Analysis of the automatic restart device in the Macedonian high voltage network

Охрид 3-6 октомври 2001

Д-р Мито Златаноски, дипл.ел.инж.

"Електротехнички факултет" - Скопје М-р Зоран Јовановски, дипл.ел.инж.

Подружница "Електропренос" - Скопје

АНАЛИЗА НА РАБОТА НА АПВ ВО ВИСОКОНАПОНСКАТА МРЕЖА НА Р МАКЕДОНША

СОДРЖИНА

Употребата ка автоматското повторно вклучуваое претставува многу ефикасен начин за елиминирање на преоднитв грешки, кои како што е познато чинат наЈголем дел од вкушшот број на грешкн, посебно во мрежнте со многу високи напони. Во рефератот е направена аналнза на работата на автоматско повторно вклучување и неговата успешност во мрежата на Р. Македонија во периодот од 1997-2000 год.

АВЅТКАСТ

ТНе иѕе оѓ аи(огес1оѕш§ гергеѕеШѕ уегу еКќиепе шау оЃ еШпшаипѕ Ле спишеп( ѓаи!(ѕ шЈнсН, аѕ ѓаг аѕ иге 1спо\у, 1»уе Ље тајог рал т Ље оуепШ Ѓаи1(ѕ вѕрес!а11у ш Ље пеМгоНсѕ \етЉ (м§Н (еп^1оп 1п && героп, ап апа!уѕ!Ѕ хѕ та<1в оп и»е пе(шоНс оѓ Ље аи(огес1оѕтѕ ат! !(ѕ ѕиссеѕѕ ш (1» МасесЈопшп е!ес1пс пе^оНс Лтп^ Ле репос! ѓгога 1997 ипШ 2000

1. ВОВЕД

Во преносниге мрежи, оо цел да се подобрат условите за пренос на електричната енергија прн појава на куса врска, шврум оветот ое употребуваат две техники на автоматско повторно вклучување на прекинувачнте (АПВ) - техника на еднополно и трополно АПВ. Изборот на една од двете техники, зависи од ннза погонски услови, напонското ниво на мрежата, стабилноста на пренооот, начинот на заземЈување на нултата точка на сиситемот, твхнолошките решенија на опремата која се употребува итн

Техниката на трополното АПВ најчесто се употребува во дистрибутивните мрежи до напонсжо ниво 351сУ, односно во мрежите каде најчесга се повеќефазните гршки и каде не ое располага оо прекинувачи со поединечен погон на секој пол.

Во високонапонскнте мрвжи од напонско ниво 110 1сУ и повисоко, каде нултата точка на мрежата е директно заземјена, околу 50-80% од еднополните земЈОСпоеви се од преоден карактвр, оо што по прекинот на земјоспојот за 3-4 периоди ле<жо се реализира техниката на еднополното АПВ при што ретко се доведува во прашање стабилноста на преносот.

Р34-03

2. КОНЦЕПЦИЈА И КРИТЕРИУМИ ЗА ИЗБОР НА ПАРАМЕТРИТЕ ЗА АПВ ВО ВИСОКОНАПОНСКАТА МРЕЖА НА Р. МАКЕДОНИЈА

Во електроенергетскиот систем на Р. Македонија 110 1сУ далеководи се штитат со дистантна заштита која претставува оддалечена резервна заштита за соседната делница Дистантната заштита е нагодена така да во основно време ги исклучува сите куси врскп кои ќе се случат на (80-90%) од должината на далеководот, додека кусите врски кои ќе се случат

на преостанатите (10-20%) од должината на далеководот ќе се исклучат со временско доцнење од 0,5 ѕ. - време на делување на П-от степен на дистантната заштита. Кусите 110 1сУ далеководи со должина од неколку километри се штитат со надструјна и краткоспо|на заштита. Во 2201сУ мрежа за заштита на далеководите исто така се употребува дистантна заштита. Кај напонското ниво 4001сУ се употребуваат електромеханички дистантен релеј - предвиден како основна заштита и статички дистантен релеј - како резервна заштита Новите 400 КУ далеководи се опремени со две нумеричкн дистантни заштити (принцип на локална резервна заштита).

2.1. Концепција на АПВ која што се употребува во нашата високонапонска мрежа Во високонапонските мрежи најчесто се јавуваат грешки преку електричен лак, кои посебно се непрвдатни бидејки предизвикуваат топење на проводниците како и значителни и трајни оштетувања на надворешната изолација

Доста ефикасен и најчесто употребуван начин за елиминирање на преодните грешки е привременото исклучување, а потоа повторно брзо вклучување на фа*ата односно на далеководот на која/на кој се појавила грешка.

Треба да се каже дека за електроенергетскиот систем еднофазното АПВ е поповолно од трополното од повеќе причини:

• Во текот на краткотрајното исклучување на фазата, на која се појавила грешка, преносот на енергија продолжува да се врши преку двете здрави фази

• Пренапоните кои се јавуваат при манипулациите на еднофазното АПВ се значително лониски отколку при трополното повторно вклучување на далеководите

• Манипулациите при еднофазното АПВ се поповолни од аспект на стабилноста на системот како и торзионите напрегања на генераторите и турбините.

Најголемо влијание за избор на техниката на АПВ има фактот што високонапонската мрежа во Р. Македонија има директно заземјена нулта точка, замкаст карактер, со ретки антенски далеководи, а со тоа висока стабилност на работата во динамички услови на погон.

Во 1101сУ мрежа се употребува спорото еднополно АПВ. Уредот за АПВ се става во работа само за грешки во I степен и се спроведува само за еден обид на повторно вклучување.

Вистинската безнапонската пауза е збир од нагодената безнапонска пауза кор изнесува 0,7 ѕ. и разликата од времето потребно за вклучување и времето потребно за исклучување на прекинувачот (Табела 1).

Кај 150 1сУ извод Аминдео вистинската безнапонската пауза на далеководот претставува збир од нагодената безнапонска пауза која изнесува 0,7 ѕ и разликата од времето потребно за вклучување на прекинувачот (220 тѕ.) и времето потребно за исклучување на прекинувачот

(40±5тѕ.).

Вистинската безнапонската пауза во 220 1сУ мрежа претставува збир од нагодената безнапонска пауза која изнесува 1,2 ѕ. и разликата од времето потребно за вклучување на прекинувачот (160 тѕ.) и времето потребно за исклучување на прекинувачот (30±5 тѕ)

Во 400 1сУ мрежа досега се употребува еднополно АПВ бидејќи во голем бро) на случаи дефинитивното исклучување на делницата, по повеќефазна грешка не ЈЗ нарушува стабилноста на погонот. Вистинската безнапонската пауза е збир од нагодената безнапонска пауза која изнесува 1ѕ и разликата од времето потребно за вклучување и времето потребно за искпучување на прекинувачот (Табела 2).

Табела 1. Време на вклучување и време на исклучување на разни типови на прекинувачи од напонско ниво 1101сУ

Тип на прекинувач 2Ру100§600

НРОЕ 11/14 НРОЕПА/15

РЅУ 1 101 КЗАЅ1 ЗР-123 ЦГВ 145 В1/В

Производител Кончар Енергоинвест

Минел Кончар по лиценца

на ЅШМЕМЅ Кончар

АВВ

Време на вклучување на прекинувачот [тѕ]

220 ±10 220 ±5

160 95 ±5 85 ±5 40

Време на исклучување на прекинувачот [тѕј

60±5 40±5 30 ±10%

45 ±5

45 + 5 • 20 ,;

Табела 2. Време на вклучување и време на исклучување на разни типови на прекинувачи од напонско ниво 4001сУ

Тип на прекинувач КЗАЅ2 ЗР-420 7Ѕ2-1

Производител Кончар по лиценца

на ЅШМЕМЅ Кончар Кончар

Време на вклучување на прекинувачот [тѕ]

80+10 60±5 100 ±10

Време на ј исклучување на 1 прекинувачот [т.ѕ] ј 50+ 5 | 40 + 5 [ 50 + 5 ^

2.2. Безнапонска пауза при еднополно АПВ

Основен проблем при еднополнохо АПВ е траењето на безнапонската пауза, ко)а од аспект на динамичката стабилност треба да е што покуса, а од аспект на гасење на лакот на грешката доволно долга за да се изврши потполна дејонизација на местото на грешка.

Многубројни испитувања во светот покажале дека времето на дејонизација на електричниот лак при трифазни исклучувања на далеководите не е многу зависно од напонското ниво. Типични вредности на времето на дејонизација за неколку напонски нивоа се дадени во Табела 3.

Табела 3. Време на дејонизација на електричниот лак на далеководите од различни напонски нивоа

| Номинален напон на далеководот Време на дејонизација

[1сУ]

20 36 110 220 400

[тѕ]

67 85 140 300

Кај еднофазного АПВ на безнапонската пауза покрај времето на деЈонизаци^а влијае и капацитивната спрега меѓу фазата на која е грешката и здравите фази. Имено, местото на грешка се напојува со капацитивни струи и по исклучување на повредената фаза што го отежнува гасењето на електричниот лак. На сл. 1 претставена е оваа состојба

г

Јтг

— тккиг' «

^ _

т

1111

: I \ -1

1 1• 1

• 1

*•- •— 1

т1

г с

/ ^к

Сл. 1 Неповолно влијание на капацитивната спрега при еднофазно АПВ

Овој проблем зависи од вредностите на меѓуфазните капацитети и е во толку поизразен, во колку е должината на далеководот поголема. Од тие причини безнапонската пауза кај 1101еУ далеководи е 0,7 ѕ. а кај 4001сУ далеководи е поголема од 0,8 ѕ.

3. СТАТИСГИЧКА АНАЛИЗА НА ЕДНОПОЛНОТО АПВ ВО ВИСОКОНАПОНСКАТА МРЕЖА НА Р. МАКБДОНИЈА

Веќе определен број годшш наназад сите статистички податоци за испадите во високонапонската мрежа на Р. Македонија се обработуваат и систематизираат како месечни извештаи за настаните во преносната 110, 220 и 400 1сУ мрежа во

"Електропренос"-Скопје. Во тие податоци покрај останатото се дава и преглед за работа на апаратите за АПВ во целата земја. Во понатамошниот дел ќе се појаснат поимите

"трајна" и "преодна" грешка кои суштествено се поврзани со успешната работа на АПВ Трајна грешка, случај кога по циклусот ^на АПВ доаѓа до трополно дефинитивно исклучување поради постоење на трајна грешка на далеководот (срушен столб, прекин на фазен шш заштитен лроводник, уништен изолаторски ланец и сл.). Во ОВОЈ случај при дополнително ставање на далеководот под напон, далеководот "не прима" и доаѓа до дефинитивно исклучување без АПВ.

Преодна грешка каде се можни два случаи:

• успешно АПВ и

• неуспешно АПВ, случај кога по циклусот на АПВ доаѓа до дефинитивно исклучување, но кога при непосредно ставање на далеководот под напон, далеководот "прима" и не доаѓа до повторно исклучување (спуштање на проводниците на недозволено растојание во однос на посадените дрва поради

високо оптоварување на далеководот и поради високи надворешни температури, оштетен само еден член во изолаторскиот ланец, преод на земјоспојот во меѓуфазна грешка во циклусот на АПВ, допир и спалување на гранки од дрва, скок на проводник при лаѓање на мраз и допир со гранки од дрва итн.).

Успешноста на АПВ е дефинирана на следниот начин:

у/о/0ч = број на успешни АПВ

* ' број на успешни АПВ + броЈ на неуспешни АПВ ^ ^;

Бројот на трајните грешки во развиените земји на стариот континенет обично изнесува

5-10% од вкупниот број на грешки, а процентот зависи од напонското ниво и ефикасноста во одржувањето на далеководите. Кај преодните грешки успешноста на АПВ е ред големина од

60-85% од вкупниот број на преодни грешки.

Во Табела 4 е даден преглед на трајните и преодните грешки како и успешноста на АПВ за четиригодишен период 1997-2000 год. во високонапонската мрежа на Р Македонија.

Високиот процент на трајни грешки во системот, посебно за напонско ниво 220 КУ (23,6%) се должи на одвоеноста на електроенергетскиот систем на Р. Македонија и Косово, односно неконтинуираната размена на електрична енергија во последните две години (како што се гледа во Табела 5) како и крајно неповолната хидролошка состојба во земјава.

Условите во кои што работи ЕЕС на Р. Македонија (повремената поврзаност со системот на Косово, островско работење во хаварска состојба со системот на Р Бугарија и единствената постојана размена на електрична енергија со јужниот сосед Р. Грција) во секој случај допринесува за слабиот процент на успешноста на АПВ во високонапонската мрежа, а посебно во мрежата од напонско ниво 1101сУ КОЈЗ претставува главен енергетски крвоток во снабдувањето со електрична енергија како на големите потрошувачи така и на градските конзумни подрачја. Бидејќи регистрирањето на податоците во голема мера се врши рачно а не автоматски, оправдано ја доведува во прашање веродостојноста на влезните податоци која исто така има значителен допринос во релативниот мал процент на успешноста на АПВ.

Релативно ниските вредности на успешноста на АПВ укажуваат на потреба за грижлива анализа на причините кои доведуваат до вакви резултати, со непосредна анализа веднаш по делувањето (а не на крајот на годината) и на што побрзо воведување на автоматско регистрирање на податоците со што би се добила поверодостоЈна слика за состојбата на далеководите. Во секој случај воведувањето на новите нумерички дистантни заштити кои содржат специјални програмски пакети за снимање на податоците при појава на грешка во мрежата и точно одредување на параметрите кои тесно се поврзани со АПВ наполно ќе ја докоплетираат сликата за состојбата во ЕЕС на Р Македонија.

Напонско ниво (1сУ) Преодни грешки Трајни грешки

Вкупен број на грешки

Преодни грешки-успешно АПВ Преодни грешки-неуспешно АПВ Успешност на АПВ (%)

400 83

12 95 67 16

87,4%

12,6%

100%

80,7%

19,3%

80,7

220 81

25 106

42 39

76,4%

23,6%

100%

51,9%

48,1%

51,9

150 10

2 12

/ 10

83,3%

16,7%

100%

100%

110 674

125 799 124 550

84,4%

15,6%

100%

18,4%

81,6%

18,4

Табела 5. Размена на електрична енергија домеѓу ЕБС - и на Р. Македонија и Косово

Ред

број Далековод 2000 год

400 ќУ, ТС Скопје 1 - Косово Б 2201сУ, ТС СКОПЈС 1 - ТЕЦ Косово А (бр.212)

2201сУ, ТС СКОПЈС 1 - ТЕЦ Косово А (бр.21Ѕ)

1101сУ, ТС СКОПЈС 1 - ТС Ѓ. Јанковиќ

се врши изаемна размсна па слсктрична енсршја

се врши испорака на електрична енергија од нашиот ЕЕС во системот на Косово

4. ЗАКЛУЧОК

Концепцијата и употребената техника на АПВ во високонапонската мрежа на Р Македонија е децидно прецизирана, а безнапонската пауза на еднополното АПВ е проверено и потврдено со објавените светски истражувања. Замкастиот карактер на 110 1сУ мрежа и радијалниот карактер на 150 и 220 1сУ мрежа ниту технички ниту пак економски го оправдува воведувањето на брзото АПВ со употреба на телекомуникационите врски помеѓу двата краја на делницата, за разлика од 4001сУ мрежа каде за употреба на еднополното АПВ е остварена реализација на телекомуникационите врски Од спроведените анализи за стабилноста на 400 КУ мрежа во моментов не се укажува потреба од употреба на брзото трополно АПВ, но тоа не значи дека во блиска нднина не би можело да се помине на ваков начин на работа.

Со воведување на автоматското регистрирање на податоци кои се однесуваат на работата на заштитата и автоматиката (освен 400 1сУ мрежа каде постои хронологија на настаните) и со употреба на нумеричките дистантни заштити се отвора реална можност за да се добијат веродостојни податоци кои се неопходно потребни за да се направи соодветна анализа. Релативно нискиот процент на успешната работа на АПВ, особено во 110 КУ мрежа (18,4%) покажува дека на овој проблем треба озбилно да му се пријде и да се најдат вистинските причини кои што доведуваат до ваквата состојба.

5. ЛИТЕРАТУРА

[1] А Ѕ.МајЈсораг: МшипаЦпоје угетја ау1ота1Јсеѕ1соуо рсМогпо уИјисепјца, Е1јеќ»пбеѕ1уо, №6/1959

[2] ЕЖКтЛагќ: Ѕирргеѕѕит оѓ јргоипс! ѓаиИ агсѕ оп ѕт§1е ро!е ѕмгсКес! ЕНУ 1теѕ ву геас*огѕ, 1ЕЕЕ Тгапѕ, Уо1. РАЅ-83, Магс11 1964

[3] НЈ.Наивпсв, С.Ноѕетапп, КЛТготаѕ: Аи1огеепс1епс11етеп1 топорИаѕе сЈапѕ 1еѕ геѕеаих а 4геѕ &аи1:е 1епѕ1оп, С1ОКЕ-Ѕеѕѕшп 1974, Каррог* 31-09

[4] Наѕјиг§еп, Наи1)псН: ЕтроЦ§е ќиггигиегбгесЈитд т НосНѕеѕраппип§ѕпеГгеп и5ег 500 ќУ, ЕТ2 - А/Вс1.91(1970) Н.8

[5] ЅесошЈагу агс сиггеп1ѕ с!ипп§ ѕт§;1е-ро1е ѕ\и*с1Нт§ оѓ ЕНУ 1тааѕтЈѕѕЈОп 1теѕ, РРС - АШепѕ, 12-1974 §ос1.

[6] А.ТЈо1тѕ, А.М А1-Ка\1и: Оеуе1ортеп1ѕ Јп Ље ЅЈтиЈа^оп оЈ 1оп§ Љѕ^апсе ѕт§1е ро!е ЕНУ ѕуѕѓетѕ, ШЕ Ргосееат§ѕ, Уо1 131, Р1 С , №2, МапЖ 1984

[7] С.Оагу, Ѕ.НеѕЈсеШ е1 М.Могеаи (ЕОР): ЕѕѕаЈѕ д'аи1о-ех1Јпс11Оп 6'а.тсѕ §ге!еѕ еп саѕ с!е

<Јес1епс1гетепе топор^аѕе-АррисаИоп (1еѕ и§пеѕ а 750 1сУ, 406/К.О.Е - Тоте 80-№5, 1 1971