CAPITOLUL I

Memoriul justificativ

Întrerupatoarele de înalta tensiune sunt aparate electrice automate destinate comutatiei

circuitelor de înalta tensiune parcurse de curent.Sarcinile principale a acestor întrerupatoare sunt

operatiile de stabilire siîntrerupere a curentului de sarcina normala, la interventia voita a

operatorului si sa întrerupa cât mai rapid în mod automat, curentii de scurtcircuit în urma

comenzilor primite de la protectia prin relee (declansatoare). La nevoie aceste întrerupstoare

trebuie sa poata îndeplinii si operatia de reanclansare automata rapida, imediat dupa prima

deconectare, sub actiunea comenzii primite de la dispozitivele RAR.

În ultimele decenii s-au făcut progrese remarcabile în domeniul întreruptoarelor de înaltă

tensiune.

Dacă între 1965-1970, în majoritatea întreprinderilor se fabricau tipurile aşa-zise

„clasice” constând din întreruptoare cu ulei puţin, aer comprimat, cu suflaj magnetic, cu ulei

mult,etc.

După această perioadă, se produce o schimbare, care constă în apariţia treptată în

fabricaţia industrială, a întreruptoarelor ce utilizează ca mediu de stingere şi de izolare,

hexafluorura de sulf.

Construcţia întreruptoarelor cu SF6 a apărut ca urmare a descoperirii proprietăţilor foarte

bune de stingere a arcului electric de comutaţie, pe care le posedă acest gaz. În afară de aceasta,

spre deosebire de alte materiale electroizolante care îşi pierd în timp calităţile de dielectric –

îmbătrânesc - SF6 nu îmbătrâneşte.

De asemenea, spre deosebire de alte medii de stingere a arcului electric, care sub acţiunea

temperaturii ridicate se descompun în gaze ce activează stingerea şi care apoi sunt evacuate din

întreruptor – pierzându-se deci la fiecare rupere, o parte din masa mediului de stingere – SF 6

după ce sub acţiunea temperaturii s-a descompus în elementele sale componente, ulterior

stingerii arcului electric acestea se recombină, păstrând practic neschimbată cantitatea de SF6 din

1

întreruptor. Aceste proprietăţi corelate cu cele de bun dielectric, permit realizarea unor instalaţii

şi aparate electrice de gabarit redus şi capsulate, adică fără comunicare cu mediul exterior.

O proprietate importantă a SF6 este aceea de gaz electronegativ, adică a cărui moleculă

neutră,în urma ataşării unui electron, formează un ion negativ stabil.

Pentru presiuni cuprinse între 1şi 9 bar ( 1 bar=105 N/m2 ), rigiditatea dielectrică a SF6 este – atât

la frecvenţa industrială, cât şi la unda de impuls de 1,2/ 50µs - de peste două ori mai mare decât

cea a aerului aflat la aceeaşi presiune [1].

SF6 pur este un gaz incolor, inodor, nu este toxic şi nici inflamabil, este un gaz greu

densitate 38,8 g/ dm3 la 20oC şi presiune absolută 6 barr, mai dens de 5 ori decât aerul din care

cauză se dispersează greu în atmosferă.

Utilizarea lui se face în stare pură, procentele de impuritate admise( care rezultă din

procesul de fabricaţie este foarte strict controlat prin norme [2].

Impurităţile amintite constau din aer, apă, acizi, fluoruri, uleiuri minerale şi sunt admise

în cantităţi foarte mici, de ordinul câtorva p.p.m.( părţi pe milion).

Constatările fizico-chimice ale gazului SF6, i conferă superioritate faţă de hidrogen sau

azot, astfel:

a) ca izolant SF6, are următoarele proprietăţi:

- la p=5 barr, are o rigiditate dielectrică mai mare de circa două ori decât a aerului şi a

uleiului;

- se autogenerează spontan după o străpungere ( cu tendinţa de creştere ulterioară a

rigidităţii spaţiului străpuns); după o străpungere, creşterea de presiune e neglijabilă.

b)ca mediu de stingere, are următoarele proprietăţi:

- aviditatea pentru electroni;

- diametrul maxim al arcului electric în SF6 redus;

2

- constanta de timp în vecinătatea trecerii prin zero, este de două ordine de maxime mai

mică (1,7µs faţă de 110 µs la aer);

Date fiind cele descrise anterior, aleg soluţia de întreruptor cu presiune mică,cu suflaj

axial, cu loc de rupere pe pol.

Mecanismul de acţionare va fi de tipul, cu acumulare de energie, cu resoarte disc, cu

transmisia energiei la contactele mobile, prin intermediul unui fluid hidraulic.

Tendinţa pe plan mondial în domeniul construcţiei de aparate electrice, constă în a

extinde producţia şi utilizarea întreruptoarelor cu SF6 în detrimentul celor cu ulei puţin, respectiv

a celor cu aer comprimat. Aceasta deoarece în raport cu celelalte tipuri de întreruptoare, cele cu

SF6 prezintă următoarele avantaje, care devin decisive în cadrul unei analize tehnico-economice:

- reducerea numărului de camere de stingere pe pol, pentru aceeaşi valoare a lui Un şi Ir ;

- creşterea capacităţii de rupere pe unitatea de rupere (245kA, 50 kA.);

- reducerea gabaritului (1/10 la instalaţii capsulate în SF6 şi 1/2—1/4 la întreruptoarele cu

SF6);

- creşterea anduranţei între revizii;

- nu prezintă pericol de incendiu sau explozie.

3

CAPITOLUL II

Stadiul actual în construcţia întreruptoarelor de

înaltă tensiune în SF6.

În perioada 1980-1990, pe plan mondial, s-au optimizat construcţiile existente reducându-

se în continuare gabaritele, consumurile la constructor şi cheltuielile de întreţinere la utilizator.

Pe plan mondial s-a perfecţionat întreruptorul cu autosuflaj (se foloseşte energia aerului

pentru mişcarea contactului mobil) şi mecanismul de acţionare cu înmagazinare de energie în

arcuri disc. De remarcat că, transmiterea energiei de la arcurile disc la tija întreruptorului, se face

prin intermediul unui lichid hidraulic.

Într-o serie de ţări europene printre care şi ţara noastră,Un cea mai mare este 420 kV. În

alte ţări europene Un este 765 kV. Şi se efectuează cercetări pentru tensiune de 1100kV…1500kV

în vederea realizării interconectării sistemelor electro - energetice.

În S.U.A. tensiunea nominală cea mai mare este de 765kV, fiind realizate circa 6000km

de linii de transport la această tensiune.

În sistemele electro-energetice cu tensiuni nominale până la 500kV nivelul actual al

curentului de scurtcircuit este de 63 kA. În sistemele cu tensiunile nominale de 765kV, într-o

serie de cazuri este necesară instalarea unor întreruptoare cu capacitate nominală de rupere de

80kA. La tensiune de 1100…1500kV, această valoare va creşte probabil până la 100 140kA.

Valoarea maximă a curenţilor nominali ai întreruptoarelor de serie mare cu SF6 este de

4000A. Firma Siemens a mărit curentul nominal al întreruptorului cu SF6 pentru instalaţii

capsulate la 765kV până la 8000A.

Firma Toshiba livrează întreruptoare cu SF6 la 330şi 500kV cu curenţi nominali până la 8000A

desfăşurând cercetări pentru mărirea curentului nominal până la 12000A. curenţii nominali de

4

rupere ai întreruptoarelor cu SF6 sunt de 50 63kA. Toate firmele producătoare de astfel de

întreruptoare desfăşoară o intensă activitate în sensul sporirii capacităţii lor de rupere.

Firma B.B.C. are comenzi de staţii complet capsulate cu curenţi de rupere de 70…80 kA.

Firma Merlin-Gerin urmăreşte o creştere a curenţilor de rupere în următorii 2…3 ani

până la 80…100 kA.

Creşterea continuă a cererii de energie electrică şi dezvoltarea reţelelor de înaltă tensiune

au avut ca rezultat creşterea curenţilor de scurt circuit. Ca o consecinţă, întreruptoarele utilizate

în reţele trebuie să fie capabile să întrerupă curenţi de scurt circuit din ce în ce mai mari.

Utilizarea SF6 ca agent de stingere şi de izolare a condus la rezolvarea cu succes a

problemelor. Deci, atenţia constructorilor de întreruptoare s-a îndreptat asupra creşterii

performanţelor camerelor de stingere în condiţiile reducerii gabaritului şi numărului de puncte de

rupere.

În prezent s-a renunţat la construcţia de întreruptoare cu dublă presiune (presiune joasă pentru

izolare şi presiune înaltă pentru stingerea arcului) şi s-a dezvoltat intens construcţia de

întreruptoare cu autocompresie. Această construcţie utilizează SF6 ca agent de izolare şi de

stingere a arcului la o presiune unică.

5

CAPITOLUL III

PERFORMANTE ,TENDINTE

Tendinta actuala în ceea ce priveste constructia întreruptoarelor de înalta tensiune cu SF6 pe plan

mondial vizeaza: realizarea unei capacitati de rupere marite la 100kA; realizarea etansarilor cu

ferofluide magnetice; optimizarea mecanismelor de actionare pentru asigurarea comenzilor

sincrone prin prevederea unor dispozitive electronice; computerizarea sistemelor de

protectie, comanda si diagnoza pentru cresterea fiabilitatii întrerupatoarelor; cresterea perioadei

de revizie la 20-30 de ani; proiectarea asistata de calculator a întrerup_toarelor. Astazi se

realizeaza întrerupatoare capsulate cu SF6 ce cuprind într-un lot unitar barele colectoare,

separatoarele, întrerupatorul de putere, reductoarele de tensiune si curent. Introducerea în

exploatare a acestor instalatii, ce reprezinta solutia cea mai favorabila pentru domeniul înaltei

tensiuni, fapt justificat de urmatorii factori: necesitatea de transfera energieelectrica în centrele

industriale _i în ora_ele mari cu o tensiune nominal_ cât mai ridicata si de a afecta un spatiu cât

mai redus pentru statia de conexiune sau de transformare; eliminarea defectelor posibile din

cauza poluarii în zonele industriale sau cu atmosfera salina; cresterea gradului de securitate,

carcasele metalice fiind legate la pamânt; eliminarea pericolului de explozie; exploatare mai

simpla si fiabilitate ridicata.

6

Figura 4.21. Anduranta întrerupstoarelor de înalts tensiune

Datorita proprietatilor dielectrice bune, aceste întrerupatoare s-au dezvoltat în variantele cu

autocompresie, ce folosesc deplasarea contactului mobil la deconectare pentru comprimarea

gazului. Firma Electroputere Craiova a realizat 1979 primul întrerupator capsulat cu SF6 de 123

kV/2000A, iar în 1984 a realizat un întrerupator integral în constructie independenta cu

autocompresie de 145kV (3150A si putere de rupere 40kA). În anul 1986 s-a realizat un

întrerupator de 170kV/ 3150A/ 40kA. Principiul functionarii camerelor de stingere cu

autocompresie este prezentat în figura 4.20. exemplificat pentru o camera de stingere folosita la

întrerup atoarele AEG la tensiuni între 72,5 kV si 765kV. Presiunea gazului SF6

în interiorul camerei este de 5 bari.

7

1- piston fix, 2- cilindru de compresie, 3- piesa de contact, 4- contact pentru contactul nominal,

5- ajutaj izolant, 6- piesa de contact pentru arcul electric,

7- flanae de racord, 8- cavitate, 9- filtru de alumina (Al2O3).

În pozitia închis a) se stabileste continuitatea circuitului prin contactul fix tubular 6 si contactul

mobil de tip tulipa 4. Prin actionarea asupra tijei de comanda, solidara cu cilindrul de

autocompresie 2 si contactul mobil 4 apare arcul electric între contactul fix si contactul de arc din

interiorul tulipei 6. Contactul mobil împreuna cu cilindrul de autocompresie se deplaseaza în

directia pistonului fix 1, comprimând gazul si obligându-l sa treaca prin orificiile de cilindru si sa

patrunda în zona arcului electric unde se realizeaza un puternic suflaj longitudinal datorita formei

duzei 5, ceea ce contribuie la rapida stingere arcului electric. Capacul prins de camera de stingere

prin intermediul flansei 7 cuprinde un filtru de alumina 9, rolul de a curata gazul de florurile

metalice ce se formeaza. Refacerea rapida a rigiditatii dielectrice a gazului SF6, ofera acestui tip

de întrerupator posibilitatea de a fi utilizat la deconectarea sarcinilor capacitive.

8

Utilizând principiul modulului pot fi construite întrerupatoare pentru tensiuni foarte înalte cu mai

multe camere de stingere. Actionarea acestor întrerupatoare se face pneumatic cu ajutorul

cilindrului 16 si a pistonului solidar cu tija 15. Duzele din materiale conductoare sunt executate

din metale sau grafit. În prezent duzele la întrerupatoare se fac cel mai adesea din teflon care

Prezinta niste proprietati speciale: rezistenta mecanica mare, prelucrabilitateusoara, rezistenta la

temperaturi ridicate. Întrerupatoarele cu autocompresie impun anumite cerinte asupra

mecanismului de actionare. Astfel pentru a învinge blocajul ajutajului si presiunea dinamica a

arcului electric pistonul trebuie antrenat de energie în resoarte, sau mecanisme oleopneumatice,

astfel încât pretul de cost al întrerupatorului creste.

Aspecte ale comutaţiei în hexafluorura de sulf

În principiu, un aparat trebuie să stingă atât arcul electric de curent intens, cât şi pe cel de curent

redus. Acest deziderat se realizează printr-o construcţie corectă a ajutajului, care la curenţii

intenşi trebuie să majoreze debitul de gaz şi să evite refularea arcului electric. Refacerea rapidă a

rigidităţii dielectrice, datorită proprietăţilor gazului SF6 , oferă acestui tip de întreruptor

posibilitatea de a fi utilizat la deconectarea sarcinilor capacitive.

Principalele metode de întrerupere a curentului, folosite pentru întreruptoarele cu mare

putere de rupere în SF6 , sunt aşa-numitele:

Metoda „ dublă presiune”

Metoda „autocompresiei”

Întreruptorul cu autocompresie are un ancombrament relativ mai mic decât alte tipuri de

întreruptoare şi nu necesită o întreţinere dificilă. Revizia unui astfel de aparat poate fi făcută la

câţiva ani, cu care ocazie se examinează sistemul de contacte, se înlocuieşte filtrul de alumină, se

verifică garniturile de etanşare şi se reumple cu gaz proaspăt.

9

Coloana arcului în flux longitudinal de SF6

Caracteristicile coloanei arcului în procesul de stingere depind de proprietăţile plasmei şi

de factori externi.

Arcul electric în SF6 are nişte particularităţi ce decurg din proprietăţile fizico-chimice ale

acestui gaz. În primul rând, are o mare importanţă repartiţia temperaturii în secţiunea arcului în

SF6 .

Particularităţile fizico-chimice ale plasmei de SF6 , constau în faptul că temperatura sa de

disociere, de 2100K, este mult inferioară temperaturii de 4000K , la care are loc o creştere

vertiginoasă a conductibilităţii datorită conductibilităţii sulfului.

Datorită acestui fapt în coloana arcului se formează 2 zone:- una centrală( nucleul arcului

9 şi una periferică( stratul superficial). Nucleul arcului conductor are o conductibilitate foarte

ridicată. În acest nucleu, datorită pierderilor, plasma se încălzeşte la temperaturi ridicate.

Stratul superficial nu este conductor dar are o conductibilitate termică foarte mare. O

astfel de structură a coloanei arcului este caracteristică gazelor moleculare. Pentru coloana

arcului stabilit într-un tub sau răcită slab în azot, nucleul se formează dacă temperatura atinge

temperatura de disociere ( 7500K ). Această condiţie se îndeplineşte la curenţi suficienţi de mari.

Statul superficial în azot are o temperatură ridicată, dar sub 7500 K şi deci plasma este parţial

conductoare. Astfel, formarea unui nucleu în gazele moleculare obişnuite, se produce uneori la

curenţi mari, pe când la SF6 , acest nucleu se observă şi la curenţi foarte mici. Din această cauză

rezultă că repartiţia radicală a temperaturii în SF6 şi azot se prezintă la aceeaşi secţiune a arcului.

O asemenea repartiţie a temperaturii este folosită pentru explicarea proprietăţilor de stingere ale

SF6 . Diametrul porţiunii conductoare a arcului în SF6 este mult mai mic decât diametrul arcului

în azot.

La trecerea curentului prin zero procesul de destrămare a coloanei în SF6 va fi mai intens

decât în azot sau în aer, datorită faptului că în volumul conductor de SF6 e conţinută o cantitate

mai mică de căldură decât la aer. Rezultă că stingerea este mai uşoară în SF6 decât în aer.

Capacitatea SF6 de a stinge este condiţionată de proprietăţile termo-chimice ale plasmei.

10

Proprietăţile termo- chimice ale gazului se manifestă în mod diferit, funcţie de intensitatea

suflajului, la suflaj slab rolul preponderent avându-l proprietăţile termo-chimice, iar la suflaj

intens rolul preponderent îl are electronegativitatea.

Stingerea arcului în zona trecerii prin zero a curentului în suflaj longitudinal de SF6.

Caracteristica arcului răcit cu aer şi SF6, diferă puţin în condiţii identice. Cu toate acestea

capacitatea de stingere este de 4-5 ori mai mare. Rezultă că, proprietăţile specifice ale SF 6, se

manifestă la sfârşitul semiperioadei ( la trecerea curentului prin zero ), când valoarea acestuia

scade la 1—5 A. În procesul de stingere, la trecerea prin zero a curentului, înalta sa capacitate de

stingere se îmbină cu rigiditatea dielectrică în SF6.

Experimental s-a constatat că la stingerea cu aer, înaintea trecerii curentului prin zero,

coloana arcului capătă o structură fărâmiţată. Procesul de disipaţie a coloanei are un caracter

sporadic, apărând turbioane şi întreruperi. În acest caz apar, condiţii mai favorabile de schimb

între plasarea coloanei arcului şi jetul de gaze rece.

La suflajul cu SF6 , la trecerea curentului prin zero, coloana arcului îşi păstrează structura

compactă, până când curentul ajunge la zero. Urmele de întrerupere şi turbulenţa, lipsesc chiar

pentru valori foarte mici ale curentului.

În SF6 are loc o scădere bruscă a diametrului şi o oarecare creştere a densităţii de curent,

iar la aer schimbarea diametrului arcului este neînsemnată, densitatea fiind relativ mică şi scade

monoton. Spre deosebire de suflajul cu aer, la răcirea arcului în jet longitudinal de SF6 , se

creează condiţii oarecum diferite de acţiune a pulsaţiilor turbulente din partea jetului de gaz

asupra coloanei. Se poate stabili comparativ turbulenţa în cele două medii. Dacă se ia în primă

aproximaţie curgerea plan paralelă şi egalitatea gradienţilor:

atunci, raportul turbulenţelor poate fi reprezentat prin:

11

Unde: = densitatea

j = densitatea de curent ( A/m )

Corespunzător concentraţiei electronilor:

n0 =

Pentru coloana de arc în SF6, câmpul magnetic propriu poate fi un factor suplimentar,

formator de structuri compacte a coloanei, spre deosebire de coloana arcului de aer, la dare spre

sfârşitul semiperioadei densitatea de curent este relativ mică. Rezistenţa arcului în SF6 practic nu

variază în timp până la 6…8µs, înaintea trecerii prin zero a curentului.

Pentru t = 6µs avem:

- SF6 : Ra= k1∙ p0,3

- aer : Ra= k2∙ p0,7

Rezistenţa arcului în SF6 , rămânând sensibil mai mare ca în aer depinde mai puţin de

căderea de presiune. Această zonă de trecere a curentului prin zero, sen caracterizează deci

printr-o turbulenţă mai slabă în jet de SF6. proprietăţile dinamice ale curentului se pot caracteriza

prin variaţia temperaturii în secţiunea coloanei în timp, în condiţii date de mediu şi surse de

energie exterioare date.

O măsură comodă pentru aceasta o constituie constanţa în timp a arcului, care rezultă din

ecuaţia energetică a porţiunii de arc. Pentru constanta de timp rezultă relaţia:

12

Unde: r0= raza exterioară a arcului.

= viteza unghiulară a unui grup de particule în rotaţie;

V = viteza liniară a particulelor în direcţia jetului;

∙v = turbulenţa.

La aceeaşi temperatură şi presiune, densitatea în SF6 este de 5 ori mai mare decât

densitatea aerului şi raportul de mai sus este aproximativ egal cu 0,2. Deci, turbulenţa în SF 6 este

mai mică. Stratul superficial al arcului în SF6 are o temperatură de 2100 K şi este supus unei

turbulenţe slabe faţă de aer. Acest strat superficial, cu o constantă de timp mult mai mare ca a

coloanei conductoare înmagazinează căldură în faza de curent intens fiind astfel una din căile de

curent, prin care faza influenţează faza trecerii prin zero a curentului.

Întru-cât diametrul coloanei conductoare a arcului electric răcit în SF6 este relativ mic,

iar densitatea de curent este relativ mare, la trecerea prin zero a curentului în ultimele 6µs, se

poate presupune influenţa presiunii magnetice datorită câmpului propriu.

Presiunea hidrostatică în coloana arcului electric parcursă de curentul I, cu raza r, este

dată de formula:

p0 = n0∙k∙T = = 0,5 ∙ 10-7 ∙ I ∙ J

unde :

n0 = concentraţia de electroni în arcul coloanei;

k = 1,37 ∙ 10-23 J/grad

T = temperatura [k] ;

I = curentul;

13

a = ; pentru temperaturi de 5000K, a=70cm2/s.

În cazul SF6 secţiunea variază brusc, din care cauză se schimbă şi constanta de timp.

Procesele de schimb de căldură sunt neinerţiale şi arcul poate fi considerat cvasistaţionar

pentru intervale de timp oricât de mici. Astfel se explică faptul că la curenţi oricât de mici, se

păstrează coloana arcului coloana lui conductoare.

Curentul în care devine zero, atunci când, conductanţa arcului devine zero, adică la

temperatura plasmei de 4000K.

Conductanţa coloanei de arc în SF6 scade la zero în aproape 0,25µs înainte de trecerea

curentului prin zero, pe când la aer, în condiţii identice, conductanţa rămâne suficient de mare

chiar la trecerea prin zero, ducând la reaprinderea arcului.

Se observă că variaţia rigidităţii la SF6 este mult mai rapidă în special după 0,5µs de la

trecerea curentului prin zero. Aceasta explică faptul că întreruptoarele cu SF6 pot rupe curenţi

mult mai mari în condiţiile dure ale unor scurtcircuite apropiate fără utilizarea rezistenţelor de

şuntare.

Această evoluţie a proceselor din arc în zona trecerii curentului prin zero, are loc numai

dacă viteza la intrarea în duză are o valoare minimă dată de relaţia:

W1>W1 min=620∙

Altfel au loc reamorsări de arc.

Proprietăţile arcului electric de a păstra nucleu conductor până la curenţi foarte mici,

permite deconectarea sarcinilor mici inductive, fără apariţia unor supratensiuni mari.

Un conţinut de până la 20% aer în SF6, duce la o scădere de 10% a vitezei de creştere a

temperaturii de restabilire. La conţinut mai mare de aer, acest parametru se înrăutăţeşte simţitor,

dar chiar la 30% aer valoarea absolută a vitezei de creştere a tensiunii de restabilire poate fi de

6KV/ µs.

14

CAPITOLUL IV

CONCEPTE PRIVIND MENTENANŢA ŞI TEHNOLOGII UTILIZATE

PENTRU SIGURANŢA S.E.N.

Prezentul capitol abordează corelarea privind alegerea tipului de mentenanţă funcţie de:

tehnologiile de realizare a staţiilor de transformare, starea tehnică a instalaţiilor electrice

existente, dotările referitoare la monitorizarea parametrilor de la ansamblurile funcţionale şi

existenţa bazei de date dedicate aferente comportării în exploatare a acestora. Apreciind cât mai

corect riscul asumat de proprietarul/gestionarul instalaţiilor electrice se pot adopta soluţii din

faza de proiectare a staţiilor de transformare care să necesite o mentenanţă redusă dar cu

costuri de investiţii iniţiale mari atât pentru staţii noi cât şi pentru cele retehnologizate.

Cuvinte cheie: tehnologii de staţii, mentenanţă, risc, siguranţă.

4.1. GENERALITĂŢI

15

Astăzi, când presiunea asupra proprietarilor/ gestionarilor de instalaţii electrice a crescut

datorită cerinţelor crescânde de mentenabilitate şi eficienţă care trebuie asigurate în condiţiile

dezvoltării pieţei de energie şi exigenţelor impuse de interconexiunile dintre marile sisteme

electroenergetice, alegerea din faza de proiectare a unor concepte de staţii electrice care să

conducă la siguranţă şi flexibilitate mărită în exploatare, precum şi la o mentenanţă redusă,

devine o preocupare deosebită pentru producătorii, transportatorii, distribuitorii şi furnizorii de

energie electrică.

4.2. CONSIDERAŢII PRIVINDTEHNOLOGIILE DE REALIZARE ASTAŢIILOR DE

TRANSFORMARE

Performanţa unei staţii este dată în principal de trei factori: calitatea ansamblurilor

funcţionale din componenţa acesteia, tipul de schemă monofilară şi sistemul de exploatare

adoptat. Nivelul de performanţă al unei staţii de transformare trebuie să aibă în vedere:

importanţa acesteia pentru sistemul electroenergetic (de interconexiune, de

evacuarea puterii din centrale etc.) natura consumatorilor alimentaţi, riscul asumat de

proprietar/gestionar şi impactul asupra mediului inclusiv asupra populaţiei. Pentru a analiza ce

soluţii tehnologice se impugn la proiectarea staţiilor noi sau la retehnologizarea celor existente,

se vor prezenta principalele tipuri de staţii existente în România şi cerinţele actuale impuse

proprietarilor/gestionarilor acestor staţii în condiţiile unei dezvoltări durabile. În România, la

nivelul anului 2008, cca. 99% din staţiile existente au fost realizate după tehnologia cu izolaţie în

aer (A.I.S) terminologie care a avut la bază IEC 60.050 capitolul 605 şi IEC 60.694, 3.1.2.

Principalele scheme monofilare utilizate în staţiile existente cu tensiuni peste 110 kV inclusiv

sunt de următoarele tipuri: bară simplă secţionată, dublu sistem de bare (cu diverse variante

constructive) bare duble şi bare de transfer, schemă H şi poligonală.

Aparatajul din componenţa staţiilor existente are ca mediu izolant aerul, SF6 şi uleiul

electroizolant iar carcasele şi izolatorii support sunt de porţelan sau materiale compozite.

Indicatorii de fiabilitate ai unei astfel de staţii depind în principal de: flexibilitatea schemelor

monofilare şi performanţele tehnice ale aparatajului, echipamentelor şi materialelor utilizate în

construcţia acestora, inclusiv pentru partea de comandă, control şi protecţie, starea tehnică a

acestora, solicitările dielectrice,

16

energia vehiculată, condiţiile atmosferice, zona de seismicitate şi de poluare şi nu în ultimo rând

de modul cum se execută exploatarea şi mentenanţa acestora. Staţiile în tehnologia A.I.S

sunt de trei tipuri: construcţie normală, compactă (Fig.1) şi cele care combină mai multe

aparate (Fig.2). Fig. 2: Combined switching device

Disconector,

Earthing Switch Pe măsura dezvoltărilor tehnologice s-a

trecut

de la tehnologia A.I.S la G.I.S (staţii cu izolaţie în gaz)

amplasate în mod deosebit în zone urbane şi zone

puternic poluate. În prima etapă izolaţia cu gaz SF6 a

barelor s-a executat monofazat în special pentru staţiile

cu tensiuni de peste 220 kV inclusiv ca ulterior

tehnologia să permită izolare trifazată într-o singură

carcasă. Carcasele în care se află aparatajul şi barele

colectoare trebuie astfel realizate încât scăpările de gaz

(SF6) să nu depăşească 1% timp de un an raportat la

volumul modulelor din staţia respectivă. Deoarece gazul

17

SF6 este considerat o substanţă toxică, în ultimii ani se utilizează o combinaţie de SF6 şi azot în

proporţie de cca. 20% azot. Avantajele majore ale staţiilor capsulate şi izolate cu SF6 sau mixt

(SF6 şi azot) sunt: ocupă un spaţiu mult mai redus decât cele în tehnologia A.I.S (cca. 5%),

fiabilitatea este mărită, emisii reduse de CO2 şi mentenanţa redusă pe durata ciclului de viaţă. Se

menţionează că pentru o staţie cu module G.I.S montate în exterior, dacă se face analiza

economică aplicând metoda cost-beneficiu, rezultă că pe durata de viaţă costurile sunt

comparabile cu o staţie în tehnologia A.I.S. n figurile 3 şi 4 sunt prezente staţii în tehnologia

G.I.S realizate în exterior, precizând că în fig. 4 este arătată partea de 400 kV a staţei Brazi Vest

din gestiunea C.N. Transelectrica – S.A. care conţine un întreruptor pe circuit, bare colectoare

duble cu cuplă transversală, 2 celule de linie, una celulă de AT şi două celule de măsură. În

vederea valorificării avantajelor celor două tehnologii A.I.S şi G.I.S în ultima perioadă sau

realizat staţii cu tehnologia H.I.S (hibride). Mediul izolant din aceste staţii fiind SF6, SF6 + azot

şi aerul. De regulă se foloseşte în cazul acestei tehnologii izolaţia în aer pentru transformatoare,

bare colectoare şi descărcătoare. În figurile 5 şi 6 se exemplifică realizări de staţii cu tehnologia

H.I.S. Fig. 6: Hybrid Substation

4.3. ALEGEREA TIPULUI DE MENTENANŢĂ FUNCŢIE DE TEHNOLOGIA DE

REALIZARE ASTAŢIILOR

În România „Regulamentul de conducere şi organizare a activităţii de mentenanţă”

aprobat de ANRE în 2002, defineşte mentenanţa ca fiind: Ansamblul tuturor acţiunilor tehnice şi

organizatorice care se execută asupra structurilor, instalaţiilor (sistemelor) şi componentelor

(SISC) aflate în exploatare şi care sunt efectuate pentru menţinerea sa restabilirea stării tehnice

necesare îndeplinirii funcţiilor pentru care au fost proiectate Mentenanţa ca obiect al

managementului activelor gestionate sau aflate în proprietatea producătorilor, transportatorilor şi

distribuitorilor de energie electrică, a cunoscutpe parcursul dezvoltării Sistemului

Electroenergetic din România următoarele etape:

4.3.1. Aplicarea mentenanţei corective

Acest tip de mentenanţă presupunea efectuarea de lucrări numai după apariţia unor

incidente sau avarii în instalaţiile electrice. Din experienţa românească, şi nu numai, s-a dovedit

18

că aplicarea acestui tip de mentenanţă era neeconomică şi a avut implicări majore în alimentarea

cu energie electrică a tuturor categoriilor de consumatori. Pentru a elimina deficienţele

mentenanţei corective s-a trecut la mentenanţa preventivă.

4.3.2. Aplicarea mentenanţei preventive bazată pe timp

Ca urmare a creşterii exigenţei consumatorilor privind alimentarea cu energie electrică şi

pentru a răspunde condiţiilor de siguranţă impuse instalaţiilor care formau Sistemul

Energetic Naţional (SEN) au fost elaborate Normative care reglementau categoriile de lucrări

care trebuiau executate la elementele componente ale SEN (întreţinere, revizii tehnice, reparaţii

curente, reparaţii capitale şi modernizări) precum şi intervalele la care

trebuiau efectuate. Mentenanţa preventivă a dat rezultate bune privind continuitatea şi siguranţa

sistemului dar s-a dovedit că nu este o soluţie economică pe termen lung, deoarece se executau

lucrări de mentenanţă şi la echipamente care nu necesitau

acest lucru. În vederea eliminării acestei deficienţe s-a trecut la mentenanţa bazată pe starea

echipamentelor (condiţii).

4.3.3. Mentenanţa bazată pe starea ansamblurilor funcţionale

Bazat pe starea tehnică a ansamblurilor funcţionale, rezultată din măsurătorile anterioare

şi ţinând seama de importanţa staţiilor de transformare au fost selectate în vederea efectuării

lucrărilor de mentenanţă numai o parte din ansamblurile de acţionare din staţii. Acest tip de

mentenanţă a condus la reducerea costurilor dar şi aceasta nu

garantează coeficienţi de siguranţă mărită pentru SEN.

Pentru obţinerea unor coeficienţi de siguranţă pentru SEN la nivelul cerut de reglementările

UCTE s-a trecut la mentenanţa bazată pe fiabilitate.

4.3.4. Mentenanţa bazată pe fiabilitate

Mentenanţa centrată pe fiabilitate puneaccentul pe fiabilitatea ansamblurilor funcţionale

stabilită încă de la faza de proiectare a ansamblului respectiv şi a elementelor componente ale

19

acestuia. Acest tip de mentenanţă permite înlocuirea unor elemente sau chiar a ansamblului

funcţionalţinând seama de durata normată prevăzută de proiectantul ansamblului, suplimentar

faţă de cele depistate ca fiind necorespunzătoare cu ocazia măsurătorilor. Cu toate că acest tip de

mentenanţă pe lângă reducerea costurilor a îmbunătăţit şi indicatorii de siguranţă pe staţii şi

ansamblu SEN totuşi se păstrează un risc dedefectare în mod deosebit pentru echipamentele

importante (transformatoare, bobine de compensare, compensatoare sincrone şi altele). În

vederea optimizării costurilor, prevenirii defectării ansamblurilor şi minimizării riscului

de apariţie a unor defecte în staţii şi pe totalRET se propune aplicarea mentenanţei bazatăpe risc

cunoscută ca mentenanţă focalizată peperformanţă.

4.3.5. Mentenanţa bazată pe risc/focalizată peperformanţă

Acest tip de mentenanţă reprezintă „Ansamblul lucrărilor de mentenanţă preventivă

stabilite pe baza unui volum mare de monitorizări, cunoaşterii evoluţiei parametrilor de la

echipamentele importante, cunoaşterii caracteristicilor şi performanţelor elementelor

componente ale echipamentelor, cunoaşterii costurilor de înlocuire a echipamentului

propriuzis şi a elementelor componente,precum şi a cunoaşterii costurilor asociate”.

Aplicarea acestui tip de mentenanţă presupune existenţa unei baze de date cu software dedicate

privind: performanţele echipamentelor, evoluţia parametrilor în exploatare,

monitorizările şi diagnosticările, evidenţa evenimentelor la fiecare echipament important

(transformator, bobină de compensare etc.) şi costul întreruperilor în alimentarea cu energie

electrică funcţie de natura consumatorilor.

Alegerea tipului de mentenanţă care ar trebui aplicată, bazată pe condiţii, centrată pe

fiabilitate sau bazată pe risc, depinde dacă staţiile sunt noi, retehnologizate, în curs de

retehnologizare sau au o durată normată de viaţă spre limita admisă de fabricanţi sau

reglementările în vigoare.

4.4. CONCLUZII

Nivelul tehnologic de realizare al staţiilor de transformare şi conceptul de mentenanţă

adaptat stării tehnice a acestora sunt elemente esenţiale pentru asigurarea mentanabilităţii

instalaţiilor cu costuri optimizate ţinând seama de durata de viaţă a staţiilor. Cu cât tehnologia de

20

realizare a staţiei este mai performantă, aparatajul din concepţie foarte fiabil, sistemele de

monitorizare şi software-ul dedicate mai complete, specialiştii vor şti să interpreteze cât mai

corect evoluţia parametrilor ansamblurilor funcţionale, cu atât va creşte siguranţa SEN şi vor fi

create condiţiile cerute de dezvoltarea pieţelor de energie la nivel european.

21

CAPITOLUL V

METODE MODERNE DE DIAGNOSTICARE

5.1 FOLOSIREA METODELOR MODERNE DE DIAGNOSTICARE OFF-LINE

A ÎNTRERUPTOARELOR DE MEDIE ŞI ÎNALTĂ TENSIUNE ÎN

CONTEXTUL TRECERII LA MENTENANŢA BAZATĂ PE FIABILITATE

În cadrul procesului de retehnologizare a staţiilor de înalta tensiune s-au înlocuit

echipamentele de comutatie primara cu aparate performante, majoritatea de productie

externă.Firmele producătoare de echipamente de comutaţie nu furnizează date despre metodele

de încercare, instalaţiile utilizate si mărimile înregistrate pentru fiecare aparat, caracteristicile

puse la dispoziţie fiind generale si orientative. Principiile mentenanţei bazate pe fiabilitate, in

curs de implementatre in SEN, invoca demararea lucrarilor de verificare/reparare in functie de

22

alterareaproprietatilor principale ale echipamentului, timpul scurs de la ultima revizie, importanta

echipamentului in punctul de montaj, importanta staţiei in SEN. În lucrare se prezintă instalaţia

Diacom, folosită pentru diagnosticarea off-line a întreruptoarelor de medie şi înaltă tensiune.

Sunt prezentate metodele de diagnosticare şi un studio de caz constând din diagramele obţinute

în timpul testării a două tipuri de întreruptoare noi, cu interpretările corespunzătoare.

1. INTRODUCERE

În cadrul procesului de retehnologizare a staţiilor de înalta tensiune s-au înlocuit

echipamentele de comutatie primara cu aparate performante, majoritatea de productie externă.

Firmele producătoare de echipamente de comutaţie nu furnizează date despre metodele de

încercare, instalaţiile utilizate si mărimile înregistrate pentru fiecare aparat, caracteristicile puse

ladispoziţie fiind generale si orientative. Principiile mentenanţei bazate pe fiabilitate, în curs de

implementatre in SEN, invocă demararea lucrarilor de verificare/reparare în funcţie de alterarea

proprietăţilor principale ale echipamentului, timpul scurs de la ultima revizie, importanţa

echipamentului în punctul de montaj, importanţa staţiei în SEN.Trasarea curbelor de depreciere a

caracteristicilor funcţionale a echipamentelor de comutaţie se poate executa prin metode de

supraveghere continua (monitorizare on-line)., metode de diagnoza la termene prestabilite

(metode off-line) sau la intervenţii limita (defect, avarii ale echipamentelor adiacente, declansari

de scurtcircuit peste numărul garantat). Pentru estimarea gradului de uzura a echipamentului la

un moment dat este necesara inregistrarea unor date initiale in conformitate cu o metodologie

unitara. Acest referential constituie „amprenta initiala” a stării echipamentului.

2. METODE DE DIAGNOSTICARE OFF-LINE

Conceptul de diagnosticare off-line a întreruptoarelor reprezintă o soluţie de compromis

între costuri şi funcţionabilitate, indicând cel mai bun raport cost/utilitate sau cost/parametru

verificat.

Traductoarele utilizate în determinari off-line sunt obişnuite, instalaţia fiind concepută în

sistem cvadripol, în sistem “black bottle”, corelarea între mărimile de intrare şi cele de ieşire

făcându-se prin software specializat, cu conversie analog-digitală şi achiziţie în timp real.

Spre deosebire de metoda de dignoză on-line, în această situaţie măsuratorile se efectuează cu

echipamentul retras din exploatare, dar durata de testare alocată unui ciclu nu depaşeşte 3 ore

pentru o unitate trifazată de 400 kV.

23

Metodologia de lucru cu instalaţia de diagnosticare off-line constă în aplicarea a trei metode

care permit aprecierea stării de uzură a întreruptorului din punct de vedere electric şi mecanic,

precum şi a mecanismului său de acţionare.

Metoda rezistenţei electrice de contact este, probabil, cea mai utilizată metodă de evaluare a

aptitudinii de transport a energiei electrice a unui echipament de comutaţie.

Din analiza caracteristicii rezistenţei electrice se evaluează starea echipamentului în funcţie de:

valoarea rezistenţei electrice a căii principale de curent (rezistenţa se evaluează ca fiind

media rezistenţei electrice pe un interval de timp, de exemplu 0,1 s, într-o zonă de rezistenţă

stabilizată şi/sau de cursă staţionară);

lungimea discontinuităţilor electrice;

lungimea contactului de arc (determinat prin înregistrarea simultană şi a cursei contactului

mobil).

Metoda caracteristicilor cinematice se bazează pe determinarea cursei contactului mobil la

manevre simple, sau la cicluri de manevre. Prin derivarea numerică a cursei se determină viteza,

respectiv acceleraţia contactului mobil.

Caracteristica cursei conţine informaţii importante despre modul în care se realizează cursa din

punct de vedere mecanic. O atentă analiză furnizează informaţii despre: calitatea ungerii

mecanismului de acţionare, energia de acţionare disponibilă, calitatea amortizării sistemului, etc.

Inregistrată simultan cu alţi parametrii, cursa serveşte la o corectă localizare a evenimentelor,

furnizând informaţii utile despre: timpii proprii de acţionare, lungimea contactului de arc, cursa

în contact, etc. Un parametru important este viteza contactului mobil. In mod frecvent

interesează viteza contactului mobil la atingerea, respectiv desprinderea contactelor. In figura 1

sunt date câteva exemple tipice de caracteristici obţinute la sisteme ce prezintă anomalii

Fig.

1. Exemple de cursă normală (cn) şi curse cu anomalii la o manevră de deschidere

Semnificatia notaţiilor din figura 1:

24

a) întrziere în delanşarea mecanismului datorită unei proaste ungeri;

b) viteză scăzută datorată reducerii acumulării de energie în mecanismul de acţionare;

c) amortizare scăzută datorată, de exemplu, defectării amortizorului de cursă ;

d) micşorarea distanţei de izolare datorată, de exemplu, defectării amortizorului de cursă.

Metoda timpilor de acţionare şi a nesimultaneităţilor se bazează pe determinarea

timpilor de acţionare, precum şi a nesimultaneităţilor dintre faze sau camere la manevre simple

de închidere, respectiv deschidere. In circuitul electric al echipamentului se injectează o tensiune

de 1 12 V c.c. şi se înregistrează simultan căderile de tensiune pe faze sau pe camerele

aceleiaşi faze. Pentru determinarea timpilor de acţionare este necesară înregistrarea suplimentară

a curentului prin bobinele de comandă.

Timpii de acţionare se determină ca fiind timpul scurs între momentul apariţiei curentului

prinbobinele de comandă şi momentul în care s-a realizat atingerea / desprinderea contactelor

2. ÎNCERCARI EFECTUATE PRIN METODA OFF-LINE

Încercările şi măsurătorile efectuate prin metoda off-line pentru diagnosticarea întreruptoarelor

de înaltă tensiune sunt :

Măsurarea rezistenţei n regim dinamic ;

Incercări cinematice ;

Măsurarea timpilor şi a nesimultaneităţilor ;

Măsurarea vibraţiilor.

3.1. Masurarea rezistenţei contactelor de regim permanent şi rezistenţei contactelor de arc

(rezistenţă dinamică)

Aceasta metoda impune măsurarea cu o sursa de curent continuu intens (500-800 A) la joasă

tensiune, într-un ciclu complet I-D sau D-0,3s-I-D (RAR). Măsurarea se executa cu o instalaţie

automata.

In figura 2 este prezentat un exemplu de oscilogramă obţinută la o manevră de

anclanşare/declanşare a unui întreruptor de medie tensiune :

25

Fig. 2.

Oscilograma obţinuta prin metoda rezistentei electrice de contact

Printr-o interpretare corectă, dintr-o astfel de oscilogramă se pot determina valorile

rezistenţei contactului (dinamice), lungimea discontinuităţilor electrice, lungimea contactului de

arc.

3.2. Încercări cinematice

3.2.1. Poziţia contactelor principale

Poziţia contactelor principale este importantă în determinarea cursei totale şi a cursei în

contact, distanţa dintre contactul de arc şi cel permanent fiind determinată pentru un tip de

echipament. Stabilirea şi reglarea poziţiei contactelor principale elimină încălzirile zonei de

contact, iar în poziţia deschis asigură spaţiul necesar de izolare la tensiunea de restabilire

normată.

3.2.2. Caracteristicile de acţionare

Forma caracteristicilor de acţionare (lucru) sunt determinate în aprecierea stării

întreruptorului. Existenţa vibraţiilor la închidere poate determina un curent de prearc care uzează

contactele şi generează supratensiuni importante. Viteza de deschidere influenţează în mod direct

durata arcului, iar acceleraţia mărită în momentul desprinderii contactelor (generatoare de suflaj

suplimentar) ajută la ruperea arcului electric de curent mic. În consecinţă, determianrea

acceleraţiei, vitezei şi vibraţiilor la închidere şi deschidere sînt caracteristici utile a fi evaluate

într-o activitate de diagnosticare

3.3. Măsurarea timpilor de comutaţie şi a nesimultaneităţilor

Măsurarea duratelor de comutaţie şi a curenţilor absorbiti de borbinele mecanismului de

acţionare au o mare importanţă în aprecierea stării de uzura a elementelor aflate în mişcare, uzura

care poate determina creşterea duratelor de arc şi, implicit, măsurarea uzurii contactelor. Timpii

de acţionare se determină ca fiind timpul scurs între momentul apariţiei curentului prin bobinele

26

de comandă şi momentul în care s-a realizat atingerea / desprinderea contactelor. Momentul

atingerii/desprinderii contactului se poate estima din oscilograma obţinută prin metoda

rezistenţei electrice de contact, iar apariţia curentului prin bobinele de comandă poate fi aflat cu

ajutorul unei oscilograme similare celei din figura 3. Nesimultaneităţile se vor determina ca fiind

neconcordanţele dintre timpii de comutaţie a celor 3 faze.

3.4. Măsurarea curenţilor prin bobinele de acţionare

Curenţii prin bobinele de acţionare vor fi determinaţi ajutorul unei oscilograme similară

celei din figura 3, aceste mărimi putănd fi folosite pentru analiza gradului de uzură al sistemului

de acţionare a echipamentului.

Figura 3. Oscilograma folosită pentru determinarea momentului apariţiei curentului prin

bobinele de acţionare.

3. INSTALAŢIA DE DIAGNOSTICARE DIACOM

La ICEMENERG Bucuresti, colectivul Laboratorului de Mare Putere a realizat o instalaţiede

diagnosticare off-line a echipamentului de comutaţie de medie şi înaltă tensiune, la producătorul

de echipament şi în exploatare in sistemul energetic, pentru stabilirea performanţelor

echipamentului şi a momentului de aplicare a programului de mentenanţă. Instalaţia este utilizată

pentru:

înregistrarea curentului şi a căderii de tensiune pe calea principală de curent; a curentului

prin bobinele de comandă; a cursei contactului mobil;

determinarea, în regim dinamic, a rezistenţei electrice a căi principale de curent şi a vitezei

contactului mobil;

determinarea timpilor proprii de acţionare şi a nesimultaneităţilor la conectare şi

deconectare;

Descrierea şi principiul de funcţionare:

Instalaţia de diagnosticare este de tip portabil, destinată diagnosticării off-line a

27

întreruptoarelor de înaltă tensiune prin metodele rezistenţei electrice de contact şi a

caracteristicilor cinematice.

Este compusă din doua module principale:

modul de achiziţie si transmitere comenzi (execuţie);

modul de comandă.

În figura 4 este prezentată schema bloc a instalaţiei în care:

1 - Modul de comanda;

2 - Modul executie;

3 - Modul achizitie;

4 - Traductor de cursa;

5 - Baterie auto 12V/88Ah;

Sh5 - Sunt pentru curentul prin bobinele de comanda: In=10A;

Sh700 - Sunt pentru curentul prin circuitul principal: In=1000A;

RBI - Releu comanda bobina de inchidere;

RBD- Releu comanda bobina de deschidere;

RCP- Releu comanda contactor circuitul principal;

CP - Contactor circuitul principal;

MIz - Modul izolatori galvanici;

SAIz - Sursa de alimentare modul izolatori galvanici;

PB - Placa de borne.

Instalaţia are în componenţa sa accesorii constînd din traductoare de cursă liniară şi de

rotaţie, dispozitive de prindere a traductoarelor de cursă, baterie auto 12V/88Ah, cabluri de forţă,

de comandă şi măsură.

28

Fig. 4. Schema bloc a instalaţiei de diagnosticare a întreruptoarelor

Instalaţia se conectează în paralel la circuitul de comenzi operative al întreruptorului. Cu

ajutorul modulului de comandă se selectează tipul de manevră ce urmează a se efectua. Se

lansează în execuţie programul corespunzător metodei de diagnosticare ce va fi utilizată şi se

introduc datele

pentru iniţializarea achiziţiei (rata de achiziţie, număr de eşantioane, ordinea canalelor de

achiziţie), precum şi pentru definirea caracteristicilor încercării (tip manevră, fază, pol, cameră

de stingere).

Prin acţionarea butonului principal al modulului de comandă se emit simultan semnale de

tensiune pentru:

acţionarea releului contactorului din circuitul căii principale de curent

declanşarea achiziţiei la interfaţa analog-numerică.

Cu o intîrziere ce depinde de tipul de manevră ce se efectuează, se emite semnal de tensiune

pentru acţionarea releului din circuitul bobinelor de inchidere/deschidere.

În timpul efectuării de catre întreruptor a tipului de manevră selectat se achiziţioneaza datele

corespunzătoare semnalelor electrice aplicate la intrarea canalelor specificate în faza de setare a

programului de achiziţie.

Semnalele analogice furnizate de traductoarele de cursă, tensiune şi curent sunt conectate la

un modul de amplificatoare cu izolare galvanică prin fire cu ecranul conectat la masă în scopul

eliminării perturbaţiilor electromagnetice caracteristice staţiilor de înaltă tensiune. Din modulul

de

amplificatoare cu izolare galvanică semnalele electrice sunt transferate la intrarea în placa de

achiziţie numerica şi apoi în calculator pentru prelucrări numerice şi stocare în fişiere în a căror

denumire sunt transmise caracteristicile încercării.

4. ÎNCERCĂRI DE DIAGNOSTICARE

Utilizând instalaţia Diacom s-au efectuat peste 2000 de încercări pe întreruptoare de medie şi

înaltă tensiune, iniţiindu-se o bază de date care constituie principala sursă de informaţii în

optimizarea lucrărilor de mentenanţă pe aceste echipamente.

Pentru exemplificare vom reda încercări pe două tipuri de întreruptoare şi interpretările

aferente.

5.1. Intreruptor de 220 kV, montat în staţie electrică de transport

29

În figurile de mai jos se exemplifică metoda de determinare a amprentei iniţiale pe faza T.

Fig. 5. Variaţia rezistenţei contactului (dinamice) in funcţie de timp.

Diagramă folosită pentru determinarea rezistenţei contactelor de regim permanent

Fig. 6. Variaţia curenţilor prin bobina de acţionare în funcţie de timp.

Diagrama folosita pentru determinarea valorii curentilor

Fig. 7. Variaţia cursei contactului mobil în funcţie de timp

30

Fig. 8. Variaţia rezistenţei contactului (dinamice) in funcţie de timp.

Diagrama folosită pentru determinarea rezistenţei contactelor de arc şi a timpului de anclanşare

Fig. 9. Variaţia cursei contactului mobil la anclanşare în funcţie de timp

Fig. 10. Variaţia vitezei contactului mobil la anclanşare în funcţie de timp

Fig. 11. Variaţia curentului prin bobina de anclanşare în funcţie de timp.

31

Diagrama folosită pentru determinarea timpului de anclanşare

Fig. 12.

Variaţia rezistenţei contactului (dinamice) în funcţie de timp.

Diagrama folosită pentru determinarea duratei vibraţiilor şi timpului de declanşare

Fig. 13. Variatia cursei contactului mobil la declanşare în funcţie de timp

Fig. 14. Variaţia vitezei contactului mobil la declanşare în funcţie de timp

32

Fig. 15. Variaţia curentului prin bobina de declanşare în funcţie de timp.

Diagrama folosita pentru determinarea timpului de declanşare

5.2. Intreruptor de 110 kV, montat în staţie care deserveşte o unitate de producere a

energiei electrice

In figurile de mai jos se exemplifica metoda de determinare a amprentei initiale pe faza S.

Fig. 16. Variaţia rezistenţei contactului (dinamice) în funcţie de timp.

Diagramă folosită pentru determinarea rezistenţei contactelor de regim permanent

Fig. 17. Variaţia curenţilor prin bobina de acţionare în funcţie de timp.

Diagrama folosită pentru determinarea valorii curenţilor

Fig. 18. Variaţia rezistenţei contactului (dinamice) în funcţie de timp.

Diagrama folosită pentru determinarea rezistenţei contactelor de arc.

33

Fig. 19. Variaţia rezistenţei contactului (dinamice) in funcţie de timp.

Diagrama folosită pentru determinarea timpului de anclanşare

Fig. 20. Variatia curentului prin bobina de anclanşare in functie de timp.

Diagrama folosita pentru determinarea timpului de anclansare

Fig. 21. Variaţia rezistenţei contactului (dinamice) in funcţie de timp.

Diagrama folosita pentru determinarea timpului de declansare

Interpretări :

Din diagrama din figura nr. 18 se observa vibraţii la anclanşare.

Rezistenţa contactelor de arc este de 170,2 μΩ, cu 74% mai mare decât pe fazele R si T.

Se recomandă urmărirea variaţiei rezistenţei de arc şi înlocuirea polului la depaşirea cu 20%

a valorii iniţiale.

34

6. CONCLUZII

Programarea lucrărilor de mentenanţă se poate face in mod eficient şi cu puţine costuri

cunoscând starea tehnica reală a echipamentului investigat, raportat la un referenţial ;

Referenţialul este reprezentat de « amprenta initiala » a întreruptorului şi cuprinde rezistenţa

dinamică, caracteristicile cinematice (cursa şi viteza contactelor), timpii şi

nesimultaneitaţile ;

Instalaţia realizată de SC Filiala ICEMENERG SA înregistrează toate mărimile

caracteristice ale întreruptoarelor şi poate detecta atât neconformităţi de funcţionare ale

echipamentelor de comutaţie cât şi cauzele care au produs aceste neconformităţi ;

Utilizarea initială şi ciclică a instalaţiei de diagnoză permite înlocuirea mentenanţei

programate cu mentenanţa predictivă, cu influenţe importante asupra costurilor de

întreţinere şi de retragere din serviciu a echipamentelor de comutaţie supravegheate

5. 2 Folosirea termometrelor IR Fluke 66 şi 68 pentru depanarea electrică şi mentenanţă

preventivă şi predictivă

Datorită existenţei a numeroase sisteme interconectate şi echilibre de

sarcină sensibile în fabricile din zilele noastre, există destule cauze

generatoare de defecte.

Prin instituirea unei întreţineri preventive şi predictive regulate, putem

observa problemele înainte de producerea lor şi putem reduce considerabil

şansele de cădere ale sistemului.

Problema este găsirea unei căi de monitorizare eficientă a tuturor acestor

sisteme. Aici termometrele cu infraroşu devin utile. Schimbările de

temperatură indică de multe ori căderea, iar termometrele cu infraroşu fac

35

mai uşoară măsurarea frecventă şi rapidă a temperaturii.

Această notă de aplicaţie explică modul de utilizare a termometrelor IR performante pentru

depanarea electrică şi întreţinerea predictivă.

Principii de bază în măsurarea temperaturii în IR

Un termometru IR poate efectua măsurări rapide, fără contact, de la distanţă. Acesta ne permite

să măsurăm obiecte care sunt periculoase la atingere, cum ar fi ţinte cu energie mare, caustice

sau în mişcare de rotaţie. Termometrele IR cum ar fi Fluke 66 şi Fluke 68 măsoară emisiile

invizibile în infraroşu ale unui obiect şi păstrează valoarea măsurată pe afişaj până când se

realizează o altă măsurare. Aceste măsurări pot fi stocate în memorie pentru a fi afişate mai

târziu. Caracteristica principală a termometrelor IR este raportul distanţă-spot, practic cât de

departe poate măsura termometrul o anumită ţintă cu exactitatea specificată de producător. La

termometrele performante, raportul dintre distanţa până la ţintă şi dimensiunea spotului măsurat

este pe cât de mare posibil. Cu cât raportul este mai mare, cu atât mai mică este şansa de a

măsura neintenţionat zone din jurul ţintei.

Mai multe informaţii despre bazele măsurării temperaturii cu infraroşu pot fi găsite în nota de

aplicaţie Fluke “Măsurări fără contact a temperaturii folosind termometre IR”.

Aplicaţiile termometrelor IR în întreţinerea electrică şi de proces.

ˇ Localizarea întreruptoarelor de suprasarcină într-un panou de distribuţie;

ˇ Identificarea siguranţelor care funcţionează aproape de capacitatea lor nominală;

ˇ Identificarea problemelor în cutiile electrice de comutaţie;

ˇ Monitorizarea şi măsurarea temperaturii rulmenţilor la motoare mari sau alte echipamente

rotative;

ˇ Identificarea punctelor “fierbinţi” în echipamentele electronice;

ˇ Identificarea scurgerilor în vasele sigilate;

ˇ Depanarea valvelor de aburi;

ˇ Localizarea izolaţiilor defecte la conducte sau alte sisteme izolatoare;

ˇ Captarea măsurărilor de temperatură în procese.

36

Identificarea întreruptoarelor de suprasarcină

1 Măsurările de temperatură fără contact pot facilita găsirea unui întreruptor la sau în apropierea

capacităţii sale nominale. Dacă se măsoară circuite cu tensiune mare, fiţi foarte precauţi şi purtaţi

echipament de protecţie adecvat.

2 Scanaţi switch-urile într-un panou întreruptor şi faceţi măsurări.

Notă: Dacă corpul întreruptorului este acoperit de o placă în interiorul panoului va trebui să

îndepărtaţi placa pentru a avea acces vizual asupra ţintei măsurate. Pentru a măsura o arie mică,

este important să vă apropiaţi de ţintă într-un mod rezonabil. De exemplu, Fluke-68 măsoară un

spot de 0.8" de la 36" de ţinta măsurată.

3 Cautaţi variaţii de temperatură de la un întreruptor la altul. Un întreruptor cu o temperatură

măsurată cu aproxiamtiv 5°C mai mare decât a celorlate întreruptoare este foarte probabil să fie

greu sau complet încărcat.

4 Un test adiţional cu un cleşte de curent poate măsura sarcina curent reală şi ajuta să

determinăm cu siguranţă dacă avem nevoie de un întreruptor mai mare sau de o recablare.

Localizarea conexiunilor electrice defectuoase

Căderile din reţeaua electrică sunt cauzate frecvent de terminaţiile corodate, slăbite sau

îmbătrânite. Aceste conexiuni defectuoase în general creează o conexiune rezistivă şi corelate cu

scurgerile de curent generează căldură (P = I2R), adesea conducând la un circuit întrerupt care

poate cauza incendii sau alte condiţii periculoase.

Fiţi foarte precauţi şi purtaţi echipament de protecţie adecvat când lucraţi lângă circuite cu

tensiune înaltă.

Un terminal care măsoară 5°C mai mult decât alte terminale similare este posibil să prezinte

anumite probleme.

Utilizarea termometrelor IR pentru depanarea sistemelor pe aburi şi valve de aburi

37

Aburul este o sursă des întâlnită ca sursă de căldură în multe procese de fabricaţie. Boilerele

reprezintă metoda obişnuită de generare a aburului.

O altă metodă utilizează produse combustibile dintr-un proces, arzând produsele respective

pentru a încălzi un boiler, sau prin supraîncălzirea conductelor de apă într-un incinerator. Aburul

este apoi transportat prin conducte, adesea pe distanţe mari, pentru a fi folosit în zonele

industriale. Chiar dacă aceste conducte sunt izolate, căldura dată de aburi scade cu cât creşte

distanţa, cauzând procesul de condensare.

Condensul (apa) în conductele de aburi reduce energia efectivă a aburului şi poate cauza

dificultăţi în multe procese pe bază de aburi. Valvele de aburi sunt proiectate special pentru a

îndepărta condensul din conductele de aburi.

Testarea izolaţiei: Pentru a verifica izolaţiile conductelor şi boilerelor faceţi o inspecţie cu Fluke

66 sau Fluke 68.

1 Setaţi termometrul cu infraroşu pe modul MAX prin apăsarea pe butonul MODE până când în

partea de jos a display-ului se citeşte MAX.

2 Eliberaţi trăgaciul de măsurare şi scanaţi izolaţia de pe conducte şi boiler. Măsurarea maximă

va fi reţinută şi afişată în partea de jos a display-ului. O zonă neizolată poate prezenta

temperaturi de 400°C sau chiar mai mult.

3 Când aţi găsit punctele fierbinţi corectaţi izolaţia pentru a reduce pierderea de căldură.

Valve de abur: Dacă o valvă de abur se blochează pe poziţia deschis, se va pierde abur, ducând la

o pierdere de energie. Dacă se blochează pe poziţia închis nu va scoate condensul din conductă,

făcând procesul ineficient.

O valvă de abur defectă poate costa o uzină 500$ pe an, iar în fiecare an 10% din valve de abur

se defectează. Din moment ce uzinele mari au până la 1000 de valve de abur, ele pot deveni o

ţintă pentru întreţinere de valoare mare.

Ideal, valva de abur are o intrare de abur şi o ieşire intermitentă de condens.

1 Pentru a verifica dacă valva de abur funcţionează corect, măsuraţi mai întâi partea de intrare a

aburului.

2 Măsurând dinspre intrare spre ieşire, temperatura ar trebui să scadă semnificativ.

38

3 Dacă temperatura nu scade, valva de aburi este blocată pe poziţia deschis şi aburul trece în

conducta de condens.

4 Dacă temperatura nu scade prea mult, valva poate fi blocată pe poziţia închis şi condensul nu

trece.

Determinarea uzurii motorului prin căldura rulmenţilor

Datorită presiunilor de a reduce costurile operative, cei mai mulţi tehnicieni din uzine vor să

optimizeze ciclul de viaţă al motoarelor industriale.

Termometrele IR performante pot ajuta în acest caz, prevăzând când motoarele au nevoie de

întreţinere.

1 Începeţi cu un motor nou, lubrifiat corespunzător şi faceţi măsurările la cămaşa rulmenţilor

când motorul funcţionează. Utilizaţi aceste măsurări ca etalon.

2 Odată cu îmbătrânirea motorului şi a lubrifiantului, rulmenţii se uzează generând caldură prin

frecare, cauzând încălzirea cămaşii exterioare a rulmenţilor.

3 Faceţi măsurări suplimentare la intervale regulate, comparându-le cu măsurarea etalon pentru a

analiza condiţia motorului.

Sfaturi pentru măsurări: Etichetaţi rulmenţii motorului cu temperatura etalon pentru a facilita

comparaţia. Creaţi o ţintă neagră, plană, pentru măsurări precise.

4 Când măsurările indică un rulment supraîncălzit, emiteţi un ordin de întreţinere pentru a înlocui

sau lubrifia cămaşa ceea ce reduce posibilitatea unei căderi a motorului mult mai costisitoare.

Utilizarea termometrelor IR Fluke 66 şi 68

Pentru a activa termometrele Fluke 66 şi 68, doar apăsaţi trăgaciul pentru a începe citirea.

Eliberaţi trăgaciul pentru a vedea ultima măsurare. Se va opri automat după 7 secunde de

nefolosire.

Butonul MODE de măsurare: Comutaţi butonul MODE astfel încât în partea de jos a display-ului

să se citească maximul (MAX), minimul (MIN), diferenţa (DIF), media (AVG), alarma de

minim şi de maxim (LAL şi HAL), ajustarea emisivităţii (EMS) sau modul de măsurare cu sondă

(PRB). Stocarea şi recuperarea măsurărilor: Fluke 66 şi 68 pot măsura şi stoca până la 12 citiri.

1 Pentru a stoca o măsurare, ţineţi apăsat pe trăgaci.

39

2 Apoi eliberaţi şi ţineţi butonul MODE până când apare LOG în partea din stânga jos a display-

ului.

3 Eliberaţi butonul LOG pentru a stoca măsurarea. Va apărea un număr sub indicatorul LOG care

arată în ce locaţie de memorie este stocată măsurarea.

4 Pentru a vizualiza o măsurare stocată, eliberaţi şi ţineţi butonul MODE; când indicatorul LOG

este vizibil, folosiţi tastele jos şi sus pentru a parcurge măsurările.

Setări de emisivitate -

utilizarea sondei opţionale 80PR-60 RTD

Setările pentru ajustarea emisivităţii la Fluke 66 şi 68 permit compensarea efectelor obiectelor

emisive. Obiectele emisive reflectă undele de infraroşu mai degrabă decât să le absoarbă.

1 Pentru a ajusta setările de emisivitate, apăsaţi butonul MODE până când este afişat EMS

(emissivity). Folosiţi săgeţile sus şi jos pentru a schimba setările.

2 Odată ce emisivitatea este ajustată, puteţi să verificaţi setările cu sonda 80PR-60 TRD. Apăsaţi

butonul MODE până când este afişat PRB.

3 Utilizaţi sonda pentru a măsura temperatura la suprafaţa unui obiect.

4 Comparaţi această măsurare cu măsurarea non-contact pentru a verifica setările de emisivitate

pentru utilizarea ulterioară. Sonda 80PR-60 este folositoare pentru verificarea setărilor de

emisiviate. Poate fi folosită şi pentru măsurări precise de temperatură deşi nu este la fel de rapidă

ca o măsurare cu infraroşu.

Cele mai bune soluţii în măsurarea temperaturii IR

Pentru a obţine cele mai bune măsurări non-contact folosiţi aceste indicii:

ˇ Apropiaţi-vă de ţintă în limita siguranţei;

ˇ Când măsuraţi de la distanţă, trebuie să înţelegeţi dimensiunea ţintei măsurate pe baza

raportului distanţă-spot (Vezi Figura 1 şi 2);

ˇ Dacă trebuie să măsuraţi des o ţintă reflectivă, trebuie să acoperiţi suprafaţa reflectivă cu

vopsea neagră sau cu bandă pentru a obţine cele mai bune rezultate. Acest lucru ne asigură şi că

este măsurat acelaşi punct de fiecare dată;

ˇ Luaţi în considerare sursele de radiaţii infraroşu reflective. Obiectele care au suprafaţa lucioasă

reflectivă şi sunt emisive vor reflecta energia infraroşu de la alte obiecte învecinate, incluzând

40

soarele. Aceasta poate interfera cu măsurările făcute asupra radiaţiei IR a ţintei;

ˇ Experimentaţi cu câteva unghiuri pentru a obţine cea mai bună imagine. Este posibil să se

diminueze energia reflectată de la alte surse de energie IR;

ˇ Ajustaţi emisivitatea pentru a minimiza erorile de măsurare. Folosiţi sonda de contact pentru a

verifica aceste setări.

5.3 Comutatorul densitate pentru gazul SF6?

Ce este comutator densitate pentru gazul sf6?

 

Aceste dispozitive sunt folosite pentru a oferi protecţie pentru întrerupătoarele de înaltă

tensiune de circuit faţă de o pierdere de gaz dielectric izolant, hexafluorura de sulf (SF6). Având

în vedere că gazul este conţinut într-un vas de o mărime fixă, orice schimbare a temperaturii va

afecta presiunea din rezervor. Comutator de densitate trebuie să stabilească dacă orice alt gaz

SF6 a fost pierdut chiar şi cu rezervor de presiune aflat în continuă schimbare. Se realizează

acest lucru prin modificarea prevederilor punctelor prestabilite ale nivelului de densitate al

gazului SF6 . În cazul în care o combinaţie de temperatură şi de presiune scade sub nivelurile

prestabilite, comutator va alarma sau bloca(inchide), în funcţie de acţiunile ce se impun.

5.3.2.Cum lucreaza un comutator de densitate pentru SF6?

 

Prin măsurare de presiune şi de temperatură, se poate de duce densitatea gazului SF6.

 

41

Măsurare a presiunii este simplă. Presiunea în vas este aplicat pe un burduf de metal cate

este element sensibil. Forta produsa de burduf apasa pe un mecanism comutator, care este

contrabalansată de un arc calibrat. Acest lucru est un comutator simplu de presiune. Adaosul

de o temperatura de intrare este ceea ce spune comutatorului sa isi modifice punctele stabilite,

astfel încât acesta urmează isochor(densitatea ) corespunzătoare SF6. Temperatura poate fi

introdusa în mai multe moduri:

 

Temperatura „bec sensing” . Un asamble telcomandat bec constă dintr-un tub capilar cu un

bec la unul din capete şi un burduf flexibil de metal pe de altă parte. Ansamblu este umplut cu

un lichid care se va extinde sau contracta, în funcţie de temperatură. Extinderea şi contracţia a

fluidului va determina burduf de a circula şi adăuga sau scade o sarcină la mecanismul de

comutatie de densitatea .Acesta este schimbarea de sarcină care modifică punctele stabilite şi

forţele de la comutatorul de densitate de a urma o isochor specifice. Avantajul de a

mecanismului deste faptul că mecanismul pot fi plasat la distanţă de a comutatorul de densitate

în sine.

 

Detectarea temperaturii interioare. Aceasta se referă la orice metodă

de detectare care este conţinută în interiorul carpului intreruptorului.

În mod obişnuit aceasta constă dintr-o bi-componenta de metal care va

adăuga sau scade o sarcina pe dispozitivul de comutare de densitate, în

acelaşi mod ca un bec de la distanţă. Aceste unităţi sunt de obicei mai compacte şi mai puţin

costisitoare, dar locul de montaj este mai important, deoarece unitatea trebuie să-si schimbe

temperatura cu rată similară cu rezervorul itreruptorului de circuit.

 

Nivelurile de densitate variază în funcţie de nivelul de dielectric necesar, cvu cat este mai ridicat

nivel de dielectrice necesar, cu atat este mai mare presiunea necesară pentru orice temperatură

dată. Temperatura scăzută sau creşterea presiunii va provoca în cele din urmă lichefierea

gazului. Lichefierea este însoţită de o scădere a densităţii şi comutatorul de densitate trebuie să

fie capabil să reacţioneze la scăderea alarmantă de la nivelul adecvat. Unele aplicaţii fac uz de

gaze mixte ,de SF6 şi azot pentru a găsi un echilibru între operaţiunile la temperatură scăzută şi

nivellul de densitate.

42

5.4 TEHNOLOGII DE MONITORIZARE SI DIAGNOSTIC , DE LA DISTANTA , A

IZOLATIEI LA INTRERUPATOARELE CU SF6.

In acest subcapitol sunt prezentate tehnicile avansate de monitorizare si diagnostic penru

intrerultorul cu sf6 . Un sistem de monitorizare pentru descarcarile partiale UHF a fost proiectat

pe baza teoretică şi investigaţii experimentale şi artificiale ,pe baza programelor de simulare.

Sensibilitatea suficient de mare şi precizia pentru utilizarea practică au fost realizate pentru

pentru sistem. Sistemul a fost combinat cucapacitatea reţelele de date de a oferi o monitorizare

on-line la distanţă a sistemului. Un sistem de imagine bazat pe raze X şi senzori pentru

descarcari partiale au îmbunătăţit sensibilitatea lor si acurateţea şi aşa mai departe, pentru a

permite detectarea imperfecţiunile de contacte. Fiabilitate a fost mult îmbunătăţite datorită

acestor evoluţii.

Cuvinte cheie GIS - de izolare - parţială de descărcare de gestiune - Diagnoza -- De

monitorizare

Prezentare

43

GIS (GAS INSULATED SWICH GEAR)= ECHIPAMENTE DE COMUTATIA CAPSULATE

IN SF6 CE FOLSESC INTRERUPTOARE CU SF6.

Timp de aproape 40 de ani, intreruptorul cu SF6 a fost introdus în uz la nivel mondial. Si a fost

folosit în reţelele de transport al energie electrice, la toate nivelele de inalta tensiune , ca aparate

foarte fiabile şi compacte. Sondaje [1, 2] au raportat ca media de defectiuni majore este de

0.75/100 pe an pentru 60 - 700 kV . Rata de eşecuri dartorate izolatiei la toate eşecurile majore

a fost foarte mare.Pentru ca toate părţile de înaltă tensiune sunt închise într-o cuva , este destul

de dificil de a detecta defecte prin mijloacele convenţionale. Pentru a le detecta în faza de

început, o serie de sisteme de diagnosticare au fost instalate .Recent, tehnicile de diagnosticare

au fost mult îmbunătăţite pentru a satisface cererile pentru detectarea chiar mai putin de un min

imperfecţiunile , CBM (condiţie pe bază de întreţinere) şi aşa mai departe. * 7-2-1 Omika-cho,

Hitachi-shi, Ibaraki-ken, 319-1221 Defectele de izolatie sunt clasificate în două categorii. Prima

este, eşecuri care provin de la defecte de izolaţie , cum ar fi particule şi golurile în feronerie. Cea

de a doua este , eşecuri induse de la alte imperfectiuni, cum ar fi la contacte. Un sistem de

monitorizare (PDM) pt o descrcare parţială UHF este capabil să detecteze defectele .La PD pt

a obţine o sensibilitate şi precizie mai mare a în ceea ce priveşte evoluţia sistemului de multi

senzori şi algoritmi de diagnostic au fost dezvoltati [5, 6]. Pt a doua categorie eşec, observarea

pe baza razelor X a pieselor din interiorul GIS-ului reprezintă una dintre metodele cele mai

eficiente. Recent, o noua tehnologie imaginistica a fost dezvoltata în loc de metodă bazata pe

film. Acest lucru permite observarea detaliată a pieselor aflate pe poziţii profunde cu un

singura iradiere cu raze x.

44

Un sensor pt descompunerea gazelor cu sensibilitate îmbunătăţita a fost integrat într-un senzor

hybrid multi-funcţional, care permite mai multe tipuri de monitorizare şi de diagnosticare a

sarcinilor. Acest capitol prezinta recente inovatii in detectare şi tehnologii de diagnostic

pentru GIS. Mai mult decât atât, acest capitol introduce conceptul de o monitorizare de la

distanta pintr-un sistem, comantat de la un centru de monitorizare.

UHF SISTEMUL DE MONITORIZARE AL DESCARCARILOR PARTIALE

Caracteristicile de frecvenţă UHF Sensor

Ca un sistem PDM pt UHF are o sensibilitate ridicată şi răspunsul lui este de o frecvenţă peste

1GHz, influenţează mult răspunsul în frecvenţă şi acesta ar trebui să fi considerată din punct de

45

vedere al reducerii zgomotului. Răspunsul la frecvenţa senzorilor UHF de forma conica şi

forma discului au fost măsurate şi analizate cu ajutorul unui circuit teoretic. Figura 1

prezintă un modeled camera de stingere. Ambele capete au fost inchise cu conductoare conice.

Impedanţă caracteristica a întregului sistem de măsurare a fost stabilita la 50 Ω. Un senzor de

UHF a fost fixat pe un port (200 mm diametru), în mijlocul rezervorului. Cinci tipuri de

senzori (tabelul 1) au fost evaluate în acest sistem demăsurare . Impedanţă caracteristica a

senzorilor UHF a fost, de asemenea, 50 Ω. Capacitance C1 a fost între interior si senzor şi C2 a

fost intre marginea senzorului disc şi mantaua senzorului UHF (Fig. 2). Fiecare senzor disc a

este compus din cuplarea capacitiva C1 şi C2. Cu toate acestea, pentru fiecare senzor conic, C2

a fost considerat ca este egal cu zero. Semnale de 0 dBm (1mW) au fost introduse în rezervor

cu un generator de puls. Fiecare senzor UHF a primit semnalul de ieşire corespunzătoar, în

banda de frecvenţă de până la 1.5GHz. O sarcină de determinare a reflecţiile a reţinut valurile

provocatesi frecvenţele specifice în rezervor. Acest sistem a permis a evaluare a răspunsului

fiecarui sensor UHF în frecvenţă reală.

Figura 3 arată, spectrele masurate a senzorilor conici . Vârfurile frecventelor au fost atribuite

valurilor permanente care a apărut în jurul portului senzorului . Circuitul experimental a fost

analizat cu

software-ul PSpice A / D. Creştere diametrului senzorului a crescut valoarea lui C1. Figura 4

prezintă

rezultatele analizate. Răspunsuri la frecventa care creste monoton au fost destul de asemănătoare

cu cele măsurată în Fig.3, cu excepţia vârfurilor. Acest lucru sa datorat faptului că semnalul

intrare a fost diferenţiat în funcţie de valoarea C1. Acestea au sugerat că răspunsul în frecvenţă

depindea de valoarea lui C1. Cu toate acestea, nici un vârf nu a apărut în analize. Acest lucru a

subliniat că vârfurile nu au avut nici o legătură cu C1.

Varfurile care a apărut în fig. 3 a arătat creştere udelor primite de către fiecare senzor

UHF. Undele au apărut la frecvenţe mai speciale (320, 387, 490, 615MHz, etc), şi pentru a

obţinerea lor a fost nevoie de o putere mare. Mai mult decât atât, acesta a fost confirmat în

experimente de asemenea, că nici o putere efectivă nu a apărut la punctele A - D în jurul

portului de senzor fig. 5. Rezultatul a indicat faptul că numai puteriile reactive ar putea fi

furnizate periodic în jurul senzorului, care au provocat multe vârfuri ale undelor [7].

46

Frecvenţele val ar putea fi exprimate ca funcţii de RI, R0 şi R, în cazul în care RI: raza de

interior, RO: raza a rezervorului GIS şi R: raza portului senzorului (tabelul 2). De la aceste

rezultate, s-au clarificat dimensiunile potrivite ale senzorului.

Nou Dipol Tip senzor UHF

Pentru a spori sensibilitatea a unui senzor UHF pentru PD, este necesar a avea impedanţa

cablului si a zenzorului egala ,care este de obicei 50 - 75 Ω,.

Un dipole antenă are acesta impedanţă. Cu toate acestea, acesta coventie are următoarele

probleme. Acesta sensibilitate arată un vârf la rezonanta intre frecvenţe şi se dezintegrează rapid

pe ambele margini ale frecvenţei de rezonanţă. Un senzor de PD trebuie să aibă un răspuns largă

gama de frecvenţe . Pentru a satisface aceste cerinţe, un nou Senzor UHF a fost făcută cu ajutorul

a două jumătati de plăci de disc. Acest senzor a fost conceput ca senzorul de interior, care

urmează să fie instalat în interiorul rezervorului GIS. PD a fost măsurate în dBm, unitatea în

intervalul de frecvenţă este mai mare decât câteva sute de MHz în metoda de UHF, incarcarile

aparente (pC) din PD au fost simultan măsurate în conformitate cu IEC 60270, măsurarile şi

rezultatele au fost reprezentate grafic ca caracteristici dBm - pC. Distanţa dintre senzorul de

UHF şi surse de PD a fost de aproximativ 1 m. Senzorul intern a avut sensibilitate de 0,3 pC

raportul semnal / zgomot (S / N) = 3. Această valoare a fost de aproximativ zece ori mai mare

decât la cele de tip placa circulara[3]. S a confirmat faptul că noul senzorul au avut un timp de

răspuns suficient de mic pentru a detecta PD, prin intermediul experimentelor efectuate cu

impulsuri artificiale PD

descris în documentul de CIGRE TF [5, 8]. Directivitatea al senzorului a fost mai mică de 5 dBm

chiar şi atunci când senzor a fost intors cu 90 de grade (fig. 7). Prin urmare, după cum

unghi θ al senzorului a fost limitat în cadrul eroare de fabricaţie, influenţa directivitatii s-ar fi

neglijabil în utilizarea practicii.

47

Dimensiunea descarcarilor partiale (PD) se măsoară în unităţi de dBm cu un sistem PDM

UHF .Pd sunt luate in considerare dupa coloarea de pC,conversi dBm-pC este data in curba din

fig. 6 si cu distantele cuvei fig 8. Valorile pC au fost obţinute de către măsurători simultane cu

un PC convenţional

detector convenţional PC. Punctele de masurare convergente se unesc itr-o singura linie chiar şi

atunci când sursele PD au fost modificate. Acest lucru a însemnat faptul că conversie dBm-pC a

fost independent de defectii.

48

Diametrul a fost schimbat 250 - 850 mm. Aceste diametru face obiectul dimensiunii unui

rezervor de GIS clasă 66 - 1,100 kV. Punctele de masurare convergente se unesc intro o singură

linie (Fig. 9), precum şi caracteristicile dBm-pC al PC-ul sunt independente de rezervorul de

măsură. Aparent sarcina q depinde de capacitance a unui spaţiu de descărcare local între un

electrod de inalta tensiune si o electrod legat la pamnt, şi este proporţională cu inversul razei

rezervorului ro chiar dacă qo real, sarcina este constantă, adică q = qo / ro [9]. Undele electro-

magnetice UHF se propagă în GIS în trei moduri (TEM, TE şi TM)..

Forţa câmpului electric Er în fiecare mod este o funcţie de ro, De exemplu, ecuatia TM este . Er

= jωμmCZm (Smnr / ro) [sin (mφ) exp (kγz)] / R (1) unde k = 1 sau -1, γ2 = ω2εμ, ε este

permitivitatea şi μ este permeabilitate, Zm (x) = AJM (x) + BYm (x) în care JM (x) şi Ym (x)

sunt primul şi al doilea tip de funcţii Bessel m. Pentru SMN, A, B şi C coeficienţi sunt

49

determinati de condiţia pe frontieră. Figura 10 arată calculat Er de distribuţie pentru modul

TE11, care este superioară faţă de urmatorul nod inferioar. Intensitatea Er a devenit mai mica

cu cat raza rezervorului a devenit mai mare. Senzorul UHF este montat de obicei, la un rezervor

pe perete, Er pe senzorul de suprafaţă a fost obţinută prin înlocuirea R cu ro. Valoarea Er a fost

proporţională cu 1/ro. Relaţii similare ar putea fi derivate, în fiecare nod. Er şi q au arătat la fel

dependenţa de ro. Acest lucru a fost confirmat de măsurători PD prin care o celulă de fier de

forma unei mingi [10] a fost inserate în rezervoare diferite ca o sursă constantă PD [5]. Acest

lucru a însemnat că, chiar dacă sarcina reala a fost constantă, în cazul în care rezervorul a devenit

mai mare, Q a devenit mai mica şi scăderea a fost în aceeaşi rată ca şi la MC. Din acestea a fost

a concluzionat că conversia dBm- pC ar putea fi exprimată de către o curbă universala, chiar şi

atunci când mărimea rezervorului difera.

Aceste scurgeri de unde UHF poate fi detectate de un senzor de montat extern în jurul

suprafetei exterioare. Senzorul extern este un instrument eficient de monitorizare PD în

GIS ,echipat cu nici o senzor intern. Distanta de la surse PD pana senzorul UHF a fost mai mică

50

de 1 m. Acesta din urmă a avut sensibilitatea comparabila cu senzorul intern în fig. 6. În aplicatii

senzor extern, este important pt ca face diferenta intre zgomote.. Undele electromagnetice

transmise printr-un metal cu ar fi un slot au un plan uniform depolarizare [11]. Caracteristicile

de polarizare ale undelor de radiaţiei electromagnetica au fost investigate folosind schema

experimentala din fig. 11

Prelucrarea imaginilor cu raze X

O zona de contact imperfect,generaza caldura. În cel mai rău caz, zona de contact începe să se

topească din cauza aceastei căldure şi apare defectiunea.

Prin urmare, este important să se verifice starea de contact in fiecare an. Deschiderea sau revizia

este o metodace se bazeaza pe verificarea contactelor si a gazului.. Aceste inspecţii au costuri

ridicate. În plus, GIS poate prezenta probleme cauzate de revizii. Este de dorit ca dignosticul sa

fie facut extern fara a se deschide GIS-ul.

Un instrument de diagnostic pentru acest scop este aparatul de prelucrare a imaginii cu raze x

mobil. Ca o metodă pentru diagnosticarea externa, cu raze X si tehnologie de proiecţie .Un astfel

sistem prezentat în Fig.19.. Sistem cu raze X de prelucrare a imaginii are un dispozitiv special de

baza de imagini (IP) şi un program de prelucrare a imaginii. Radiografiile IP sunt folosite ca un

etector de fotografie fluorescenţă. La teste dupa iradierea cu raze X, datele stocate pe perioada

testului au fost citite prin scanarea unei suprafaţe IP cu o raza laser . Acest sistem a constat

într-un dispozitiv de citire, un dispozitiv de procesare a imaginii, un dispozitiv de înregistrare a

imagiinii , un afişaj CRT şi o imagine foto-disc . Snemnalele detectate au fost transformate într-o

imagine cu ajutorul unităţii de procesare. Eufonia arată gradul de luminozitate şi valoarea IP

care a fost 1024. În consecinţă, în prelucrarea eufonie, nivelul de gri al imaginii, şi anume

valoarea eufonie 0 - 1023, ar putea fi prelucrate de către funcţia de prelucrare. Fiecare valoare

posibilă eufonie a fost luată şi extinsă, contrastul îmbunătăţitsi au fost verificate amanuntit.

Curbe I - III, fig. 20, arată exemple de curbele de eufonie prelucrate.

Figura 21 (a) arată imaginea originală a o parte dintr-un întrerupător de circuit. Această imagine

a fost obţinută prin prelucrarea curbei I (Fig. 20).. Acest sistem are o funcţie de de control , care

a permis observarea piesei intreruptorului clar şi în detaliu de la mică adâncime sau pentru

poziţiile adânci cu o singură iradiere .

51

52

CAPITOLUL VI

Numarul de manevre in gol pentru un intreruptor cu SF6

Valoarea efectiva a curentului I= 2500A, Ir= I2= 16KAI= 2500 valoarea efectiva a curentuluiIr =16000 curentul de rupereI2 = 16000 f= 50Hz frecventaω =2π f pulsatiat1 =10 semiperioda 1t2 =20 semiperioda 2t3=30 semiperioda 4

manevre in gol

N=18 manevre in gol

53

Calculul MTFB, λ si MTR, μ pentru intreruptorul cu SF6

Timpii de functionare:

n =1100t1= 21tn= t1Timpii de reparatie:τ 1 , τ 2 , .......... τn 1 ,n= 1100i =1 .. 1100

MTBF=25;

Rata defectarilor λ =1/MTBFλ =0.04

Similar se introduc notiunile de media timpilor de reparatieτ 1 τ 2 , , .......... τn 1 ,τ 1= 30 timp de reparatieτ i =30 timp de reparative

MTR = 29.973

54

μ =1/MTR= 0.033 ani

BIBLIOGRAFIE

1. Hortopan, G., - ,,Aparate electrice”, Editura didactică şi pedagogică,

Bucureşti, 1980.

2. Peicov, Al., Tuşaliu, P., - ,,Aparate electrice” – proiectare şi construcţie”,

Editura ,, Scrisul Românesc”, Craiova, 1988.

3. Gheorghiu, N., - ,,Echipamente electrice pentru centrale şi staţii”,

Editura didactică şi pedagogică, Bucureşti, 1975.

4. Tuşaliu, P., - ,,Tehnica tensiunilor înalte” Reprografia Universităţii din

Craiova, 1981.

5. Greenwood, A. Electrical Transients in Power Systems, Second Edition,

John Wiley & Sons Inc, 1991.

6. [10] Chowdhuri, P. Electromagnetic Transients in Power Systems, John

Wiley & Sons Inc, 1996.

7. [11] Machado, C. M., Pinto, J. A., Barbosa, M. F. P., “Influence of the

circuit breakers reclosure in the transient stability of an electric power

system using a new hybrid approach”, UPEC 200136th Universities´Power

Engineering conference, University of Wales, 12th-14th September, 2001,

Swansea.

8. [12] Pinto, J. A., Tusaliu, P., Coelho, C. J., “ Capacitor Bank Switching

effects in an Electric Power System Using a Three-Phase Model”, UPEC

55

2002 37th International Universities Engineering Conference, Volume 2,

pp. 647-650, Staffordshire University, 9th-11th September, 2002, United

Kingdom.

9. [13] Tusaliu, P., Coelho, C. J., Pinto, J. A., “ Capacitor Bank switching in

Electric power Systems under balanced conditions”, the Second IASTED

International Conference POWER AND ENERGY SYSTEMS (EuroPES),

Proceedings pp. 222-226, June 25-28, 2002, Crete, Greece.

56