SPAE 010 ja SPAE 011 Suurimpedanssirele

Transkriptio

1 SPAE 010 ja SPAE 011 Suurimpedanssirele Käyttöohje ja tekninen selostus f n = 50/60 Hz U n = 50 / 100 / 200 V 2 5 U REF > SPAE U aux RESET OK x V ~ _ 0.4 U > U n 1.2 U > 0087A RS 493 Ser.No.

2 1MRS MUM FI Julkaistu Päivitetty Versio B Tarkastanut MK Hyväksynyt OL SPAE 010 SPAE 011 Suurimpedanssirele Pidätämme itsellämme oikeuden muutoksiin ilman ennakkoilmoitusta Sisältö Ominaisuudet... 2 Käyttötarkoitus... 2 Toimintaselostus... 3 Virtamuuntajasuositukset... 4 Lohko- ja liitäntäkaavio... 5 Liitännät... 5 Toimintamerkit... 6 Tekniset tiedot (päivitetty )... 6 Toimintakäyrä... 8 Sovellusesimerkki... 8 Ylläpito ja huolto Mittapiirrokset ja asennus Tilaustiedot Ominaisuudet Suurimpedanssityyppinen maasulkusuojaus muuntajille, generaattoreille ja moottoreille Sisältää stabilointivastuksen Lyhyt toiminta-aika sekä hyvä stabilisuus Hyvä sähköisten ja magneettisten häiriöiden sietokyky mahdollistaa käytön myös vaikeissa ympäristöolosuhteissa Korkea releen käytettävyys ja järjestelmän luotettavuus jatkuvan elektroniikan ja ohjelmiston itsevalvonnan ansiosta Käyttötarkoitus Suojareleet SPAE 010 ja SPAE 011 muodostavat suurimpedanssisen erovirtasuojauksen, joita käytetään muuntajien, generaattoreiden sekä moottorien maasulkusuojaukseen. Releet eroavat toisistaan ainoastaan apujännitteen suhteen. Releen SPAE 010 apujännitealue on V ac ja releen SPAE 011 apujännitealue on V dc. 2

3 Toimintaselostus Suurimpedanssirele on stabiloitu kaikkia sellaisia vikoja vastaan, jotka ilmenevät suojausalueen ulkopuolella. Stabilointi saavutetaan erovirtapiirin vastuksen avulla, joka sijaitsee SPAE 010- ja SPAE 011 -releiden piirikortilla. Stabilointivastus on kytketty sarjaan virtamuuntajan kanssa muodostaen suurimpedanssityyppisen maasulkusuojauksen. Suojauksen stabilisuus peruustuu siihen, että virtamuuntajan impedanssi pienenee nopeasti, virtamuuntajan kyllästyessä. Täysin kyllästyneen virtamuuntajan magnetointipiirin reaktanssi laskee nollaan ja impedanssi muodostuu ainoastaan käämin resistanssista. Erovirtapiirin vastuksen avulla kyllästymättömän virtamuuntajan toisiovirta pakotetaan kulkemaan kyllästyneen virtamuuntajan kautta. Suurimpedanssireleen toimintataso on valittava niin, että rele ei toimi erovirroista, jotka johtuvat läpikulkevista vikavirroista, kun vika sijaitsee releen suojausalueen ulkopuolella. Kun vika on releen suojausalueen sisällä, kummatkin virtamuuntajat yrittävät syöttää virtaa erovirtapiirin kautta jolloin suojaus astuu voimaan. Iu Ir Ru Iu Ru SPAE Ir SPAE Kuva 1. Suurimpedanssireleen toimintaperiaate 3

4 Virtamuuntajasuositukset Suojauksen herkkyys ja luotettavuus riippuu suurilta osin virtamuuntajien ominaisuuksista. Samaan suojaukseen kuuluvien virtamuuntajien käämeillä on oltava mahdollisimman samat kierrosluvut. Suurimpedanssisuojauksessa käytettävät virtamuuntajat on oltava luokkaa x. Käännejännite U k ja toisiojohdotusten resistanssi R in määräävät muuntajien tekniset ominaisuudet. Käännejännite on virtamuuntajan toisiopuolella mitattu magnetointijännitetilanteessa. Kun käännejännitteen nousu on 10 %, magnetointivirran kasvu on 50 %. Jotta virtamuuntajat pystyisivät syöttämään niin suurta virtaa erovirtapiirin läpi, että rele toimii viasta suojausalueen sisällä, käännejännitteen on oltava vähintään kaksi kertaa suurempi kuin läpikulkevassa viassa vaadittava stabilointijännite U s : U k = 2 x U s = 2 x I max /n (R in + R m ) (1) jossa U k = käännejännite U s = stabilointijännite I max = suurin läpikulkeva virta suojausalueen ulkopuolisessa viassa n = virtamuuntajan muuntosuhde R in = virtamuuntajan toisiokäämin resistanssi R m = pisimmän mittasilmukan resistanssi Kerrointa 2 käytetään silloin, kun suojaus ei sallita toimivan viiveellä. Käännejännitevaatimuksen voidaan estää nousemasta liian korkeaksi käyttämällä sellaisia virtamuuntajia, joiden toisiokäämin resistanssi on saatua suuruusluokkaa kuin mittasilmukan resistanssi. Jos virtamuuntajien magnetointivirtasuojan toimintaa vastaavalla jännitteellä nousee liian korkeaksi, suojaukselle asetetut herkkyysvaatimukset saattavat jäädä täyttymättä. Magnetointivirta I e voidaan laskea seuraavalla tavalla: I e = I prim /n - I r - I u /m jossa I e = magnetointivirta I prim = ensiövirta, josta suojaus toimii I r = releasettelua vastaava virta I u = suojavastuksen läpi kulkeva virta n = virtamuuntajan muuntosuhde m = virtamuuntajien määrä vaihetta kohti suojauksessa Suojavastus kytketään rinnan erovirtapiirin kanssa, jolloin toisiovirtapiirin jännite estetään nousemasta liian korkeaksi vian sattuessa releen suojausalueen sisällä. Vastuksen resistanssi vaihtelee jännitteen mukaan; mitä korkeampi jännite sitä pienempi resistanssi Û (V) a b c Î (A) Kuva 2. Jänniteriippuvaisen vastuksen ominaisuudet 4

5 Lohko- ja liitäntäkaavio R31 R33 = stabilointivastukset Ru = jänniteriippuvainen vastus Ru + (~) Uaux - (~) 50 V 100 V 200 V R31 R32 R33 R31 = 2.2 kω R32 = 2.2 kω R33 = 4.4 kω OK A D µp U> SPAE U>/Un RESET Kuva 3. Suurimpedanssireleiden SPAE 010 ja SPAE 011 lohko- ja liitäntäkaaviot Liitännät Releillä on seuraavat liitännät: Liitin Toiminto Mitattu jännite, asettelualue 0,4 1,2 x 50 V Mitattu jännite, asettelualue 0,4 1,2 x 100 V Mitattu jännite, asettelualue 0,4 1,2 x 200 V Apujännite. Tasajännitesyötön positiivinen napa kytketään liittimeen Suojamaadoitus Laukaisulähtö Laukaisulähtö Hälytyslähtö Itsevalvonnan hälytyslähtö (IRF). Normaalitilassa kosketinväli on sulkeutunut. Kun apujännite katoaa tai sisäinen vika havaitaan, sulkeutuu kosketinväli

6 Toimintamerkit Suurimpedanssireleen etukilvessä on asettelupotentiometri, kaksi merkkilamppua (vihreä ja punainen) sekä painike. Releen toimintajännite valitaan etukilvessä olevan asettelupotentiometrin U>/U n avulla; asettelualue on 0,4 1,2 x U n. Merkkilamput ilmoittavat releen tilan sekä milloin rele on laukaissut. - Vihreä merkkilamppu (OK) palaa, kun apujännite on päällä ja rele toimii normaalisti - Punainen merkkilamppu (U>) syttyy, kun rele laukaisee. Merkkivalo kuitataan painamalla RESET-painiketta. Relesymboli 2 U REF > Releen nimellistieto ja koejännitteet Releen lajimerkki Jännitteen asettelupotentiometri Normaalitila (ei sisäistä vikaa) f n = 50/60 Hz U n = 50 / 100 / 200 V SPAE 010 U aux _ OK x V ~ U > U n 1.2 RESET Apujännitealue U > Laukaisutoimintamerkki Laji- ja sarjanumero 0087A RS 493 Ser.No. Kuva 4. Suurimpedanssirele SPAE 010 edestä katsottuna Tekniset tiedot (päivitetty ) Mittaustulot Liitinnumerot Nimellisjännitteet U n 50 V 100 V 200 V Terminen virtakestoisuus - jatkuva 1,3 x U n - 1 s ajan 10 x U n Nimellistaajuus, f n 50/60 Hz Suojauksen tekniset ominaisuudet Jännitteen asettelualue, U>/U n 0,4 1,2 x U n Toimintavirta 9 27 ma Toiminta-aika katso Kuva 5 Palautumisaika 120 ms Palautumissuhde 0,8 6

7 Kosketinlähdöt Laukaisulähdöt Liitinnumerot 65-66, Nimellisjännite 250 V ac/dc Kytkentä- ja kuormitusvirta, 0,5 s 30 A Kytkentä- ja kuormitusvirta, 3 s 15 A Jatkuva virtakestoisuus 5 A Katkaisukyky tasavirralla, kun ohjauspiirin aikavakio L/R 40 ms ohjausjännitteillä 48/110/220 V dc 5 A/3 A/1 A Hälytyslähdöt Liitinnumerot , Nimellisjännite 250 V ac/dc Kytkentä- ja kuormitusvirta, 0,5 s 10 A Kytkentä- ja kuormitusvirta, 3 s 8 A Jatkuva virtakestoisuus 5 A Katkaisukyky tasavirralla, kun ohjauspiirin aikavakio L/R 40 ms ohjausjännitteillä 48/110/220 V dc 1 A/0,25 A/0,15 A Apujännite SPAE 010 SPAE 011 Tehonkulutus V ac/dc V dc ~5 W Eristyskokeet *) Eristysjännitelujuus IEC kV, 50Hz, 1min Syöksyjännitelujuus IEC kV, 1.2/50µs, 0.5J Eristysvastusmittaus IEC >100MΩ, 500Vdc Häiriötestit *) Suurtaajuisen (1MHz) pulssin sieto IEC pitkittäinen 2.5 kv - poikittainen 1.0 kv Staattisen purkauksen sieto IEC ja IEC kosketuspurkaus 6 kv - ilmapurkaus 8 kv Nopean transienttipulssin sieto IEC ja IEC kaikki liitynnät 2 kv Kipinähäiriötesti SS , PL 4 - I/O-liitynnät kv Ympäristöolosuhteet Määritelty käyttölämpötila-alue C Kuljetus- ja varastointilämpötila C Toiminta-arvojen lämpötilariippuvuus määritellyllä käyttölämpötila-alueella <0.2%/ C Vaihteleva kostea lämpö IEC C, r.h. > 93%, 6 jaksoa Kotelon suojausluokka uppoasennuksessa IP 54 Releen paino ~2 kg *) Eivät koske sarjaliikenneliityntää, jonka yhteydessä on aina käytettävä valmistajan ohjeiden mukaisia väyläliityntämoduuleja sekä optokaapeleita. 7

8 Toimintakäyrä t (ms) Operating time Applied 6voltage U/U> Kuva 5. Suurimpedanssireleiden SPAE 010 ja SPAE 011 toimintakäyrä Sovellusesimerkki Muuntajien maasulkusuojaus R31 R33 = stabilointivastukset Ru = jänniteriippuvainen vastus Ru + (~) Uaux - (~) 50 V 100 V 200 V R31 R32 R33 R31 = 2.2 kω R32 = 2.2 kω R33 = 4.4 kω OK A D µp U> SPAE U>/Un RESET Kuva 6. Suurimpedanssirele SPAE 010 muuntajan maasulkusuojana 8

9 Maasulkusuojan toiminta-aika on oltava lyhyt, koska jäykästi maadoitettujen verkkojen maasulkuvirrat saattavat kasvaa erittäin suuriksi. Kuvan 6 sovellusesimerkissä suurimpedanssirelettä tyyppiä SPAE 010 käytetään maasulkusuojana tehomuuntajan suurjännitepuolella. Rele toimii erovirtakytkentäperiaatteen mukaan ja muodostaa täten ns. maasulkuerovirtasuojauksen. Virtamuuntajien käämeillä on oltava sama kierrosluku. Lisäksi suojaus on oltava vakaa suojausalueen ulkopuolella sattuville maasuluille ja oikosuluille. Jotta toisiopiirit pysyisivät mahdollisimman lyhyinä, summakytkennät tehdään virtamuuntajien liittimiin. Releen asetteluarvo U> lasketaan seuraavalla tavalla: U> U s (3) U s = I kmax x (R in + R m )/n (4) jossa U> = releen asetteluarvo U s = stabilointijännite I kmax = suurin läpikulkeva vikavirta, jolle suojauksen on oltava vakaa R in = virtamuuntajan toisiokäämin sisäinen resistanssi R m = pisimmän mittauspiirisilmukan (releliittimistä virtamuuntajaan) kokonaisresistanssi n = virtamuuntajan muuntosuhde Lauseketta (4) voidaan myös käyttää suojauksen stabilointijännitteen laskemiseen. Stabilointijännitteen ja käännejännitteen välinen suhde on tarkistettava lausekkeen (1) avulla. Käännejännitteen on oltava niin korkea, jotta suojaus olisi stabiili läpikulkeville vikavirroille. Suojauksen herkkyys voidaan laskea seuraavalla tavalla: I prim = n (U s /R s + m x I e + I u ) (5) jossa I prim = ensiövirtataso, jolla rele toimii n = virtamuuntajan muuntosuhde U s = stabilointijännite R s = sisäisen stabilointivastuksen resistanssi m = virtamuuntajien määrä vaihetta kohti suojauksessa I e = virtamuuntajan magnetointivirta magnetointijännitteellä U s, kun virtamuuntajan magnetointikäyrä oletetaan olevan lineaarinen I u = jännitetason U s aikana suojavastuksen kautta kulkeva virta, katso Kuva 2 sivulla 4. 9

10 Ylläpito ja huolto Kun suojarele toimii jaksossa "Tekniset tiedot" määritellyissä ympäristöolosuhteissa on se käytännöllisesti katsoen ylläpitovapaa. Suojarele ei sisällä sellaisia osia tai komponentteja, jotka ovat alttiita mekaaniselle tai sähköiselle kulumiselle normaaleissa käyttöolosuhteissa. Jos ympäristöolosuhteet, esim. lämpötilan, kosteuden tai ympäristön sisältämien kemiallisesti aktiivisten kaasujen tai lian suhteen poikkeavat määritellyistä arvoista, tulee suojarele tarkastaa silmämääräisesti rutiinikoestuksen yhteydessä tai erillisen tarkastusrutiinin mukaisesti. Tarkastuksessa tulee kiinnittää huomiota seuraaviin asioihin: - mekaanisiin vaurioihin kehikossa, liittimissä - pölyyntymiseen kehikon sisällä; pöly poistetaan varovaisesti paineilmalla - liittimien tai kehikon ruostumiseen tai hapettumiseen Jos suojareleen toiminnassa ilmenee häiriö tai jos toiminta-arvot poikkeavat määritellyistä, tulee suojarele huoltaa. Pienemmät huoltotoimenpiteet, kuten pistoyksikkörakenteisten piirikorttien vaihdon voi suorittaa siihen koulutettu tai perehtynyt asiakkaan huoltoteknikko mutta laajemmat toimenpiteet, jotka sisältävät elektroniikan huoltoa, tulee jättää valmistajan tehtäväksi. Epävarmoissa tilanteissa ja pysyvissä vioissa tulee ottaa yhteyttä valmistajaan, joka mielellään antaa tarkastukseen, huoltoon ja kalibrointiin liittyviä lisätietoja. Huom! Sähköaseman toisiokojeet ovat mittalaitteita, joten niitä tulee käsitellä varovasti ja ne tulee suojata kosteudelta, pölyltä ja mekaaniselta rasitukselta erityisesti kuljetusten aikana. 10

11 Mittapiirrokset ja asennus Suojareleen kotelo on perusmuodossaan tarkoitettu uppoasennukseen, mutta tarvittaessa rele voidaan toimittaa pinta-asennuskotelon kanssa. Relekotelo on valmistettu alumiiniprofiilista ja on beigen värinen. Asennuskauluksessa olevan kumitiivisteen ansiosta paneeliasennuksessa saavutetaan tiiveysluokka IP 54 releen kotelon ja asennusalustan välille. Kotelon saranoitu kansi on valmistettu kirkkaan läpinäkyvästä, UV-stabiloidusta polykarbonaattipolymeeristä ja varustettu sinetöitävällä lukitusruuvilla. Kannen reunassa on tiiviste, jonka avulla myös kotelon ja kannen välillä saavutetaan tiiveysluokka IP 54. Tarvittavat tulo- ja lähtöliitännät tehdään takapaneelin ruuviliittimiin, joihin jokaiseen voidaan liittää yksi tai enintään kaksi 2,5 mm 2 johdinta. Uppoasennus Paneelin aukotus Pinta-asennus Tilaustiedot Esimerkki 1. Lukumäärä ja lajimerkki 2 kpl SPAE Apujännite U aux 110 V dc 3. Lisätarvikkeet - 4. Erikoisvaatimukset - 11

12 ABB Oy Sähköasema-automaatio PL VAASA Puhelin: Telefax: MRS MUM FI