Kantaverkon ja asiakasliityntöjen relesuojauksen sovellusohje

Kantaverkon ja asiakasliityntöjen relesuojauksen sovellusohje

Kantaverkon ja asiakasliityntöjen relesuojauksen sovellusohje Uudistettuun ohjeeseen on siirretty EVY-asiat erillisestä ohjeesta Lisätty asiakasjohtojen johtodifferentiaalisuojauksen toteutus- ja kunnossapitovastuut Lisätty muuntajadifferentiaalisuojauksen toteutus- ja kunnossapitovastuut, kun asiakasmuuntaja on lähellä kantaverkon asemaa Järjestelty ja selkeytetty ohjetta

Kantaverkon ja asiakasliityntöjen relesuojauksen pääperiaatteet Fingridin kotisivuilta löytyvässä suojauksen sovellusohjeessa esitetään Suomen 110, 220 ja 400 kv kantaverkon relesuojauksen toiminnalliset pääperiaatteet sekä ohjeet asiakkaiden suojausjärjestelmien toiminnalle. Ohje löytyy polusta: Fingrid.fi -> Asiakkaat - > Kulutuksen ja tuotannon liittäminen kantaverkkoon -> liittymisvaiheet -> Suunnittelu Sovellusohjeella varmistetaan liitettävien verkkojen relesuojauksen yhteensopivuus. Kantaverkossa käytetyn N-1 mitoitussäännön mukaisesti mikään yksittäinen verkkovika ei saa johtaa laajenevaan häiriöön tai stabiiliuden menetykseen. Stabiiliuden menetyksen voi aiheuttaa pitkä vika-aika 400 kv verkossa tai verkon tehovajaus. 3

Kantaverkon 110 ja 220 kv johdon suojaus Z = Distanssisuoja Q0 = Suunnattu maasulkusuoja JK = Jälleenkytkentä X1 = Johdon pituus (Ω) Nykyisin rengasjohdot suojataan kahdella pääsuojalla Suojina käytetään distanssireleitä, jotka sisältävät maasulku- ja jälleenkytkentätoiminnot Lyhyillä johdoilla (<5 Ω) käytetään suojauksen viestiyhteyttä distanssireleissä tai käytetään toisena pääsuojana johtodifferentiaalirelettä 4

Kantaverkon 110 ja 220 kv johdon suojaus Suojauksen avulla erotetaan oikosulut ja tavanomaiset maasulut (vikaresistanssi < 20 Ω) vähintään 0.5 s ajassa Lyhyillä rengasjohdoilla (0...5 Ω) on hidastamaton laukaisu koko johdon matkalla Pitkillä rengasjohdoilla (yli 5 Ω) johdon loppuosan vioissa laukaisu saa tapahtua pääsuojan hidastetulla vyöhykkeellä. Lähellä vikaa olevan aseman pääsuojaus toimii viiveettä ja vain kaukaisempi asema voi jäädä syöttämään vikavirtaa. Vian kokonaiskestoajan tulee tällaisissa vioissa olla 0.5 s tai pienempi Suuriresistanssiset maasulut (n. 20...500 Ω) kytketään yleensä irti 1 3 s ajassa, mutta viimeistään 5 s kuluttua vian alkamisesta. 110 kv rengasjohtojen tyypilliset jälleenkytkentäajat: PJK 0.7 s ja AJK 60 s Jos johdolle liittyy tuotantoa, varustetaan jälleenkytkentä tahdissaolonvalvojalla 5

Suojausta koskevat ohjeet asiakasliitynnöille Voimansiirtoverkon käyttövarmuuden kannalta asiakkailta odotetaan sellaisia vikojen irtikytkentäaikoja, että asiakkaan verkon suojaus toimii kantaverkon suojauksen kannalta koordinoidusti ja yhteensopivasti Liittyjän 110 kv verkon suojauksessa tulee pyrkiä siihen, että vika on erotettu pääsuojauksella viimeistään 0.1 s kuluttua ja varasuojauksella viimeistään 0.5 s kuluttua, lukuun ottamatta suuriresistanssisia maasulkuja. Suuriresistanssisissa maasuluissa suojauksen toiminta-aika porrastetaan yleensä 1...3 s välille ja toiminta-ajat sovitetaan kantaverkon suojaukseen. Säteittäisjohdolla on kuitenkin syytä käyttää mahdollisimman lyhyttä toiminta-aikaa. Asiakkaan verkon suojaus tulee toteuttaa kahdennetusti, joka käytännössä voidaan tehdä kahdella pääsuojalla tai pääsuojalla ja varasuojalla. 6

110 kv kytkinlaitosliityntä Kantaverkon kytkinlaitos 20kV Z = Distanssisuoja I> = Ylivirtasuoja I0 = Maasulkusuoja JK = Jälleenkytkentä Johdon pääsuojana on distanssirele, joka sisältää maasulku- ja jälleenkytkentätoiminnot Varasuojana ylivirtarele, joka sisältää maasulkutoiminnon Distanssirele laukaisee viiveettä johdon normaaleissa vioissa ja myös varasuojaus pyritään asettelemaan selektiiviseksi rengasjohtojen kanssa Herkän maasulkureleen laukaisuaika 1 s tai vähemmän Johdon suojat ovat varasuojia muuntajavioissa 7

110 kv kytkinlaitosliityntä Kantaverkon kytkinlaitos 110kV 20kV D = Differentiaalisuoja I> = Ylivirtasuoja I0 = Maasulkusuoja Lyhyt johto (muuntaja asemalla tai lähellä asemaa) 8 Asiakkaan differentiaalisuojauksen tulee suojata muuntaja sekä muuntajan ja Fingridin 110 kv kentän välinen johto- tai kaapeliosuus. Johdon suojana on kaksi ylivirta-/maasulkurelettä Johdon releissä viiveetön laukaisu normaaleissa oiko- ja maasuluissa Herkän maasulkureleen laukaisuaika 1s tai vähemmän Johdon releet ovat varasuojia muuntajavioissa

110 kv kytkinlaitosliityntä Kantaverkon kytkinlaitos D = Differentiaalisuoja Z = Distanssisuoja X1 = Johdon pituus (Ω) Johtoviat ja kiskoviat alle 5 Ω etäisyydellä kantaverkon asemasta on pääsuojan laukaistava viiveettä. Jos liityntäjohdolla on katkaisija tätä lähempänä ja sen suojaus halutaan selektiiviseksi kantaverkon katkaisijan kanssa, on katkaisijoiden välisen johdon suojaamiseksi käytettävä differentiaalisuojausta (tai distanssireleitä viestiyhteydellä ja heikonsyötön logiikalla). 9

110 kv kytkinlaitosliityntä Kantaverkon kytkinlaitos Z = Distanssisuoja Z1 = Distanssireleen viiveettömän laukaisun ulottuma X1 = Johdon pituus (Ω) Trip Z1 = 0.85 x X1 Kauempana johdolla oleviin katkaisijoihin ja releisiin voi selektiivisyyden tehdä asettelemalla distanssireleet suojaamaan 85 % osuuden johdosta viiveettömällä laukaisulla ja jättämällä loppuosalle pidempi laukaisuaika (0.4 s). 10

110 kv kytkinlaitosliityntä Kantaverkon kytkinlaitos Sähköasema A Sähköasema B D = Differentiaalisuoja Z = Distanssisuoja Z1 = Distanssireleen viiveettömän laukaisun ulottuma Z2 = Distanssireleen hidastetun laukaisun ulottuma Trip Z1 = 0.85 x X1 Trip Z2 = 1.2 x X1 X1 = Johdon pituus (Ω) Kun kantaverkon sähköasemalle liittyy Asiakkaan asema A ja tähän on liittyneenä asema B lyhyellä johdolla, suositellaan selektiivisyyden varmistamiseksi kiskosuojaa asemalle B. Kiskosuojalla varmistetaan, että suojaus ei turhaan laukaise kantaverkon asemalla ja sähköt eivät katkea ensimmäisen aseman asiakkailta, kun jälkimmäisellä asemalla on kiskovika. 11

110 kv voimajohtoliityntä 1) Sähköasema Kantaverkon kytkinlaitos Suojaavat kytkinlaitteet Kantaverkon voimajohto Haarajohto < ½L L Kantaverkon kytkinlaitos Haarajohto L 2) < L Sähköasema 1) Haarajohdon pituus ei saa ylittää puolta (50 %) liitynnän ja lähimmän suojaavan katkaisijan välisestä etäisyydestä. 2) Erikseen suojatun haarajohdon pituus voi olla enintään liitynnän ja lähimmän suojaavan katkaisijan välinen johtopituus (100 %). 12

Haarajohdon liittäminen 110 kv voimajohdolle Kantaverkon johtosuojausta ei ole teknisesti mahdollista käyttää pitkän haarajohdon suojana, joten pitkiä haarajohtoja tulee välttää Jos haarajohdolla on suojaus, tulee se varustaa viiveettömällä oiko- ja maasulkusuojauksella Varasuojauksen toiminta-aika suositellaan sovitettavan yhteen kantaverkon suojauksen kanssa (myös tähän suositellaan viiveetöntä laukaisua) Herkän maasulkureleen laukaisuaika 1 s tai vähemmän Haarajohdolla voi käyttää yhtä 5-15 s pituista jälleenkytkentää Suositellaan, että herkän maasulkureleen laukaisu estää jälleenkytkennän 13 Liittymispiste

Haarajohdon liittäminen 110 kv voimajohdolle Haarakatkaisijan varasuojana toimii kantaverkon voimajohdon distanssireleen II vyöhyke. Haarajohdon pituus ei saa ulottua tämän suojausalueen yli Asiakkaan sähköaseman alajännitepuolen kiskooikosuluissa ja keskijänniteverkon johtojen alkupäiden oikosuluissa sallitaan laukaisuajaksi enintään 1.0 s. (Jos päämuuntajan koko on suurempi kuin 25 MVA, tulee laukaisuaika olla enintään 0.2 s) Liittymispiste 14

Tuotannon liittäminen Jos pitkälle runkojohdolle liittyy useita 25 MVA voimalaitosmuuntajia, ja niiden vikavirran syöttö on merkittävä suhteessa runkojohdon päihin, vaikeuttaa voimalaitosten sivusyöttö distanssisuojauksen toimintaa harkittava distanssireleiden SVY:n käyttöä Muuntajat joiden kautta tuotantoa on liittyneenä verkkoon yli 1MW, tulee sähköturvallisuusvaatimusten mukaan varustaa laukaisevalla maasulkujännitesuojauksella Generaattorin tulee pysyä verkossa muualla verkossa sattuvassa viassa, jolloin se tukee verkkoa ja jännitettä 15

Voimalaitoksen liittäminen voimajohdolle Suojausvaatimukset, alle 5 MW generaattorin liittäminen Asiakas vastaa voimalaitoksensa eroonkytkentäreleistyksestä, joka laukaisee voimalaitoksen irti kantaverkon voimajohdon pikajälleenkytkennän aikana Liittymispiste sisältää taajuusreleen 110 kv nollajännitereleistyksen Suojausvaatimukset, 5 30 MW suuntaajakäyttöisen voimalaitoksen liittäminen Asiakas varustaa voimalaitoksen eroonkytkentäreleistyksen EVY-vastaanottoehdoille, jotka sisältävät 3-vaiheisen alijännitereleistyksen ja 110 kv nollajännitereleistyksen G 16

Eroonkytkennän viestiyhteyden toteutus Eroonkytkennnän viestiyhteydellä erotetaan johdonvarsivoimalaitos johdon katkaisijan laukaistessa kantaverkon asemalla EVYä ei tarvita, jos tuotanto liittyy suoraan FG:n sähköasemalle EVY-laukaisulla varmistetaan voimajohdon pikajälleenkytkennän onnistuminen EVY-signaali lähetetään voimalaitokselle distanssireleen johtoa suojaavien vyöhykkeiden (Z1, Z2 tai SVY-vyöhyke) laukaistessa runkojohdon pääteasemalla EVY voidaan toteuttaa esim. kuituyhteydellä tai radiolinkillä ja myös ip-pohjaisena Eroonkytkennän vastaanottokriteerit ja EVY-piirikaavio FG:n ohjeessa S22410L17 17

Eroonkytkennän viestiyhteyden toteutus Jos pitkälle johdolle liittyy useita 25 MVA muuntajia, ei PJK välttämättä onnistu kytkentäsysäysvirran johdosta Tällaisissa tapauksissa on tärkeää, että EVY:llä laukaistaan nimenomaan muuntajat irti eikä jaeta laukaisua AJ-puolen katkaisijoille EVY EVY:n toimintanopeus: < 500 ms "ketjun" päähän asti Runkojohdon suojauksen toiminta-aika n. 100-400 ms. PJK- sekvenssin jännitteetön aika n. 700-1000 ms EVY????? = toteutustapa liittyjän ratkaistavissa G Uo> Uo>> U< f 18

Suojauksen toteutus- ja kunnossapitovastuut Fingridin rakentaessa uutta kytkinlaitosta tai uusiessa vanhaa kytkinlaitosta laskee Fingrid johtolähtöjen asettelut ja hyväksyttää ne asiakkaalla. Asiakkaan muuntajasuojauksen toteutus kytkinlaitosliitynnässä Asiakkaan tulee varustaa muuntaja differentiaalisuojauksella ja vastata differentiaalisuojan sekä tarvittavien toisiopiirien toteutuksesta, kustannuksista ja kunnossapidosta asiakkaan ja Fingridin aseman välillä. Toisiopiirit jäävät asiakkaan omistukseen. Fingrid omistaa päämuuntajakentän ensiökojeet ja ylivirtareleet ja huolehtii niiden kunnossapidosta 19

Suojauksen toteutus- ja kunnossapitovastuut Asiakkaan lyhyen 110 kv johdon suojauksen toteutus ja kunnossapito Jos johto varustetaan differentiaalisuojauksella, niin Asiakas omistaa differentiaalireleet johdon molemmissa päissä sekä releiden välisen viestiyhteyden. Molempien päiden releiden kunnossapitovastuu on Asiakkaalla. Asiakas vastaa myös viestiyhteyden kunnossapidosta ja valvonnasta. Eroonkytkennän viestiyhteyden (EVY) toteutus ja kunnossapito EVY-laite sijoitetaan Fingridin asemalla omaan laitekaappiin, kun liittyjä omistaa viestiyhteyden. Kaappiin tuodaan Fingridin toimesta distanssien laukaisutiedot sekä tarvittavat apusähköt. Kun liittyjä on toimittanut EVY-yhteyden, tämä jää molemmilla asemilla liittyjän omistukseen, jolloin liittyjä hoitaa myös EVY:n kunnossapidon molemmilla asemilla Kun Fingrid toimittaa EVY-yhteyden, tulee asiakkaan varata asemallaan tilat EVYlaitteille ja huolehtia niiden sähkönsyötöstä 20

Kiitos Fingrid Oyj Läkkisepäntie 21 00620 Helsinki PL 530, 00101 Helsinki Puh. 030 395 5000 Fax. 030 395 5196