Zaščita EES - Tokovni in napetostni transformatorji - Zaščita VN vodov

1. Zaščita EES- Tokovni in napetostni transformatorji- Zaščita VN vodov Miloš Pantoš 05.11.2012

2. Instrumentni transformatorji • Tokovni transformatorji • Merilni • Zaščitni • Napetostni transformatorji • Merilni • Zaščitni • Zahteve za zajemanje veličin I, U, P • Transformiranje veličin na obvladljive vrednosti • Električna izolacija zaščitnih od primarnih naprav • Točen prenos trenutnih vrednosti

3. Zaščitni tokovni transformator (TT) • Nazivni tok: 5 A, 1 A • Merilni razpon transformatorjev • Merilni: (0 – 1,5) In • Zaščitni: (0 – 50) In • Pogreški • Prestave • Kota • Sestavljeni pogrešek ec Pogreški TT pri nazivnem toku

4. im= t Prehodni pojav v TT • Vzbujalni tok dobi enosmerno komponento • Tm– časovna konst. • Vodi (0,02 - 0,1) s • Stikališča (0,12 - 0,145) s • Višja pri višji nazivni napetosti • TTT – časovna konst.TT (do 2 s) • Enosmerna komponenta na sekundarni strani TT • Razlika obeh časovnih konstant • Maksimalna vrednost eksponentno upada

5. Avtomarski ponovni vklop (APV) • Okvare: prehodne, kratkotrajne, poltrajne, trajne • Zahteva: hitro delovanje • Rešitev: sistemski avtomat • Cilj: vzpostavitev napajanja po deionizaciji mesta k.s. • Postopek • Odklop in po pavzi ponovni vklop • Če k.s. še obstaja, izklop ali več ciklov APV • Trajanje breznapetostnepavze • Hitri APV: (0,1-0,7) s 3-polni • Ponovni APV: 30’’ - 3 min 3-polni • APV: (0,7-1,5)’’ 1-polni

6. Vpliv avtomatskega ponovnega vklopa • Počasen upad magnetilnega toka • Ponovni vklop odklopnika na kratki stik • Dodatno povečanje magnetilnega toka • Možno nasičenje TT • Popačen potek sekundarnega toka is

7. Karakteristike TT Pri nazivnem toku Pri kratkem stiku

8. Zajemanje residualnega toka Irsd • Residualni tok • Za zemeljskostičnozaščito, ki deluje do 2 % nazivnega toka • Objemni TT • Ozemljitev kabelske glave skozi TT! • Holm-Greenova vezava • Nujne enake karakteristike TT, sicer gredo razlike tokov v Irsd • Precejšnja občutljivost • NE • nesimetričnih obremenitev v veje vezave! • drugih obremenitev v veje vezave!

9. Nekonvencionalni TT • Delovanje • 2 signala iz svetlobne diode skozi optično vlakno • Krožni polarizator na vrhu linearno polarizira en signal v desno in drugega v levo • Signala potujeta okoli vodnika večkrat • Magnetno polje toka po vodniku upočasni en signal in pospeši drugega (Faradayev pojav) • Zrcalo ju na koncu odbije, polarizacija se jima obrne in Faradayev pojav se podvoji • Signala se vrneta v polarizator, ki ju pretvori nazaj v linearno polarizirana svetlobna žarka • Temperatura in vibracije ne vplivajo • Tok proporcionalen zasuku

10. Delovanje optičnega senzorja Tok linearno proporcionalen zasuku a

11. Zaščitni napetostni transformatorji (NT) • Nazivna napetost: 100 V • Razpon NT: (5 – 190) % Un • Merilni • (0,8 – 1,2) Un • Zaščitni • (0,05; 1,2; 1,5; 1,9) Un • Vrste • Induktivni • Kapacitivni delilnik • Nekonvencionalni • Pogreški pri (5 in 100) % Un:

12. Nekonvencionalni NT • Delovanje • Napetost na vodniku: električno polje do zemlje • Krožno polariziran svetlobni signal potuje po optičnem vlaknu navzgor skozi elektrooptične kristale na treh točkah v stolpcu izolatorja (Pockelsova celica) • Električno polje spreminja krožno polariziranost signala v eliptično polariziranost • Zmerjenjem “eliptičnosti” dobimo natančne podatke o električnem polju • Podatki iz treh senzorjev se ovrednotijo • Linearna odvisnost premika kota in napetosti • Kakovostna meritev imuna na zunanje vplive

13. Pockelsova celica Premik zaradi električnega polja E za kot b Linearna odvisnost premika kota od napetosti

14. VN zaščita vodov • Tipi okvar: • stiki:zemeljski stik (eno- dvo- in tripolni), • dvofazni kratki stik, • trifazni kratki stik, • prekinitev vodnika, • Vrste vodov: • nadzemni, • kabelski, • Vpliv: • napetostni nivo, • konfiguracija omrežja. • pogostost okvar l št./leto .100 km

15. Okvare in vrste zaščit • Glavne zaščite: • distančna, • diferenčna, • s fazno primerjavo, • Pomožne zaščite: • nadtokovna, • termična, • močnostni rele. • APV - avtomatski ponovni vklop • Vzroki okvar: • atmosferski: • strele, • veter, neurje, • sneg, led, • smog, rose megla, • sistemski: • preobremenitev, • nestabilnost, • človek, • staranje materiala, • ostalo.

16. Avtomarski ponovni vklop (APV) • Okvare: prehodne, kratkotrajne, poltrajne, trajne, • Zahteva: hitro delovanje, • Rešitev: sistemski avtomat, • Cilj: vzpostavitev napajanja po deionizaciji mesta k.s., • Postopek: • odklop in po pavzi ponovni vklop, • če k.s. še obstja, izklop ali več ciklov APV, • Trajanje breznapetostne pavze: • hitri APV: (0,1-0,7) s; 3-polni, • ponovni APV: 30’’ - 3 min; 3-polni, • APV: (0,7-1,5)’’ 1-polni

17. Distančna zaščita • Glavna zaščita • Stopnje in kasnitev releja: • stopnja: • (80 – 90) % - zakaj? • do 0,1s • stopnja: • (120 – 150) % • do 0,5 s, • stopnja: • do 150 % naslednjega voda • do 1 s • Relejna točka: • na obeh koncih voda • rele vidi okvaro, • deluje le pri okvari v stopnji, • Selektivna zaščita

18. Meritev upornosti 1 • Trifazni kratek stik: • simetričen vod, • impedanca pozitivnega zaporedja Z1. • Dvofazni k.s.: • okvara med fazama b in c, • impedanci Z1 in Z2 enaki, • impedanca pozitivnega zaporedja Z1, • Impedanca negativnega zaporedja Z2 .

19. Meritev upornosti 2 • Zemeljski stik: • pri in • za • velja • Odvisnost stikov od direktne impedance Z1. • Število k.s. in z. stikov: 11 • Število relejev: 6 • Problem: kratki vodi! • do 10 km, • Zv impedanca voda, • Zssistemska impedanca

20. Meritev upornosti 3 • Potek impedance: • voda, • obloka = ohmska, • Delovna.

21. Tipi distančnih relejev 1 Impedančni Reaktančni • Impedanca: • W/km.l = • dolžina do okvarjenega mesta • Impedančni rele: • resistančni, • reaktančni, • Problem delovanja nazaj: • smerni rele, • Mho ne rabi smernega releja. Rezistančni

22. Tipi distančnih relejev 2 Mho rele • Impedančni rele: • Mho, • poligonski, Poligonski rele Impedančni in smerni rele

23. Pilotna zaščita • VF povezava relejev na konceh voda, • K.s. izven 1. stopnje: • Rab vidi okvaro, ne more delovati. • Rba deluje. • Počakati na 2. stopnjo! • Rešitev: • Rbapošlje komando Rab, • Rab izklopi, • kasnitev le 20 ms!

24. Prenos izklopnega/blokirnega signala • Odpoved odklopnika pri Rba, • rele Rab pošlje izklopni signal relejema Rbc in Rbd, ki izklopita. • Pri podaljšani 1. stopnji (zaščita voda in zbiralk), • pri k.s. na vodu b-c bi lahko delovala Rbc in Rab, • Rbc pošlje blokirni signal Rab.

25. Zaščita pri zatajitvi odklopnika • Zatajitev odklopnika: • prekinitev izklopnega tokokroga, • k.s. v izklopnem tokokrogu, • Odklopnik Rbc zataji pri k.s., • delovala bi 2. stopnja zaščite, releja Rab in Rcb, kar je: • daljši čas okvare, • nepotreben izklop vod AB, • rele Rbc meri čas preko poteka delovanja odklopnika b-c, • Pri izbranem času t1 << todkl • rele Rbc pošlje izklopni signal na releje zbiralk pri Rbc (Rba in Rbd),

26. Primer NEK • KS na zbiralkah Tumbri: • Zaščita zbiralk Tumbri ne deluje, • 1. stopnja v NEK ne more delovati, • 2. stopnja v NEK deluje, • 2. st. v RTP Maribor deluje prej. Zakaj? • Problem: • ob veliki motnji agregat NEK zaniha, • impedanca potuje, • napačno delovanje zaščite.

27. Zaščita s fazno primerjavo • Lastnosti: • glavna zaščita VN vodov, • VF povezava, • ni problemov s kratkimi vodi, • točno delovanje pri nihanjih, • absolutna selektivnost, • okvare na sosednjih vodih ne vplivajo, • Delovanje: • prenos signala na drugo stran, • primerjava smeri tokov, • potrebno le ½ periode, • prekinitev zveze -> občutljiva nadtokovna zaščita

28. Zaščita s fazno primerjavo 2 • Trifazno tokovno seštevanje • Ks. na vodu: • opazujemo signal ½ periode, • odštevamo signala, • rezultat: izklopni signal fa, • Ks.s izven voda: • odštevanje: ni izklopnega signala fa, • Problemi: • pogreški TT, • zakasnitev prenosa, • kapacitivni premika toka, • kot delovanja 150 (ne 180) stopinj.

29. Preobremenitvene zaščite vodov • Segrevanje vodnikov: • preobremenitev, • sonce, • dovoljene temperature vodnikov, • merjenje temperature, • Posledice: • trajne okvare (življenjska doba) • povesi,

30. Nadtokovna zaščita • Nadtokovna zaščita: • I>I1 alarm, po (5-20) min izklop, • I>Ibpo 20 s izklop, • I>Icpo nekaj sekundah izklop, • Termični posnetek, • Nadtokovni rele: • rezervna zaščita, • časovno odvisni releji, • 2 fazna, 1 naIrsd, • koordinacija tdelovzaščit,