SPAD 6 C Vakavoitu differentiaalirele Käyttöohje ja tekninen selostus f n = 50Hz 60Hz I n = A 5A ( I ) I n = A 5A ( I ) I n = A 5A ( I 0 ) I n = A 5A ( I 0 ) 5 I I d I L L L I > IRF I 0 > I 0 > ΣI ΣI I 0 I d I d I 0 IRF I > I I L I L I L I o IRF SPAD 6 C 80...65 V ~ 8...80 V U aux OPERATION INDICATORS U U U SPCD D5 SPCD D55 SPCJ D8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 I > Trip I >> Trip I df > Block / I 0 > Start I 0 > Trip I f ( I 0 ) >Block I > Start I > Trip I >> Start I d5f > Block I 0 > Start I >> Trip BS 5 I 0 > Trip 5 I >>> Start 5 BS 6 BS 7 BS 8 BS5 A CBFP Trip 6 I f ( I 0 ) >Block 7 BS 8 BS 9 BS 0 BS 6 I >>> Trip 7 I 0 > Start 8 I 0 > Trip 9 I 0 >> Start 0 I 0 >> Trip II BS5 II I > Trip A CBFP Trip A CBFP Trip P / I n [%] S [%] I tp / I n I d / I n I / I n I / I n SGF SGB SGR >> RESET STEP I I df / > [%] df I d5f / I df > [%] I d5f / I df >> [%] TRIP P / I n [%] RESET t 0 > [ s] STEP P / I n [%] t 0 > [ s] I 0 I n I 0 / Σ I [%] If / If ( I 0) > [%] If / If ( I 0) > [%] / / / I 0 I n I 0 / Σ I [%] I In I / In SGF SGB SGR TRIP I > / I n t > [ s] k / I >> I n t >> [ s] I > >>/I n t > >> [ s] I 0 > / I SGF SGB SGR n RESET STEP t 0 > [ s ] k 0 I >>/ 0 I t 0 [ s ] n >> I > [%] t > [ s] TRIP 099A RS 6 Ser.No. 00A SPCD D5 009A SPCD D55 00A SPCJ D8
MRS 75088-MUM FI Julkaistu 997-09-5 Päivitetty 00-0-0 Versio B (korvaa SPAD 5 FI) Tarkastanut MK Hyväksynyt OL SPAD 6 C Vakavoitu differentiaalirele Pidätämme itsellämme oikeuden muutoksiin ilman ennakkoilmoitusta Sisältö Ominaisuudet... Käyttötarkoitus... Toimintaselostus... Kolmivaiheinen vakavoitu differentiaalirelemoduuli... Maasulkurelemoduuli... 6 Yhdistetty ylivirta- ja maasulkurelemoduuli... 8 Liitäntäkaavio... 9 Liitännät... 0 Ohjaustulo- ja lähtörelemoduuli... Moduulien väliset signaalit... Teholähdemoduuli... Toimintamerkit... Tekniset tiedot (päivitetty 00-0)... 5 Virtamuuntajasuositukset... 8 Katkaisijan ohjaus... 0 Sovellutusesimerkkejä... Asetteluohjeet... 5 Käyttöönotto... 8 Koestus... 8 Ylläpito ja huolto... Varaosat... Toimitusvaihtoehdot... Tilausnumerot... Tilaustiedot... Mittapiirrokset ja asennus... 5 Liitteet Vakavoidun differentiaalireleen SPAD 6 C käyttöohjeeseen kuuluu tämän yleisen osan lisäksi seuraavat moduulikohtaiset käyttöohjeet: Vakavoitu differentiaalirelemoduuli SPCD D5 Maasulkurelemoduuli SPCD D55 Yhdistetty ylivirta- ja maasulkurelemoduuli SPCJ D8 D-tyypin SPC-relemoduulien yleiset ominaisuudet MRS 75089-MUM FI MRS 750850-MUM FI MRS 75085-MUM FI MRS 75088-MUM FI
Ominaisuudet Releeseen on integroitu kolmivaiheinen differentiaalirele, ylivirtarele ja maasulkurele Kolmivaiheinen vakavoitu differentiaalisuoja kaksikäämimuuntajien ja generaattori-muuntajayksiköiden käämisulku- ja kierrossulkusuojaukseen sekä generaattoreiden käämisulkusuojaukseen Maasulkusuojaus muuntajan ylä- ja alajännitepuolen käämeille - vapaasti valittavissa vakavoitu erovirtaperiaate, suurimpedanssiperiaate, vaihevirtojen summavirtaperiaate tai nollavirtaperiaate Kolmiportainen ylivirtasuojaus muuntajille ja generaattoreille sekä kaksiportainen maasulun varasuojaus Differentiaalirelemoduulin toimintakäyrä aseteltavissa vapaasti sovelluskohtaisesti Lyhyet toiminta-ajat, myös virtamuuntajien ollessa osittain kyllästyneitä Hyvä vakavointi estää aiheettomat laukaisut suojausalueen ulkopuolella olevissa vioissa ja kytkentävirtasysäyksissä Erovirran toisen harmonisen ja perustaajuisen komponentin suhteeseen perustuva lukitus estää aiheettomat laukaisut muuntajan kytkentävirtasysäyksissä Erovirran viidennen harmonisen ja perustaajuisen komponentin suhteeseen perustuva lukitus estää laukaisun muuntajan vaarattomissa ylimagnetointitilanteissa - lukitus voidaan poistaa, mikäli viidennen harmonisen ja perustaajuisen komponentin suhde kasvaa suureksi suurilla ylijännitteillä Välivirtamuuntajia ei tarvita kaksikäämimuuntajan suojauksessa - kytkentäryhmäsovitus tehdään releessä numeerisesti sekä ylä- että alajännitepuolella Laaja virtamuuntajien muuntosuhdekorjausalue - numeerisen toteutuksen ansiosta korjaus on tarkka Helppo mittauspiirin kytkennän ja kytkentäryhmäsovituksen tarkistus herkkien vaihevirtaja vaihekulmanäyttöjen avulla Neljä laukaisu- ja neljä hälytysrelelähtöä, joiden käyttö vapaasti suojaussuunnittelijan valittavissa Viisi ohjelmoitavaa ulkoista ohjaustuloa esim. kaasureleen, huippulämpötila-anturin tai muiden muuntajan apukojeiden valvojien hälytysja laukaisuohjausten indikointiin ja jälleenantoon Releen toimintavarmuutta ja suojauksen luotettavuutta parantava katkaisijavikasuoja aseteltavalla toiminta-ajalla Differentiaalirele- ja maasulkurelemoduulin sisäisellä häiriötallentimella voidaan tallentaa virrat ja digitaalisignaalit - tallentimen liipaisuun käytettävät signaalit valittavissa Hyvä sähköisten ja magneettisten häiriöiden sietokyky mahdollistaa käytön myös vaikeissa ympäristöolosuhteissa Korkea releen käytettävyys ja järjestelmän luotettavuus jatkuvan elektroniikan ja ohjelmiston itsevalvonnan ansiosta Käyttötarkoitus Vakavoitu differentiaalirele SPAD 6 C on tarkoitettu kaksikäämimuuntajien ja generaattori-muuntaja -yksiköiden käämisulku-, kierrossulku-, maasulku- ja oikosulkusuojaukseen sekä generaattoreiden käämisulku- ja oikosulkusuojaukseen. Rele soveltuu myös kolmikäämimuuntajien suojaukseen, jos yhdestä suunnasta syötetään yli kolme neljäsosaa oikosulkutehosta.
Toimintaselostus Vakavoitu differentiaalirele SPAD 6 C muodostaa integroidun kokonaisuuden, joka sisältää kolme itsenäistä suojarelemoduulia: kolmivaiheisen vakavoidun differentiaalirelemoduulin SPCD D5, maasulkurelemoduulin SPCD D55 sekä yhdistetyn ylivirta- ja maasulkurelemoduulin SPCJ D8. Releen nimellisvirrat ovat A ja 5 A. Ylä- ja alajännitepuolella voidaan käyttää joko samoja tai eri nimellisvirtoja. Seuraavassa on selostettu suojarelemoduulien ominaisuuksia ja toimintaa varsin lyhyesti. Tarkempi kuvaus ominaisuuksista ja toiminnasta löytyy jokaisen moduulin käyttöohjeesta. Kolmivaiheinen vakavoitu differentiaalirelemoduuli SPCD D5 Käämi- ja kierrossulkusuojaus toteutetaan differentiaalirelemoduulilla SPCD D5. Differentiaalirele vertailee suojauskohteeseen tulevia vaihevirtoja sieltä lähteviin vaihevirtoihin. Jos vaihevirroista lasketun erovirran arvo on yhdessä vaiheessa moduuliin asetellun vakavoidun toimintakäyrän arvoa tai aseteltua pikalaukaisurajaa suurempi, moduuli laukaisee. Erovirta voi aiheutua virtojen amplitudi- tai vaihe-erosta tai yhdistetystä amplitudi- ja vaihe-erosta. Muuntajien differentiaalisuojauksessa on perinteisesti jouduttu käyttämään välivirtamuuntajia kytkentäryhmäsovituksen aikaansaamiseksi ja päävirtamuuntajien toisiovirtojen suuruuksien sovittamiseksi. Välivirtamuuntajilla on myös eliminoitu suojausalueen ulkopuolella olevissa maasuluissa esiintyvät vaihevirtojen nollakomponentit. Välivirtamuuntajia ei SPAD 6 C:n yhteydessä tarvita kaksikäämimuuntajan suojauksessa. Muuntajan kytkentäryhmän sovitus, virtamuuntajien muuntosuhdekorjaus ja vaihevirtojen nollakomponentin eliminointi voidaan asetella tehtäväksi numeerisesti differentiaalirelemoduulissa ylä- ja/tai alajännitepuolella. Vakavoitu erovirtaporras Tehomuuntajan suojauksessa erovirtaa aiheuttavat virtamuuntajien virheet, käämikytkimen asennon vaihtelut, muuntajan tyhjäkäyntivirta, muuntajan kytkentävirtasysäys, muuntajan ylimagnetoituminen ylijännite- tai alitaajuustilanteessa sekä virtamuuntajien kyllästyminen suurilla muuntajan läpi menevillä virroilla. Virtamuuntajien virheistä ja käämikytkimen asennosta aiheutuva erovirta kasvaa kuormitusvirran kasvaessa prosentuaalisesti samassa suhteessa. Generaattorisuojauksessa erovirtaa aiheuttavat virtamuuntajien virheet ja virtamuuntajien kyllästyminen suurilla läpi menevillä virroilla. Suuri suojattavan muuntajan tai generaattorin läpi menevä virta voi aiheutua esimerkiksi suojausalueen ulkopuolella olevasta oikosulusta, suojattavan muuntajan tai generaattorin syöttämän suuren moottorin käynnistysvirrasta tai muuntajan verkkoonkytkennästä. Edellä mainituista tekijöistä johtuen differentiaalireleen toiminta on vakavoitu kuormitusvirran suhteen. Vakavoidussa differentiaalireleessä releen laukaisuun vaaditaan sitä suurempi erovirta mitä suurempi kuormitusvirta on. Differentiaalirelemoduulin vakavoitu toimintakäyrä ja toimintakäyrän asettelualue on esitetty differentiaalirelemoduulin SPCD D5 käyttöohjeissa. Differentiaalirelemoduulin SPCD D5 toiminta perustuu vaihevirroista laskettuihin perustaajuisiin virtaosoittimiin. Perustaajuisiin virtoihin perustuva toiminta on tarkka ja stabiili: virran tasakomponentti ja yliaallot eivät vääristä suojausportaan toimintaa.
Erovirran toiseen harmoniseen perustuva lukitus Muuntajan kytkentä verkkoon voi aiheuttaa nimellisvirtaan nähden moninkertaisen kytkentävirtasysäyksen, jonka puoliintumisaika voi tehomuuntajilla olla jopa useita sekunteja. Kytkentävirtasysäys on differentiaalireleen kannalta erovirtaa, joka saisi releen laukaisemaan lähes aina kytkettäessä muuntaja verkkoon. Kytkentävirta sisältää tyypillisesti paljon toista harmonista. Releen vakavoidun portaan laukaisun lukitseminen kytkentävirtasysäyksissä perustuu erovirrasta numeerisesti suodatetun toisen harmonisen amplitudin ja perustaajuisen komponentin amplitudin suhteeseen I df /I df. Lukitus estää turhan laukaisun myös muuntajan toipumis- ja sympatiasysäyksissä. Toipumissysäyksessä suojattavan muuntajan magnetointivirta kasvaa hetkellisesti jännitteen palautuessa normaaliksi suojausalueen ulkopuolella olleen vian selvittämisen jälkeen. Vastaavasti sympatiasysäys aiheutuu suojattavan jo verkossa olevan muuntajan rinnalla olevan muuntajan kytkennästä verkkoon. Tehomuuntajan kytkentä suojausalueella olevaa vikaa vastaan ei viivästä relemoduulin laukaisua, koska kyseisessä tilanteessa erovirran toiseen harmoniseen perustuva lukitus estetään erillisellä erovirran käyrämuotoon ja muutosnopeuteen perustuvalla algoritmilla. Erovirran viidenteen harmoniseen perustuva lukitus Releen laukaisuohjauksen estäminen ylimagnetointitilanteissa perustuu erovirran viidennen harmonisen ja perustaajuisen komponentin amplitudien suhteeseen I d5f /I df. Suurella ylijännitteellä, joka voi vaurioittaa muuntajaa, lukitus voidaan asetella poistettavaksi erillisen lukituksenpoistoasettelun I d5f /I df >> avulla. Erovirran toiseen ja viidenteen harmoniseen perustuvat lukitukset voidaan haluttaessa asetella pois käytöstä. Erovirran pikalaukaisuporras Vakavoidun portaan lisäksi differentiaalirelemoduulissa SPCD D5 on erillinen aseteltava pikalaukaisuporras, jonka toimintaa ei ole vakavoitu. Pikalaukaisuporras laukaisee, kun erovirrasta laskettu perustaajuinen komponentti ylittää asetellun laukaisurajan I d /I n >> tai kun erovirran hetkellisarvo ylittää rajan.5 x I d /I n >>. Pikalaukaisuportaan asettelualue I d /I n >> on 5 0. Mikäli vakavointivirta on alle 0 % erovirrasta, suojausalueella täytyy olla vika. Tällöin pikalaukaisuportaan asetteluarvo puolittuu automaattisesti ja vakavoidun portaan lukitukset estyvät. Häiriötallennin Differentiaalirelemoduulissa SPCD D5 on sisäinen häiriötallennin, jolla voidaan tallentaa kuusi vaihevirtaa, moduulin sisäiset laukaisu- ja lukitussignaalit sekä ohjaustulosignaalit. Tallennus voidaan liipaista em. signaaleista joko nousevalla tai laskevalla reunalla. Tallenteen pituus on noin 8 jaksoa. Moduulin tallennusmuistiin mahtuu kerrallaan yksi tallenne. Näytteenottotaajuus on 0 näytettä/jakso. Tallenne puretaan muistista esimerkiksi PC-ohjelman avulla. 5
Maasulkurelemoduuli SPCD D55 Suojausalueella olevissa yksi- tai kaksivaiheisissa maasuluissa voi vaihevirtoja mittaavan differentiaalisuojauksen herkkyys olla riittämätön, etenkin jos muuntajan tähtipiste on maadoitettu resistanssin kautta. Maasulkurelemoduulilla SPCD D55 voidaan suojata kaksikäämimuuntajan ylä- ja alajännitepuolen käämit. Maasulkusuojauksen toteuttamistavaksi voidaan vapaasti valita joko numeerinen vakavoitu erovirtaperiaate, suurimpedanssiperiaate, vaihevirtojen summavirran ylivirtaperiaate tai nollavirran ylivirtaperiaate. Ylä- ja alajännitepuolen maasulkusuojaukset ovat toisistaan riippumattomia, joten alajännitepuolella voidaan käyttää eri suojausperiaatetta kuin yläjännitepuolella. Numeerinen vakavoitu erovirtaperiaate Numeerinen vakavoitu erovirtaperiaate laukaisee ainoastaan suojausalueellaan olevissa maasuluissa. Suojausalue kattaa vaihevirtamuuntajien ja tähtipistevirtamuuntajan väliin jäävät käämit ja kytkennät. Suojausalueella oleva maasulku näkyy erovirtana vaihevirtojen summavirran sekä muuntajan tähtipisteen ja maan välisen yhdysjohtimen nollavirran välillä. Rele laskee erovirran vaihevirtojen summavirran ja nollavirran erotuksena. Ulkoista vakavointivastusta ei tarvita (katso sovellusesimerkki ). Suojausalueella olevissa maasuluissa vaihevirtojen summavirran ja muuntajan tähtipisteen ja maan välisen yhdysjohtimen nollavirran vaiheero on yli 90 ts. summavirran ja nollavirran suunta on suojausaluetta kohti. Erovirran laskennassa summavirran ja nollavirran suuntia painotetaan niin, että laukaisu on mahdollista vain, mikäli vaihevirtojen summavirran ja nollavirran välinen vaihe-ero on yli 90. Laukaisuun vaaditaan sitä suurempi erovirta mitä pienempi nollavirran ja summavirran välinen vaihe-ero on ts. mitä lähempänä 90 :tta vaihe-ero on. Erovirtaperiaatteen toimintakäyrä on esitetty maasulkurelemoduulin SPCD D55 käyttöohjeissa. Ylä- ja alajännitepuolen perusasettelut P /I n ja P /I n ovat aseteltavissa välillä 5 50 %. Numeerisen erovirtaperiaatteen toiminta on vakavoitu suojattavan käämin puoleisten vaihevirtojen (kuormavirran) suhteen siten, että havahtumiseen vaaditaan sitä suurempi erovirta mitä suurempi kyseisen puolen vaihevirtojen keskiarvo on. Mikäli vaihevirtojen summavirta on nolla, mutta nollavirta ylittää laukaisurajan, on suojausalueella maasulku ja rele laukaisee asetellun ajan kuluttua. Tälläinen tilanne saattaa syntyä kytkettäessä muuntaja yläjännitepuolelta verkkoon alajännitepuolella suojausalueella olevaa maasulkua vastaan. Numeerista vakavoitua erovirtaperiaatetta käytettäessä nollavirran ja vaihevirtojen summavirran suhteen pitää olla yläjännitepuolella asettelua I 0 / I ja alajännitepuolella asettelua I 0 / I suurempi, jotta kyseisen puolen maasulkusuojaus voisi havahtua. Asetteluilla varmistetaan suojauksen selektiivisyys ottamalla huomioon, miten maasulkuvirta jakautuu muuntajan tähtipisteen ja verkon välille. Maasulkuvirran jakautuminen riippuu muuntajan ja syöttävän verkon nollaimpedanssien suhteesta sekä siitä, missä kohtaa käämiä maasulku on. Myös verkon muiden tähtipisteiden lukumäärä ja sijainti vaikuttavat maasulkuvirran jakautumiseen. Muuntosuhdekorjausasetteluilla I 0 /I n ja I /I n voidaan korjata yläjännitepuolella tähtipiste- ja vaihevirtamuuntajien muuntosuhteita. Vastaavasti muuntosuhdekorjausasetteluilla I 0 /I n ja I /I n voidaan korjata alajännitepuolella tähtipiste- ja vaihevirtamuuntajien muuntosuhteita. Vakavoitua erovirtaperiaatetta käytettäessä virtamuuntajien kyllästyminen epäsymmetrisissä kytkentävirtasysäyksissä ei aiheuta ongelmia, koska maasulkureleen toiminta voidaan lukita kytkentävirtasysäyksissä nollavirran I 0 tai I 0 toisen harmonisen ja perustaajuisen komponentin amplitudin suhteeseen perustuvalla lukituksella. 6
Suurimpedanssiperiaate Kytkennällisesti rajoitettu maasulkusuojaus (REF-suojaus) toteutetaan usein suurimpedanssiperiaatteella. Suurimpedanssiperiaate laukaisee ainoastaan suojausalueellaan olevissa vioissa. Suojausalueen ulkopuolella olevissa vioissa suurimpedanssiperiaatteen laukaisu estetään vakavointivastuksella, joka asennetaan erovirtapiiriin sarjaan releen sovitusmuuntajan kanssa (katso sovellusesimerkkejä ja ). Suurimpedanssiperiaatteen toiminta suojausalueella olevissa vioissa perustuu siihen, että virtamuuntajan impedanssi pienenee nopeasti muuntajan kyllästyessä. Täysin kyllästyneen virtamuuntajan magnetointipiirin reaktanssi on nolla ja impedanssi muodostuu käämin resistanssista. Kyllästymättömän muuntajan toisiovirta kulkee kyllästyneen muuntajan toisiopiirin kautta erovirtapiiriin asennetun vastuksen takia. Maasulkusuojauksen havahtumisraja asetellaan niin ylös, ettei suojaus laukaise suojausalueen ulkopuolella olevien vikojen erovirtapiiriin aiheuttamilla virroilla. Suurimpedanssiperiaatteen havahtumisarvot ylä- ja alajännitepuolella asetellaan perusasetteluilla P /I n ja P /I n. Suoja havahtuu, jos erovirtapiirin virta on asettelua suurempi. Toimintaa ei vakavoida releessä. Suojausalueella olevissa vioissa virtamuuntajat pyrkivät syöttämään virtaa erovirtapiiriin, jolloin suojaus laukaisee. Jotta virtamuuntajien toisiopiirin resistanssi saadaan pysymään mahdollisimman pienenä, virtojen summauspiste kannattaa sijoittaa niin lähelle virtamuuntajia kuin mahdollista. Vaihevirtojen summavirta-periaate ja nollavirtaperiaate Vaihevirtojen summavirtaan ja nollavirtaan perustuvaa maasulkusuojausperiaatetta voidaan käyttää esimerkiksi maasulun varasuojana. Periaate havahtuu, kun summavirta tai nollavirta ylittää asetellun havahtumisrajan P /I n tai P / I n. Toiminta on vakioaikainen. Nollavirran I 0 tai I 0 toiseen harmoniseen perustuva lukitus voidaan asetella käyttöön nollavirtaperiaattetta käytettäessä. Lukitus voidaan myös asetella käyttöön, mikäli vaihevirtojen summavirta muodostetaan ulkoisella kytkennällä kytkemällä releen vaihevirtasovitusmuuntajien käämien nollaliittimet yhteen nollavirtasovitusmuuntajan I 0 tai I 0 5 A:n tai A:n liittimeen. Mikäli vaihevirtojen summavirta muodostetaan numeerisesti relemoduulin sisällä, lukitusta ei voida asetella käyttöön. Toiminta-aika Maasulkurelemoduulin suojausperiaatteiden vakioaikainen toiminta-aika voidaan asetella erikseen ylä- ja alajännitepuolelle asetteluilla t 0 > ja t 0 >. Toiminta-aika voidaan asetella välillä 0.0 00 s. Häiriötallennin Maasulkurelemoduulissa SPCD D55 on sisäinen häiriötallennin, jolla voidaan tallentaa kuusi vaihevirtaa, kaksi nollavirtaa, moduulin sisäiset havahtumis- ja lukitussignaalit sekä ohjaustulosignaalit. Tallennus voidaan liipaista em. signaaleista joko nousevalla tai laskevalla reunalla. Tallenteen pituus on noin 0 jaksoa. Moduulin tallennusmuistiin mahtuu kerrallaan yksi tallenne. Näytteenottotaajuus on 0 näytettä/ jakso. Tallenne puretaan muistista esimerkiksi PC-ohjelman avulla. 7
Yhdistetty ylivirtaja maasulkurelemoduuli SPCJ D8 Yhdistetyn ylivirta- ja maasulkurelemoduulin SPCJ D8 ylivirtasuoja on tarkoitettu yksi-, kaksi- tai kolmivaiheiseen ylivirtasuojaukseen. Ylivirtasuoja soveltuu tehomuuntajien ja generaattoreiden oikosulkusuojaukseen. Ylivirtasuoja sisältää kolme toimintaporrasta:. ylivirtaportaan I>,. ylivirtaportaan I>> ja. ylivirtaportaan I>>>. Ylivirtaporras havahtuu, jos virta yhdessäkin vaiheessa ylittää portaan asetteluarvon. Jos ylivirtatilanne jatkuu moduuliin aseteltua toiminta-aikaa kauemmin, havahtunut porras suorittaa katkaisijan laukaisun antamalla ohjelmoidun laukaisusignaalin. Yhdistetyn ylivirta- ja maasulkurelemoduulin SPCJ D8 maasulkusuoja on tarkoitettu suuntaamattomaan maasulkusuojaukseen. Maasulkusuoja soveltuu maasulun varasuojaksi tehomuuntajille. Se sisältää kaksi toimintaporrasta: alemman portaan I 0 > ja ylemmän portaan I 0 >>. Havahtunut porras antaa havahtumissignaalin, joka voidaan ohjata haluttuun lähtösignaaliin. Jos maasulkutilanteen kesto ylittää asetellun toiminta-ajan, havahtunut porras suorittaa laukaisun. Alimmat toimintaportaat (I> ja I 0 >) voivat toimia joko vakio- tai käänteisaikaisena. Ylemmät portaat toimivat vain vakioaikaisena. Eri portaiden toiminta voidaan kokonaan estää ohjelmointikytkimien avulla. Ylivirta- ja maasulkurelemoduuli SPCJ D8 sisältää lisäksi vaihekatkossuojan I>, joka tarkkailee pienintä ja suurinta vaihevirtaa sekä laskee vaiheiden välisen erovirran I. Vaihekatkossuojaa voidaan käyttää verkon tilan monitoroinnissa. Yy-kytkentäisten tehomuuntajien suojauksessa vaihekatkossuojaa voidaan käyttää ainakin hälyttävänä. Vaihekatkossuojaa voidaan myös joissakin tapauksissa soveltaa pienten generaattoreiden vinokuormitussuojaukseen. Yhdistetty ylivirta- ja maasulkurelemoduuli SPCJ D8 mittaa differentiaalireleessä SPAD 6 C releen yläjännitepuolen vaihevirtamittaustuloihin I L, I L ja I L sekä alajännitepuolen nollavirtamittaustuloon I 0 kytkettyä virtaa. Katkaisijavikasuoja Katkaisijavikasuoja (CBFP) on integroitu relemoduuleihin SPCD D5, SPCD D55 ja SPCJ D8. Katkaisijavikasuojauksen avulla voidaan toteuttaa myös katkaisijan varmennettu laukaisujärjestelmä. 8
Liitäntäkaavio L P P P P L L S S S S S P P S Rx Tx S P P S SPA-ZC_ + (~) - (~) U aux X0/ X0/ X0/ X0/ X0/5 X0/6 X0/7 N 5 A A N 5 A A N X0/8 X0/9 5 A A N X0/5 5 A X0/6 A X0/7 X0/7 X0/8 X0/9 N 5 A A X0/ X0/ X0/5 X0/6 X0/7 X0/8 N 5 A A N 5 A A X0/9 X0/0 X0/ N 5 A A U5 X/ X/ + - I / O SERIAL PORT U6 IRF + X/6 X/7 X/8 IRF X/ X/ X/ X/ X/5 X/6 X/7 X/8 X/9 X/0 SPAD 6 C U BS BS BS BS BS5 Y / Y / BS BS BS BS BS5 BS BS BS BS BS5 BS BS BS U I> I>> U I 0> I 0> U I> I I> IRF SS SS SS SS TS TS TS TS I / O IRF SS SS SS SS TS TS TS TS I / O IRF SS SS SS SS TS TS TS TS I / O SS SS SS SS TS TS TS TS + + + + + + + + X/ X/5 X/ X/ X/ X/9 X/0 X/7 X/8 X/5 X/6 X/ X/ X/5 X/6 X/7 X/8 X/ X/ X/ X/ TRIP TRIP TRIP TRIP Kuva. Vakavoidun differentiaalireleen SPAD 6 C liitäntäkaavio U aux TS TS SS SS IRF BS BS5 U U U U U5 U6 TS TS SS SS SERIAL PORT SPA-ZC_ Rx/Tx Apujännite Lähtöreleet (laukaisukelpoiset) Lähtöreleet Itsevalvonnan lähtörele Ulkoiset ohjaustulot Kolmivaiheinen vakavoitu differentiaalirelemoduuli SPCD D5 Maasulkurelemoduuli SPCD D55 Yhdistetty ylivirta- ja maasulkurelemoduuli SPCJ D8 Ohjaustulo- ja lähtörelemoduuli SPTR 9B Teholähdemoduuli SPGU 0A tai SPGU 8B Liitäntämoduuli SPTE 8B8 Lähtösignaalit (laukaisukelpoisille lähtöreleille) Lähtösignaalit Sarjaliikenneliityntä Sarjaväylän liitäntämoduuli Liitäntämoduulin vastaanotin (Rx) ja lähetin (Tx) kuitukaapeliliityntää varten 9
Liitännät Vakavoidun differentiaalireleen SPAD 6 C liitännät ovat seuraavan taulukon mukaiset. Liitin- Liitinväli Selitys ryhmä X0 - Yläjännitepuolen tai staattorin tähtipisteen puolen vaihevirta I L (5 A) X0 - Yläjännitepuolen tai staattorin tähtipisteen puolen vaihevirta I L ( A) X0-5 Yläjännitepuolen tai staattorin tähtipisteen puolen vaihevirta I L (5 A) X0-6 Yläjännitepuolen tai staattorin tähtipisteen puolen vaihevirta I L ( A) X0 7-8 Yläjännitepuolen tai staattorin tähtipisteen puolen vaihevirta I L (5 A) X0 7-9 Yläjännitepuolen tai staattorin tähtipisteen puolen vaihevirta I L ( A) X0 - Alajännitepuolen tai staattorin verkon puolen vaihevirta I L ' (5 A) X0-5 Alajännitepuolen tai staattorin verkon puolen vaihevirta I L ' ( A) X0 6-7 Alajännitepuolen tai staattorin verkon puolen vaihevirta I L ' (5 A) X0 6-8 Alajännitepuolen tai staattorin verkon puolen vaihevirta I L ' ( A) X0 9-0 Alajännitepuolen tai staattorin verkon puolen vaihevirta I L ' (5 A) X0 9- Alajännitepuolen tai staattorin verkon puolen vaihevirta I L ' ( A) X0 5-6 Yläjännitepuolen nollavirta I 0 (5 A) X0 5-7 Yläjännitepuolen nollavirta I 0 ( A) X0 7-8 Alajännitepuolen nollavirta I 0 (5 A) X0 7-9 Alajännitepuolen nollavirta I 0 ( A) X - Ulkoinen ohjaustulo BS X - Ulkoinen ohjaustulo BS X 5-6 Ulkoinen ohjaustulo BS X 7-8 Ulkoinen ohjaustulo BS X 9-0 Ulkoinen ohjaustulo BS5 X --- Lähtörele TS (laukaisukelpoinen kaksinapainen rele, katso jakso "Katkaisijan ohjaus" X 5-6-7-8 Lähtörele TS (laukaisukelpoinen kaksinapainen rele, katso jakso "Katkaisijan ohjaus" X - Apujännitesyöttö. Tasasähkösyötön positiivinen napa kytketään liittimeen. Apujännitealue toimintakilvessä. X - Lähtörele TS (laukaisukelpoinen) X 5-6 Lähtörele TS (laukaisukelpoinen) X 7-8 Lähtörele SS X 9-0 Lähtörele SS X -- Lähtörele SS X -5 Lähtörele SS X 6-7-8 Itsevalvonnan (IRF) lähtörele Suojarele liitetään optiseen tiedonsiirtoväylään väyläliityntämoduulin SPA-ZC 7 tai SPA-ZC kautta. Väyläliitäntämoduuli kytketään releen takapaneelissa olevaan D-liittimeen. Kuitukaapelit kiinnitetään pikaliittimillä moduulin vastaliittimiin Rx ja Tx. Väyläliitäntämoduulissa olevat valintakytkimet asetellaan asentoon "SPA". 0
X I L I' L - + IRF SS SS SS SS TS TS Uaux 8 7 6 5 0 9 8 7 6 5 5 6 Made in Finland Serial Port I L X0 5 6 7 7 L I' 8 9 SPA I L 8 0 I' L 5 6 7 8 9 0 5 6 7 8 BS BS BS BS BS5 TS TS 9 5 7 X I 0 6 8 I0 7 9 Kuva. Vakavoitu differentiaalirele SPAD 6 C takaa katsottuna Ohjaustulo- ja lähtörelemoduuli Differentiaalireleen SPAD 6 C ohjaustulo- ja lähtörelemoduuli on sijoitettu releen takaosaan samansuuntaisesti emolevyn kanssa. Moduuli voidaan irroittaa poistamalla kiinnitysruuvit sekä moduulin suojamaajohdin ja emokortille menevä nauhakaapeli. Ohjaustulo- ja lähtörelemoduuli sisältää kaikki lähtöreleet (8 kpl + IRF), releiden ohjainpiirit, ulkoisten ohjaustulojen (5 kpl) elektroniikkapiirit ja sarjaliikenteen vaatiman D-liittimen. Moduulilta lähtevät ja moduulille tulevat signaalit on kytketty emokortille nauhakaapelilla. Relemoduulien paikat U, U ja U ovat identtisiä. Emokortilta tulevat lähtösignaalit SS SS sekä TS TS ohjaavat vastaavan nimistä lähtörelettä. Suojarelemoduulien toimintaportaiden ja suojausfunktioiden toimintaa ei ole kiinteästi sidottu mihinkään lähtöreleeseen, vaan ne voidaan ohjelmoida eri lähtösignaaleille. Katkaisijaa voidaan kuitenkin suoraan ohjata vain lähtöreleillä TS, TS, TS ja TS (katso jakso "Katkaisijan ohjaus"). Suojarelemoduulien lähtörelematriisien kytkinryhmien ohjelmointi on selvitetty relemoduulien käyttöohjeissa. Differentiaalireleessä SPAD 6 C on käytettävissä viisi ulkoista ohjaustuloa BS, BS, BS, BS ja BS5. Ulkoisiin ohjaustuloihin voidaan kytkeä esimerkiksi tehomuuntajan kaasureleeltä ja käämin lämpötilan kuvaajalta saatavat hälytys- ja laukaisusignaalit. Ulkoisia ohjaustuloja voidaan käyttää: - relemoduulien yhden tai useamman toimintaportaan lukitukseen - lähtöreleiden suoraan ohjaukseen - primääristen suojareleiden hälytysten ja laukaisujen ilmaisemiseen - toimintamerkkien, itsepitävien lähtöreleiden ja rekistereiden kuittaamiseen sekä moduulien SPCD D5 ja SPCD D55 häiriötallentimen tallennusmuistin tyhjennykseen - relemoduulien voimassa olevien asetteluarvojen vaihtamiseen pääasetteluista tausta-asetteluiksi ja vastaavasti tausta-asetteluista pääasetteluiksi Ulkoisten ohjaustulojen BS BS5 vaikutus releen toimintaan sekä ohjaustulojen aktiivisuustila määritellään suojarelemoduulien ohjelmoitavien kytkinryhmien avulla. Toimintaportaan, lukituksen ja ulkoisen ohjaustulon aktivoituminen ilmaistaan relemoduulin näytössä tapahtumaa vastaavalla punaisella koodilla. Koodit on selvitetty relemoduulien käyttöohjeissa. Toimintaportaan, lukituksen, ulkoisen ohjaustulon ja lähtösignaalin aktivoitumisesta saadaan myös tapahtumatieto sarjaväylän kautta.
5 6 7 8 5 6 7 8 5 6 7 8 5 6 7 8 5 5 5 5 5 5 6 7 8 6 6 6 6 6 5 6 7 8 7 7 7 7 7 5 6 7 8 8 8 8 8 8 5 6 7 8 5 6 7 8 5 6 7 8 5 6 7 8 5 6 7 8 5 5 5 5 5 5 5 6 7 8 6 6 6 6 6 6 5 6 7 8 5 6 7 8 5 6 7 8 5 6 7 8 7 7 7 7 7 7 5 6 7 8 8 8 8 8 8 8 5 6 7 8 5 6 7 8 5 6 7 8 5 6 7 8 5 6 7 8 5 6 7 8 5 6 7 8 5 6 7 8 5 6 7 8 5 6 7 8 5 6 7 8 5 6 7 8 Moduulien väliset signaalit Signaalit BS INT, BS INT ja BS INT ovat relemoduulien SPCD D5 ja SPCD D55 lukitussignaaleita, joilla yksi relemoduuli voi lukita toisessa korttipaikassa olevan relemoduulin laukaisun. Relemoduulien välinen lukitussignaali aktivoituu, kun yhden relemoduulin vastaava lukitussignaali aktivoituu. Lukitussignaalit BS INT eivät voi ohjata lähtöreleitä. Lukitussignaaleja BS INT ei voida käyttää moduulin SPCJ D8 lukitsemiseen. Seuraavassa kuvassa on esitetty, miten ulkoiset ohjaustulot, relemoduulien havahtumis-, laukaisu- ja lukitussignaalit sekä relemoduulien väliset lukitussignaalit ovat ohjelmoitavissa vaikuttamaan pistoyksiköiden toimintaan. Kuvassa ei ole esitetty kaikkia pistoyksiköiden ohjelmoitavia kytkimiä. Esimerkiksi signaalien aktiivisuustilan valintaan, lähtöreleiden itsepitoon ja katkaisijavikasuojan toimintaan vaikuttavia ohjelmoitavia kytkimiä ei ole esitetty. SGB SGB SGB 6 SPCJ D8 (U) I>>> I 0 > I 0 >> I> I> I>> t> t>> t>>> t 0 > t 0 >> t> AR SGF7 5 6 AR SGF6 5 6 SGF8 SGF8 5 6 7 8 SGR SGR0 SGR9 SGR8 SGR7 SGR6 SGR5 SGR SGR SGR SGR AR SS TS SS TS SS TS SS TS SPAD 6 C + X/ X/ X/ X/ I L, I L, I L I' L, I' L, I' L I 0 I 0 BS BS BS BS BS5 5 6 7 8 SGB SGB 5 6 7 8 SGB 5 6 7 8 SGB I 0 > I 0 > SPCD D55 (U) 5 6 7 8 SPCD D5 (U). harm. esto (alajänn.). harm. t 0 > esto 0 t > (yläjänn.). tai 5. harm. esto I> I>> AR SGF6 AR AR 5 6 7 8 SGF6 AR AR AR SGF7 SGF7 AR AR AR SGF8 SGF8 BS INT BS INT SGF9 SGF9 BS INT BS INT SGF0 SGF0 BS INT BS INT SGF SGF SGR SGR0 SGR9 SGR8 SGR7 SGR6 SGR5 SGR SGR SGR SGR SGR8 SGR7 SGR6 SGR5 SGR SGR SGR SGR SS SS SS TS TS TS SS SS SS TS TS TS SS SS SS TS TS TS SS SS SS TS TS TS SS TS SS TS SS TS SS TS + + + + + + + X/7 X/8 X/5 X/6 X/7 X/8 X/9 X/0 X/ X/ X/ X/ X/ X/5 X/6 X/ X/5 Kuva. Differentiaalireleen SPAD 6 C mittaustulot, ulkoiset ohjaustulot, relemoduulien väliset signaalit, lähtösignaalit sekä lähtöreleet
Teholähdemoduuli Teholähdemoduuli muokkaa ulkoisesta apujännitteestä relemoduulien tarvitsemat jännitteet. Teholähdemoduuli sijaitsee suojareleen järjestelmäkilven takana. Teholähdemoduuli on oma pistoyksikkö, joka voidaan vetää ulos, kun järjestelmäkilpi on ensin poistettu. Teholähdemoduuleja on olemassa kahta eri tyyppiä, jotka eroavat toisistaan tulojännitteiden osalta: SPGU 0A - nimellisjännite U n = 0/0/0/0 V ac U n = 0/5/0 V dc - toiminta-alue U = 80 65 V ac/dc SPGU 8B - nimellisjännite U n = /8/60 V dc - toiminta-alue U = 8 80 V dc Malli SPGU 0 A soveltuu sekä vaihto- että tasajännitteelle. SPGU 8 B soveltuu ainoastaan tasajännitteelle. Releen järjestelmäkilpeen on merkitty, minkä jännitealueen teholähde releeseen on asennettu. Teholähdemoduuli on muuntajakytketty eli galvaanisesti ensiö- ja toisiopiirit erottava, flyback-tyyppinen tasajännitemuuttaja. Ensiöpuoli on suojattu sulakkeella F, joka sijaitsee moduulin piirikortilla. Sulakkeen arvo on A (hidas) SPGU 0 A:ssä ja A (hidas) SPGU 8 B:ssa. A hidas +8V Vakavoimaton jännite logiikkapiireille Uaux 80...65 V~ 8...80 V +V -V +V Operaatiovahvistimien syöttöjännitteet Lähtöreleiden ohjausjännite Kuva. Teholähdemoduulin jännitetasot Teholähdemoduulin toimintatilan ilmaisee järjestelmäkilvessä oleva vihreä merkkilamppu U aux, joka palaa kun moduuli on toiminnassa. Elektroniikkaa syöttävien jännitteiden varsinainen valvonta on sijoitettu mittaaville moduuleille. Mikäli jokin toisiojännitteistä poikkeaa yli 5 % nimellisarvostaan, siitä saadaan itsevalvontahälytys. Hälytys saadaan myös silloin, kun teholähdekortti on pois paikaltaan tai kun releelle ei tule apujännitesyöttöä.
Toimintamerkit f n = 50Hz 60Hz I n = A 5A ( I ) I n = A 5A ( I ) I n = A 5A ( I 0 ) I n = A 5A ( I 0 ) 5 I I d I L L L I > IRF I 0 > I 0 > ΣI ΣI I 0 I d I d I 0 IRF I > I I L I L I L I o IRF SPAD 6 C 80...65 V ~ 8...80 V U aux OPERATION INDICATORS U U U SPCD D5 SPCD D55 SPCJ D8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 I > Trip I >> Trip I df > Block / I 0 > Start I 0 > Trip I f ( I 0 ) >Block I > Start I > Trip I >> Start I d5f > Block I 0 > Start I >> Trip BS 5 I 0 > Trip 5 I >>> Start 5 BS 6 BS 7 BS 8 BS5 A CBFP Trip 6 I f ( I 0 ) >Block 7 BS 8 BS 9 BS 0 BS 6 I >>> Trip 7 I 0 > Start 8 I 0 > Trip 9 I 0 >> Start 0 I 0 >> Trip II BS5 II I > Trip A CBFP Trip A CBFP Trip P / I n [%] S [%] I tp / I n I d / I n I / I n I / I n SGF SGB SGR >> RESET STEP I I df / > [%] df I d5f / I df > [%] I d5f / I df >> [%] TRIP P / I n [%] RESET t 0 > [ s] STEP P / I n [%] t 0 > [ s] I 0 I n I 0 / Σ I [%] If / If ( I 0) > [%] If / If ( I 0) > [%] / / / I 0 I n I 0 / Σ I [%] I In I / In SGF SGB SGR TRIP I > / I n t > [ s] k / I >> I n t >> [ s] I > >>/I n t > >> [ s] I 0 > / I t 0 > [ s ] k 0 SGF SGB SGR n RESET STEP I >>/ 0 I t 0 [ s ] n >> I > [%] t > [ s] TRIP 099A RS 6 Ser.No. 00A SPCD D5 009A SPCD D55 00A SPCJ D8 Kuva 5. Vakavoidun differentiaalireleen SPAD 6 C etupaneeli. Järjestelmäkilven vihreä merkkivalo U aux palaa teholähteen ollessa toiminnassa.. Relemoduulien näytöt toimivat mittaus- ja asettelutietojen näytön lisäksi myös rekisteröityjen tietojen näyttöinä. Relemoduulien toimintamerkit koostuvat näytössä olevasta punaisesta numerosta tai koodista sekä TRIPmerkkilampusta. Toimintamerkkien merkitys, keskinäiset prioriteetit sekä kuittaustavat on selvitetty suojarelemoduulien käyttöohjeissa.. Näytössä oleva mittaus- tai asetteluarvo osoitetaan etupaneelissa olevilla mittaus- tai asetteluarvoihin liittyvillä keltaisilla merkkivaloilla ja näytön punaisilla koodeilla. Mittausja asetteluarvot on selvitetty suojarelemoduulien käyttöohjeissa.. Relemoduulien itsevalvonnan havaitsema pysyvä vika ilmaistaan relemoduuleittain IRFtoimintamerkillä. Vian sattuessa relemoduulin näyttöön syttyvä vikakoodi tulee kirjoittaa muistiin ja ilmoittaa huoltotilauksen yhteydessä. Vikakoodit on selvitetty relemoduulien käyttöohjeissa.
Tekniset tiedot (päivitetty 00-0) Mittaustulot Nimellisvirta I n A 5 A Liitinnumerot X0/-, -6, 7-9 X0/-, -5, 7-8 X0/-5, 6-8 X0/-, 6-7 X0/9-, 5-7 X0/9-0, 5-6 X0/7-9 X0/7-8 Terminen virtakestoisuus - jatkuva kuormitusvirta A 0 A - 0 s ajan 5 A 00 A - s ajan 00 A 500 A Dynaaminen virtakestoisuus - puolijakson arvo 50 A 50 A Tuloimpedanssi < 00 mω < 0 mω Nimellistaajuus f n 50 Hz tai 60 Hz Lähtöreleet Laukaisukelpoiset lähtöreleet Liitinnumerot X/---, 5-6-7-8 X/-, 5-6 Nimellisjännite 50 V ac/dc Jatkuva virtakestoisuus 5 A Kytkentä- ja kuormitusvirta, 0.5 s 0 A Kytkentä- ja kuormitusvirta, s 5 A Katkaisukyky tasavirralla, kun kuormituksen L/R 0 ms ohjausjännitteillä 8/0/0 V dc 5 A / A / A Hälytysreleet Liitinnumerot X/7-8, 9-0, --, -5, 6-7-8 Nimellisjännite 50 V ac/dc Jatkuva virtakestoisuus 5 A Kytkentä- ja kuormitusvirta, 0.5 s 0 A Kytkentä- ja kuormitusvirta, s 8 A Katkaisukyky tasavirralla, kun kuormituksen L/R 0 ms ohjausjännitteillä 8/0/0 V dc A / 0.5 A / 0.5 A Ohjaustulot Liitinnumerot X/-, -, 5-6, 7-8, 9-0 Ohjausjännite - nimellisjännitteet U n = /8/60/0/0 V dc U n = 0/0 V ac - toiminta-alue 8 65 V dc ja 80 65 V ac Virrankulutus 0 ma Aktiivisuustila valittavissa relemoduuleissa - ohjaustulo aktiivinen jännitteisenä - ohjaustulo aktiivinen jännitteettömänä Aika ohjaustulon aktivoitumisesta lähtöreleohjaukseen (ohjaustulo aktiivinen jännitteisenä, ohjelmointi relemoduulissa) < 0 ms Aika ohjaustulon aktivoitumisesta lähtöreleohjaukseen (ohjaustulo aktiivinen jännitteettömänä, ohjelmointi relemoduulissa) < 50 ms 5
Teholähdemoduuli Liitinnumerot X/- Tyyppi SPGU 0A - nimellisjännitteet U n = 0/0/0/0 V ac U n = 0/5/0 V dc - toiminta-alue 80 65 V ac/dc Tyyppi SPGU 8B - nimellisjännitteet Un = /8/60 V dc - toiminta-alue 8 80 V dc Tehonkulutus lepotilassa/toiminnassa n. 0 W / n. 5 W Vakavoitu kolmivaiheinen differentiaalirelemoduuli SPCD D5 - katso relemoduulikohtaisesta käyttöohjeesta MRS 75089-MUM FI jakso "Tekniset tiedot". Maasulkurelemoduuli SPCD D55 - katso relemoduulikohtaisesta käyttöohjeesta MRS 750850-MUM FI jakso "Tekniset tiedot". Yhdistetty ylivirta- ja maasulkurelemoduuli SPCJ D8 - katso relemoduulikohtaisesta käyttöohjeesta MRS 75085-MUM FI jakso "Tekniset tiedot". Tiedonsiirto Siirtotapa Kuituoptinen sarjaväylä Merkkien koodaus ASCII Valittavissa oleva siirtonopeus 800 tai 9600 Bd Optisen tiedonsiirron liitäntämoduuli - muovikuitukaapeleille SPA-ZC BB - lasikuitukaapeleille SPA-ZC MM Optisen tiedonsiirron liitäntämoduuli sisäisellä teholähteellä - muovikuitukaapeleille SPA-ZC 7 BB - lasikuitukaapeleille SPA-ZC 7 MM SPAD 6 C:n käyttöä tukevat ohjelmat Sähköaseman monitorointiohjelma SMS 00 Häiriötallentimen PC-ohjelma DRCOM Koejännitteet Eristejännitekoe (IEC 55-5) Syöksyjännitekoe (IEC 55-5) Eristysvastus (IEC 55-5).0 kv, 50 Hz, min 5 kv,./50 µs, 0.5 J > 00 MΩ, 500 V dc 6
Häiriökokeet MHz:n purskehäiriötesti (IEC 55--) - yhteismuotoinen.5 kv, MHz, s - poikittainen.0 kv, MHz, s Sähköstaattinen purkaus (IEC 55-- ja IEC 80-), luokka III: - purkaus ilman kautta 8 kv - purkaus kontaktin kautta 6 kv Nopeat (5/50 ns) transientit (IEC 55--), luokka III; IEC 80-, taso IV: - tehonsyöttö kv - muut liitännät (tulot/lähdöt) kv Ympäristöolosuhteet Käyttölämpötila-alue -0 +55 C Kuljetus- ja varastointilämpötila (IEC 68--8) -0 +70 C Lämpötilariippuvuus 0. % / C Suhteellinen kosteus (IEC 68--0) 9 95 %, + 55 C, 6 jaksoa Kotelointiluokka uppoasennuksessa (IEC 59) IP 5 Paino täysin kalustettuna n. 6 kg 7
Virtamuuntajasuositukset Mitä tärkeämmästä suojauskohteesta on kysymys, sitä enemmän virtamuuntajien toistokykyyn pitää kiinnittää huomiota. Virtamuuntajia ei yleensä pystytä mitoittamaan siten, että ne toistaisivat kyllästymättä suuren tasakomponentin sisältävän virran virtamuuntajan jäännösvuon ollessa suuri. Differentiaalirele SPAD 6 C toimii luotettavasti, vaikka virtamuuntajat kyllästyisivät osittain. Seuraavilla virtamuuntajasuosituksilla pyritään varmistamaan releen stabiilisuus suurilla suojauskohteen läpi menevillä vikavirroilla sekä releen nopea ja herkkä toiminta suojausalueella olevissa vioissa, joissa vikavirrat voivat olla suuria. Differentiaalisuojaus Differentiaalireleen SPAD 6 C kanssa käytettävien suojausvirtamuuntajien (IEC 85) tarkkuusluokaksi suositellaan luokkaa 5P, jossa nimellisvirralla virtavirheen yläraja on % ja kulmavirheen yläraja 60 minuuttia. Yhdistetyn virheen yläraja tarkkuusrajakertoimen ja nimellisvirran tulon suuruisella virralla on 5 %. Virtamuuntajan todellista taakkaa vastaava tarkkuusrajakerroin F a voidaan laskea likimääräisesti nimellisen tarkkuusrajakertoimen F n, nimellistaakan S n, virtamuuntajan sisätaakan S in ja todellisen taakan S a avulla seuraavasti: S F a = F n x in + S n S in + S a Esimerkkitapauksessa alajännitepuolen virtamuuntajien 5P0 nimellistaakka S n = 0 VA, toision nimellisvirta 5 A, sisäresistanssi R in = 0.07 Ω ja nimellistaakkaa vastaava tarkkuusrajakerroin F n = 0. Virtamuuntajan sisätaakka on näin ollen Si n = (5 A) x 0.07 Ω =.75 VA. Releen tuloimpedanssi 5 A:n nimellisvirralla on <0 mω. Jos mittausjohtimien resistanssi on 0. Ω, on virtamuuntajan todellinen taakka S a = (5 A) x (0. + 0.00) Ω =. VA. Todellista taakkaa vastaava tarkkuusrajakerroin F a on näin ollen noin 6. 5 A:n nimellisvirralla virtamuuntajan taakka voi kasvaa helposti suureksi. A:n nimellisvirtaa käyttämällä virtamuuntajan todellinen taakka pienenee ja samalla virtamuuntajan toistokyky paranee. Muuntajan yläjännitepuolella suojausalueella tapahtuvissa vioissa vikavirrat saattavat olla erittäin suuria virtamuuntajien nimellisvirtoihin verrattuna. Differentiaalirelemoduulin pikalaukaisuportaan ansiosta suojausalueella olevissa vioissa kuitenkin riittää, että virtamuuntajat pystyvät ensimmäisen jakson aikana toistamaan pikalaukaisuun tarvittavan virran. Virtamuuntajien pitää pystyä toistamaan ensiön epäsymmetrinen vikavirta ilman kyllästymistä vähintään 0 ms vian alkamisesta, jotta releen toiminta-ajat vastaisivat relemoduulien käyttöohjeissa ilmoitettuja toiminta-aikoja. Differentiaalisuojauksessa käytettävien vaihevirtamuuntajien todellista taakkaa vastaavien tarkkuusrajakertoimien pitää toteuttaa seuraavat vaatimukset: F a > 0 ja F a > x I max Tekijänä I max käytetään pikalaukaisurajan asettelua I d /I n >>. Suojausalueen ulkopuolella olevan vian selvittäminen jälleenkytkennän avulla voi aiheuttaa huomattavan jäännösvuon virtamuuntajan sydämeen. Jotta differentiaalisuojaus säilyttäisi stabiilisuutensa jälleenkytkentätilanteissa suurillakin virroilla jäännösvuon ollessa suuri, tehomuuntajan ylä- ja alajännitepuolen virtamuuntajien todellista taakkaa vastaavien tarkkuusrajakertoimien suositellaan paitsi täyttävän edellä esitetyt vaatimukset myös olevan keskenään samaa suuruusluokkaa. Generaattorisuojauksessa on tärkeää, että generaattorin staattorin tähtipisteen ja verkon puoleisten vaihevirtamuuntajien toistokyky vastaa toisiaan ts. virtamuuntajien taakat ovat lähes yhtä suuria. Jos suojattavan generaattorin läpi kulkee tahdistuksen jälkeisissä kytkentätilanteissa suuria tasakomponentin sisältäviä kytkentä- tai käynnistysvirtoja, on virtamuuntajien toistokykyyn ja taakkoihin sekä releen asetteluihin kiinnitettävä erityistä huomiota. Luokan X (BS 98) virtamuuntajien tekniset ominaisuudet määräytyvät käännejännitteen (knee-point voltage) ja toisiokäämin resistanssin perusteella. Käännejännitteellä tarkoitetaan virtamuuntajan toisiojännitteen arvoa, josta 0 %:n toisiojännitteen nousu aiheuttaa 50 %:n magnetointivirran lisäyksen. Differentiaalisuojauksessa käytettävien virtamuuntajien käännejännitteiden U k pitää toteuttaa seuraava vaatimus: x I U k > max x (R in + R L ) n missä n on virtamuuntajan muuntosuhde R in R L on virtamuuntajan toisioresistanssi on pisimmän mittaussilmukan (meno ja paluujohtimen) kokonaisresistanssi I max on pikalaukaisurajan asettelu I d /I n >> kerrottuna suojauskohteen nimellisvirralla. 8
Maasulkusuojaus Vakavoidulla erovirtaperiaatteella toteutetun maasulkusuojauksen yhteydessä vaihevirtamuuntajia koskevat suositukset ovat samat kuin differentiaalisuojauksessa. Nollavirtamuuntajan todellista taakkaa vastaavan tarkkuusrajakertoimen on oltava mahdollisimman yhtä suuri vaihevirtamuuntajien todellista taakkaa vastaavien tarkkuusrajakertoimien kanssa. Maasulkusuojaus suurimpedanssiperiaatteella Vastuksella vakavoidun erovirtasuojauksen herkkyys ja luotettavuus riippuu voimakkaasti käytetyistä virtamuuntajista. Samaan erovirtapiiriin kuuluvien virtamuuntajien kierrosmäärien tulee olla yhtä suuret. Virtamuuntajien muuntosuhteet valitaan yhtä suuriksi. Jotta virtamuuntajat pystyisivät syöttämään suojausalueella tapahtuvassa viassa suojauksen havahtumiseksi tarvittavan virran erovirtapiiriin, niiden käännejännitteen tulisi olla noin kaksi kertaa suurempi kuin vakavointijännite (stabilising voltage), joka vaaditaan releeltä suojausalueen ulkopuolella olevissa vioissa. Releen vakavointijännite U s ja virtamuuntajan käännejännite U k lasketaan yhtälöistä: I fmax x (R in + R L ) U s = n U k = x U s missä I fmax on suurin läpi menevä ensiöpuolen vikavirta, jolla suojaus ei saa laukaista. Kerrointa kaksi käytetään, kun suojauksen toiminnassa ei sallita viivettä missään tilanteessa. Jotta virtamuuntajien käännejännite ei kasvaisi liian suureksi, kannattaa käyttää virtamuuntajia, joiden toisiokäämin resistanssi on samaa suuruusluokkaa kuin mittauspiirin resistanssi. Suojaukselle asetetut herkkyysvaatimukset vaarantuvat, jos virtamuuntajien magnetointivirran suhteessa käännejännitteeseen annetaan kasvaa liian suureksi. Ensiövirran I prim arvo, jolla rele laukaisee tietyllä asettelulla, voidaan laskea yhtälöstä: I prim = n x (I r + I u + m x I m ) missä n on virtamuuntajan muuntosuhde I r on releen asettelua vastaava virran arvo I u on suojavaristorin kautta kulkeva virta m on suojaukseen kuuluvien virtamuuntajien lukumäärä I m on yhden virtamuuntajan magnetointivirta Jotta erovirtapiiriin suojausalueella olevissa vioissa muodostuvan jännitteen nousu liian suureksi saadaan estettyä erovirtapiirin rinnalle kytketään suojavaristori. Varistorin resistanssi riippuu sen yli vaikuttavasta jännitteestä: mitä suurempi jännite on sitä pienempi on resistanssi. Ylivirtasuojaus Ylivirtasuojauksessa käytettäviä virtamuuntajia koskevat suositukset ovat samat kuin differentiaalisuojauksessa. 9
Katkaisijan ohjaus Katkaisijan aukiohjaus voidaan toteuttaa kaksinapaisella (double-pole) ohjauksella tai yksinapaisella (single-pole) ohjauksella. Vakavoidussa differentiaalireleessä SPAD 6 C on kaksi laukaisukelpoista yksinapaista relettä (TS ja TS) sekä kaksi laukaisukelpoista kaksinapaista relettä (TS ja TS). Kaksinapaisesti kytketyssä katkaisijaohjauksessa ohjausjännite tuodaan kummallekin puolelle katkaisijan laukaisukelaa. Jos laukaisukelpoista lähtörelettä TS käytetään kaksinapaiseen ohjaukseen, kytketään esimerkiksi liitin X/5 negatiiviseen ohjausjännitteeseen ja liitin X/8 positiiviseen ohjausjännitteeseen. Liittimet X/ 6 ja X/7 kytketään katkaisijan auki-kelaan. Jos laukaisukelpoista lähtörelettä TS käytetään kaksinapaiseen ohjaukseen, kytketään esimerkiksi liitin X/ negatiiviseen ohjausjännitteeseen ja liitin X/ positiiviseen ohjausjännitteeseen. Liittimet X/ ja X/ kytketään katkaisijan auki-kelaan. Jos lähtörelettä TS käytetään yksinapaiseen ohjaukseen, pitää liittimien X/6 ja X/7 olla kytkettynä yhteen eli releiden pitää olla kytkettynä sarjaan. Liitin X/5 kytketään katkaisijan auki-kelaan ja liitin X/8 positiiviseen ohjausjännitteeseen. Vastaavasti jos lähtörelettä TS käytetään yksinapaiseen ohjaukseen, pitää liittimien X/ ja X/ olla kytkettynä yhteen. Liitin X/ kytketään katkaisijan auki-kelaan ja liitin X/ positiiviseen ohjausjännitteeseen. 0 OPEN SS SS SS SS TS TS - TS + TS X 5 X X 9 0 X 7 8 X 5 6 X X 5 6 7 8 X + + + + + + + + Kaksinapainen ohjaus 0 - OPEN SS SS SS SS TS TS TS + TS X 5 X X 9 0 X 7 8 X 5 6 X X 5 6 7 8 X + + + + + + + + Yksinapainen ohjaus Kuva 6. Katkaisijan ohjauksen kaksinapaisen ja yksinapaisen kytkennän periaate 0
Sovellutusesimerkkejä Seuraavissa sovellutusesimerkeissä on kuvattu differentiaalireleen SPAD 6 C käyttöä tehomuuntajan suojaukseen. Esimerkkien suojausratkaisuissa käytetään kaikkia kolmea suojarelemoduulia. Esimerkki. Differentiaalireleen SPAD 6 C käyttö YNyn0-kytkentäisen tehomuuntajan suojaukseen. L P P P P L L S S S S S P P S Rx Tx S P P S SPA-ZC_ + (~) - (~) U aux X0/ X0/ X0/ X0/ X0/5 X0/6 X0/7 N 5 A A N 5 A A N X0/8 X0/9 5 A A N X0/5 5 A X0/6 A X0/7 X0/7 X0/8 X0/9 N 5 A A X0/ X0/ X0/5 X0/6 X0/7 X0/8 N 5 A A N 5 A A X0/9 X0/0 X0/ N 5 A A U5 X/ X/ + - I / O SERIAL PORT U6 IRF + X/6 X/7 X/8 IRF X/ X/ X/ X/ X/5 X/6 X/7 X/8 X/9 X/0 SPAD 6 C U BS BS BS BS BS5 Y / Y / BS BS BS BS BS5 BS BS BS BS BS5 BS BS BS U I> I>> U I 0> I 0> U I> I I> IRF SS SS SS SS TS TS TS TS I / O IRF SS SS SS SS TS TS TS TS I / O IRF SS SS SS SS TS TS TS TS I / O SS SS SS SS TS TS TS TS + + + + + + + + X/ X/5 X/ X/ X/ X/9 X/0 X/7 X/8 X/5 X/6 X/ X/ X/5 X/6 X/7 X/8 X/ X/ X/ X/ TRIP TRIP TRIP TRIP Kuva 7. Esimerkin sovellutus
Tehomuuntajan kolmivaiheinen käämi- ja kierrossulkusuojaus toteutetaan moduulin SPCD D5 vakavoidulla portaalla ja pikalaukaisuportaalla. Vakavoidun portaan laukaisu lukitaan kytkentätilanteissa erovirran toiseen harmoniseen perustuvalla lukituksella. Erovirran viidenteen harmoniseen perustuvaa lukitusta käytetään, jos muuntajan ei sallita irtoavan verkosta ylimagnetointitilanteissa. Ylä- ja alajännitepuolen käämien maasulkusuojaus toteutetaan moduulin SPCD D55 vakavoidulla erovirtaperiaatteella tai suurimpedanssiperiaatteella. Vakavoitua erovirtaperiaatetta käytettäessä maasulun varasuojaus toteutetaan alajännitepuolella moduulin SPCJ D8 käänteisaikatoimintaisella I 0 > -portaalla. Moduulissa SPCD D55 nollavirran toisen harmonisen ja perustaajuisen komponentin suhteeseen perustuva lukitus sallitaan sekä ylä- että alajännitepuolella. Jos alajännitepuolella käytetään suurimpedanssiperiaatetta, maasulun varasuojausta ei voida toteuttaa. Moduulilla SPCJ D8 toteutetaan kolmivaiheinen kolmiportainen ylivirtasuojaus sekä maasulun varasuojaus. Moduuli mittaa yläjännitepuolen vaihevirtoja ja alajännitepuolen nollavirtaa. Vakioaikatoimintainen. ylivirtaporras I>>> asetellaan toimimaan muuntajan yläjännitepuolen oikosuluissa. Moduulin. ylivirtaporras I>> asetellaan toimimaan alajännitepuolen navoissa sattuvissa oikosuluissa sekä varasuojana alajännitepuolen kiskoston oikosuluissa. I>> -portaan asetteluarvon automaattinen kaksinkertaistuminen kytkentävirtasysäyksissä on mahdollista asetella käyttöön. Moduulin. ylivirtaporras I> voidaan asetella toimimaan käänteisaikaisena alajännitepuolen johtolähtöjen maasulun varasuojana. Moduulin SPCD D5 erovirran toiseen harmoniseen perustuvaa lukitusta voidaan käyttää moduulin SPCJ D8 ylivirtaportaiden I> ja I>> lukitukseen muuntajan kytkentätilanteissa. Lukitus ohjelmoidaan moduulissa SPCD D5 halutulle lähtöreleelle, josta se johdotetaan ulkoisesti ohjaustuloon BS, BS tai BS. Kyseinen ohjaustulo ohjelmoidaan lukitsemaan moduulissa SPCJ D8 I> ja/tai I>> -portaan laukaisu. Ylivirtaportaan I>>> toimintaa ei lukita. YNyn-kytkentäisen tehomuuntajan yhteydessä moduulin SPCJ D8 vaihekatkossuojaa I> voidaan käyttää verkon valvontaan ainakin hälyttävänä. Tällöin on syytä huomata, että vaihekatkossuoja voi hälyttää myös maasuluissa. Relemoduuleihin integroitujen katkaisijavikasuojien laukaisut ohjelmoidaan laukaisukelpoiselle lähtöreleelle, jolla voidaan ohjata yläjännitepuolen katkaisijaa syöttösuunnassa edeltävää katkaisijaa. Esimerkki. Differentiaalireleen SPAD 6 C käyttö YNd-kytkentäisen tehomuuntajan suojaukseen. Käämi- ja kierrossulkusuojaus sekä ylivirtasuojaus toteutetaan samalla tavalla kuin esimerkissä. Yläjännitepuolen käämien maasulkusuojaus toteutetaan moduulin SPCD D55 suurimpedanssiperiaatteella. Maasulun varasuojaus toteutetaan moduulin SPCJ D8 I 0 > -portaalla käänteisaikaisesti. Tällöin yläjännitepuolen toiselta tähtipistevirtamuuntajalta tuleva nollavirta kytketään releen liittimiin X0/7-8 tai X0/7-9 kuvan mukaisesti. Yläjännitepuolen tähtipisteen ollessa suoraan maadoitettu voidaan myös vakioaikaista I 0 >> -porrasta käyttää maasulun varasuojana. Moduuliin SPCD D55 asetellaan alajännitepuolen suojausperiaatteeksi nollavirtaperiaate, jolloin nollavirran toiseen harmoniseen perustuva lukitus voidaan asetella käyttöön. Lukitusta voidaan käyttää moduulin SPCJ D8 I 0 > - portaan ja I 0 >> -portaan lukitukseen muuntajan kytkentätilanteissa. Lukitus ohjelmoidaan moduulissa SPCD D55 halutulle lähtöreleelle, josta se johdotetaan ulkoisesti ohjaustuloon BS, BS tai BS. Kyseinen ohjaustulo ohjelmoidaan lukitsemaan moduulissa SPCJ D8 halutun maasulkuportaan toiminta.
L P P YNd P P L L S S S S S P Rx Tx S S P P SPA-ZC_ S P + (~) - (~) U aux X0/ X0/ X0/ X0/ X0/5 X0/6 X0/7 N 5 A A N 5 A A N X0/8 X0/9 5 A A N X0/5 5 A X0/6 A X0/7 X0/7 X0/8 X0/9 N 5 A A X0/ X0/ X0/5 X0/6 X0/7 X0/8 N 5 A A N 5 A A X0/9 X0/0 X0/ N 5 A A U5 X/ X/ + - I / O SERIAL PORT U6 IRF + X/6 X/7 X/8 IRF X/ X/ X/ X/ X/5 X/6 X/7 X/8 X/9 X/0 SPAD 6 C U BS BS BS BS BS5 Y / Y / BS BS BS BS BS5 BS BS BS BS BS5 BS BS BS U I> I>> U I 0> I 0> U I> I I> IRF SS SS SS SS TS TS TS TS I / O IRF SS SS SS SS TS TS TS TS I / O IRF SS SS SS SS TS TS TS TS I / O SS SS SS SS TS TS TS TS + + + + + + + + X/ X/5 X/ X/ X/ X/9 X/0 X/7 X/8 X/5 X/6 X/ X/ X/5 X/6 X/7 X/8 X/ X/ X/ X/ TRIP TRIP TRIP TRIP Kuva 8. Esimerkin sovellutus