“UTICAJ CIKLIČ . PROMENA OPTEREĆENJA NA STANJE IZOLAC IONIH SISTEMA VELIKIH HIDROGENERATORA ”

1. “UTICAJ CIKLIČ. PROMENA OPTEREĆENJA NA STANJEIZOLACIONIH SISTEMA VELIKIH HIDROGENERATORA” ljubisa.nikolic@ieent.org nikola.ilic@ieent.org radislav.pantic@rs.atb-motors.comljubomir.stojanovic@djerdap.rs

2. Kvarovi generatora – statistika: Statorski namotaj

3. Faktori starenja namotaja: Konvencionalni faktori (TEAM-faktori): • Termička degradacija • Električna degradacija (2,5 do 3 kV/mm) • Ambijent (uticaj okoline:O3+N+H2O →HNO3) • Mehanički uticaj (vibracije) Nekonvencionalni: • Ciklična pokretanja

4. Životni vek generatorau funkciji termičkog i mehaničkog naprezanja (vibracije i event. el. din. sile usled kr. spojeva) radna temperatura

5. Promena modula elastičnosti epoksida (Jung-ovog modula) pri promeni temperaturetzv.”omekšavanje materijala”

6. Presek ostarelog štapa izvađenog iz hidroagregata (a– delaminacija između izolac.slojeva,b – odvajanje izolacije od bakra)

7. Broj godišnjih startova po godini kumulativni

8. Režim trajnog konst. optrećenja Režim interm. kratkotr. opterećenja bez dostizanja termičke ravoteže

9. Režim intermit. opterećenja bez potpunog hlađenja Režim sa neperiodičnom dinamikom opterećenja

10. A - Elementarni provodnik B - Izolacija element. provodnika C - Unutrašnja izolacija D - Liskunska traka E - Zašita od PD na krajevima štapa F - Zaštita od PD unutar žlebova G - Zaštita glava namotaja H - Osnovna izolacija I - Klin K - Paket lim Konstrukcija statorskog namotaja

11. SiO4 - Tetraedar K+ - Sloj AlO6 - Oktaedar Struktura liskunskih slojeva (Muskovit)

12. Karakteristične veličine lisk. materijala

13. Mica(Liskun): 0,7 Voda: 0,6 Asfalt: 0,75 Staklo: 0,8 Stiropor: 0,038 Vazduh: 0,024 Bakar: 400 Čelik: 50 Cu/Mica= 400/0,7= 600x Mica/Vazduh= 0,7/0,024= 30x Cu/Vazduh= 400/0,024=17000x Toplotna provodnost (W/Km)

14. Liskun Nosač Izgled preseka izolacije namotaja postavljene preko bakrenog provodnika Vezivo

15. Izgled Roebel-ovog(transponovanog) štapa

16. Mehaničke sile (naprezanja) unutar izolacije

17. Parametri štapa

18. Maksimalno naprezanje na smicanje ( Tmax ) je na marginama štapa i iznosi:

19. Napon smicanja u graničnom sloju za štap dužine L = 2m, pri temperaturi od 30 °C

20. Pojava parcijalnih pražnjenja na višeslojnoj izolaciji na bazi liskuna pri ekstremnim vrednostima električnog polja. Mnogim eksperimentima je potvrđeno da su staze proboja uvek kroz vezivo, zaobilazeći pločice liskuna koji je praktično idealan izolator. Parcijalna pražnjenja na višeslojnoj izolaciji na bazi liskuna

21. Kriterijum prihvatljivosti izolacije: Vremena do proboja pri određenoj vrednosti električnog polja iznad plave linije su prihvatljiva. Kriterijum prihvatljivosti izolacije po internom kriterijumaOntario Hydro (Kanada)

22. Raspodela temperature unutar štapa u funkciji promene opterećenja generatora ϴ(ºC) Δϴ(ºC) S(MVA)

23. Simulacija gradijenta razlike temperature za vrednosti 1,2 K/mini 5,4 K/min.Simulacija vršena do maksimalne temperature centralnog bakra od 380K (107ºC)

24. ISPITIVANJE IZOLACIJE UBRZANIM STARENJEM Radi se na potpuno novim IS u cilju u sagledavanja ponašanja njegovih k-ka tokom očekivanih 30-ak godina eksploatacije. Starenje se ubrzava tako što se veličine uticajnih faktora (npr. temperatura ili napon) uvećavaju iznad veličina primerenih normalnoj eksploataciji. Razlikujemo: 1. Termičko starenje 2. Električno starenje 3. Mehaničko starenje 4. Ciklično termo-mehaničko

25. 1. Termičko starenje • Podiže se temperatura uzoraka štapova na 170 do 200°C, obično u 4 tačke • Meri se vreme do kada njihova DČ padne na 50% početne vrednosti • Nacrta se grafik (temp.- linearno, vreme - logaritamsko) i poredi se prema ranije određenoj referentnoj liniji tzv.liniji života procene životnog veka

26. 2. Električno starenje • Radi se na više uzoraka štapova podvrgnutim različitim vrednostima el.polja do konačnog el.proboja • Nacrta se grafik (el.polje linearno, vreme -logaritamsko) i poredi se prema ranije određenoj referentnoj liniji tzv.liniji života procene životnog veka

27. 3. Mehaničko starenje • Uglavnom nije pokriveno odg. Standardom • Glave namotaja moraju da budu kvalitetno učvrčšćene, kako bi zadržale integritet namotaja prilikom tranzijentnog udara iniciranim eventualnim bliskim kratkim spojevima • Zbog eventualne rezonancije glava namotaja, vrše se ispitivanja sopstvenih rezonansi koje moraju biti dovoljno daleko od dvostruke učestanosti generatora

28. 4. Ciklično termo –starenje • Normirano kroz dokument IEEE 1310 • Tipično 5 do 6 uzoraka štapova se putem struje po osnovu stvorenih Džulovih gubitaka zagrevaju tako da se za 45 min dostigne maks. temperatura term. klase (za F klasu 155°C), a zatim ubrzano pomoću rashladnih ventilatora hlade do 40 °C. • Standardni broj ciklusa je 500 • Vrše se merenja kapacitivnosti (C), faktora diel.gubitaka (tgδ) i parcijalnih pražnjenja (PD) nakon 0, 50, 100, 250 i 500 ciklusa. • Rezultati merenih veličina pre i na kraju procesa starenja ne treba da se značajno razlikuju. Na samim štapovima ne sme biti tragova bilo kakve degradacije. • Na ispitivanim štapovima se zatim radi VN test koji oni moraju izdržati. • Konačno disekcija IS i mikroskopski pregled u cilju sagledavanja eventualnih oštećenja

29. Disekcija štapa posle ciklično - termičkog starenja Osnovna izolacija Bakreni provodnik

30. Mikroskopski pregled disecirane izolacije

31. ZAKLJUČAK • Kod postojećih hidrogeneratora koji rade u cikličnim režimima potrebno je preispitati imaju li postojeći pogonski temperaturni gradijenti značajno negativni uticaj na ubrzano starenje izolacionih sistema statorskog namotaja. Ukoliko imaju potrebno je sprovesti procedure koje će ove gradijente svesti na meru da njihov uticaj postane praktično zanemarljiv. • Za slučaj nabavke novih hidrogeneratora koji se predviđaju da rade u cikličnim režimima i još ako se od njih zahteva izuzetno brzo podizanje snage (vremenski temperaturni gradijent) onda je neophodno sa proizvođačem ugovoriti pored klasičnih termičkih i električnih ispitivanja ubrzanog starenja i ispitivanje cikličnog termo-mehaničkog starenja.

32. H V A L A N A P A Ž Nj I PITANjA ?