BL20A0500 Sähkönjakelutekniikka

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "BL20A0500 Sähkönjakelutekniikka"

Anne-Mari Järvenpää
8 vuotta sitten
Katselukertoja:

2 BL0A0500 Sähkönjakelutekniikka Oikosulkusuojaus Jarmo Partanen

3 Oikosulkuvirran luonne Epäsymmetriaa, vaimeneva tasavirtakomponentti ja vaimeneva vaihtovirtakomponentti. 3

4 Oikosulun eri vaiheet ja niiden merkitys Sysäysoikosulkuvirta.5 I k komponenttien mekaaninen kestoisuus Alkuoikosulkuvirta I k merkittävä, jos lähellä suuria generaattoreita/moottoreita Muutosoikosulkuvirta I k - kun oikosulun kestoaika on lyhyt johtojen oikosulkukestoisuus vikavirtasuojauksen asettelut katkaisijan katkaisukyky Jatkuvan tilan oikosulkuvirta - kun oikosulun kestoaika on pitkä (> 1 s) 4

generaattoreita/moottoreita Muutosoikosulkuvirta I k - kun oikosulun kestoaika on lyhyt johtojen

5 Generaattorin kuvaus laskuissa Generaattorin kuvaus laskuissa X, X, X (S k, S k, S k ) 110/0 kv u k, S n 5

6 Oikosulkusuojaus Oikosulkusuojauksen toimintavaatimukset oikosulkukestoisuus selektiivisyys kaikkien vikojen löytäminen; poikkeukselliset kytkentätilanteet, kaksivaiheiset vikavirrat ei laukaisua kuormitusvirrasta 6

7 Oikosulkusuojaus Oikosulku - suuret virrat Vikavirran suuruus I k3 = U v /Z Z on vikavirtaa syöttävän verkon impedanssi 110/0 kv u k, S n Z ( R X k Rm Rj) ( X k X m j) k = syöttävä 110 kv verkko (generaattorit ja johdot) m = 110/0 kv muuntaja (u k, S n ) j = 0 kv johdot (huom. lämpenemä) Vikavirta on suurin sähköaseman kiskostossa ja pienenee mitä syvemmällä verkossa ollaan. Vikavirran suuruus tyypillisesti A. Kaksivaiheinen oikosulkuvirta on 0.86 x kolmivaiheinen vikavirta. I k 3 I k3 7

n ) j = 0 kv johdot (huom. lämpenemä) Vikavirta on suurin sähköaseman kiskostossa ja pienenee mitä syvemmällä verkossa ollaan.

8 Oikosulkuvirtojen ja oikosulkukestoisuuden laskenta Syöttävän verkon ja omien generaattoreiden kytkennät tarkasti! Johtoresistanssit +40 C lämpötilaa vastaavilla arvoilla. Kerroin 1,08 verrttuna +0 C lämpötilan resistansseihin. Oikosulkumoottorit vaikuttavat vain alkuoikosulkuvirtaan (sysäysoikosulkuvirtaan). Teollisuuslaitoksen kaikki moottorit voidaan kuvata yhdellä ekvivalenttisella moottorilla, jonka teho on moottoreiden summateho ja suhteellinen reaktanssi Jälleenkytkentöjen rasittava vaikutus on otettava huomioon. 8

Oikosulkumoottorit vaikuttavat vain alkuoikosulkuvirtaan (sysäysoikosulkuvirtaan).

9 Oikosulkuvirrat Esimerkki: 0 kv verkossa tapahtuu kolmivaiheinen oikosulku 5 km päässä sähköasemalta (Raven johtoa, r = 0.58 /km ja x = 0.38 /km). 110 kv verkon ja päämuuntajan yhteenlasketut 0 kv puolelle redusoidut impedanssiarvot ovat X =.5 ja R = 0.. a) laske vikavirran suuruus, b) kuinka suuri on vian aikainen jännite sähköaseman 0 kv kiskostossa c) kuinka kiskojännite muuttuu, kun vika tapahtuu 0.5 km päässä sähköasemalta I k110 = 15 ka 1 km B I k110 = 15 ka 110/0 kv 5 MVA x k = 10 % r k = 0 % A r = 0,180 /km x = 0,085 /km km km C 110/0 kv 40 MVA x k = 10 % r k = 0 % 9

. a) laske vikavirran suuruus, b) kuinka suuri on vian aikainen jännite sähköaseman 0 kv kiskostossa c) kuinka kiskojännite muuttuu, kun vika

10 Johdon oikosulkukestoisuus Valmistaja ilmoittaa johdoille suurimman sallitun 1 s oikosulkuvirran I k1s, kun oikosulun kestoaika t 1 s, voidaan sallittu oikosulkuvirta laskea I kt I k1s t jossa t on oikosulun kestoaika Oikosulun kestoajassa on otettava huomioon releen ja katkaisijan toiminta-aika, joka on noin 100 ms. 10

oikosulkuvirta laskea I kt I k1s t jossa t on oikosulun kestoaika Oikosulun

11 Johdon oikosulkukestoisuus Johtimen oikosulkukestoisuuden ratkaisevat johdinaine- ja poikkipinta eristysmateriaali oikosulkuvirran suuruus oikosulkuvirran kestoaika Johtojen lisäksi myös laitteiden katkaisijat, erottimet muuntajat tulee olla oikosulkuvirran kestäviä 11

oikosulkuvirran suuruus oikosulkuvirran kestoaika Johtojen lisäksi

12 Jälleenkytkentöjen vaikutus Jälleenkytkennät on otettava huomioon oikosulun kestoaikaa laskettaessa t ekv t 1 e t o / t t 1 on oikosulun kestoaika ennen ajk:ta t o on ajk:n jännitteetön aika t on oikosulun kestoaika ajk:n jälkeen on johtimen jäähtymisaikavakio 1

oikosulun kestoaika ennen ajk:ta t o on ajk:n jännitteetön aika t

13 Johtimen lämpeneminen I W h W v W Wh/l I r 1 W v/l m c p t I r t a = vaipan ala/m h = pinnan lämmönsiirtymiskerroin c = ominaislämpökapasiteetti m = massa/m = resistanssin lämpötilakerroin = lämpenemä W p/l a h t I r r ah I r ah I 1 e t 13

= ominaislämpökapasiteetti m = massa/m = resistanssin

14 Johtimen lämpeneminen Johtimen lämpeneminen oikosulun aikana I r mc t ~I t tietyllä lämpenemällä Johtimen jäähtyminen I I 1 t t 1 I 0 W W v 0 m c p ah t 0 ah e t mc 14

15 Oikosulkusuojaus Esimerkki: Raven johto, I 1s = 5.1 ka, = 6 min. Oikosulkuvirta on 5.0 ka, pjk ja ajk ovat käytössä, laukaisun hidastus on 0.3 s, ajk:n jännitteetön aika t o = min. Onko johto oikosulkukestoinen? Jos aikajälleenkytkennän aikana tapahtuvaa jäähtymistä ei oteta huomioon, on oikosulun kestoaika yhteensä 3*(0,3+0,1) s = 1, s. Tällöin suurin sallittu oikosulkuvirta on 5,1/1, ka = 4,65 ka (ei olisi oikosulkukestoinen) Kun jäähtyminen otetaan huomioon, on ekvivalenttinen oikosulun kestoaika t ekv T ekv = (0,4+0,4)*e -/6 + 0,4 = 0,71*0,8 + 0,4 = 0,57 + 0,4 = 0,97 s Sallittu oikosulkuvirta on 5,1/ 0,97 = 5,18 ka ; on oikosulkukestoinen 15

Jos aikajälleenkytkennän aikana tapahtuvaa jäähtymistä ei oteta huomioon, on oikosulun kestoaika yhteensä 3*(0,3+0,1) s = 1, s.

16 Oikosulkusuojauksen selektiivisyys Vakioaikaylivirtareleet: aikaporrastus lukitukset (sähköasemalla) Käänteisaikaylivirtareleet: toimintakarakteristikoiden viritys siten, että niiden välillä on riittävä aikamarginaali 16

17 Vakioaikaylivirtarele Toiminta-aika rele a 110/0 kv rele b rele c a b c virta 17

18 Käänteisaikaylivirtarele 18

19 Oikosulkukestoisuuden parantaminen Hidastusaikojen pienentäminen halpa tarkistettava selektiivisyyden säilyminen - uusilla releillä selektiivinen toiminta voidaan saavuttaa 150 ms aikaeroilla Isomman poikkipinnan tai kestävämmän laitteen käyttö Oikosulkuvirran pienentäminen muuntajan u k sarjareaktorit muuntajien erilliskäyttö 19

toiminta voidaan saavuttaa 150 ms aikaeroilla Isomman poikkipinnan tai kestävämmän

Samankaltaiset tiedostot

BL20A0700 Sähköverkkotekniikan peruskurssi

BL20A0700 Sähköverkkotekniikan peruskurssi Vika- ja häiriötilanteita oikosulut maasulut ylikuormitus epäsymmetrinen kuorma kytkentätilanteet tehovajaus ja tehoheilahtelut Seurauksia: lämpeneminen mekaaninen