7.6. Esimerkki oikosulkusuojauksen asettelusta

Transkriptio

1 .6. Esimeri oiosulusuojausen asettelusta Määritetään oiosulusuojausen asetteluarvot uvan.6a verolle, un suojaus on toteutettu numeerisilla releillä ja on toiminnaltaan: aiaseletiivinen seä osittain virtaseletiivinen tai aiaseletiivinen, osittain virtaseletiivinen seä lisäsi otetaan äyttöön luitussuojaus. Kuvan.6a pääaaviosta saadaan tarvittavia lähtötietoja asetteluarvojen määrittämistä varten. Lisäsi asetteluarvojen määrittämistä auttaa huomattavasti, miäli äytettävissä on ns. suojausen yleisaavio, joa taremmin määrittelee suojausen toiminnot, esimerisi eri ylivirtaportaiden suunniteltu toiminnallisuus ja äyttötaroitus. Esimeri yleisaaviosta nähdään uvassa.6b Viavirtatasot ja suurimmat uormitusvirrat Asetteluarvojen määrittämistä varten tulee tuntea veron eri osien suurimmat ja pienimmät viavirtatasot, veron eri osien ja omponenttien oiosuluestoisuudet, nimellisvirrat seä suurimmat uormitusvirrat. Oiosulusuojaus tulee asetella siten, että suojaus toimii luotettavasti pienimmällä suojausalueella esiintyvällä oiosuluvirralla. Pienintä viavirtaa määrättäessä tulee ottaa huomioon aii viavirtaa pienentävät teijät: ytentätilanteet, verojännitteen suuruus, viatyyppi jne. Pienjännitteellä sattuvissa vioissa otetaan huomioon valoaaren viavirtaa pienentävä vaiutus, joa voi olla useita ymmeniä prosentteja. Lisäsi otetaan huomioon Dyn- ytetyn muuntajan vaiutus muuntajan taana esiintyviin oiosuluvirtoihin. Käytettäessä asivaiheista mittausta suojausen asettelussa tulee varautua muuntajan taana sattuvissa oiosuluissa viavirran pienenemiseen 1/ 3:een osaan. Samoin on tilanne ysivaiheisten oiosulujen osalta vaia mittaus olisiin olmivaiheinen. Asetteluarvot tulee taristaa suurimman uormitusvirran seä veron omponenttien oiosuluestoisuusien muaisesti. Suojaus ei saa toimia suurimmilla uormitusvirroilla, joita määrättäessä tulee ottaa huomioon muuntajan ytentävirtasysäyset, moottorien äynnistysvirrat ja muut hetelliset ylivirtatilanteet, esimerisi oiosulun aiaista alijännitetilannetta seuraava jälitilanne. Asettelut tulee valita toisaalta niin, että veron omponenttien oiosuluestoisuusia, esim. muuntajan termistä estoisuutta läpimenevillä viavirroilla, ei missään tilanteessa vaaranneta. Esimeriveron, uva.6a, suurimmat ja pienimmät olmivaiheiset viavirrat on lasettu tauluoon.6a. Kosa esimerivero ei sisällä omia generaattoreita, voidaan olmivaiheisten viavirta-arvojen avulla tarvittaessa suoraan arvioida asivaiheisten ja pienjänniteveron osalta myös ysivaiheisten oiosulujen viavirtatasoja riittävällä taruudella. Tauluo.6a. Esimeriveron olmivaiheiset pienimmät ja suurimmat viavirrat eri viapaioissa lasettuna vastaavilla jännitetasoilla seä redusoituna jännitetasolle. viapaia viavirta redusoitu viavirta Kmin (A) Kmax (A) Kmin (A) Kmax (A) 1 K1 21,1 1 21,1 1 (232,1 ) (232,1 ) 2 K2 22,9 41, 22,9 41, 3 K3 1,5 26,6 1,5 26,6 4 K4 42,5 0,4 V 45,0 0,4 V 1, 1, 5 K5 32,5 0,4 V 35,0 0,4 V 1,3 1,4 42

2 .6.2. Suojareleen ja mittamuuntajan yhteistoiminta Asetteluja määritettäessä tulee lisäsi tuntea äytetyn suojareletyypin vaatimuset virtamuuntajien toistoyvylle seä suojareletyypin toiminta epäsymmetrisellä virralla. Virtamuuntajan toistoyy tulee taristaa myös suojattavan vero- osan DC-omponentin aiavaion suhteen, osa virtamuuntajan liiallinen yllästyminen ja/ tai liian suuri virta-asettelu voi aiheuttaa suojausen toiminnan viivästymisen tai jopa toimimattomuuden. Numeerisille suojille ylimmän portaan virta-asettelu voidaan valita seuraavasti: jos Kmin on pienin ensiövirta, jolla suojausen tulee toimia, tulee virta-asettelun olla oreintaan 0, x ( Kmin / 1n ) tai 0, x F a. Tässä F a on virtamuuntajan todellinen taruusrajaerroin ja 1n virtamuuntajan ensiön nimellisvirta. Lausee 0, x ( Kmin / 1n ) ottaa huomioon releen toimintataruuden, virtamuuntajan virheet seä epätaruudet viavirtalaselmissa. Virtamuuntajan toistoyy puolestaan otetaan huomioon lauseeella 0, x F a. Tällä tavoin suojausen toiminta on luotettavaa ja mahdollinen virtamuuntajan yllästymisestä aiheutuva toiminnan lisäviive jää mahdollisimman pienesi. Alempien portaiden asettelussa virtamuuntajan yllästymistä ei tarvitse ottaa huomioon, vaan virta-asettelu voidaan valita yhtäsuuresi tai pienemmäsi uin 0, x ( Kmin / 1n ). Tauluossa.6b on esitetty esimeriveron virtamuuntajien toistoyyä uvaavat todelliset taruusrajaertoimet, s. appale 10, ja niiden muaiset suurimmat sallitut virta-asettelut seä suurimmat DC-omponenttien aiavaiot releiden sijaintipaioilla. Tauluo.6b. Suojattavan veron virtamuuntajien todelliset taruusrajaertoimet ( x 1n ) ja niiden toistoyvyn muainen suurin sallittu ylivirtaportaan asettelu 3 > MAX (x 1n ). F a (x 1n) 3> MAX (x 1n) rele virtamuuntaja τ DCmax (ms) luoa 300/1 A 1 50, 54,6 0, /1 A 0, /1 A 20, 5P /1 A 10 Kv 20, 5P /1 0,4 V 25, 5P

3 1 PM1 1 PM2 Kmax Kmin SYÖTTÖ K K 300/1 A > >> 300/1 A > >> 2 Kmax Kmin LÄHTÖ 1 K4 SYÖTTÖ 1 5 > >> KSKOKATK. KSKOKATK. 6 K6 SYÖTTÖ 2 > >> K3 K5 600/1 A n=500 A > >> > >> 4 600/1 A 5P10 > 3 Kmax Kmin LÄHTÖ 2 K2 SYÖTTÖ 3 >> 3 K1 200/1 A 5P10 > >> 4 Sn=2 MVA P=14,6 W u=6 % 5P10 > 2 0,4 V 5 1 Kmax Kmin Kmax Kmin n=3000 A >> 630 A KUVA.6a. Esimeriveron ( pääaavioesitys ) oiosulusuojaustoiminnot, jota on toteutettu numeerisilla releillä. 44

4 SYÖTTÖ PM1 1 KOSKETNTEDOT HÄLYTYS KATKASJA K4 O KATKASJA K O KATKASJA K9 O YLVRTAHAVAHTUMNEN, LÄHDÖT YLVRTAHAVAHTUMNEN, KSKOKATK. K9 P1 300/1 A 300/1 A P2 K > 3>>> SUOJAN NMTYS / RELEEN LAJMERKK 3-PORTANEN YLVRTASUOJA - 1. YLVRTAPORRAS - VAKOAKA- TA KÄÄNTESAKATOMNTA - AKASELEKTVNEN TOMNTA - 2. YLVRTAPORRAS - VAKOAKATOMNTA - AKASELEKTVNEN TOMNTA CBFP - 3. YLVRTAPORRAS - VAKOAKATOMNTA - VRTASELEKTVNEN TOMNTA KATKASJAVKASUOJA θ KAASURELE ÖLJYN LÄMPÖ ÖLJYN KORKEUS MAADOTUSVASTUKSELLE θ KÄÄMKYTKMEN PANERELE KÄÄMN LÄMPÖTLAN KUVAAJA 3 > 3 >> CBFP DFFERENTAALSUOJA - VAKAVOTU PORRAS ML. - EROVRRAN 2. HARMONSEEN PERUSTUVA LUKTUS - EROVRRAN 5. HARMONSEEN PERUSTUVA LUKTUS JA LUKTUKSEN VAPAUTUS - PKALAUKASUPORRAS KATKASJAVKASUOJA P2 P1 > 3-PORTANEN YLVRTASUOJA - 1. YLVRTAPORRAS - VAKOAKA- TA KÄÄNTESAKATOMNTA - AKASELEKTVNEN TOMNTA K4 3>>> - 2. YLVRTAPORRAS - VAKOAKATOMNTA - AKASELEKTVNEN TOMNTA LUKTUS CBFP - 3. YLVRTAPORRAS - VAKOAKATOMNTA - KSKOSTON LUKTUSSUOJA KATKASJAVKASUOJA SYÖTTÖ 1 KUVA.6b. Esimeriveron päämuuntajan ja -ojeiston oiosulusuojausen yleisaavio Asetteluarvojen määrittäminen ja suojausen toiminnan tarastelu Asetteluarvojen määrittämistä seä suojausen toiminnan suunnittelua ja tarastelua varten laaditaan seletiivisyysäyrästö, uva.6c, jossa lähtötietoina esitetään: lasennan tulosena veron eri osissa vaiuttavat 3-vaiheiset suurimmat ja pienimmät oiosuluvirrat, veron omponenttien oiosuluestoisuudet, uormitettavuusrajat ja nimellisvirrat, 45

5 muuntajien suurimmat ytentävirrat ja pienjänniteveron nimellisvirraltaan suurimman varoeen toimintaäyrä. Luu : Oiosulusuojaus Yllä mainitut virta-aia-uvaajat ovat releiden asettelua rajoittavia teijöitä, jota on aina otettava huomioon asetteluja määritettäessä. Asetteluarvot valitaan seletiivisyysäyrästöä apuna äyttäen. Yhteenveto suojien asetteluperusteista, asetteluarvoista seä niiden toimintaäyristä nähdään uvan.6d asetteluaaviossa seä uvan.6c seletiivisyysäyrästössä, un suojaus on toiminnaltaan aiaseletiivinen seä osittain virtaseletiivinen. Lisäyhteenvetona asetteluarvojen valinnasta voidaan todeta seuraavaa: Pienjänniteojeiston ja isosillan suojaus ( rele 2 ): Seletiivisyys ojeiston suurimman varoeen anssa toteutuu parhaiten asettamalla alin porras ( 3> ) toimimaan äänteisaiaisena. Alimman portaan tulee havahtua vähintään 2-ertaisella jaelumuuntajan nimellisvirralla. Tätä uormitusrajaa ei suositella ylitettävän lyhytaiaisestiaan terveen tilan aiana ( EC ). Suojausen toimintanopeuden on oltava riittävä myösin pienimmällä viavirralla, jona arvioimisesi otetaan huomioon viatyypin lisäsi mahdollisen viaresistanssin vaiutus äyttämällä esim. errointa 0,6. Näin ollen pienimmäsi viavirrasi voidaan arvioida 0,6 3/2 K5 = 16,9 A ( 0,4 V ) ja redusoituna tasolle noin 60 A. Jotta suojaus toimisi ym. virralla mahdollisimman nopeasti, otetaan äyttöön myös ylemmät vaioaiaiset portaat ( 3>>, 3>>> ). Seletiivisyysäyrästöstä nähdään, että suojausen toiminta-ajasi pienimmällä viavirralla tulee jopa alle 100 ms ( releaia ). Toimiessaan rele 2 lauaisee lähdön 2 ataisijan K1. Jaelumuuntajan suojaus ( rele 3 ): Käytetään 3-portaista suojausta, jolla saavutetaan erittäin hyvä seletiivisyys alajännitepuolen suojan anssa. Myös heryys- ja toimintanopeusvaatimuset täyttyvät erittäin hyvin olmen portaan ansiosta. Kahden alemman portaan ( 3>, 3>> ) asettelut valitaan ottamalla huomioon suurimmat ytentävirrat, joilla suojaus ei saa toimia, seletiivisyysvaatimuset releeseen 2 nähden, seä mainittu uormitusraja, jota ei suositella ylitettävän. Ylin porras ( 3>>> ) toimii virtaseletiivisesti, jolloin asettelu voidaan valita edellä esitettyjen periaatteiden muaisesti ja ottamalla huomioon, että äytetyllä numeerisella reletyypillä transientti yliulottuma on äytännössä 0 %. Toimiessaan rele 3 lauaisee lähdön 2 ataisijan K1. Alaojeiston ja sen syöttöaapelin suojaus ( releet 4 ja 5 ): Jotta seletiivisyys releen 3 anssa toteutuu hyvin ja luotettavasti ja jotta toimintanopeus olisi mahdollisimman hyvä, äytetään 3-portaista vaioaiasuojausta. Asetellaan releen 4 alimman portaan ( 3> ) havahtumisvirta vastaamaan esimerisi noin 2-ertaista syöttöaapelin nimellisvirtaa. Toiminta-aia porrastetaan sopivasti releen 3 toimintaäyrän anssa. Releen 4 ylempien portaiden ( 3>>, 3>>> ) ja releen 5 portaiden virta- ja aia-asettelut porrastetaan sopivasti seä esenään että releeseen 3 nähden. Vaia releet 4 ja 5 mittaavat yhtäsuurta virtaa seä terveessä tilassa että läpimenevässä viassa, poieavat niiden virta-asettelut n. 20 % toisistaan. Näin otetaan huomioon toiminta- ja mittausepätaruudet seä varmistetaan seletiivinen toiminta. Ylimpien portaiden ( 3>>> ) aia-asettelut valittiin samoisi, jotta toimintanopeus suurilla viavirroilla saadaan mahdollisimman hyväsi. Tämä nopeuttaa myös suojausetjussa ylempänä olevien suojien toimintaa suurilla viavirroilla. 46

6 Toimiessaan rele 4 lauaisee alaojeiston syötön 3 ataisijan K2 ja rele 5 lähdön 1 ataisijan K3. Pääojeiston suojaus ( releet 6 ja ): Jotta seletiivisyys releen 5 anssa toteutuu hyvin ja luotettavasti, ja jotta toimintanopeus olisi mahdollisimman hyvä, äytetään 3- portaista vaioaiasuojausta. Releen alemman portaan ( 3> ) tulee havahtua vähintään 1,- ertaisella päämuuntajan nimellisvirralla. Tätä uormitusrajaa ei suositella ylitettävän lyhytaiaisestiaan terveen tilan aiana ( EC ). Releen 6 portaiden ja releen ylempien portaiden ( 3>>, 3>>> ) virta- ja aia-asettelut porrastetaan sopivasti seä esenään että releeseen 5 nähden. Releiden 6 ja alempien portaiden ( 3>, 3>> ) virta-asettelujen välille valittiin n. 20 % marginaali, jolla otetaan huomioon toiminta- ja mittausepätaruudet seä varmistetaan seletiivinen toiminta. Toimiessaan rele 6 lauaisee isoataisijan K5 ja rele pääojeiston syötön 1 ataisijan K4 ( syötön 2 ataisijan K6 ). Päämuuntajan suojaus ( rele ): Käytetään 3-portaista vaioaiasuojausta, jolla saavutetaan erittäin hyvä ja luotettava seletiivisyys alajännitepuolen suojan anssa. Myös heryys- ja toimintanopeusvaatimuset täyttyvät erittäin hyvin olmen portaan ansiosta. Kahden alemman portaan ( 3>, 3>> ) asettelut valitaan ottamalla huomioon suurimmat ytentävirrat, joilla suojaus ei saa toimia, seletiivisyysvaatimuset releeseen nähden, seä mainittu uormitusraja, jota ei suositella ylitettävän. Ylin porras ( 3>>> ) toimii virtaseletiivisesti, jolloin asettelu voidaan valita edellä esitettyjen periaatteiden muaisesti ja ottamalla huomioon, että äytetyllä numeerisella reletyypillä transientti yliulottuma on äytännössä 0 %. Toimiessaan rele lauaisee päämuuntajalähdön 1 ataisijan K ( päämuuntajalähdön 2 ataisijan K ). 4

7 KUVA.6c. Esimeriveron aiaseletiivisen oiosulusuojausen seletiivisyysäyrästö. Oiosuluvirtojen suurimpien arvojen vaihtelu suojien sijaintipaioilla on meritty toimintaäyriin Ο - ja - symboleilla. 4

8 PM1 SYÖTTÖ 1 PM2 > >> 42 A 910 A 2500 A 1,42 x 2n 3,03 x 2n,33 x 2n > >> 42 A 910 A 2500 A 1,42 x 2n 3,03 x 2n,33 x 2n > >> 3900 A 6000 A 0,0 s 300 A 1,30 x 2n 2,00 x 2n 0,0 s 2, x 2n > >> 3900 A 6000 A 0,0 s 300 A 1,30 x 2n 2,00 x 2n 0,0 s 2, x 2n LÄHTÖ 1 KSKO- KATKASJA KSKO- KATKASJA SYÖTTÖ 1 SYÖTTÖ > >> 1200 A 0,5 s 100 A 3500 A 2,00 x 2n 0,5 s 3,00 x 2n 5,3 x 2n > >> 3200 A 0,90 s 4200 A 000 A 1,0 x 2n 0,90 s 1,40 x 2n 2,33 x 2n > >> 4 > >> 1000 A 0,60 s 1500 A 2900 A 1,6 x 2n 0,60 s 2,50 x 2n 4,3 x 2n LÄHTÖ 2 SYÖTTÖ 3 > >> 210 A 0,0 V 1000 A 2400 A 3 1,05 x 2n 0,0 V 5,00 x 2n 12,00 x 2n > >> Sn=2 MVA P=14,6 W u=6 % 0,4 V > >> 4,4 A 0,05 V 12,5 A 1,5 A 0,0 s 2 1,4 x 2n 0,05 V 4,1 x 2n 5,3 x 2n 0,0 s 630 A KUVA.6d. Esimeriveron oiosulusuojausen asetteluaavio. 2n = virtamuuntajan toision nimellisvirta. Suojausta täydennetään tarvittaessa erillisellä yliuormitussuojausella. 49

9 Esimeriveron suojausta voidaan entisestään nopeuttaa soveltamalla luitussuojausta, joa ulottuu läpi oo veron. Näin täydennetyn suojausen seletiivisyysäyrästö ja asetteluaavio nähdään uvissa.6e ja.6f. KUVA.6e. Esimeriveron luitussuojausella täydennetyn ylivirtasuojausen seletiivisyysäyrästö. Oiosuluvirtojen suurimpien arvojen vaihtelu suojien sijaintipaioilla on meritty toimintaäyriin Ο - ja -symboleilla. 50

10 PM1 SYÖTTÖ 1 PM2 > >> 42 A 910 A 2500 A 1,42 x 2n 3,03 x 2n,33 x 2n > >> 42 A 910 A 2500 A 1,42 x 2n 3,03 x 2n,33 x 2n LÄHTÖ 1 > >> 3900 A 00 A 9400 A 1,30 x 2n 2,60 x 2n 3,13 x 2n KSKO- KATKASJA LUKTUS 1 LUKTUS 2 KSKO- KATKASJA > >> 3900 A 00 A 9400 A 1,30 x 2n 2,60 x 2n 3,13 x 2n SYÖTTÖ 1 SYÖTTÖ > >> 1200 A 0,5 s 3500 A 4200 A 2,00 x 2n 0,5 s 5,3 x 2n,00 x 2n > >> 3200 A 0,90 s 6000 A 200 A 1,0 x 2n 0,90 s 2,00 x 2n 2,40 x 2n > >> 4 > >> 1000 A 0,60 s 2900 A 3500 A 1,6 x 2n 0,60 s 4,3 x 2n 5,3 x 2n LUKTUS LÄHTÖ 2 SYÖTTÖ 3 > >> 210 A 0,0 V 1000 A 2400 A 3 1,05 x 2n 0,0 V 5,00 x 2n 12,00 x 2n > >> Sn=2 MVA P=14,6 W u=6 % 0,4 V > >> 4,4 A 0,05 V 12,5 A 1,5 A 0,0 s 2 1,4 x 2n 0,05 V 4,1 x 2n 5,3 x 2n 0,0 s 630 A KUVA.6f. Esimeriveron ylivirtasuojausen asettelu- ja luitusaavio. 2n = virtamuuntajan toision nimellisvirta. Suojausta täydennetään tarvittaessa erillisellä yliuormitussuojausella. 51