodova, da sa porastom dužine voda raste i maksimalni prenapon koji nastaje pri njegovom uključenju. Kod vodova većih dužina, maksimalni prenapon javlja se u drugoj poluperiodi.

Slika 6. Uključenje vodova naponskog nivoa 35 kV, sa različitim brojem vodova koji su priključeni na sabirnice n=1 (zelena), n=2 (crvena), n=3 ( plava) Maksimalni prenaponi koji se javljaju iznose Umax1= 43.68 kV, Umax2= 34.87 kV, Umax3= 30.54 kV, a odgovarajući koeficijenti prenapona Kp1=1.528, Kp2=1.22 i Kp3=1.07. Može se uočiti da maksimalni prenapon koji nastaje pri uključenju opada sa porastom broja vodova priključenih na sabirnice

Slika 7. Uključenje voda naponskog nivoa 35 kV, sa opterećenjem: R=1 kΩ Xl=11 kΩ Maksimalni prenapon iznosi Umax= 51.19 kV, uz koeficijent prenapona Kp=1.791 U odnosu na vod istih karakteristika koji ima samo aktivno opterećenje, koeficijent prenapona je veći, a prelazni proces odvija se u dužem vremenskom periodu

ZAKLJUČAK - Za pouzdan rad elektroenergetskog sistema, posebno sa aspekta izolacije, veoma je značajna procjena prenapona do kojih može doći pri komutacijama prekidača, i koji, zavisno od karakteristika sistema, mogu dostići veoma visoke vrijednosti Na osnovu sprovedenih analiza i dobijenih rezultata može se zaključiti da je diskretna metoda veoma pogodna za simulaciju komutacionih prenapona - Program koji je, na osnovu razvijenog matematičkog modela, urađen u MATLAB-u daje mogućnost izračunavanja maksimalnih prenapona koji nastaju pri posmatranom procesu, kao i njegovu grafičku prezentaciju - Predloženi program je veoma jednostavan za korisnike, a dobijene simulacije daju podatke koji su neophodni za bezbjedan i siguran rad sistema, naročito kod visokonaponskih vodova gdje je veoma teško doći do odgovarajućih eksperimentalnih vrijednosti