11. KONFERENCA SLOVENSKIH ELEKTROENERGETIKOV – Laško 2013 CIGRÉ ŠK C4-05

1

VPLIV INDUKTIVNOSTI VODOV NA DELOVANJE PLINSKEGA ODVODNIKA

Janez RIBIČ, Jože Voršič, Darko Koritnik Laboratorij za energetiko

Fakulteta za elektrotehniko, računalništvo in informatiko Univerze v Mariboru Smetanova ulica 17

2000 Maribor ICEM, Gosposvetska cesta 84, 2000 Maribor

Elektronska pošta: Elektronska pošta:

janez.ribic@um.si joze.pihler@uni-mb.si

Elektronska pošta: icem@uni-mb.si

Povzetek – Plinski odvodnik je, zaradi svoje sposobnosti odvajanja velikih tokov v ozemljilo, uporaben prenapetostni zaščitni element razreda I v zgradbah. Lahko je nameščen v GRO objekta. Ena njegovih pomembnih lastnosti je tudi občutljivost na samogašenje električnega obloka. Na to pomembno vpliva konstrukcija samega plinskega odvodnika. Pomembno vlogo za sposobnost samogašenja električnega obloka pa igra tudi induktivnost vodov (DV ali kablovodov), preko katerih je objekt vezan na elektroenergetski sistem. Raziskali bomo vpliv induktivnosti kablovodov in daljnovodov na delovanje plinskega odvodnika. Model plinskega odvodnika bomo povezali z ''π'' modelom voda (DV ali kablovoda). Ključne besede: plinski odvodnik, prenapetostna zaščita, daljnovodi.

INFLUENCE OF POWER LINES INDUCTIVITY TO THE GAS

DISCHARGE ARRESTER OPERATION

Janez RIBIČ, Jože Voršič, Darko Koritnik Institute of Power Engineering

University of Maribor Faculty of electrical engineering and computer science

Smetanova ulica 17 2000 Maribor

Email: Email:

janez.ribic@um.si joze.pihler@uni-mb.si

Email: icem@uni-mb.si Abstract – Gas discharge arrester is very useful Class I overvoltage protection device. It have capability to conduct high currents to the grounding system. Gas discharge arrester can be installed in the main electrical junction box. One of its most important characteristic is sensitivity to self-extinguishing of the electric arc. Geometric construction of the gas discharge arrester have influence on self-extinguishing of the electric arc. The important role for this characteristic have an inductivity of the line (power line, electric cable). The buildings and the Electric power system are connected with those lines. We will investigate the influence of the electric power cable and power lines inductivity on the gas discharge arrester operating. We will connect gas discharge arrester model with the ''π'' model of the line (power line or cable). Keywords: gas discharge arrester, SPD, power lines.

11. KONFERENCA SLOVENSKIH ELEKTROENERGETIKOV – Laško 2013 CIGRÉ ŠK C4-05

2

I. UVOD Vse elektronske naprave, ki jih posedujemo, so za nas dragocene. Ob času poletnih neviht se število okvar teh naprav pogosto poveča. Vzrok tem okvaram gre v glavnem pripisati prenapetostim v naših inštalacijah kot posledica atmosferskih razelektritev. Pred temi vrstami škod se seveda želimo zavarovati. Najbolje se zaščitimo tako, da na objekt namestimo strelovodno napeljavo in v objekt vgradimo kvalitetno prenapetostno zaščito. Oboje moramo povezati z ozemljitvenim sistemom. Strelovod nudi zaščito pred učinki neposrednega udara strele v objekt. Za vse ostale posredne učinke udarov strele v bližino in še dlje pa skrbi prenapetostna zaščita. Poglavitni elementi te zaščite so metal-oksidni prenapetostni odvodnik, plinski odvodnik in razni polprevodniški elementi z ustrezno nelinearno napetostno karakteristiko. Vedno pomembnejšo vlogo v prenapetostni zaščiti igra plinski odvodnik. Sestavljata ga dve kovinski elektrodi, ki sta ločeni z izolacijo. Med elektrodama je plin s specifičnimi izolacijskimi lastnostmi (in polnim tlakom do 100 mbar). Ima sicer mnogo daljši odzivni čas na nastop prenapetosti (reda µs) kot metal-oksidni prenapetostni odvodnik (reda ns), vendar je sposoben odvajati mnogo večje tokove v zemljo kot metal-oksidni prenapetostni odvodnik (reda 10 kA). Ta dobra lastnost se izkoristi tako, da ga vgradimo v glavno razdelilno omarico. Delovanje plinskega odvodnika si najenostavneje predstavljamo kot stikalo, ki je pri normalni napetosti zaprto. Pri pojavu prevelike napetosti se to stikalo odpre in element prevaja električni tok v zemljo. Po prehodu toka skozi vrednost nič plinski odvodnik preneha prevajati. Plinski odvodnik je sestavni del prenapetostne zaščite nizkonapetostnih napeljav v zgradbah. Pri nazivni napetosti napeljave (in tudi napetosti med kontaktoma na plinskem odvodniku) ima plin med kontaktoma zelo veliko upornost (do 100 GΩ). Ko v električno napeljavo pride prenapetostni val, napetost med kontaktoma preseže prebojno napetost plina. Začnejo se dogajati razelektritveni procesi v plinu, ki vodijo v električni oblok (upornost obloka reda 1 Ω). Fazni vodnik se v tem primeru ozemlji. Skozenj steče tok, ki zmanjša energijsko vsebino prenapetostnega razelektritvenega vala. Po prehodu toka skozi vrednost nič oblok ugasne (ni več dovajanja energije) in plin v plinskem odvodniku se zopet obnaša kot izolator. Temu pojavu pravimo samogašenje električnega obloka. Ob določenih pogojih se lahko po prehodu toka skozi vrednost nič in po prehodu prenapetostnega razelektritvenega vala zopet pojavi električni oblok. To je nezaželen pojav, ki vodi v trajni zemeljski stik fazo napeljave, s katero je plinski odvodnik povezan in v uničenje plinskega odvodnika. Na zmanjšano sposobnost samogašenja električnega obloka vpliva več dejavnikov. Ti so lahko

konstrukcija elektrod, fizikalne lastnosti plinov. To lastnosti plinskega odvodnika. Na sposobnost samogašenja električnega obloka pa vplivajo tudi zunanji dejavniki. Mednje štejemo obliko prenapetostnega razelektritvenega vala (hitrost naraščanja čela razelektritvenega vala). Na osnovi teoretičnih raziskav plinskega odvodnika in meritev električnih veličin (u in i) na plinskem odvodniku smo ugotovili [1], da na morebitno ponovno pojavitev električnega obloka po prehodu toka skozi nič (vnovični dielektrični preboj plina) na plinskem odvodniku bistveno vpliva čas, ko električni oblok obstaja. Po eni strani na to vpliva trenutek pojavitve prenapetostnega vala na sinusni napetosti. Na to nimamo vpliva. Po drugi strani pa na ta čas bistveno vpliva tudi induktivnost električnega tokokroga, v katerega je plinski odvodnik priključen. Večja induktivnost tokokroga pomen večje zaostajanje toka za napetostjo in s tem daljši čas, ko električni oblok obstaja. S tem časom je povezana količina toplote, ki jo električni oblok odda plinu. Ta se segreje in se mu s tem zmanjša dielektrična prebojna trdnost. Daljši čas delovanja obloka tako pomeni zmanjšanje dielektrične prebojne trdnosti plina in s tem zmanjšanje sposobnosti samogašenja električnega obloka. V tem prispevku bomo raziskali vpliv induktivnosti dovodov na zmožnost samogašenja električnega obloka v plinskem odvodniku. Plinski odvodnik se zaradi zmožnosti odvajanja velikih tokov v praksi uporablja za prenapetostno zaščito celotnih električnih inštalacij v zgradbi. Namešča se v glavno razdelilno omarico. V tem primeru vpliva na delovanje plinskega odvodnika induktivnost dovodnih vodov. Priključek na objekt se lahko vrši preko nadzemnih vodov, nadzemnih samonosilnih kablov in podzemnih energetskih kablov. Izračunali in analizirali bomo električne parametre (R, L, C) za NN daljnovod, samonosilni kabel in podzemni kabel, nato bomo tvorili “π” model voda. Ko bomo imeli te podatke znane, jih bomo uporabili v modelu prenapetostne zaščite s plinskim odvodnikom v programskem paketu Matlab/Simulink [1]. Izvedli bomo izračune tega modela prenapetostne zaščite za različne dolžine NN daljnovodov in analizirali sposobnost samogašenja plinskega odvodnika.

II. PRENAPETOSTI, UMEŠČANJE PLINSKEGA ODVODNIKA V SISTEM PRENAPETOSTNE ZAŠČITE

Obravnavamo neki objekt, ki ga želimo ščititi pred učinki udara strele. Strela lahko udari v objekt, v bližino objekta, v energetski ali oskrbovalni vod ali pa v bližino oskrbovalnega voda. Strelovod na objektu ščiti objekt le pred učinki direktnega udara strele. Prenapetostna zaščita pa ščiti napeljave in porabnike v objektu pred ostalimi udari strele. Slika 1 [2] kaže primer udara strele v SN 10 kV daljnovod. Prenapetostni razelektritveni val kot (1) se razdeli v

11. KONFERENCA SLOVENSKIH ELEKTROENERGETIKOV – Laško 2013 CIGRÉ ŠK C4-05

3

obe smeri Pri prehodu daljnovoda v kablovod pride zaradi spremembe valovne upornosti do refleksije razelektritvenega vala (3). Odbiti val v točki (2) pride preko transformatorja do razdelilne omarice za objekt (5). Naloga prenapetostne zaščite za ta objekt je, da ta preostali razelektritveni val odvede v zemljo.

12

3

4

5

6

7

razdelilna omarica400/230 V

transformator10/0,4 kV

nevihtni oblak

10 kV daljnovod

ozemljitevstebra

daljnovoda

nevihtni oblak

refleksijskatočka

Slika 1: Širjenje razelektritvenega prenapetostnega vala ob

udaru strele v 10 kV daljnovod [2]. Slika 2 prikazuje razmestitev stopnjevane prenapetostne zaščite. Standard SIST EN 62305-4 [3] obravnava to prenapetostno zaščito. Opiše koncept zaščitnih območij (LPZ) pred elektromagnetnimi učinki udara strele (magnetna poljska jakost H). Predvideva se, da mora energetski vod, ki prečka dve zaščitni območji imeti nameščeno prenapetostno zaščitno napravo določene odvodniške skupine (0, I, II, III) [4].

Wh

LT

električniporabnik

priključnavrvica

priključekporabnika

električnirazdelilec

priključnaomarica

daljnovoddolžine l 0,4 kV

400 V4

B C DII III

VDEIEC I

LPZ 2vmesna zaščita

I∆

5

230/400 VTP

A0

TN-C-Ssistem

ozemljevanja

MO odvodnikPO

način zaščite

odvodniškaskupina

LPZ 3fina

zaščita

LPZ 1groba

zaščitaLPZ 0A zunanja

zaščita pred delovanjem strele Slika 2: Razmestitev in rangiranje stopnjevane

prenapetostne zaščite. Plinski odvodnik je nameščen v glavno razdelilno omarico takoj za varovalkami. Nameščen je na meji med LPZ 0A in LPZ 1 Po sliki 2 sodi v odvodniško skupino I in mora biti sposoben odvesti preostalo napetost v zemljo. Energetski vod, na katerega je priključena električna napeljava lahko med priključno omarico in transformatorsko postajo ščitimo dodatno še s prenapetostnimi zaščitnimi napravami odvodniške skupine 0. Te zaščitne naprave morajo obvezno biti nameščene ob prehodu iz nadzemnega voda v kablovod zaradi spremembe valovne upornosti vodov. V nadaljevanju prispevka bomo predpostavili, da imamo med priključno omarico in transformatorsko postajo le en vod in da dodatna prenapetostna zaščita odvodniške skupine 0 ni

nameščena. V transformatorski postaji pa mora biti energetski transformator na primarni SN strani zaščiten s srednje napetostnimi prenapetostnimi odvodniki odvodniške skupine 0. Zanima nas, kakšen vpliv imajo električni parametri vodov (R, L, C) na delovanje plinskega odvodnika, ki je nameščen v priključni omarici do naslednje prenapetostne zaščitne naprave odvodniške skupine 0, torej do prenapetostnih SN odvodnikov na primarni strani transformatorja v RTP. Problem obstaja, ker je podatke za energetske vode za napetosti 0,4 kV težko pridobiti. Če hočemo računati z modelom prenapetostne zaščite s plinskim odvodnikom, moramo te podatke ali pridobiti ali pa jih izračunati.

III. DOLOČITEV ELEKTRIČNIH PARAMETROV ENERGETSKIH VODOV ZA NAPETOSTI 0,4 KV

Upornost, induktivnost in kapacitivnost vodov NN daljnovoda za 0,4 kV smo izračunali po postopku iz [5]. Ta zahteva geometrijske podatke medsebojnih leg faznih vodnikov in morebitnih zaščitnih strelovodnih vrvi (glava daljnovoda), višino vpetja vodnikov in največji poves vodov na razpetini med dvema stebroma. Nadalje potrebujemo geometrijske (mere vrvi), konstrukcijske (material, število žic) in električne (R, Ith) podatke za DV vrvi [6]. Potrebujemo še dodatni podatek za specifično upornost zemlje pod daljnovodom ρz [Ωm]. Praktično vsi ozemljitveni sistemi v objektih so tipa TN-C-S, kar pomeni, da za priključek objekta na elektroenergetsko omrežje potrebujemo štirivodni sistem, zaradi rahlo nesimetrične porabe trifaznega sistema vzdolž voda. Izberemo tako NN daljnovod s štirimi vodniki in predpostavimo, da je PEN vodnik najvišji vpeti vod na steber. Geometrijske mere stebra z izolatorji smo pridobili tako, smo steber 0,4 kV daljnovoda fotografirali z eno samo znano izbrano mero. Na podlagi te znane izmere smo fotografijo skalirali na znano mero v programskem paketu AutoCAD. Zatem smo vektorizirali steber. Na koncu smo kotirali vse potrebne mere. Vektorska slika takega stebra z vsemi potrebnimi geometrijskimi podatki je prikazana na sliki 3. Izberemo vod Al 70 mm2, ki je običajen za take vrste obtežb za podeželske vode. Potrebni podatki za vod so podani v preglednici 1 [6]. Iz te preglednice vidimo, da je maksimalni tok obtežbe tega voda 270 A, kar je lahko realna obtežba. Za izračune induktivnosti in kapacitivnosti daljnovoda potrebujemo tudi povprečni maksimalni poves vodov med dvema stebroma na tresi daljnovoda. Zopet lahko dobimo to vrednost v preglednici 1 na osnovi vektorizacije fotografije v programskem paketu AutoCAD. Na podlagi izračunov modela prenapetostne zaščite nekega objekta želimo izvedeti, kako na delovanje plinskega odvodnika vpliva induktivnost dovodnega

11. KONFERENCA SLOVENSKIH ELEKTROENERGETIKOV – Laško 2013 CIGRÉ ŠK C4-05

4

voda. Ustrezne induktivnosti izračunamo tako, da vnaprej izberemo dve dolžini daljnovoda in kasneje izračunamo te induktivnosti (tudi kapacitivnosti). Dve različni dolžini voda si lahko predstavljamo s tem, da je obtežba NN daljnovoda porazdeljena in je odcep daljnovoda za en objekt s prenapetostno zaščito, ki vključuje prenapetostni odvodnik odvodniške skupine I v glavni razdelilni omarici, lociran na enem kilometru. Odcep za drugi objekt pa je lociran na dveh kilometrih. To je lahko primer realnega NN daljnovoda na podeželju.

53,1

cm

33,47 cm

13,2

6 cm

16,73 cm

39,8

4 cm 53

,1 c

m

L1

PEN

L2

L3

kota faze L1 je 5,6 mnad tlemi

lese

n st

eber

Slika 3: Prikaz glave stebra NN daljnovoda za napetost

0,4 kV za izračune parametrov vodov.

Preglednica 1: Vhodni podatki za izračun 0,4 kV daljnovoda.

DOLŽINA VODNIKI L1, L2, L3, PEN POVES

l [km] material A [mm2] d [mm] Rv [Ω/km] Ith [mm] fmax [m]

1, 2 Al 4 × 70 10,5 0,4371 270 0,5

Na podlagi teh vhodnih podatkov smo izvedli izračun parametrov tega daljnovoda. Slika 4 prikazuje rezultate preračunov. Zanimivo je, da se vrednosti induktivnosti in kapacitivnosti na km dolžine daljnovoda ne razlikujejo znatno od vrednosti za 110 kV daljnovod. Skupna vrednost induktivnosti in

kapacitivnosti je pri tem daljnovodu zaradi veliko večje dolžine dosti večja. Vrednosti parametrov enega sistema na enoto dolžine (km): Zaporedje |upornost [Ohm/km]| |reaktanca [Ohm/km]| |susceptanca [S/km]| -------------------------------------------------------------------------- nično |8.7254023580E-01| |9.8097076206E-01| |1.8979017073E-06| pozitivno |4.3915048972E-01| |2.8918799243E-01| |4.1057387123E-06| Zaporedje |upornost [Ohm/km]| |induktivnost [H/km]| |kapacitivnost [nF/km]| ----------------------------------------------------------------------------- nično |8.7254023580E-01| |3.1225269162E-03| |6.0412087645E+00| pozitivno |4.3915048972E-01| |9.2051396956E-04| |1.3068972222E+01| Skupne vrednosti parametrov enega sistema: Dolžina je: 2 km Zaporedje |upornost [Ohm]| |reaktanca [Ohm]| |susceptanca [S]| ------------------------------------------------------------------------- nično |1.7450804716E+00| |1.9619415241E+00| |3.7958034147E-06| pozitivno |8.7830097944E-01| |5.7837598486E-01| |8.2114774247E-06| Zaporedje |upornost [Ohm]| |induktivnost [H]| |kapacitivnost [mikroF]| ------------------------------------------------------------------------------ nično |1.7450804716E+00| |6.2450538324E-03| |1.2082417529E-02| pozitivno |8.7830097944E-01| |1.8410279391E-03| |2.6137944444E-02| Valovna upornost: Zv = 265.396 Ohm Polnilni tok: Ic = 0.001 A/km Kapacitivna prevodnost: bc = 4.106 microS/km Polnilna moč: Qc = 0.000 MVAr/km Naravna moč: Pn = 0.001 MW Termični tok: Ith = 270.000 A Termična moč: Sth = 0.187 MVA

Slika 4: Prikaz rezultatov izračunov parametrov 0,4 kV daljnovoda.

Za samonosilni kabel in zemeljski kabel smo iz baze za programski paket GREDOS pridobili podatka ohmsko upornost in induktivno upornost na km dolžine kablovoda. Rezultati so prikazani v preglednici. Manjka vrednost kapacitivnosti. Ta je odvisna od polaganja kabla, od konstrukcije kabla (vse tri faze v enem kabelskem plašču ali pa trije ločeni kabli za vsako fazo) in od načina ozemljevanja plašča.

Preglednica 2: Končni rezultati vrednosti R, L in C za obravnavane vode na 0,4 kV strani.

Vod (0,4 kV) l

[km] R

[Ω] L

[µH] C

[nF]

Nadzemni vod Al/4 × 70 mm2

1 0,439 920,5 13,07 2 0,878 1841 26,14

Samonosilni kabel ELKALEX-1 Al/4 × 70 + 70 '+ 16 mm2

1 0,496 319 − 2 0,992 638 −

Podzemni kabel PP00A Al/4 × 150 mm2

1 0,218 254,6 − 2 0,436 509,2 −

Vse te rezultate lahko uporabimo za model daljnovoda. Daljnovod lahko predstavimo s “π” modelom daljnovoda. Za kable pa lahko zaradi manjkajočega podatka za vrednosti C predstavimo s poenostavljenim “π” modelom kabla, le z vzdolžno impedanco. Rezultate “π” modela za dve dolžini daljnovoda smo uporabili za izračune delovanja plinskega odvodnika v sistemu prenapetostne zaščite.

IV. IZRAČUN MODELA PRENAPETOSTNE ZAŠČITE IN ANALIZA REZULTATOV

Rezultate “π” modela daljnovoda smo uporabili za izračune modela prenapetostne zaščite prenapetostne zaščite, ki vključuje vir prenapetosti, “π” model daljnovoda in model plinskega odvodnika [1]. Slika 5

11. KONFERENCA SLOVENSKIH ELEKTROENERGETIKOV – Laško 2013 CIGRÉ ŠK C4-05

5

prikazuje model takšne prenapetostne zaščite v programskem paketu Matlab/Simulink.

Slika 5: Model prenapetostne zaščite v Matlab/Simulink.

Iz slike 5 je razvidno, da je vir prenapetosti običajna sinusna napetost z umax = 500 V/50 Hz. V trenutku sprožitve prenapetostnega razelektritvenega vala se sinusni napetosti prišteje prenapetostni razelektritveni val oblike 1,2/50 µs in amplitude 500 V [1]. Taka amplituda dušenega razelektritvenega vala lahko dejansko pride v električne napeljave objekta. “π” model daljnovoda vsebuje podatke za R (“R2” in “R4”), L (“L1”) in C (“C1”, “C2”) daljnovoda iz preglednice 2. Upor “R3” na modelu iz slike 5 je dodan zaradi numeričnega izračuna, ker v Simulinku ni možno neposredno vzporedno vezati električni vir napetosti in kondenzator, zato je dodana neka mala upornost v vejo s kondenzatorjem, da je možen numeričen preračun. Model plinskega odvodnika je je bil razvit z ustreznimi vhodnimi podatki kot so predstavljeni v [1]. V modelu prenapetostne zaščite na sliki 5 z “V-metrom” merimo (računamo) napetost izvora u(t). Z “V-metrom 2” merimo (računamo) padec napetosti na plinskem odvodniku uPO(t). To je lahko tudi padec napetosti na električni napeljavi, ki vsebuje plinski odvodnik kot penapetostni zaščitni element v glavni razdelilni omarici. Z “A-metrom 2” merimo (računamo) tok skozi plinski odvodnik iPO(t). Izvedli smo dva primera izračunov, in sicer za objekt na 1000 metrskem odcepu daljnovoda in za objekt na 2000 metrskem odcepu daljnovoda.

A. Izračun modela prenapetostne zaščite za daljnovod dolžine 1 km

Izvedli smo izračun za parametre “π” modela daljnovoda: R12 = 0,439 Ω, L12 = 920,5 µH, C1 = C2 = 13,07 nF. Rezultati izračuna so prikazani na sliki 6. Iz nje je razvidno, da po 5 ms prožimo prenapetostni razelektritveni val, plinski odvodnik začne prevajati električni tok. Po prehodu toka skozi vrednost nič oblok ugasne in plinski odvodnik preneha prevajati električni tok iPO(t). Padec napetosti na obloku je v času obstoja električnega obloka konstanten. Vidi se, da tok skozi plinski odvodnik iPO(t) zaostaja za napetostjo vira u(t). Prehod toka skoti vrednost nič se tako zgodi pri že opazno visoki napetosti vira. Posledica tega je skokovita sprememba napetosti na plinskem odvodniku uPO(t) zaradi velike kapacitivnosti daljnovoda. Vendar ta prenapetost ne

povzroči dielektričnega preboja plina po prehodu toka skozi nič (slika 7). Plinski odvodnik pravilno odreagira.

Slika 6: Prikaz padca napetosti in toka skozi plinski

odvodnik ter napajalne napetosti na kilometrskem odcepu daljnovoda.

Slika 7 prikazuje potek absolutne vrednosti največje električne poljske jakosti med elektrodama plinskega odvodnika, električne prebojne trdnosti Ebr in količino dovedene energije med gorenjem obloka.

Slika 7: Prikaz časovnega spreminjanja |Emax|, Epr in Wel na

kilometrskem odcepu daljnovoda.

B. Izračun modela prenapetostne zaščite za daljnovod dolžine 2 km

Izvedli smo izračun za parametre “π” modela daljnovoda: R12 = 0,878 Ω, L12 = 1841 µH, C1 = C2 = 26,14 nF. Rezultati izračuna so prikazani na sliki 8. Iz nje je razvidno, da po 5 ms prožimo prenapetostni razelektritveni val.

Slika 8: Prikaz padca napetosti in toka skozi plinski

odvodnik ter napajalne napetosti na dvokilometrskem odcepu daljnovoda.

11. KONFERENCA SLOVENSKIH ELEKTROENERGETIKOV – Laško 2013 CIGRÉ ŠK C4-05

6

Izkaže se, da povečanje induktivnosti daljnovoda oziroma induktivnosti dovoda objekta bistveno vpliva na delovanje plinskega odvodnika. Navkljub povečanju upornosti tok skozi plinski odvodnik po prehodu skozi nič ne preneha prevajati. Slika 9 prikazuje potek absolutne vrednosti največje električne poljske jakosti med elektrodama plinskega odvodnika, električne prebojne trdnosti Ebr in količino dovedene energije med gorenjem obloka.

0

20

40

60

80

100

120

140

Wel

[ J

]

0 5 10 15 20 25 300

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

t [ ms ]

E [ M

V/m

]

EEbrWel

Wel(t)

Epr(t)

E(t)

Slika 9: Prikaz časovnega spreminjanja |Emax|, Epr in Wel na

kilometrskem odcepu daljnovoda. Prehodna prenapetost na plinskem odvodniku ob prehodu toka skozi vrednost nič je očitno tako visoka (slika 9), da v plinu plinskega odvodnika pride do ponovnega dielektričnega preboja in vnovičnega pojava električnega obloka. Energija, ki se v tem primeru sprosti v plin, je tolikšna, da pride do ponovnega pojava električnega obloka [1].

V. ZAKLJUČKI Vpliv induktivnosti na delovanje pravilno delovanje plinskega odvodnika je opazen. Če induktivnost voda preseže neko mejno vrednost, potem pride ob nastopu prenapetosti in začetku delovanja plinskega odvodnika do uničenja. Izkaže se, da večja dolžina voda in s tem povezana večja kapacitivnost povzroči pri prehodu toka skozi nič večje prenapetosti, kar lahko povzroči ponoven dielektrični preboj plina med elektrodama v plinskem odvodniku. Z večanjem upornosti (daljši daljnovod) se sicer amplituda toka zmanjša, vendar so joulske izgube v plinu zaradi končne upornosti električnega obloka in daljšega delovanja obloka (slika 9) približno enake. Glede na vse povedano o tem lahko zaključimo, da imajo objekti, ki so daleč od transformatorske postaje lahko probleme z delovanjem prenapetostne zaščite (zaradi vzajemnih učinkov induktivnosti in kapacitivnosti vodov). Kabelski priključek sicer izkazuje manjšo induktivnost, vendar imajo kabli večjo kapacitivnost (višje prenapetosti). Za bolj oddaljene priključke od transformatorske postaje bi bilo treba namestiti med transformatorsko postajo in priključkom prenapetostne zaščitne naprave odvodniške skupine 0.

REFERENCE

[1] Janez RIBIČ, Razvoj in analiza modela plinskega odvodnika, doktorska disertacija, FERI, Maribor, 2011.

[2] Jože VORŠIČ, Jože PIHLER, Tehnika visokih napetosti in velikih tokov, FERI, Maribor, 2008.

[3] SIST EN 62305-4:2011, Zaščita pred delovanjem strele - 4. del: Električni in elektronski sistemi v zgradbah, Ljubljana, 2011.

[4] Janez RIBIČ, Prenapetostna zaščita zgradb, magistrsko delo, FERI, Maribor, 2006.

[5] Janez RIBIČ, Vpliv upornosti zemlje in uporabljenih računskih metod na izračunane vrednosti obratovalnih parametrov voda, individualno raziskovalno delo, FERI, Maribor, 2005.

[6] JUS standard N.C2.302, Električne in mehanske lastnosti aluminijastih daljnovodnih vrvi, 1985.