Distrelec katalógusunk már magyar nyelven is elérhet az interneten!

Átírás

1 Elektrotechnika A magyar elektrotechnikai egyesület hivatalos lapja Alapítva: 1908 A metszékáramlások előrejelzésének helyzete Magyarországon Gondolatok a hőszivattyú kedvezményes tarifájáról Fényárammérési megfontolások etalon autólámpák mérésekor Barta J., Beszerzési asszisztens, Szeged: "A Distrelec az a külföldi disztribútor, aki a leggyorsabban szállít Szegedre... környezetbarát szempontrendszer szerint szállítanak ami a mai világban már nem egy elhanyagolható szempont. És még egy fontos dolog: magyar nyelv, ingyen katalógust és CD-t kapunk a Distrelect l! A legtöbb külföldi disztribútor angol nyelv katalógusában, sajnos csak nehezen igazodik el az ember!" Distrelec katalógusunk már magyar nyelven is elérhet az interneten! Terjedelmes min ségi termékprogramunkból pillanatok alatt rendelhet elektronikai, adattechnikai, számítástechnikai és háztartástechnikai alkatrészeket az interneten keresztül. Katalógusunk elérhet honlapunkon: Tel.: info-hu@distrelec.com Európa legjelent sebb min ségi elektronikai - és számítógép - alkatrész disztribútora A villamos szakembereket is érintő néhány új jogszabályról Közüzemek által végezhető szolgáltatások köréről és díjairól Energetikai hírek a világból Magyar-horvát technikatörténeti együttműködés 101. évfolyam / 9

2 TBS Tranziens túlfeszültségek elleni védelem és villámvédelem TBS Tranziens túlfeszültségek elleni védelem és villámvédelem TBS Tranziens túlfeszültségek elleni védelem és villámvédelem TBS VBS TBS Összekötő és rögzítőrendszerek Új MULTIBASE-rendszerű túlfeszültség-levezetők az OBO-tól Új MULTIBASE-rendszerű túlfeszültség-levezetők az OBO-tól Univerzális Széles alkalmazási terület Univerzális a V25 és V20 típusú varisztorokkal Széles alkalmazási terület a V25 és V20 típusú varisztorokkal Optimális beépítési lehetőség A dugórész az aljzatban megfordítható, Optimális beépítési lehetőség Új MULTIBASE-rendszerű az optimális beépítési helyzet eléréséhez A dugórész az aljzatban megfordítható, túlfeszültség-levezetők az OBO-tól az optimális beépítési helyzet eléréséhez Áttekinthetőség Új Univerzális MULTIBASE-rendszerű Áttekinthetőség Kétirányú feliratozás biztosítja az túlfeszültség-levezetők Az OBO túlfeszültség-védelmi Széles alkalmazási terület Kétirányú áttekinthető feliratozás az OBO-tól biztosítja jelölést eszközök: az mindkét beépítési a V25 és teljes V20 típusú körû varisztorokkal áttekinthető védelem helyzetben jelölést az alapvédelemtõl mindkét beépítési a Univerzális helyzetben Optimális finomvédelemig. beépítési lehetőség Széles alkalmazási terület a Helymegtakarítás V25 és V20 típusú varisztorokkal A dugórész az aljzatban megfordítható, szélessége egyezik Helymegtakarítás az alapkivitellel az optimális beépítési helyzet eléréséhez Alkalmazhatók: A távjelzővel ellátott túlfeszültséglevezetők ellátott szélessége túlfeszültség-egyezik az alap- A távjelzővel Áttekinthetőség Optimális beépítési levezetők lehetőség erõsáramú hálózatok, kivitellel szélessége egyezik az alapkivitellel az megfordítható, az optimális beépítési Kétirányú A dugórész feliratozás az biztosítja aljzatban áttekinthető helyzet jelölést eléréséhez adatátviteli, mindkét beépítési illetve telekommunikációs helyzetben Öt év termékgarancia Öt év termékgarancia Áttekinthetőség hálózatok, Helymegtakarítás Minden OBO Minden túlfeszültség-levezető OBO túlfeszültség-levezető Kétirányú feliratozás biztosítja az áttekinthető jelölést mindkét szabályozástechnikai minőségét minőségét fémjelzi áramkörök fémjelzi A távjelzővel beépítési ellátott helyzetben túlfeszültséglevezetők szélessége védelmére. egyezik az alapkivitellel Helymegtakarítás A távjelzővel ellátott túlfeszültség-levezetők szélessége Öt egyezik év termékgarancia Az OBO túlfeszültségvédelmi az alapkivitellel Minden OBO eszközeire túlfeszültség-levezető 5 év garanciát vállal! minőségét Öt év fémjelzi termékgarancia Minden OBO túlfeszültség-levezető minőségét fémjelzi Tranziens Tranziens túlfeszültségek túlfeszültségek elleni védelem elleni védelem és villámvédelem és villámvédelem OBO BETTERMANN Kft. OBO H-2347 BETTERMANN Bugyi, Alsóráda Kft. 2. H-2347 Bugyi, Alsóráda 2. OBO Tel. BETTERMANN Tel. +36 (29) +36 (29) Kft Fax +36 (29) Fax +36 (29) H-2347 OBO BETTERMANN Bugyi, info@obo.hu Alsóráda info@obo.hu 2. Kft. H-2347 Tel. +36 Bugyi, (29) Alsóráda Fax +36 (29) Tel (29) info@obo.hu Fax (29) info@obo.hu

3 Elektrotechnika Felelős kiadó: Kovács András Főszerkesztő: Tóth Péterné Szerkesztőbizottság elnöke: Dr. Szentirmai László Tagok: Dr. Benkó Balázs, Dr. Berta István, Byff Miklós, Gyurkó István, Hatvani Görgy, Dr. Horváth Tibor, Dr. Jeszenszky Sándor, Kovács Ferenc, Dr. Krómer István, Dr. Madarász György, Id. Nagy Géza, Orlay Imre, Schachinger Tamás, Dr.Tersztyánszky Tibor, Tringer Ágoston Dr. Vajk István (MATE képviselő) Hirdetésszervezés: Dr. Friedrich Márta Szerkesztőségi titkár: Szilágyi Zsuzsa Rovatfelelősök: Technikatörténet: Dr. Antal Ildikó Hírek, Lapszemle: Dr. Bencze János Villamos fogyasztóberendezések: Dési Albert Automatizálás és számítástechnika: Farkas András Villamos energia: Horváth Zoltán Villamos gépek: Jakabfalvy Gyula Világítástechnika: Némethné Dr. Vidovszky Ágnes Szabványosítás: Somorjai Lajos Oktatás: Dr. Szandtner Károly Lapszemle: Szepessy Sándor Szakmai jog: Arató Csaba Ifjúsági Bizottság: Turi Gábor Tudósítók: Arany László, Horváth Zoltán, Kovács Gábor, Köles Zoltán, Lieli György, Tringer Ágoston, Úr Zsolt Korrektor: Tóth-Berta Anikó Grafika: Kőszegi Zsolt Nyomda: Innovariant Nyomdaipari Kft. Szeged Szerkesztőség és kiadó: 1055 Budapest, Kossuth Lajos tér 6-8. Telefon: és Telefax: Honlap: Kiadja és terjeszti: Magyar Elektrotechnikai Egyesület Adóigazgatási szám: Előfizethető: A Magyar Elektrotechnikai Egyesületnél Előfizetési díj egész évre: Ft + ÁFA Kéziratokat nem őrzünk meg, és nem küldünk vissza. A szerkesztőség a hirdetések, és a PR-cikkek tartalmáért felelősséget nem vállal. Index: HUISSN: Hirdetőink / Advertisers GA-Magyarország Kft. Distrelec GmbH Electro-Coord Kht. IMI Elektromos Gépeket Gyártó Kft. MAVIR Zrt. OBO Bettermann Kft. Rapas Kft. Spectris Components Kft. Tartalomjegyzék Tóth Péterné Beköszöntő... 4 ENERGIA Decsi Tamás - Dr. Dán András: A metszékáramlások előrejelzésének helyzete Magyarországon... 5 Komlós Ferenc: Gondolatok a hőszivattyú kedvezményes tarifájáról... 8 MÉRÉSTECHNIKA Györe Attila: Szupravezetős zárlatiáram-korlátozók és szupravezetős önkorlátozó transzformátor tesztelése a felhasznált szupravezető gyűrű szempontjából VILLAMOS BERENDEZÉSEK Dr. Mihálkovics Tibor - Somogyi Gábor: Középfeszültségű vákuummegszakítók zárlati megszakítási vizsgálatai az Infoware Zárlati Próbaállomás szintetikus vizsgálati áramkörében VILÁGÍTÁSTECHNIKA Katona Gábor - Dr. Székács György: Fényáram-mérési megfontolások etalon autólámpák mérésekor Aktuális Arató Csaba: A villamos szakembereket is érintő néhány új jogszabályról Arató Csaba: Közüzemi szolgáltatások és díjai Dr. Bencze János: A sokszínű megújuló energiák Kerényi A. Ödön: Gondolatok a vízerőmű és a vízi erőmű helyesírási szabályiról HÍREK Dr. Bencze János: Energetikai hírek a világból Technikatörténet Dr. Jeszenszky Sándor: Magyar-horvát technikatörténeti együttműködés Tóth Éva: Kettős változás a leolvasás rendszerében Egyesületi élet Tóth Éva: Balatoni vitorlák Tauffer Juli: In Memoriam János Maros Vonnák István: Búcsú Debreczeni Gábortól LAPSZEMLE CONTENTS Éva Tóth Editor s greeting ELECTRICAL ENERGY Tamás Decsi - Dr. András Dán: State of the art of the Hungarian cross-border power-flow forecasting Ferenc Komlós: Idea of a Preferential Tariff of Heat Pumps MEASUREMENT TECHNICS Attila Györe: Superconducting Fault Current Limiters and Tests of the Self-Limiting Transformer Aspect of Superconducting Ring ELECTRICAL APPLIENCES Dr. Tibor Mihálkovics - Gábor Somogyi: Short-circuit current tests of vacuum circuitbreakers in the synthetic test circuit of Infoware HPL. LIGHTINGTECHNICS Gábor Katona - Dr. György Székács: Considerations about the luminous flux measurements in the case of automotive lamps TIMELESS Csaba Arató: New Rules in the Field of Electrical Engineering Csaba Arató: The Public Electricity Utility and the Tarifs of them Dr. János Bencze: Different kind of Renewable Energies Ödön A. Kerényi: Thinking about the spelling rules of Water Plant NEWS Dr. János Bencze: News from the world of Energetics HISTORY OF TECHNICS Dr. Sándor Jeszenszky: Hungarian - Croatian Cooperation in the Filed of History of Technics Éva Tóth: Double changing in the way of Reading the Electricity Meters FROM OUR CORRESPONDENTS Éva Tóth: Sails of the Lake of Balaton Juli Tauffer: In Memoriam János Maros István Vonnák: Farewell from Gábor Debreczeni REWIEV

4 Kedves Olvasó! Kezdhetném mostani beköszöntőmet azzal a kicsit banális mondattal, hogy vége a nyárnak, s ezt titkon mindannyian egy kis szomorúsággal vesszük tudomásul. Ki ne örülne a szabad heteknek, a magunkra szánható időnek, a legális semmittevésnek. Azt gondolhatnánk, hogy a nyár a szakmai életben is uborkaszezont jelent, de azért vannak kollégák, akik éppen ezt az időszakot szentelik arra, hogy elmélyüljenek egy konkrét szakmai feladatban, vagy megírjanak egy cikket. Sok PhD hallgató is éppen most készíti sorsdöntő munkáját. Az egyesület titkárságán is folyt tovább azért a munka, sőt azt is mondhatnám, hogy nem jutott sok idő a pihenésre, mert ezekben a hónapokban készültünk az év legnagyobb rendezvényére. A témák összeállítása és az előadókkal való egyeztetés kitartó munkát igényelt, nem kevésbé a nagy mennyiségű adat feldolgozása, amely sok odafigyelést és precízitást követel. A nyár végét és az ősz kezdetét jelzi a vándorgyűlés is. Az idei már az 55. alkalom, ahol az energia és a villamos szakma találkozik több mint félezer személy részvételével. Amikor ezt a lapot kezébe veszi a kedves Olvasó, az Fotó: szelagnes 55. Vándorgyűlés már éppen bezárta kapuját. Reméljük, hogy a megszokott sikerrel. A történésekről természetesen az Elektrotechnika következő számában részletes beszámolót olvashatnak majd. De nézzük, mit kínálunk Önöknek ebben a hónapban! Sokunk számára a nyár egyik várva várt eseménye az olimpia volt, s bár ezekben a napokban leginkább a televíziók képernyőjén találkoztunk a sporttal, bizonyára sokan a valóságban is hódoltak kedvenc szenvedélyüknek. Legyen szó kerékpározásról, teniszezésről vagy túrázásról, a feltöltődésre, kikapcsolódásra minden testmozgás egyaránt alkalmas. A nyár azonban mégis leginkább a víz évszaka, ilyenkor kedvünkre strandolhatunk, úszhatunk, vitorlázhatunk. Az Egyesületi Élet rovatban éppen ez utóbbiról olvashatnak egy színes cikket, amelyben az is kiderül, milyen kapcsolat van a balatoni Kékszalag verseny és a MEE között, s hogy sok egyesületi tagra nem csak szakmai munkájuk miatt lehetünk büszkék. Előző számunkban már elindítottunk egy érdekes sorozatot Dr. Bencze János szerkesztésében, Energetikai hírek a világból, amely ez alkalommal is tartogat érdekes információkat. Emellett olvashatnak ismertetőket új rendeletekről és jogszabályokról. Szerkesztőségünk örömmel vette annak bizonyítékát, hogy határainkon túl is forgatják lapunkat, hiszen Nagyváradról érkezett hozzánk egy levél, amelynek szerzője egy korábbi számunkban megjelent cikkhez küldött az ottani tapasztalatokról beszámolót. Szomorú kötelességünknek is eleget teszünk, amikor két nagyszerű tagtársunktól elbúcsúzunk. Bízom abban, kedves Olvasók, hogy most is találnak az Elektrotechnikában kedvükre való, hasznos olvasmányokat. Tóth Péterné főszerkesztő A Magyar Elektrotechnikai Egyesület kiemelt támogatói: Elektrotechnika / 0 9

5 Energia Energia energia A metszékáramlások előrejelzésének helyzete Magyarországon A cikk a magyar villamosenergia-rendszer határkeresztező áramlásait előrejelző eljárások főbb jellemzőit ismerteti. Bemutatja az újonnan kifejlesztett neurális hálózatot alkalmazó eljárást és leírja az eljárások összehasonlításának eredményeit. Az összehasonlítás alapján kijelenthető, hogy célszerű az új eljárás alkalmazása. The paper presents the main characteristics of the methods currently used for forecasting the Hungarian transmission system cross-border power flows. It also introduces a newly developed neural network based procedure and analyses the results obtained by comparing the different forecasting procedures. It can be declared that, the application of the newly developed procedure should be advantageous according to the results of the comparison. Napjainkban a villamosenergia ára és kereskedelme igen időszerű téma. Az erőművekkel kötött hosszú távú megállapodásokkal kapcsolatban felmerült, hogy nélkülük olcsóbbá válhatna a villamos energia a fogyasztók számára. Talán erre a legegyszerűbb érv az lehet, hogy a hazai drága (?) villamosenergia-előállítást olcsó külföldivel pótolhatnák a kereskedők. Ugyanakkor, ha az állítás nem bizonyul igaznak, a kereskedők a hazai olcsó erőművekkel külföldieket válthatnak ki. Természetesen a drágábbak kiváltása olcsóbb termeléssel csak az üzembiztonság veszélyeztetése nélkül valósítható meg. Hogy a rendelkezésre álló forrásokat az üzembiztonsági mutatók romlása nélkül a kereskedők minél jobban kihasználhassák, szükség van az üzembiztonságot befolyásoló tényezők lehető legpontosabb ismeretére. Az egyik ilyen tényező a határkeresztező metszékáramlások várható értékének ismerete, ugyanis nagy tranzitáramlások esetén a magyar villamosenergia-rendszer távvezetékei jobban terhelődhetnek. Jobb kihasználhatóságot eredményezhet, ha a napközben rendelkezésre álló nem zsinór típusú kapacitások is kioszthatók. Ehhez szükség lenne a magyar metszékáramlások minél pontosabb ismeretére, melyhez a cikkben ismertetett két, jelenleg is alkalmazott és egy újonnan kifejlesztett eljárás nyújt segítséget. Először ismerkedjünk meg a jelenleg alkalmazott eljárásokkal, melyek egy napra előre szolgáltatnak metszékáramlás előrejelzéseket. Jelenleg alkalmazott előrejelzések Az első eljárás [1] melyet 2004 óta alkalmaznak a MAVIR Zrt.-nél, a Power Transfer Distribution Factor (továbbiakban PTDF) elnevezésű eljárás. Az algoritmus az UCTE országok előre jelzett terhelési és topológiai modelljein alapul, melyeket a tagok a tény napot megelőző munkanapon publikálnak. A modellek segítségével kiszámíthatók az egyes teljesítményszállítások magyar metszékekre vonatkozó érzékenységi tényezői [1]. Az eljárás lényege, hogy a csereprogramokat a kiszámolt PTDF értékekkel megszorozva megkapjuk azok hatását a magyar metszékekre. A módszer legnagyobb hátránya, hogy a PTDF tényezők kiszámításához szükséges az összeurópai modell összerakása és megoldása, mely emberi beavatkozást igényel. Az emberi beavatkozás és a modellkészítés problémái miatt az előrejelzés nem mindig készíthető el időben, illetve csak napi egy modell alapján (10:30- as) számított PTDF tényezőket alkalmaznak. A második eljárás [2] egy statisztikai eljárás, amelyet a PRO- VENTUS fantázianévvel jegyeznek. Az áramlásokra a csereprogramok ismeretében lineáris regresszió segítségével ad előrejelzést. Az eljárásnak nincs szüksége a topológiai ismeretekre, mely tulajdonság robosztussá teszi az előrejelzést. Ugyanakkor ez az eljárás legnagyobb hátránya is, mert a magyar metszékekhez villamosan közeli topológiaváltozások hatásait nem képes kezelni. További hátrány, hogy a topológia megváltozása - például új távvezeték üzembe helyezése - esetén az új regressziós együtthatók meghatározása szakértői tudást és jelentős mennyiségű mintaadatot igényel. Az új (javasolt) előrejelzési algoritmus A probléma nemlineáris jellege miatt kézenfekvőnek tűnt egy nemlineáris előrejelzés alkalmazása. Robosztussága és emberi beavatkozás nélküli taníthatósága miatt a neurális hálózatok alkalmazása mellett döntöttünk. Mielőtt részletesen bemutatnánk az általunk alkalmazott neurális hálózattípust, tekintsük át a neurális hálózatok alapvető fogalmait. A hálózat legkisebb építőeleme a neuron (1.ábra). Működése során az emberi idegsejt viselkedését modellezi. 1. ábra Neuron elvi felépítése Az x bemeneteket a neuron összegzi a dendritek w súlyaival súlyozva. Az összeghez egy ofszet értéket adhatunk hozzá (b [bias]). Az így kapott összeg az aktivációs f függvény bemenetét képezi, mely előállítja a kimenetet. Az aktivációs függvény az esetek többségében valamilyen szigmoid függvény vagy küszöb függvény. Látható, hogy semmilyen akadálya nincs, hogy egymás után kapcsolva a neuronokat rétegeket képezzünk úgy, hogy az egyik rétegben található neuronok kimenete a követő réteg bemeneteiként szolgáljanak. Így többrétegű hálózatot alakíthatunk ki, melynél az első réteg csak a bemeneti értékek átmeneti tárolására szolgálnak. Az így kialakított hálózat rétegei azonos formalizmussal kezelhetők, ami a gyakorlati megvalósítást jelentősen megkönnyíti. A neurális hálózatok tanításának bemutatásától a cikk korlátos terjedelme miatt eltekintünk. (Azoknak, akiket részletesebben érdekelnek a neurális hálózatok, ajánljuk az irodalomjegyzékben szereplő könyvet [3].) A neurális hálózatok közös jellemzőinek rövid áttekintése után nézzük meg az előrejelző hálózat jellemzőit. Tanulási algoritmusa: back-propagation, az alkalmazott aktivációs függvénye: 2 f ( NET ) = 1 NET (1 + e ) n NET = wi * si + b i=1 (1) (2) Elektrotechnika / 0 9

6 sen. A PTDF algoritmus kikapcsolások esetén sokkal pontosabb előrejelzéseket szolgáltat, mint a másik két eljárás. A PROVENTUS és NEURÁLIS eljárás közötti különbség a közelítésként alkalmazott modellből fakad. A viszonylag állandó szlovák és szerb metszékek a munkapontjuk környékén jó közelítéssel lineárisnak tekinthetők, így itt a lineáris statisztikai előrejelzés pontosabb. (Lehetséges, hogy több adat felhasználásával végahol n az előző réteg neuronjainak száma, wi az előző réteg i-dik neuronjának kimenete, si az i-edik neuronból jövő ág súlya, b pedig a neuron bias értéke, az 1. ábrának megfelelően. Az alkalmazott hálózattípus négy réteggel rendelkezik, beleértve az adatok bevitelére szolgáló első réteget. A rétegekben az alkalmazott neuronok száma rendre 17, 8, 4 és 1. A neurális hálózat a tanítást követően egy metszék egy adott órájára szolgáltat előrejelzést. Egy nap teljes előrejelzéséhez összesen 24*6=144 db neurális hálózat szükséges. A hálózatok bemenő adatai az UCTE országok teljesítményszaldóiból és az adott metszék 24 valamint 25 órával korábbi áramlás tényértékeiből állnak. Az alkalmazott előrejelzések összehasonlítása Az eljárások összehasonlítása a jétől ig terjedő időszak szlovák, szerb és román metszék adatait felhasználva készült el. Az összehasonlíthatóság érdekében meg kell jegyezni, hogy a vizsgált időszakban jelentős - villamosan közeli - topológiaváltozás nem volt. A szlovák metszék fő jellemzője a jelentős metszékáramlás, melyhez az áramlás mértékéhez viszonyítva kis áramlásingadozás tartozik. A metszéket két távvezeték (Göd Levice, Győr - Gabcikovo) alkotja, ellentétben a szerb (Sándorfalva - Subotica) és román (Sándorfalva - Arad) metszékekkel, melyek egy távvezetékből állnak. A szerb metszék jellemzője az egyirányú teljesítményáramlás, a román metszékre pedig a kis teljesítményáramlás jellemző, mely mellé gyakori áramlásirány-váltás is társul. A metszékek rövid ismertetése után most tekintsük meg az összehasonlító futtatások eredményeit. Elsőként a szlovák metszék előrejelzéseinek összehasonlítását szeretném bemutatni. A következő táblázat (1. táblázat) és grafikon (2. ábra) foglalja össze az összehasonlítás eredményeit. PTDF PROV. NEUR. Átlagos hiba [MW] 224,5 93,2 138,8 Hibák szórása [MW] 175,6 75,4 115,2 Tény és előre-jelzett 0,30 0,86 0,66 érték korrelációja: 1. táblázat Szlovák metszék eredményei A táblázat adatai alapján kijelenthetjük, hogy a metszék teljesítményáramlását a statisztikai eljárás (PROVENTUS) közelíti a legjobban. A statisztikai eljárás pontossága a metszék áramlás jellegzetességének köszönhető, ugyanis a nagy egyenletes áramlás jól közelíthető lineáris modellel. A következőkben tekintsük a román metszéket, mely viselkedése tekintetében a szlovák metszék ellentéte. Az összehasonlítás eredményeit itt is táblázat (2. táblázat) és grafikon (3. ábra) formájában mutatjuk be. Látható, hogy a szlovák metszékkel ellentétben a neurális hálózat nemlinearitása segítségével jobban közelíti a tényáramlást. Ugyanakkor a pozitív 100 MW-os tényáramlásnál a neurális hálózat előrejelzésében ugrás figyelhető meg. Az ugrás okozója a rövid tesztidőszak alatt a viszonylag kisszámú 100 MW-ot meghaladó minta. Feltételezhető, hogy a jövőben több adat felhasználásával, illetve többszöri tanítás segítségével amellyel a lokális minimumok elkerülésének esélye csökken pontosabb előrejelzés készíthető a metszékre. PTDF PROV. NEUR. Átlagos hiba [MW] 79,9 100,3 62,3 Hibák szórása [MW] 65,9 69,9 52,6 Tény és előre-jelzett érték korrelációja: 0,50 0,87 0,62 2. táblázat Algoritmusok jellemzői 3. ábra Román metszék áramlásainak előrejelzése PTDF PROV. NEUR. Átlagos hiba [MW] 67,4 45,5 65,5 Hibák szórása [MW] 49,6 41,5 49,2 Tény és előre-jelzett érték korrelációja: 0,69 0,83 0,85 3. táblázat Algoritmusok jellemzői 2. ábra Szlovák metszék áramlásainak előrejelzése A szerb metszék tulajdonságait tekintve a szlovák és román metszék között áll. Most ismerkedjünk meg ennek a metszéknek az előrejelzéseivel is. Az eredményeket itt is táblázatos (3. táblázat) és grafikonos (4. ábra.) formában ismertetjük. Látható, hogy ezen metszék tekintetében az előrejelzések tulajdonságai sokkal kevésbé szórnak. Ez a szlovák metszékhez hasonló, közel állandó áramlásnak köszönhető. További könnyebbséget jelent a szerb metszék esetén, hogy a metszéken csak egy távvezeték áramlását kell megbecsülni. A különböző metszékek előrejelzés hibáinak összehasonlítása után meglepő lehet, hogy az adott napi modellekkel számoló PTDF eljárás a legpontatlanabb. A többiekkel szembeni pontatlanság annak köszönhető, hogy az átlagos - vagy jellemző topológiától a vizsgált időszak alatt a hálózat nem tért el jelentő- Elektrotechnika / 0 9

7 használt adatok számának növelésével biztosítható. Ugyanakkor a fenti várható pontosságnövekedés sem elegendő a tény napon belüli kereskedés üzembiztonsági igényeket is teljes mértékben kielégítő kiszolgálásához. A közeljövőben ezért szükség lesz arra, hogy a rendelkezésre álló modell figyelembe tudja venni a tény napon belüli változásokat is. A napon belüli pontosítás a piaci igények kielégítésén túlmenően lehetőséget biztosítana az üzembiztonság növelésére is, mert a kritikus üzemállapotok előrejelzése pontosabbá válna. 4. ábra Szerb metszék áramlásainak előrejelzése zett tanítás érdemben javíthatja a neurális hálózatok pontosságát.) Az említett metszékekkel ellentétben a román metszéken, melyen kis áramlások dominálnak, a nemlináris megközelítés szolgáltat jobb eredményt. Igaz extrém áramlások esetén ez a megközelítés a kevés rendelkezésre álló adat miatt nem szolgáltat kellően pontos előrejelzést. Összefoglaló Az elvégzett összehasonlítás alapján kijelenthetjük, hogy a rendelkezésre álló adatok felhasználásával jelentős pontosságjavulást a napi előrejelzések területén az ismertetett eljárásokkal már nem várhatunk. Az eljárások között jelentős különbség nincsen, bár meg kell jegyeznünk, hogy a neurális hálózatok alkalmazásával megoldható a pontosság növelése. Ez a neurális hálózatok tanításához fel- Irodalomjegyzék [1] Gölöncsér Péter Sulyok Zoltán: A magyar villamosenergia-rendszer határmetszéki áramlásainak előrejelzése, Elektrotechnika évfolyam 12. Szám [2] Gölöncsér Péter Sebestyén Géza Sulyok Zoltán: A Magyar villamosenergia-rendszer határmet-széki áramlásainak statisztikai alapú előrejelzése, Elektrotechnika évfolyam 9. Szám [3] Retter Gyula: Kombinált fuzzy neurális genetikus rendszerek kombinált lágy számítások, 2007, Kiadó: Invest-Marketing Bt, ISBN: dtamas@interware.hu Decsi Tamás villamosmérnök MAVIR ZRt. (RTO) (BME Phd. Levelező tagozat) Lektor: Gölöncsér Péter, goloncser@mavir.hu dan.andras@vet.bme.hu Dr. Dán András egyetemi tanár BME Villamosmérnöki és Informatikai Kar Villamos Energetika Tanszék A GA-Magyarország Kft. a több mint 90 éves GAH csoport tagjaként, anyavállalatának hagyományai és a magyar elektrotechnika ipar tiszteletére 2007-ben útjára indított felhívásának megfelelően a Magyar Elektrotechnikai Egyesülettel közösen idén is fordul a magyar elektrotechnikai közélethez Magyar Elektrotechnika Történeti Kisfilm címmel. Részletes pályázati felhívás Pályázat beadási határidő: november 14.

8 Energia Energia energia Gondolatok a hőszivattyú kedvezményes tarifájáról A szakcikk a hőszivattyú statisztikát, és a vezéreltnél alacsonyabb árszintű hőszivattyús tarifát jogszabályban javasolja rögzíteni. Minél nagyobb a hőszivattyús rendszer COPÉVES értéke, annál kedvezőbb lenne a hőszivattyús tarifa. Ezzel ösztönöznénk a megújulóenergiafelhasználás növelése mellett a szakszerű és korszerű hőszivattyús rendszerek és a Heller-Terv elterjesztését. This paper proposes laying down the statistics of and a tariff lower than that controlled for heat pumps in a rule of law. The higher COPY- EAR value a heat pump system has the more favourable would its tariff be. This would motivate the propagation of expert and up-to-date heat pump systems and of the Heller Scheme while increasing renewable energy use as well. Napjainkban tapasztalható, hogy minőségi fordulat érlelődik a világban az energia forrásait és -hordozóik hasznosítását illetően. Nemcsak a zöldáramot, hanem a zöldhőt is célszerű felkarolni, tekintettel arra is, hogy jelenleg Magyarországon 50 60% között van a hőtechnikai célú energiafelhasználás aránya. Ezért a hőszivattyú statisztikát rendkívül fontosnak tartom, jogszabályban célszerű rögzíteni a hazai bevezetését. A vezéreltnél alacsonyabb árszintű tarifára gondolok. Annál kedvezőbb lenne a hőszivattyús tarifa, minél nagyobb a rendszer COPÉVES értéke. Ezzel ösztönöznénk a megújulóenergiafelhasználás növelése mellett a szakszerű és korszerű hőszivattyús rendszerek létesítését is. Amíg nincs ismétlődő adatsor a nyilvánosság előtt, az állami szervek sem érzik annak fontosságát. Országunknak (energia) politikai szempontból előnyös lenne, ha az EU-ban ezt a szabályozást először mi vezetnénk be. Mottó: Az emberek azt látják, amit ismernek (Goethe) Az építés célja, hogy az ember mindennapi életéhez megfelelően komfortos (fűtött, hűtött, szellőztetett) környezetet 1. ábra Jellemző típusú és üzemmódú hőszivattyúk elvi vázlatai (az ún. zöldhő a hőforrás) Forrás: VAILLANT cég és a jobb oldali rajz Handbauer Magdolna grafikus munkája biztosítson, ezért az ésszerű és hatékony energiagazdálkodás minden fogyasztónak és felhasználónak érdeke. Magyarországon az energiaárak emelkedésével egyre inkább előtérbe kerül az energiatakarékosság. Az épületekre vonatkozó 2002/91/EK EU-irányelvhez több hazai jogszabály tartozik. Eddig két jogszabály jelent meg: az épületek energetikai jellemzőinek meghatározásáról szóló 7/2006. (V. 24.) TNM rendelet és az épületek energetikai jellemzőinek tanúsításáról szóló 176/2008. (VI. 30.) Korm. rendelet. A szén-dioxidkibocsátás csökkentése érdekében az új épületek néhány kivételtől eltekintve 2008-tól csak energiatanúsítvánnyal kaphatnak használatbavételi engedélyt. Szintén néhány kivételtől eltekintve a meglévő épületek, lakások pedig 2009-től ill től csak energiatanúsítvánnyal adhatók el vagy adhatók bérbe. Ezek a jogszabályok az épületek energiatanúsításához szükséges számításokat és határértékeket tartalmazzák, továbbá az épületek energetikai jellemzőinek tanúsításáról megszabják a tanúsítvány formai és tartalmi követelményeit, valamint azt is, kik és mennyiért lesznek jogosultak azt elkészíteni. A rendeletben az épület által termelt energia is beszámít, így a hőszivattyú által bevitt energia is, amely elősegíti a jobb minősítés elérését (1. és 2. ábra). Ma még kérdés, hogy a jobb minősítésnek mi lesz a későbbiekben a piaci értéke. A 2. ábra levegő/levegő hőszivattyúja kiegészítő hőforrásként alkalmazható pl. a meglévő radiátoros, padló-, fal- és mennyezetfűtésekhez amellett, hogy esetleg a nyári időszakban még hűteni is tud. Enyhe időben pedig önállóan is elláthatja feladatát, ekkor nem kell a melegvízüzemű központi fűtést bekapcsolni (pl. estéként a TV-nézéshez a nappali vagy a nagyszobában). Napenergiából (szoláris energiából), földhőből (geotermikus energiából) ésszerű eszközökkel általában C-os víz nyerhető, a felhasznált energia jelentős részét ilyen hőmérsékletű fűtési igényhez hasznosítjuk. A hőszivattyú napjaink egyik leghatékonyabb műszaki eszköze annak, hogy jelentős mennyiségű fosszilis primerenergiát takarítsunk meg fűtéskor és hűtéskor, és ezzel a szén-dioxid- és károsanyag-kibocsátást csökkentsük. Hazánkban is egyre több irodaépületnek, középületnek a hűtési költsége meghaladja a fűtési költségét. Évről-évre egyre nagyobb gondot okoz a nyári villamos csúcsfogyasztásunk. Alapvető érdekünk a hűtés villamosenergia-felhasználásának csökkentése, az energiafaló klímák kiváltása. A földgáz pedig úgy tűnik, hogy hosszabb távon túl értékes primerenergiahordozó ahhoz, hogy elavult vízmelegítőkben vagy kazánokban kizárólag hőtermelés céljából eltüzeljük. A földgázkazán és a megújulós fűtési-hűtési megoldások közti igazságos versenyhelyzet megteremtéséhez a földgáztüzelés ártámogatását meg kell szüntetni, ugyanakkor hőszivattyús ártarifával ösztönözni szükséges a hőszivattyús technológia területén elért lemaradásunk csökkentését. Az ún. zöldhő támogatása célszerűvé vált. Az ilyen árpolitika a földgázimportot és a pazarlást is jelentősen csökkenti, és a fogyasztó a fűtéséhez alternatív Elektrotechnika / 0 9 8

9 megoldást is kap. Pl. meglévő épületnél bivalens fűtési üzemmód, új épületnél pedig monovalens üzemmód is létesíthető. Időszerű egy olyan jogszabályi környezet kialakítása Magyarországon, hogy piaci megfontolásból és környezettudatos gondolkodásból egyre többen válasszák a hőszivattyút [1]. Az energiahatékonyság és az externáliák befolyásolására az államnak jelentős jogi, szabályozási eszközei vannak. A hatékonyság javításának ösztönzése tisztán piacpolitikai eszköz, a rászorulók támogatása pedig szociálpolitika. A kettő aránya országonként és időszakonként eltérő. Magyarországon ez az arány még nem jelzi azt, hogy itt az energiahatékonyság ügye a politika és a közgondolkodás homlokterében lenne [2]. Jelenleg nagyobb a fogyasztás támogatása, mint az energiamegtakarításé. Piacgazdasági keretek között a váltást a piaci feltételek kényszerítik ki. A feltételek részbeni meghatározásával az állam befolyásolhatja a piaci szereplők döntéseit. Pl. a magyarországi valóságos villamosenergia-mixtől jelentősen eltérő, CO 2 -re vonatkozó hátrányos kibocsátási adat (930 kg/mwh) szerepel a KEOPban a hőszivattyús rendszerek létesítését illetően. Lehet, hogy csak számítási hibából ered, ezért mielőbb helyesbítésre szorul. (A 2005-ös országos adatokból kiszámolva 573 kg/mwh [3]) Közismertek azok a veszélyek is, amelyek a természet biológiai egyensúlyának megbomlásából adódóan a mai, de még inkább a jövő nemzedékeket fenyegetik. Ezért sokunkat foglalkoztatnak helyi és tágabb környezetünk egyre sürgetőbben jelentkező, megoldásra váró kérdései. A hőszivattyús rendszerekkel környezetbarát módon gazdaságosan fűteni és hűteni is lehet. Emiatt a hőszivattyúk eladása már több fejlett országban megelőzte a kazánt. Belátható időn belül az épületgépészet nélkülözhetetlen technikai eszközévé válhat a fűtésre, hűtésre, használati meleg víz előállítására és szellőzésre is alkalmazható környezetbarát gép: a hőszivattyú (3. ábra). Miután a hőszivattyú megújuló energiahordozó vagy hulladékhő (pl. a helyiségből távozó levegő hője), azaz ún. zöldhő felhasználását teszi lehetővé, környezetvédelmi és energiagazdálkodási szempontból kedvező a hatása. A 3. ábrával kapcsolatosan jelezni kell: a villamos hőszivattyúknak nincs lokális CO 2 -kibocsátása; a globális CO 2 -kibocsátás az ország villamosenergia-mixének függvénye, ez korlátozza a német viszonyokra készült ábra alkalmazhatóságát, a magyarországi főbb adatok számítását az [3] irodalom rögzíti; a hőszivattyú teljesítménytényezőjét, a COPÉVES-t, egyes cikkekben éves jóságfoknak is hívják. Nemcsak Magyarországon, hanem európai uniós szinten is szükség lenne hőszivattyús tarifa bevezetésére, külön mérőeszközzel erre a célra. Ha a hőszivattyús tarifa alacsonyabb értékű lenne a jelenlegi tarifánál, akkor a fogyasztók bejelentenék nemcsak az új, hanem a meglévő hőszivattyújukat is, mert ez anyagilag kedvező lenne számukra. Ezáltal évente követhető lenne a megújulóenergia-felhasználás és a -növekedés hazai hőszivattyús statisztikája. Az összehasonlításra igazi alapot a COPÉVES [kwh/kwh] értékek adnak, hiszen pl. fűtés közben a pillanatnyi COP-értékek a puffertartály, a talaj és a fűtési előremenő víz hőmérsékletétől függően változhatnak (a pillanatnyi COP és a 2. ábra Levegő/levegő és távozó levegő/levegő hőszivattyú elvi vázlatai (az ún. zöldhő a hőforrás) Forrás: Villavärmepumpar, Energimyndighetens sammanställning av värmepumpar för småhus és ÉTK TS COPÉVES közötti különbségre felhívom a szíves figyelmet). Ennek megállapítása az adott helyre érvényes paraméterekkel elvégzett számításokkal lehetséges. A számítás figyelembe veszi a hőszivattyú és a hőnyerési oldal paraméterein kívül az átlagos külső hőmérsékleti adatokat is. Ezzel a módszerrel helytálló bevitt paraméterek esetén igen jól megközelíthetők a később gyakorlatban megvalósuló értékek. A fogyasztói hálózat hőmérséklete (T C ) és a hőforrás ill. a környezet hőmérséklete (T 0 ) különbségét (T C T 0 ) igyekezzünk az üzemeltetés során a rendszer szabályozásával pl. az előírt hőkomfort betartása mellett folyamatosan a legkisebb értéken tartani. 3. ábra: A Hőtermelők összehasonlítása (hőszivattyú az olaj- és a kondenzációs gázkazánhoz viszonyítva) Forrás: ĐIWP-Initiativkreis Wärmepumpen e. V., Stiebel Eltron Kft. A megvalósult rendszerek COPÉVES értékének meghatározása a rendszerbe épített egy vagy több hőmennyiségmérővel és a hőszivattyúhoz szerelt villamos almérővel lehetséges a fűtési/hűtési időszak mérési átlagának értékelése alapján. Tehát a teljesítménytényező egy meghatározott időtartam alatti középértékének számításához a leadott hőmennyiséget egy hőmennyiségmérővel, az összes felvett villamos energiát pedig villamos almérővel mérjük. A kapott mennyiség elfogadott nemzetközi jele SPF (angol nyelven Elektrotechnika / 0 9 9

10 4. ábra Svédország hőszivattyú statisztikája Seasonal Performance Factor), és magyarul időszakos teljesítménytényezőnek nevezzük. Számítása pl. az éves mért adatok osztásával elvégezhető: a hőszivattyú hőleadása osztva a hőszivattyú által felvett villamos energiával. Tanulságos megnézni az alábbi oszlopdiagramon a friss svédországi hőszivattyú statisztikát (4. ábra). Egy megjegyzés: az országok népességi adatainak arányában Magyarországon ma már db hőszivattyúnak kellene üzemelni! A COPÉVES érték nemcsak a hőforrás adatainak a függvénye, hanem a teljes épületre (építményre) vonatkoztatva a hőszivattyús rendszer létesítésének és üzemeltetésnek is a függvénye. A hőszivattyúzás olyan innovatív technológia, amelynek magyarországi elterjesztésére nagy szükség van. A nyugati fejlett technológiák hazai átvétele önmagában nem biztosítja a hatásos működést (eltérőek pl. a hidrológiai, geológiai, meteorológiai viszonyaink, épületeink hőszigetelése, központi fűtése). Így piaci lehetőség van a hazai viszonyokra méretezett rendszerek kifejlesztésével máshol is versenyképes technológiákat kialakítani, amelyeket exportálni is lehet. A technológia területén már ma is vannak magyar szabadalmak, és Heller Lászlóra utalva, a magyar szakma történelmileg is megalapozott [4][5]. A közötti időszakra vonatkozó energiapolitikáról szóló 40/2008. (IV. 17.) OGY határozat sajnálatos módon nem tartalmazza a hőszivattyús technológiák fontosságát, a Heller-tervben foglaltakat. Legközelebb két év múlva lesz lehetőség az OGY határozat felülvizsgálatára és e hiányosság pótlására a határozat 12. pontjának t) bekezdése értelmében. Összefoglalás A természetben megújuló villamos energia nincs, de megújuló hő van! A megújuló erőforrások használatuk ellenére a természet törvényei szerint az ember által érzékelhető idő alatt regenerálódnak. Kérem Tisztelt Olvasóim segítségét, hogy a hazánkban kifejlesztett hőszivattyús rendszerek elterjesztésével ezt a lehetőséget kiaknázhassuk (5. ábra). 5. ábra A fenntartható fejlődés útja: az emberhez méltó környezet létrehozása Forrás: Handbauer Magdolna grafikus munkája Irodalomjegyzék [1] Komlós Ferenc: Hőszivattyús rendszerek 6. rész, 8.1. fejezet. Az építészeti-műszaki tervezés aktuális előírásai. Gyakorlati tanácsadó Verlag Dashöfer Szakkiadó Kft. és T. Bt. A vonatkozó CD-ROM kiadása: augusztus [2] F. Komlós: Heller Programme, Utilisation of Renewable Energy Sources with Heat Pumps pp th INTERNATIONAL CONFERENCE ON HEAT ENGI- NES AND ENVIRONMENTAL PROTECTION May 28 30, 2007 Hotel Uni, Balatonfüred, Hungary ( [3] Komlós Ferenc Fodor Zoltán Kapros Zoltán Vaszil Lajos: Hőszivattyúzás Energia Központ Kht. csináljuk jól! energiahatékonysági sorozatának 22. számú kiadványa, ( &Itemid=52) [4]: Mádlné Dr. Szőnyi Judit: A geotermikus energia, Készletek, kutatás, hasznosítás. Grafikon Kiadó, Nagykovácsi, [5] Mádlné Dr. Szőnyi Judit PhD, egyetemi docens ELTE, FFI, AAF (a témavezető kézirata): A geotermikus energiahasznosítás nemzetközi és hazai helyzete, jövőbeni lehetőségei Magyarországon. Ajánlások a hasznosítást előmozdító kormányzati lépésekre és háttértanulmány. Megbízó: Magyar Tudományos Akadémia Elnöki Titkárság Komlós Ferenc okl. gépészmérnök, ny. minisztériumi vezető főtanácsos komlosf@pr.hu Lektor: Dr. Sibalszky Zoltán Elektrotechnika /

11 Méréstechnika méréstechnika méréstechnika Szupravezetős zárlatiáram-korlátozók és szupravezetős önkorlátozó transzformátor tesztelése a felhasznált szupravezető gyűrű szempontjából Az önkorlátozó transzformátor három funkciót képes ellátni: transzformátor, zárlati áramkorlátozó és induktív kábelterminál, ami megteremti a kapcsolatot a szobahőmérsékletű és alacsonyhőmérsékletű eszközök között a veszteségek minimalizálása mellett. A cikk bemutatja az eszköz működését, tervezését, üzemeltetését. Az elvégzett munkám során meghatározásra került a szupravezető gyűrű tartós terhelési árama, a tranziens billenési áram; számítási metódust dolgoztam ki az önkorlátozó transzformátor fő méreteinek meghatározására. The self-limiting transformer has three functions: transformer, fault current limiter and inductive cable terminal, which establishes the connection between the room temperature and low temperature devices. The paper shows the theory, the operation and the design of the device. Based on my work the steady-state and transient activation current were defined, calculation method was prepared in order to get the main data of the self-limiting transformer. Napjainkban egyre növekedő energiaigények magukkal hozzák az egyre növekvő villamos teljesítmények átvitelét a villamos hálózatokon. Ez a növekvő energiaáramlás a villamos hálózatok bővítését, megbízhatóságának növelését követelné meg. A villamos hálózatok átvihető teljesítményének növelése fizikai és gazdasági korlátokba ütközhet, ezért egyéb új megoldások alkalmazása válhat szükségessé. Elsődleges feladatok közé sorolható az adott keresztmetszetű vezetéken átvihető teljesítmény növelése, az átvitt teljesítmény megbízhatóságának megtartása vagy növelése, a zárlati áramok pillanatértékének csökkentése. Az említett feladatok megoldására egy adekvát alternatíva lehet a szupravezetős technológia alkalmazása: teljesítmény növelésére szupravezetős kábel, zárlati áramok csökkentésére zárlatiáram-korlátozó, veszteségek csökkentésére szupravezetős transzformátor. Létrehozható kombinált funkcióval bíró egység is, amely például tartalmazza a transzformátort és a zárlatiáram-korlátozót: a szupravezetős önkorlátozó transzformátor. A BME Villamos Energetika Tanszéken folyó alkalmazott szupravezetés területén elért munkánk eredményeképpen meghívást kaptunk egy EU által finanszírozott projektbe (no: FP ). A projekt célja egy három oszlopos, három tekercses önkorlátozó transzformátor egység elkészítése, amelynek alapjait már korábban lefektették [1]. Az eszköz több funkciót képes ellátni: transzformátor, zárlatiáram-korlátozó, induktív kábelterminál [2]. A kialakított konzorciumot hat partner alkotja, akik között megtalálható szupravezető anyag (Nexans), szupravezető huzal (EHTS), kriosztát (Air Liquide), transzformátor (AREVA, Ganz Transelektro Villamossági Zrt) gyártó cég és a BME Villamos Energetika Tanszéke. A projekt során elkészítettünk egy kis modellt (1 kva), egy elő-prototípust (20 kva) és a végcél egy 100 kva-es egység elkészítése. A tanszék feladata a kis modell elkészítése, tesztelése, a hozzánk telepített 20 kvaes egység tesztelése, az ebből nyert információk alapján a 100 kva-es egység megtervezése és tesztelése. Kutatásaim során részletesen foglalkoztam az induktív típusú magas hőmérsékletű szupravezetős zárlatiáramkorlátozókkal, önkorlátozó transzformátorral. A cikkben bemutatást adok a zárlatiáram-korlátozó alapjairól és a fent említett projektben végzett munkámról, a 20 kva-es egység teszteléséről. A szupravezetésről röviden A jelen alkalmazásban használt speciális anyagok magas hőmérsékletű szupravezető (MHS) anyagok, amelyek olyan különleges tulajdonságokkal rendelkeznek, mint az ellenállásmentes vezetés (egyenáramú táplálás esetén) és a diamágnesesség (a külső mágneses tér függvényében). Abban az esetben kerülnek szupravezetési állapotba ezek az anyagok, amikor a hőmérsékletük, a bennük folyó áram és az őket körbevevő mágneses mező egy bizonyos érték alá csökken, a kritikus értékük alá. Ha ezt a három paramétert egy koordináta-rendszerben ábrázoljuk, akkor az 1. ábrán látható felületeket kapjuk. Ha a vizsgált szupravezető (SZV) anyag munkapontja a felületen belül helyezkedik el, akkor szupravezetési állapotban, ha azon kívül, akkor normál ( kibillent ) állapotban van. A működési hőmérsékletük szerint több csoportba lehet sorolni a SZV anyagokat az elsődlegesen használt hűtőközeg hőmérséklete alapján. A magas hőmérsékletű SZV anyagokat folyékony nitrogénnel hűtjük, amelynek a forráspontja 77,35 K (-195,8 C), az alacsony hőmérsékletűeket általában hidrogénnel 20,268 K (-252,88 C) vagy héliummal 4,22 K (-268,9 C). 1. ábra A szupravezető anyagok állapot diagramja A gyakorlatban használt magas hőmérsékletű szupravezető anyagokat az összetevőik alapján két főbb csoportba szokás sorolni: bizmut illetve ittrium alapú SZV anyagok. Az ittrium alapú anyagok (pl YBa2Cu3O7-δ más néven YBCO vagy Y-123; T c 93 K) éles határátmenettel, a bizmut alapúak (Bi2Sr2Ca2Cu3O10-δ vagy Bi-2223, illetve Bi2Sr2Ca1Cu2O9 vagy Bi-2212; T c 110 K) elkentebb, lassúbb átmenettel rendelkeznek. Elektrotechnika /

12 Zárlatiáram-korlátozókkal szembeni főbb követelmények A hagyományos áramkorlátozókkal szemben több követelményt állítunk, amelyek teljesítését az új eszközöknek is célul kell kitűzni. Ezen főbb követelmények a következők: Normál, üzemi áramokkal szemben megfelelően kicsi (elhanyagolható) impedanciát képviseljen. Normál üzemmódban az áramkorlátozó vesztesége a védendő kör teljesítményének néhány tized százaléka illetve feszültségesése a hálózat névleges feszültségének maximum néhány százaléka legyen. A zárlati áramokkal szemben meghatározott nagy impedanciát képviseljen, tehát hatásosan korlátozza a tranziens áramokat, és az előírt (névlegesnél nagyobb) értékre az állandósult zárlati áramot. Működése gyors legyen, hogy a zárlati áramnak már az első amplitúdó-csúcsát is hatásosan csökkentse. A zárlati áramot meghatározott ideig (amíg a megfelelő megszakító azt meg nem szakítja) hatékonyan csökkentse, valamint korlátozza a zárlati áramok által okozott termikus igénybevételeket. [3] Szupravezetős zárlatiáram-korlátozó A szupravezetős zárlatiáram-korlátozókat (ZÁK) működési elvük alapján több nagy csoportba lehet osztani: a) rezisztív; b) induktív; c) híd típusú; d) egyenárammal előfeszített vasmagos; e) elektronikával vezérelt [4]. A tanszékünkön a rezisztív és az induktív típusú áramkorlátozó vizsgálatára van lehetőség. A rezisztív típus elve az, hogy egy szupravezető darabot kötünk sorba a védendő hálózattal. Amíg a körben folyó áram a névleges értéket veszi fel és ez kevesebb, mint a szupravezető anyag kritikus értéke, addig a korlátozó normál állapotban van és a szupravezető anyag megközelítően nulla ellenállású. Ha a körben folyó áram megnövekszik túlterhelés vagy zárlat hatására és ez magasabb, mint a szupravezető kritikus áramának értéke, akkor a korlátozó aktiválódik és a szupravezető anyag normál állapotába kerül, ellenállása megnövekszik. Ez a sorba kötött megnövekedett ellenállás fogja korlátozni a túl/zárlati áramot. Ph.D. munkám során az induktív típusú zárlatiáram-korlátozóval foglalkozom. Az eszköz különböző működési állapotait a 2. ábra mutatja. A korlátozó normál állapotában a szupravezető gyűrű megközelítőleg nulla ellenállást képvisel és ellengerjeszti a vasmagban fellépő fluxust. Ebben az üzemállapotban úgy viselkedik, mint egy szekunder oldalán rövidrezárt transzformátor, amely kis impedanciával rendelkezik. 2. ábra Az induktív MHS ZÁK üzemállapotai: normál üzem (balra) és korlátozó üzem (jobbra) Túláram vagy zárlat esetén a szupravezetőben folyó áram olyan értéket érhet el, ami magasabb, mint a kritikus áram értéke. Ebben az esetben a gyűrű átbillen normál állapotába és a korlátozó aktiválódik. Ekkor megszűnik a gyűrű ellengerjesztő hatása és az eszköz úgy viselkedik, mint egy üresen járó transzformátor, amely nagy impedanciával, a főmező impedanciával rendelkezik. Az eszköz aktiválódása YBCO gyűrű esetén megfelelően gyors, tipikusan 2-3 ms. Az induktív típusú eszköz főbb előnyei a rezisztívvel szemben: szobahőmérsékletű és az alacsonyhőmérsékletű részek különválaszthatók, mert a hálózat és szupravezető anyag között a kapcsolat induktív csatolás útján jön létre; a zárlat alatt kialakuló impedancia induktív jellegű, amivel nagyobb korlátozó hatás érhető el; a szupravezető anyag meghibásodása nem vezet a védendő kör megszakításához [5, 6]. Az áramkorlátozó teljesítményének növelése érdekében több megoldás adódik: az egységek soros, párhuzamos és mátrix elrendezése [7], rövidrezárt szupravezető tekercselés alkalmazása a szupravezető gyűrű helyett [8]. A szupravezetős önkorlátozó transzformátor Az induktív típusú szupravezetős zárlati áramkorlátozó vasmagos kialakítású, így egy kevés kiegészítéssel (szekunder tekercselés elhelyezésével) alkalmassá tehető, hogy transzformátorként is üzemeljen. Ezen gondolat mentén megvizsgáltam több változatot és ezek közül a működőképes változatot készítettem el két oszlopos és három oszlopos kivitelben. Az elkészült változat igazolta az elméleti elgondolásunkat. [7, 9, 10] 3. ábra Egyfázisú önkorlátozó transzformátor sematikus rajza Az EU-s szupravezetős önkorlátozó transzformátor, felépítése, működése Felépítés Egy egyfázisú önkorlátozó transzformátor sematikus ábrája látható a 3. ábrán. A három oszlopos vasmag a középső oszlopán helyezkedik el a primer tekercselés és a szekunder tekercselés egyik fele (fő szekunder tekercselés). A baloldali oszlopon található a szekunder tekercselés másik része (kiegészítő vagy segéd szekunder tekercselés) és az MHS gyűrű. A jobb oldali vak oszlopon nem kerül elhelyezésre funkcionális alkatrész. A fő- és a segéd szekunder tekercselés sorba kötésével alakul ki a szekunder oldal. Működés Az eszköz működése során kettő üzemállapot különböztethető meg: normál vagy transzformátoros állapot, amikor a szupravezető gyűrű szupravezetési állapotban van illetve a korlátozási állapot, amikor a szupravezető gyűrű aktivizálódik. Transzformátoros állapotban a szupravezető gyűrű - a szinte ellenállásmentes vezetését kihasználva ellengerjeszti a bal oldali oszlopot, így ott a mágneses fluxus jó közelítéssel nullának vehető. Ekkor a mágneses fluxus a középső és a vak osz- Elektrotechnika /

13 4. ábra Fluxusok eloszlása az oszlopokban transzformátoros üzemállapotban 5. ábra Fluxusok eloszlása az oszlopokban korlátozási üzemállapotban lopon keresztül záródik. Ebben az üzemállapotban a segéd szekunder tekercselésben az indukált feszültség értékét nullának tekinthetjük és a szekunder oldalon mérhető feszültség megegyezik a fő szekunder tekercselés feszültségével. Korlátozó állapot akkor lép fel, amikor a szekunder oldalon folyó áram olyan mágneses mezőt hoz létre a segéd szekunder tekerccsel, amit a szupravezető gyűrű már nem képes ellengerjeszteni. Ekkor a megszűnő ellengerjesztés miatt a bal oldali oszlop is becsatlakozik a mágneskörbe, a mágneses fluxus a gyűrűs és a vakoszlop között fog megoszlani. A szekunder oldalon kialakított kapcsolásnak köszönhetően a segéd szekunder tekercselésben indukálódó feszültség ellenfázisban van a fő szekunder tekercs feszültségével, vagyis a kialakuló szekunder feszültség abszolút értéke kisebb lesz a transzformátoros állapothoz képest. Így a zárlati áram korlátozása azzal hozható létre, hogy a zárlatot tápláló forrás feszültségét csökkentjük, ekkor a zárlati áram értéke is alacsonyabb lesz. Kialakítható az az állapot is, amikor zárlat alatt az eredő szekunder feszültség nulla értékű és így a zárlati áram is nulla. Ezt mély limitációnak hívjuk. [11] A 4. és 5. ábra mutatja az 1 kva-es egység oszlop fluxusait transzformátoros és korlátozási üzemállapotban. A Fi1 a középső oszlop, a Fi2 a gyűrűs oszlop, a Fi3 a vakoszlop értékeit mutatja. [12] Az elő-prototípus önkorlátozó transzformátor Az elő prototípus egység tervezett névleges értékeit az 1. táblázat foglalja össze. A szekunder oldal tekercselései több megcsapolással készültek, hogy a különböző szekunder oldali menetszám kombinációkat vizsgálni tudjuk (a vastagon szedett számok a névleges beállításhoz tartoznak). Paraméter Érték Paraméter Érték Látszólagos teljesítmény 20 kva Vasmag átmérője 138 mm Primer feszültség 1400 V Járom hossza 1148 mm Primer áram 14,3 A Oszlop 826 mm magassága Primer menetszám 364 Fő szekunder tekercs menetszáma(i) Az elkészült egység fényképe látható a 6. ábrán. A baloldali oszlopon látható duplafalú kriosztátban kerültek elhelyezésre a ø200 mm-es, 100 mm falmagasságú és 3-6 mm-es falvastagságú Bi-2212 típusú szupravezető gyűrűk, amelyek a lelkét képezik az egységnek. A kriosztát köré tekercselték a segéd szekunder tekercselést, a fő szekunder és a primer tekercselés 6. ábra Az elkészült elő-prototípus önkorlátozó transzformátor fényképe koncentrikusan a középső oszlopra került. Mindegyik oszlopon mágneses indukció-mérő tekercsek kerültek kialakításra. Az elkészült egységen a két alapvető üzemállapot vizsgálatait végeztem el: transzformátoros és korlátozó. Állandósult, transzformátoros üzemállapot Ez az üzemállapot az egység természetes állapota, működési idejének legnagyobb részét tölti így. Ebben az állapotban a szupravezető gyűrű szupravezetési állapotában van, a primer és a fő szekunder tekercs vesz részt az energiaátvitelben. A mérések során azt tapasztaltam, hogy a szupravezető gyűrű a gyártó által megadott kritikus áramértéke alatt aktiválódott, ezért nagyobb figyelmet szenteltem a gyűrű kimérésére a vasmagos környezetben. A 7. ábra mutatja egy adott gyűrű aktiválási áram-idő függvényét. Szekunder feszültség 108,3 V Kiegészítő szekunder tekercs menetszáma(i) Szekunder áram 184,7 A táblázat 20 kva-es önkorlátozó transzformátor tervezett névleges adatai 7. Ábra A# os szupravezetős gyűrű idő-aktiválási áram függvénye (50Hz) Elektrotechnika /

14 Az ábra azt mutatja, hogy milyen hosszú ideig tudott fennállni a transzformátoros üzemállapot különböző szekunder áramok esetén az egyes szekunder oldali menetszám kombinációk mellett (pl : 28 menet a fő szekunder tekercselésen, 20 menet a segéd szekunder tekercselésen). A mérések során maximálisan 10 perces vizsgálatokat végeztünk, ami a görbe alakjából leolvashatóan kielégítő érték. A görbe eredménye nagymértékben segíti az eszköz tervezését transzformátoros üzemállapotra. Tranziens üzemállapot vizsgálata Az eszköz hiába üzemel az idejének legnagyobb részében transzformátorosan, igazi célja a kialakuló zárlattal szembeni megfelelő viselkedése. Az elkészített mérőberendezéssel képesek vagyunk a zárlat időtartamát és kezdeti fázishelyzetét beállítani, amivel különféle zárlati állapotok vizsgálhatók. A szupravezető gyűrű gyártója előírta, hogy a zárlat maximálisan 10 félperiódusig tarthat és két zárlat között 5 perces szünetet kell tartani. Ez nem jelenti azt, hogy ne lenne képes ennél rövidebb idő alatt újabb zárlatot fogadni, ez csak egy fokozott biztonsági előírás. 8. ábra Zárlati állapot vizsgálata a # as szupravezetős gyűrűvel A 8. ábra egy zárlat lefolyását mutatja, amelyen látható, hogy a szekunder áram milyen mértékben csökken a szupravezető gyűrű aktiválódásának mértékében. A szekunder áram alakjában megfigyelhető a gyűrű aktiválódási pontjai is. A mutatott esetben a zárlati áram a negyedére csökkent a független zárlati áramhoz viszonyítva. Vizsgálataink szerint az aktiválását nemcsak a gyűrűben folyó áram pillanatértéke, hanem az áramváltozás sebessége és a gyűrűben termelődő hő is meghatározza. Ezek alapján az eszköz nem tervezhető a transzformátoros üzemállapotban meghatározott aktiválási áramértékre. Fejlesztési irányok A projekt célja egy 100 kva-es egység elkészítése, ennek érdekében különböző tervező szoftvereket fejlesztettünk. Számítási metódust dolgoztam ki, hogy egy hozzánk érkező gyűrű általunk mért paraméterei alapján mekkora teljesítményű eszközt lehet elkészíteni, illetve különböző teljesítményszintű berendezésekhez milyen méretek tartoznak. Abban az esetben, ha egy igényelt teljesítményű eszközhöz nem áll rendelkezésre megfelelő méretű szupravezető gyűrű, megoldást jelenthet szupravezető szalag alkalmazása, amelyre már eddig is sokirányú vizsgálatokat végeztünk és kielégítő eredményt adtak. A veszteségek csökkentése érdekében célszerű a szupravezető szalag használata a tekercselésekben is, ezt a 100kVAes egységben mindenképp alkalmazni kívánjuk. Összefoglalás Az önkorlátozó transzformátor kitűnő példa arra, hogy miként lehet alkalmazni egy új technikát a meglevő kiváltására és miként lehet több funkciót egy egységbe építeni. Ez a speciális transzformátor három funkciót képes ellátni: transzformátor, zárlati áramkorlátozó és induktív kábelterminál, ami megteremti a kapcsolatot a szobahőmérsékletű és alacsonyhőmérsékletű eszközök között a veszteségek minimalizálása mellett. A bemutatott mérések rávilágítanak arra, hogy az eszköz működésének teljes megértése, tervezése, üzemeltetése sok tématerület együttes kezelését, esetenként a fehérfoltok feltérképezését, megoldását igényli. Az elvégzett munkám során meghatározásra került a szupravezető gyűrű tartós terhelési árama, a tranziens billenési áram; számítási metódust dolgoztam ki az önkorlátozó transzformátor fő méreteinek meghatározására. Ezúton szeretnék köszönetet mondani Ph.D konzulensemnek Dr. Vajda Istvánnak a BME Villamos Energetika Tanszék vezetőjének a folyamatos szakmai támogatásáért, dr. Erdélyi Istvánnak a mérőrendszer kialakításához adott segítségéért, Horvát Máté hallgatómnak, aki sokat segített a mérések elvégzésében, dr. Nádor Gábornak a Ganz Transelektro Villamossági Zrt. Transzformátor Üzletág tervezőmérnökének a sok hasznos tanácsért. Irodalomjegyzék [1] Y. A. Bashkirov, I. V. Yakimets, L. S. Fleischman, and V. G. Narovlyanskii, Application of superconducting shields in current-limiting and specialpurpose transformers, IEEE Trans. Appl. Supercond., vol. 5, no. 2, pp , June 1995, IEEE Trans. Appl. Supercond. [2] [3] Semperger Sándor: Magashőmérsékletű szupravezető gyűrű állapotátmenetének felhasználása újszerű, induktív csatolású eszköz megvalósítására, Ph. D. értekezés, BME, Budapest, [4] Mathias Noe and Michael Steurer: High temperature superconductor fault current limiters: concepts, applications, and developement status, Superconductor Science and Technology, 20 (2007) R15-R29 [5] A. Gyore, L. Farkas, I. Vajda, Series and Parallel Connections of Inductive HTS Fault Current Limiters, Superconductor Science and Technology, 18 No 2 S82-S85 (2005) [6] A. Gyore, S Semperger, I Vajda et al, Experimental analysis of different type HTS rings in Fault Current Limiter, IEEE Transactions on Applied Superconductivity, IEEE Transactions on Applied Superconductivity, Vol. 17. No. 2, June 2007 pp [7] A. Gyore, G. Péter, I. Vajda, System investigation of High Temperature Superconducting Self-Limiting Transformer, 7th European Conference on Applied Superconductivity, Institute of Physics, Conference series Vol 43, 2006 pp [8] Varga Tibor: Szupravezető huzalos zárlatiáram-korlátozó vizsgálata, Diplomaterv, Konzulens: Györe Attila, 2007 [9] A. Gyore, L. Farkas, I. Vajda, V. Sokolovsky and W. Gawalek, Topologies of Inductive HTS Fault Current Limiters, Proc. 6th European Conference on Applied Superconductivity, Institute of Physics, Conference series No. 181, A. Andreone, G. P. Pepe, R. Cristiano and G. Masullo (eds), pp (2004) [10] A. Gyore, S. Semperger, L. Farkas, I. Vajda, Improvement of Functionality and Reliability by Inductive HTS Fault Current Limiter Units, IEEE Transactions on Applied Superconductivity, Vol. 15. No. 2, June 2005 pp [11] Sokolovsky V, Meerovich V, Vajda I, Comparison of a Self-limiting Transformer and a Transformer Type FCL With HTS Elements, IEEE Transactions on Applied Superconductivity, Vol. 17. No. 2, June 2007 pp [12] A. Gyore, S Semperger, I Vajda et al, Investigation of High Temperature Superconducting Self-limiting Transformer with YBCO cylinder, IEEE Transactions on Applied Superconductivity, Vol. 17. No. 2, June 2007 pp Györe Attila egyetemi adjunktus gyore.attila@vet.bme.hu Lektor: Dr. Semperger Sándor PhD, főiskolai docens Elektrotechnika /

15 olvasói levél Olvasói levél olvasói levél olvasói Tisztelt Szerkesztőség! Nagyon tetszett Ruthner György mérnök úr cikke, a folyóirat 2008/6 számában, amely Gondolatok a villamos energetikáról címmel jelent meg. Örömmel olvastam, mert a benne foglaltak szinte egybevágnak eddigi tapasztalataimmal. Egy pár gondolattal szeretnék hozzászólni a témához, mely gondolatokat a román villamosenergia rendszerben végbement és jelenlegi események sugallnak. Összeállításomnak Nézzünk szét a szomszédban címet adtam. Az 1998-ban végbement reform nyomán, a román villamosenergia rendszerben /RVER/ is külön váltak a termelő egységek, az alaphálózat és az ÁSZ-ok. Ez akkor teljesen ésszerű és indokolt volt. Az erőművek három nagy cégbe tömörültek: Hőerőművek Termoelectrica néven, Vízerőművek Hidroelectrica néven, Atomerőmű Nuclearelectrica néven. Az alaphálózat és az országos teherelosztó -Transelectrica néven kezdett működni. A megyei ÁSZ-okat összevonták 8 nagy területi egységgé, amelyeket egy központi szervezet, az Electrica irányitott. Mi történt a RVER-ben az elmult 10 évben? A nagy erőművek kiváltak a Termoelectrica-ból, a városi kogenerációs fűtőerőműveket átadták az önkormányzatoknak, az ország déli részén fekvő nagy erőműveket /Rovinari, Turceni/ összevonták a közeli lignitbányákkal, és kb MW összteljesítményű gépegységet szanáltak, illetve hideg tartalékba helyeztek. A RVER egyik legerősebb eleme a Hidroelectrica lett. Itt csak annyi történt, hogy 69 törpevízerőművet /57 MW teljesítménnyel/ privatizáltak. A Nuclearelectricánál beindult a 2-es egység. Az erőművek összes beépített teljesítménye MW lett. A Transelectrica is megerősödött, magába foglalja a villamosenergia kereskedelmet lebonyolító egységet /OPCOM/. Az ÁSZ-oknál történt a legnagyobb változás. Öt ÁSZ-t eladtak a következőképpen: Az Enel-nek a Bukaresti, Bánáti és a Dobrogeai cégeket. Az Olténia- t a CEZ-nek és a Moldovait az E.ON-nak. A többi három ÁSZ /Észak illetve Dél-Erdély és Munténia/ továbbra is az Electrica felügyelete alatt maradt. Lássuk csak milyen hatékonyan is működnek, a RVER egységei. A leghatékonyabbak a Hidroelectrica, a Transelectrica és a Nuclearelectrica. Jelentős profittal rendelkeznek, fejlesztenek, beruháznak. Az ÁSZ-ok is jól működnek, még az Electrica-nál maradt 3 cég is. A legnehezebb helyzetben a hőerőművek vannak. Nagy önköltségi áron termelnek, korlátozott lehetőségük van beruházásokra, sőt 2010-től több termelőegységet le kell, állítsanak, környezetvédelmi szempontból. A fenti okok miatt az árampiacon nem alakult igazi versenyhelyzet, mert a hőerőművek nem tudnak versenyezni a vízerőművekkel. Mit is terveznek ezután a döntéshozók Romániában? Először is 2007 szeptemberében a kormány jóváhagyta Románia középtávú energetikai stratégiáját. Ennek értelmében, az állam megőrzi a jövőben is jelenlétét és ellenőrző szerepét a legfontosabb villamosenegia termelőegységekben. A cél, biztosítani az ország energetikai biztonságát. Ennek érdekében egy erős regionális energetikai társaságot /holdingot/ fognak létrehozni, összevonva hőerőműveket, vízerőműveket és ÁSZ-okat is. Az állam nem hagyja magára a hőerőműveket, mert a től bevezetendő 10 Eu/MWh pótdíjak tönkretehetik a gyenge termelőket. A vízerőműveknek még jobban megnő a szerepük, mert a jövőben ők fogják biztosítani a kiegyenlítő szabályozást a telepítendő szélerőmű parkoknak /minimum 3000 MW-ot szándékoznak telepíteni, de esetleg 8000 MW-ot is elérhetnek/. Így három, eddig nem privatizált ÁSZ eladásárol is lemondott az állam. El kell ismerni, hogy az 1998-ban végrehajtott reform elérte célját, ma már ismerjük minden szereplő müködését. Ma már viszont más helyzetben vagyunk, más feltételek alakultak ki, sok nyomás nehezedik a RVER-re, amelyek veszélyeztetik az ország energetikai biztonságát. Az új struktúra sikeresen fel kell, hogy vegye a versenyt a régiónkban kialakult kihivásokkal. Na persze, vannak ellenzői is a román törekvéseknek. Kik ezek? Először is azok, akik különböző eszközökkel hozzájutottak az vízerőművek olcsó energiájához, valamint a külső bírálók, a regionális szerepre törekvö csoportok. Az új összevont társaság müködése lehetővé tenné, hogy a régióban kialakulhassanak stabil árak, nőjön a hatékonyság, a beruházások és ez által a versenyképesség. Ugyanakkor jó alkalom lenne kijavítani az elkövetett hibákat és biztosítani az árampiac szabadságát. Bátorítást ad a román kezdeményezésekhez az EU legutóbbi döntése, amely lehetővé teszi a nagy energetikai gigászok működését, persze bizonyos kikötésekkel és feltételekkel. A fentieket figyelembe véve, úgy gondolom, hogy alapos elemzéssel, jó következtetésekkel és bátorsággal mi energetikusok álljunk ki értékeink védelmére. Tisztelettel, Makai Zoltán Nagyvárad, augusztus 25. Megjelent a MAVIR ZRt évi cégismertetője Napokban vált közkincsé a MAVIR ZRt évi cégismertetője. A kiadvány igényes színes kivitelben készült, átfogó képet ad a MAVIR tevékenységéről. Bepillantást nyújt a rendszerirányító múltjának fontosabb állomásaiba, ismerteti a jelenlegi feladatokat, továbbá kitekintést ad a jövőre vonatkozóan is. Bemutatja a rendszerirányítást és a hálózat fejlesztést, a villamosenergia-rendszer (VER) közép- és hosszú távú tervezési feladatait, bepillantást enged az áramkereskedelemben való közreműködésbe. Szól a termelés és fogyasztás kiegyenlítéséről, a szabályozási tartalékok piacáról, a határkeresztező kapacitásokról, valamint a megújuló energiák és hulladékokból nyert energiákból, illetve a kapcsoltan termelt villamos energiák által létrehozott un. KÁT mérlegkör működtetéséről. Külön fejezet foglalkozik az átviteli tevékenységgel és a nemzetközi kapcsolatokkal. Szép, hasznos, informatív kiadvány, érdemes kézbe venni! Dr. Bencze János Elektrotechnika /

16 Villamos berendezések Villamos berendezések Villamos berendezések Középfeszültségű vákuummegszakítók zárlati megszakítási vizsgálatai az Infoware Zárlati Próbaállomás szintetikus vizsgálati áramkörében A cikk a középfeszültségű vákuummegszakítók zárlati megszakító-képességének vizsgálatához kifejlesztett szintetikus vizsgálati áramkört ismerteti. A roncsolás-mentes vizsgálat, a paraméterek egyszerű változtathatósága és az 5 10 percenkénti kapcsolási lehetőség miatt az áramkört a gyártók fejlesztési vizsgálataihoz és az élettartam görbe (adott megszakítási áramot a megszakító hányszor képes sikeresen megszakítani) felvételéhez javasoljuk. Az élettartam görbék ismerete fontos az Áramszolgáltatók és egyéb felhasználók számára is. The synthetic test circuit appropriate for short-circuit current tests of vacuum circuit-breakers is treated. The synthetic test method is proposed to the development tests of the vacuum c.b. because of the easy changeability of test parameters and the fact, that unsuccessful operations do not cause damage of the vacuum chamber. It is proposed to the quick determination of the permissible number of break cycles as a function of short-circuit current for the manufacturers and power companies too. szedés utáni állapota a gyártó számára fontos információt jelent. A szintetikus vizsgálati áramkör a vákuummegszakítót fejlesztő gyárak részére lehetővé teszi a vizsgálati jellemzők (zárlati áram, visszaszökő feszültség meredeksége, földzárlat melletti megszakítás, stb.) gyors, rugalmas változtatását, egyben biztosítja, hogy a sikertelen megszakítás után a vákuumkamra állapota leellenőrizhető. Az alábbiakban az INFOWARE Zrt. Zárlati Próbaállomásának (továbbiakban ZP) szintetikus vizsgálati áramkörét ismertetjük. Zárlati megszakitóképesség vizsgálati áramköre A mai korszerű kV/ 40-50kA egységkamrás nagyfeszültségű SF6 gazoltású megszakítókat csak szintetikus vizsgálati áramkörben lehet vizsgálni, a KEMA (Arnhem, Hollandia) zárlati laboratórium direkt zárlati teljesítménye is csak 8400MVA. A kis, 1μs körüli ívidőállandó és a nagyobb visszaszökő feszültség (VSF) frekvenciák melletti vizsgálatok igénye (zárlatkorlátozó fojtótekercses leágazásokban fellépő VSF frekvenciája khz, a középfeszültségű generátor megszakítókat a KEMA is szintetikus körben vizsgálja) az áram nullaátmenete közeli termikus visszagyújtás viszonyait hűen leképező áraminjektáló szintetikus kapcsolás alkalmazását helyezte nemzetközileg előtérbe [2, 3]. [2] szerint: It has proven that synthetic testing is an economical and technically correct way to test high-voltage a.c. circuit-breakers according to the requirements of IEC Synthetic testing methods are equivalent to the direct test method. Bevezetés Az áramszolgáltatók és az OVIT az utóbbi években az új létesítésű középfeszültségű állomásaikban és a revitalizációs programja keretében a régi állomásokban is nagy számban építenek be korszerű, nagy villamos és mechanikus élettartamú, kis ívidejű vákuummegszakítókat. Ezek beépítésének feltétele az IEC [1] szabvány szerinti típusvizsgálati követelményeket igazoló jegyzőkönyvek átadása. A típusvizsgálati jegyzőkönyvek azonban nem igazolják ezen korszerű - normál üzemi körülmények között évig karbantartásmentes - megszakítók villamos élettartamát. A beépítendő megszakítók kiválasztásánál tehát a gyártó által igazolt vagy az INFOWARE ZRt. Zárlati Próbaállomásán néhány nap alatt elvégezhető villamos élettartam vizsgálatnak nagy jelentősége van. Mivel egyrészt az INFOWARE ZRt. vizsgálati adottságai nem teszik lehetővé a 12kV-os, 20 40kA - és 24kV-os, 16 31,5kA névleges zárlati megszakító-képességű megszakítók direkt zárlati áramkörben való vizsgálatát, másrészt ezek direkt zárlati áramkörben való meghibásodása a megszakító robbanásához vezethet, nagy jelentősége van a megszakítók szintetikus áramkörben való vizsgálatának. Egy ilyen vizsgáló áramkörben 5-10 percenként elvégzett kapcsolással 1-3 nap alatt ellenőrizhető egy megszakító villamos élettartama az üzemi körülmények között például a betáplálási megszakító névleges megszakítási áramának % -án, vagy egy zárlatkorlátozó fojtótekercses leágazás 40-50%-os zárlati áramán. Mivel a sikertelen megszakítás nem eredményezi a vákuumkamra súlyos sérülését (a nagyfeszültségű kör visszagyújtását nem követi roncsoló zárlati áram lásd később), annak szét- 1. ábra ([2] BB1 ábrája) U 1 = voltage of current circuit L 1 = Inductance of current circuit AP= arc prolonging circuit S a = auxiliary circuit-breaker S t = test circuit-breaker Z h = equivalent surge impedance of voltage circuit C dh = capacitance for time delay L h = inductance of voltage circuit U h = charging voltage of voltage circuit i= current of the current circuit i h = injected current SLF= short-line-fault circuit (for the corresponding tests) A ZP-on kiépítendő párhuzamos áraminjektáió kapcsolású szintetikus áramkör elvi kapcsolását az 1. ábra ([2] BB1 ábrája) mutatja. A megvalósított részletes kapcsolást a 2. ábra mutatja. A ~ 900V feszültségű nagyáramú kör alkalmas a 12 kv-os és 24 kv-os vákuummegszakítók kA zárlati áramának táplálására is. Ezt < 60V ívfeszültségük teszi lehetővé. Az 1. és 2. ábra baloldalán lévő nagyáramú kört és a jobboldali részen látható, a vizsgált megszakítóval párhuzamosan kapcsolt nagyfeszültségű kört egyesítő szintetikus áramkör a valóságos igénybevételeket hűen leképező és az IEC [2] szabvány által megkövetelt ekvivalencia kritériumokat kielégítő kapcsolást eredményez, így a megszakító oltókamrája és érintkezője is a valóságos áram és VSF igénybevételeket kapja. A párhuzamos áraminjektáló kapcsolás működése a következő: A zárlati áram utolsó nulla-átmenete előtt t*= ½ T h t h idővel (ahol t* > ívfeszültség jelentős változásának szakasza (lásd [2] BB2 és BB5b ábráit) a G h szikraközt begyújtva, az U 0h = L h. di h /dt feszültségre feltöltött C 0h kondenzátortelep f h =1/2π L h C 0h frekvenciájú - rendszerint 500 Hz körüli i h áramot szuperponál a vizsgált VM megszakítón átfolyó i zárlati Elektrotechnika /

17 2. ábra Megvalósított részletes kapcsolás 4. ábra VSF jellemzői 3. ábra Injektált áram időzítése áramra (lásd 3. ábrát). A direkt zárlati körben és a szintetikus áramkörben lefolytatott vizsgálat egyenértékűségét teljesítő fontos ekvivaiencia kritériumok: a nagyfeszültségű kör L h induktivitása közelítőleg egyezzen meg a direkt zárlati kör induktivitásával, L d < L h < 1,5L d legyen - ahol L d = K.U N / ( 3Iω) - (K - az először megszakító pólus tényezője, értéke K =1,5 a nem hatásosan földelt 12 24kV-os hálózat esetén), a zárlati áram és az injektált áram nulla-átmeneti meredeksége azonos legyen: di / dt t=0 = 2Iω= di h / dt t=0 = 2I h ω h = U 0h / L h A 3. ábrán az is látható, hogy a VM vizsgált megszakítóval rendszerint azonos típusú SM segédmegszakító a t = 0 időpontban az R1 és C1 elemekkel biztosított enyhe VSF mellett szakítja meg a ~ 900V feszültségű nagyáramú kör zárlati áramát, leváiasztva azt a nagyfeszültségű körről. A t > 0 időtől kezdve (lásd a 3. ábrán) a nagyfeszültségű rezgőkör egyedül biztosítja a VM megszakítón átfolyó, azonos meredekségű i h injektált áramot és az L h, C VSF, R VSF eiemekkel meghatározott VSF paramétereket. [1] megfelelő táblázataiban megadott VSF paraméterek teljesítésén túlmenően az áramkörnek teljesítenie kell a nullaátmenet közeli alábbi két feltételt is: A VM nyitott kontaktusairól a t=0 időben a Z h egyenértékű hullámellenállást lássunk, azaz a mi esetünkben Z h = R VSF = (du VSF / dt) / (di / dt ) ahol du VSF / dt - a VSF kezdeti meredeksége, di / dt = 2Iω - a zárlati áram nulla-átmeneti meredeksége. A megszakító tápoldalán lévő helyi kapacitások (áramváltó, feszültségváltó, gyűjtősín stb. kapacitásai) VSF kezdeti meredekségét csökkentő hatását a td időeltolással (time delay lásd. 4. ábra) veszi [1] figyelembe. Az előírt t d beállítása az 1. ábra C dh ill. a 2. ábra C td kondenzátorával a t d = Z h. C td egyenlet alapján történik. A direkt és a szintetikus áramkörben az ívidők azonosak legyenek. A forgalomban lévő vákuummegszakítók vizsgálati jegyzőkönyvei alapján megállapítható, hogy háromfázisú áramkörben a legnagyobb igénybevételű először megszakító pólus ívideje legfeljebb 4,5 5,2 ms, tehát (a nagyfeszültségű megszakítóknál szükséges és szokásos) ívidő-hosszabbító áramkör (1. ábrán AP jelű) elhagyható. Ennek magyarázata az, hogy a vákuummegszakító kisebb ívidőnél bekövetkező visszagyújtása esetén a következő áram nulla-átmenetben megszakító másik fázis válik először megszakítóvá. Még a visszagyújtott most már utoljára, de csak 0,866.I áramot megszakító - pólus ívideje is max. 11ms. Az esetleg fejlesztési célból szükséges (milyen tartalék van a megszakítóban) > 10ms ívidő a nagyobb egyenáramú komponensű fél-hullámban (major loop) történő megszakítással is elérhető. Zárlati megszakítóképesség vizsgálatára alkalmas szintetikus áramkör elemei A C oh alaptelep a rendelkezésre álló 36 db C = 3,6µF; 12kV AC - 40kV DC kondenzátorból építhető fel. Egyéb célokra (pl. C 1 ) 4 darabot tartalékolva: 12kV-os VM esetén: C 0h 32 x 3,6 µf = 115,2 µf 24kV-os VM esetén: C 0h 16 x 1,8 µf = 28,8 µf A szokásos 16.40kA névleges megszakítóképességű 12kV-os és 16 31,5kA névleges megszakítóképességű 24kV-os megszakítók jellemző paramétereit: VSF-t, először megszakító pólus U d visszatérő feszültségét, a fejlesztési- és élettartam vizsgálat szempontjából fontos 100%- és 60% névleges megszakító-képességű áramkör L h induktivitását, az áram di/dt meredekségét, a C 0h kondenzátor telep U 0h töltőfeszültségét és a nagyfeszültségű kör f h injektálási frekvenciáját néhány esetre az 1. táblázatban foglaltuk össze. T töltőtranszformátorként egy 35kV-os feszültségváltót használunk, a D a 90kV zárófeszültégű egyenirányító. A G h jelű vezérelt kapcsoló-szikraköz a triggerelő jelet az Elektrotechnika /

18 utolsó áram félhullám nulla-átmenet közeli meredekségéből nyeri. A nagyfeszültségű kör L h jelű induktivitásaként a ZP meglévő szabályozó fojtótekercsei használjuk. C VSF kondenzátor, R VSF ellenállás Az [1] által megadott U C /t 3 VSF meredekséget ill. 4 30kHz frekvenciát a rendelkezésre álló 3 x 0,1µF; 3 x 0,25µF és 4 x 3,6µF kondenzátorok soros-, párhuzamos kapcsolásaiból állítjuk be. A ohm értékű RVSF csillapító ellenállást fém- és folyamatosan változtatható vízellenállásokkal állítjuk be. SM segédmegszakítóként a vizsgált megszakító másik pólusa használható. A nagyáramú kör táptranszformátorai A szükséges max kA zárlati áramot a 23kV-os gyűjtősínről 28,6/11kV-os illesztő transzformá-torokon keresztül táplált 2darab 10,4/1,04kV fe-szültségű, 100MVA zárlati teljesítményű ε= 1,5 2,5% transzformátorok biztosítják. Mivel a vákuum- 1. kép 2 db 10,4/ 0,173 1,04kV zárlati transzformátor megszakítók szokásos ívfeszültsége < 60V, fenti transzformátorok alkalmasak a zárlati áram táplálására, az ívfeszültség nem eredményez számottevő áramtorzulást. Nagyobb ívfeszültség esetén az [1]-ben megadott tűrések betartásához [2]-ben javasolt módszerek alkalmazhatók. A nagyáramú kör VSF szabályozása A nagyáramú kört a VM megszakítóról az SM megszakító választja le. Ennek kis ívidő melletti üzembiztos működéséhez célszerű a VSF igénybevételt csökkenteni. Ez a C 1 = 7,2µF kondenzátorral biztosítható. A nagyáramú kör túlfeszültségvédelme Az SM megszakító visszagyújtása esetén a nagyfeszültségű kör feltöltött kondenzátoraiból (C td ; C 0h ) eredő veszélyes túlfeszültség jelenhet meg a nagyáramú kör sarkain. A három lépcsős túlfeszültségvédelem elemei: C 1 = 7,2µF kondenzátor és R 1 2ohm ellenállás TK fémoxid túlfeszültség korlátozó G védőszikraköz 2. kép T, D, G h, C 0h, és L h, elemek 3. kép D, Gh és C 0h elemek Mérő- és vezérlő rendszer A ZP nyolccsatornás, 0,1ms lépésekben szabályoz-ható elektronikus programkapcsolójával történik a próbaáramkör elemeinek: a ZP operatív- és védőmegszakítójának, a VM és SM megszakítónak, a G h szikraköznek a vezérlése. 4. kép VM és SM, CVSF, RVSF, TK és a feszültségosztó Az áram nulla-átmenet érzékelő feladata a megszakító ívelése által okozott áramtorzulás hatására fellépő kismértékű áram nulla-átmenet eltolódás érzékelése és előretartással a vezérlő impulzus kiadása a G h vezérelt szikraköznek. Mért mennyiségek Az i zárlati áram (50 Hz), az f h 500Hz frekvenciájú i h injektált áram és annak di h /dt Alμs meredeksége, az i p = i + i h - VM eredő árama, a vizsgált megszakító 0,3 3 kv/μs meredekségű tranziens visszatérő feszültsége (U VSF ), a vizsgált megszakító U V visszatérő feszültsége, a vizsgált megszakító U ÍV ívfeszültsége, a VM és SM BE- és Kl működtető impulzusai. A különböző időbeli felbontást igénylő jelek rögzítéséhez az alábbi berendezéseket használjuk: 8 csatornás, 5μs 500ms tartományban lépésekben változtatható mintavételi idejű tranziens rekorder 2 csatornás, 1 Mbyte/csatorna memóriás, 8 bit felbontású, max. 200 Ms/s mintavételű H&P oszcilloszkóp, ez alkalmas az U ÍV, di/dt, U VSF nagyobb felbontású rögzítésére. Elektrotechnika /

19 U N (kv) I N (ka) Kapcsolások oszcillogramjai Az alábbiakban egy 12kV 20kA vákuummegszakító néhány megszakítási oszcillogramját mutatjuk be. A megszakító egyik pólusa volt a vizsgált (VM)-, másik pólusa a segédmegszakító (SM). A KI-önidő 32ms. A sugarak sorrendje: i P VM S1 sönttel mért árama i - a nagyáramú kör S2 sönttel mért árama i h a nagyfeszültségű kör S3 sönttel mért injektált árama U - VM feszültségosztóval mért feszültsége t 0 - a megszakító KI tekercs feszültsége (t ÍV = t MEGSZAKÍTÁSI 32ms) A sz. oszc. egy 20kA-es sikeres megszakítást mutat t ÍV = 39,3-32 = 7,3ms ívidő esetén. A A felvétel ezt a kapcsolást nagyobb széthúzásban mutatja, ezen a nulla-átmenet közeli jelenségek láthatók. A A felvétel egy (a kis 0,7ms ívidő miatti kis érintkező távolság miatt) sikertelen 16kA-es kapcsolás oszcillogramját mutatja. Az SM 19kV-nál bekövetkező visszagyújtása csak a nagyfeszültségű kör kb. 2,8kA csúcsértékű kb.500hz-es áramában jelent visszagyújtást ,5 Előírt VSF (IEC ) I / I N U C t 3 t d U C /t 3 (kv) (µs) (µs) (kv/µs) U d (kv) L d = L h (mh) di / dt (A /µs) U 0h (kv) f h (Hz) C 0h (µf) 1,0 20, ,34 1,656 8, ,2 0, ,85 2,76 5, ,4 1,0 20, ,34 0,828 17,76 14, ,6 0, ,85 1,38 10, , ,47 4,14 7, ,2 0, ,16 6,9 4, ,4 1, ,47 20,8 2,103 13,99 29,42 668* 27 0, ,16 3,505 8, táblázat Előírt jellemzők és azok beállítása U d = 1,5.UN / 3 L d = L h = X d / ω = U d / I.ω U 0h = L d. di / dt f h = 1 / (2π L h C 0h ) * f h csökkenthető nagyobb L d < L h < 1,5L d alkalmazásával 7. ábra oszc A 5. ábra oszc Irodalom [1]IEC : High-voltage switchgear and controlgear Part 100: Highvoltage alternating-current circuit-breakers ( ). [2]IEC 60427: Synthetic testing of high-voltage alternating-current circuitbreakers ( ). [3]Dr. Mihálkovics T., Schmidt L., dr. Szabó-Bakos R., Szabó Z.: 145kV-os, SF6 gázoltású megszakítók zárlati megszakítóképességének vizsgálata szintetikus áramkörben. Elektrotechnika, szám, o. dr. Mihálkovics Tibor műszaki tudományok kandidátusa Infoware Zrt. Zárlati Próbaállomás és Mérnökiroda vezetője mihalkovicst@infoware.hu Somogyi Gábor vizsgálómérnök INFOWARE ZRt. Zárlati Próbaállomás somogyig@infoware.hu 6. ábra oszc A Elektrotechnika /

20 Világítástechnika világítástechnika világítástechnika világítástechnika Fényárammérési megfontolások etalon autólámpák mérésekor Autólámpák fotométergömbben történő fényáramméréseknél jelentős hibát okozhat, ha a térbeli fényeloszlás markánsan aszimmetrikus. Ennek tipikus példája a H4 lámpa mellékfénye, ahol a gömb akár 3,4%-ot is csalhat a goniométeres fényáram-integrációhoz képest. Autófényszórók és jelzőberendezések ellenőrzéséhez szükséges, referencia fényáramra beállított lámpák megbízható fényárammérése csak goniométerrel végezhető. Pointed out significant luminous flux measurement error at sphere photometry of such automotive lamps where the spatial light distribution is strongly asymmetrical. Typical example is of this the light output of H4 sub-filament. 3,4% luminous flux difference was found between the sphere and gonio measurements at the same electrical setting. This can take into considerations at photometric measurements of standard automotive lamps used for reference purpose at photometric evaluation of automotive lighting and signalling devices. Precíziós fényárammérés az Optikai Labor fényáram-integráló goniométerével Az összfényáramot általában vagy fotométergömbbel vagy goniofotométerrel mérik, ahogy az a CIE publikációban le van írva. [1] A fotométergömbös méréseknél, mely egy összehasonlításos mérés, az általános szabály az, hogy a mérendő lámpa és az etalonlámpa ugyanaz vagy hasonló típusú. A goniofotométerekkel bármilyen térbeli eloszlású fényforrás mérhető. Ez a mérés azonban sokkal bonyolultabb, drágább és sokkal tovább tart, a mérendő lámpának sokkal hosszabb ideig kell stabilan működni. Az Optikai Laborban működő LMT gyártmányú GOFI es fényáram integráló goniométerrel többnyire a fotométergömbökhöz használt etalonlámpák és etalon autólámpák fényáramát mérjük illetve beállítjuk. Az 1. ábrán látható 2 méteres forgókar a fényforrást 0º-tól 180º -ig körbejárja, miközben a mérendő lámpa vertikális tengely körül forog. A két mozgás eredője spirális pálya, egy virtuális, 2 méter sugarú gömb felületén. A berendezés másik üzemmódja az ún. kúpintegrálás, mikor a forgókar egy adott szöghelyzetben áll, miközben a mérendő lámpa teljesen körbefordul. A karral diszkrét lépésekkel haladva gömbgyűrűnként letapogatható a teljes gömbfelületen a megvilágítás eloszlása. A spirálintegrálást viszonylag homogén térbeli eloszlású lámpák, a kúpintegrálást aszimmetrikus eloszlású lámpák fényárammérésénél alkalmazzuk. A forgókarra szerelt fényelem a lámpára minden irányából rá tud nézni, és a géphez csatlakoztatott adatgyűjtő számítógép elmenti a minden egyes pozícióhoz tartozó szöghelyzet- és megvilágításértékeket. Az eltárolt adatokból a mérő és kiértékelő program segítségével lehet fényáram értéket kiintegrálni. Az így kapott fényáramadat lényegesen pontosabb, mintha fotométergömbben mértük volna a lámpát, ugyanis itt nincsenek visszaverődő felületek, öregedő gömbfesték, illetve ami a legfontosabb, nincs gömbi integrálási hiba. A mérés pontossága szempontjából lényeges, hogy a mérendő lámpának a teljes integrálási idő alatt stabilan kell működni. A goniofotométeren végzett méréseknek a nemzetközi etalonokra való visszavezethetősége a MKEH által kalibrált etalonlámpákkal történik. Autófényszórók és jelzőberendezések ellenőrzéséhez szükséges, referencia fényáramra beállított lámpák Az autóiparban, mikor a fényszórók és a jelzőlámpák ENSZ EGB előírások szerinti fotometriai megfelelőségét vizsgálják, ún. etalon geometriai mérettűrésű referencia fényáramra beállított lámpákat kell használni. Az R37-es előírás [2] minden lehetséges autólámpa-típushoz ún. Standard filament lamp -et specifikál. Fotometriai szempontból ez azt jelenti, hogy az etalon geometriai mérettűrésű lámpát, adott fényáramra be kell állítani, az etalonlámpákra szokásos 1-2%-os mérésbizonytalansággal. Ez az érték pl. a H4-es lámpák mellékspiráljánál 750 lm, főspiráljánál 1250 lm. A referencialámpák a gyártásból kivett, etalon geometriai mérettűrésű lámpák. Fontos, hogy a lámpák a fotometrálásához megfelelően stabilizáltak legyenek, ezt a lámpák öregítésével, tartós előégetésével érjük el. A 0 órás lámpák kezdeti üzemeltetésekor, az etalonlámpáknál nem megengedhető instabilitás figyelhető meg az elektromos paramétereknél és a fényáramánál is. Egy etalonnál pedig a fényáram rövid-, és hosszútávú stabilitására oda kell figyelni. Autólámpák fényárammérésének speciális tulajdonságai Az autólámpák tipikusan törpefeszültségű de nagyáramú lámpák. Elektromos megtáplálásuknál nagyon fontos a ~10A-re méretezett vezetékezés. A goniométer lámpafoglalatát a tápegységgel több méter hosszú vezeték köti össze, melyen jelentős feszültségesés jön létre a nagy áram miatt. Ezért elengedhetetlen a négypontos mérőfoglalatok alkalmazása. Ez biztosítja, hogy a vizsgálati feszültséget közvetlenül a lámpa sarkán mérjük. A mérés összeállításakor ügyelni kell rá, hogy a lámpát a megfelelő működési helyzetben mérjük, tehát úgy, ahogy egy autóban rendeltetésszerűen üzemel, mely általában vízszintes. Ehhez speciális mérőkeretet terveztünk, mely a goniora felszerelt állapotban több irányban állítható amellett, hogy csak minimális a fény kitakarása.(1. ábra) A fényáramra történő beállítás technikája fotométergömbben ill. goniométerrel Gömbben egyszerű, mivel változtatva a lámpa sarkán mért feszültséget ill. az átfolyó áramot, fényáram közvetlenül utána leolvasható. Gonios méréseknél ez nem alkalmazható, a fényáram-beállítás iterációs módszerrel történik. Fotométergömbben mérve a lámpát megkapjuk, hogy 1. ábra GOFI 2000-es LMT gyártmányú goniofotométer Elektrotechnika /