SPAJ 115 C Erovirta- ja nollavirtarele Käyttöohje ja tekninen selostus I n = 1A 5A ( I o ) I n = 1A 5A ( I o ) f n = 50Hz 60Hz 2 5 B I o I o I I IRF SPAJ 115 C 80...265V ~ 18...80V U aux STEP 2.5 I o > [%] I n 0.5 5.0 STEP SPCJ 2C30 REGISTERS 0 0 0 0 1 2 3 4 5 I o /I n [ %] I o /I n [ %] n ( I o> ) n ( I o> ) t /t o> [ %] SGR 1 2 3 4 5 6 7 8 0 1 20 I o > [%] I n 5.0 40 0.6 t o >[s] k 0.1 1.0 SG1 1 2 3 4 5 6 7 8 0 1 RESET I o > I o > 1304 RS 421 Ser.No. 1411 SPCJ 2C30
1MRS 751823-MUM FI Julkaistu 2000-08-10 Päivitetty 2002-10-03 Versio B (korvaa 34 SPAJ 25 FI1) Tarkastanut MK Hyväksynyt OL SPAJ 115 C Erovirta- ja nollavirtarele Pidätämme itsellämme oikeuden muutoksiin ilman ennakkoilmoitusta Sisältö Ominaisuudet... 2 Käyttötarkoitus... 2 Toimintaselostus... 3 Liitännät... 4 Lähtöreleiden asettelu... 6 Toimintamerkit... 7 Yhdistetty teholähde- ja I/O-moduuli... 7 Tekniset tiedot (päivitetty 2002-10)... 8 Erovirtasuojauksen virtamuuntajille asettamat vaatimukset... 10 Sovellutusesimerkkejä... 11 Koestus... 16 Ylläpito ja huolto... 19 Varaosat... 19 Tilausnumerot... 19 Mittapiirrokset ja asennus... 20 Tilaustiedot... 20 Erovirta- ja nollavirtarele SPAJ 115 C:n käyttöohjeeseen kuuluu tämän yleisen osan lisäksi seuraavat osakäyttöohjeet: Erovirta- ja nollavirtarelemoduuli SPCJ 2C30 C-tyypin SPC-relepistoyksiköiden yleiset ominaisuudet 1MRS 751824-MUM FI 1MRS 750914-MUM FI Ominaisuudet Nollavirran erovirtaportaan vakioaikainen maasulkusuojaus Nollavirtaportaan vakio- tai käänteisaikainen maasulkusuojaus Vapaasti määriteltävät lähtöreleiden toiminnat Joustavat toimintojen valintamahdollisuudet erityyppisissä sovellutuksissa Asetteluarvojen, mitattujen virtojen, muistiintallennettujen vikavirta-arvojen jne. numeerinen näyttö Tiedonsiirtomahdollisuus sarjaväyläliitynnän kautta Releen jatkuva itsevalvonta ja sisäisten vikojen diagnostiikka Käyttötarkoitus Erovirta- ja nollavirtarele SPAJ 115 C on tarkoitettu käytettäväksi generaattoreiden ja muuntajien maasulkusuojauksessa. Suojarele muodostaa kokonaisuuden, joka sisältää erovirta- ja nollavirtaportaan sekä joustavat laukaisu- ja hälytystoiminnot. 2
Toimintaselostus Erovirta- ja nollavirtarele SPAJ 115 C on toisiorele, joka mittaa kahta virtasignaalia; erovirtaa I 0 ja nollavirtaa I 0. Vikatapauksessa suojarele hälyttää tai ohjaa katkaisijaa, riippuen valitusta suojaustavasta. Erovirta muodostetaan releen ulkopuolisella kytkennällä esimerkiksi kuvan 2 mukaisesti. Varsinainen maasulkusuoja on nollavirran erovirtaa mittaava I 0 -porras, joka toimii hetkellisesti ilman aseteltavaa toiminta-aikaa, mikäli erovirta ylittää asetteluarvon. Erovirtaporras toimii ainoastaan suojausalueen sisäisissä vioissa. Suojausalue muodostuu tähtipiste- ja vaihevirtamuuntajien väliin jäävästä alueesta. Erovirtaportaan toiminta ulkopuolisissa vioissa estetään stabilointivastuksella, joka asennetaan erovirtapiiriin sarjaan releen sovitusmuuntajan kanssa (ks. kuva 2). Erovirtaportaan toiminta ainoastaan suojausalueen sisäpuolisissa vioissa perustuu siihen, että virtamuuntajan impedanssi pienenee muuntajan kyllästyessä. Täysin kyllästyneen virtamuuntajan magnetoimispiirin reaktanssi on nolla ja impedanssi muodostuu tällöin pelkästä käämin resistanssista. Erovirtapiiriin asennetun stabilointivastuksen vaikutuksesta kyllästymättömän muuntajan toisiovirta kulkee kyllästyneen muuntajan toisiopiirin kautta. Erovirtasuojauksen toiminta-arvo asetellaan niin ylös, ettei suojaus toimi suojausalueen ulkopuolisten vikojen erovirtapiiriin aiheuttamilla virroilla. Kun vika sattuu suojausalueen sisällä, molemmat virtamuuntajat pyrkivät syöttämään virtaa erovirtapiiriin ja suojaus toimii. Jotta virtamuuntajien toisiopiirien resistanssi saadaan pysymään mahdollisimman pienenä, virtojen summauspiste kannattaa sijoittaa niin lähelle virtamuuntajia kuin mahdollista. Maasulun varasuojana käytetään nollavirtaa mittaavaa I 0 >-porrasta, joka voi toimia joko vakio- tai käänteisaikaisena. Kun nollavirta ylittää asetteluarvon I 0 >, nollavirtaporras havahtuu. Kun aseteltu aika t 0 > tai käänteisaikatoiminnassa ylivirran suuruudesta riippuva aika on kulunut loppuun releen ollessa edelleen havahtuneena, rele antaa laukaisusignaalin. Käänteisaikaviiveen mukaista toimintaa varten releessä on valittavissa neljä eri käänteisaikakäyrästöä. Käyrästöt ovat standardien BS 142 ja IEC 60255 mukaisia ja niitä kutsutaan jyrkkyyden mukaan Normal inverse-, Very inverse-, Extremely inverse- ja Long time inverse-ominaiskäyriksi. Nollavirtaportaan havahtumisista saadaan kosketintiedot, joita voidaan edelleen käyttää esimerkiksi muiden saman suojauskohteen suojareleiden lukitussignaaleina. Releessä on yksi ulkoisella ohjausjännitteellä ohjattava, optisesti erotettu logiikkatulo, jota käytetään lukitustulona. Io HETKELLINEN EROVIRTA- NOLLAVIRTAPORRAS 87N TRIP 1 TRIP 2 Io VAKIO- TAI KÄÄNTEISAIKAINEN NOLLAVIRTAPORRAS 51N SIGNAL 1 LUKITUSTULO MOLEMMILLE TOIMINTAPORTAILLE START 1 IRF LUKITUS SARJALIIKENNEPORTTI SARJA I/O Kuva 1. Erovirta- ja nollavirtarele SPAJ 115 C:n suojaustoiminnot. Ympyröissä olevat numerot viittaavat ko. suojaustoiminnon ANSI-numeroon (ANSI = American National Standards Institute) 3
Liitännät L1 L2 L3 0 - I - Ι + 0 + Rx Tx Ru + (~) - (~) Uaux SPA-ZC_ 25 26 27 37 38 39 Rs 10 BS 11 61 62 IRF 70 71 72 START1 SIGNAL1 TRIP2 TRIP1 + 77 78 80 81 68 69 65 66 SERIAL PORT 1A 5A 1A 5A _ E D C B A U3 SGR/1 + - U3 IRF SGR 1 1 1 1 2 4 7 5 8 6 4 5 SGB Io> 35 ms TS1 SS2 Io> t>,k TS2 SPAJ 115 C U1 I/O U2 Kuva 2. Erovirta- ja nollavirtarele SPAJ 115 C:n liitäntäkaavio U aux Apujännite A, B, C, D, E Lähtöreleet IRF Itsevalvonta BS Laukaisujen lukitussignaali SS Havahtumissignaali TS Laukaisusignaali SGR Kytkinryhmä laukaisujen ja hälytysten ryhmittelyä varten SGB Kytkinryhmä lukitusten ryhmittelyä varten TRIP_ Laukaisulähtö SIGNAL1 Hälytys laukaisusta START 1 Havahtumistieto tai hälytys laukaisusta U1 Erovirta- ja nollavirtarelemoduuli SPCJ 2C30 U2 Teholähde- ja I/O-moduuli SPTU 240S1 tai SPTU 48S1 U3 Liitäntämoduuli SPTE 2E17 R s Erovirtapiirin stabilointivastus R u Erovirtapiirin rinnalle kytketty suojavaristori SERIAL PORT Sarjaliikenneliityntä SPA-ZC_ Sarjaväylän liitäntämoduuli Rx/Tx Liitäntämoduulin vastaanotin (Rx) ja lähetin (Tx) kuitukaapeliliityntää varten 4
25 61 Serial Port SPA 26 27 62 65 37 66 38 68 Made in Finland 39 69 80 81 77 70 71 72 78 10 11 B470703 Kuva 3. Erovirta- ja nollavirtarele SPAJ 115 C takaa katsottuna Tulo- ja lähtöliittimien erittely Liitinväli Toiminto n 25-26 Nollavirta I 0 ( I n =5 A) 25-27 Nollavirta I 0 ( I n =1 A) 37-38 Erovirta I 0 ( I n =5 A) 37-39 Erovirta I 0 ( I =1 A) 10-11 Ulkoinen laukaisun lukitussignaali (BS) 61-62 Apujännitesyöttö. Käytettäessä tasajännitettä positiivinen napa kytketään liittimeen 61 65-66 I 0 >- ja I 0 > -portaiden laukaisulähtö 1 (TRIP 1) 68-69 I 0 >- ja I 0 > -portaiden laukaisulähtö 2 (TRIP 2) 80-81 Hälytys I 0 >- ja I 0 >-portaiden laukaisusta (SIGNAL 1) 77-78 Hälytys I 0 >-portaan laukaisusta ja havahtumisesta (START 1) 70-71-72 Itsevalvonnan (IRF) hälytyslähtö. Normaalitilassa kosketinväli 70-72 on sulkeutunut. Kun apujännite katoaa tai sisäinen vika havaitaan sulkeutuu kosketinväli 71-72. Suojamaadoituksen liitäntäruuvi Suojarele liitetään optiseen tiedonsiirtoväylään väyläliitäntämoduulin SPA-ZC 17 tai SPA-ZC 21 avulla. Väyläliitäntämoduuli kytketään releen takapaneelissa sijaitsevaan D-liittimeen. Kuitukaapelit kiinnitetään pikaliittimillä väyläliitäntämoduulin vastaliittimiin Rx ja Tx. Väyläliitäntämoduulissa olevat tietoliikennemuodon valintakytkimet asetellaan asentoon "SPA". 5
Lähtöreleiden asettelu I 0 >-portaan laukaisusignaali on johdotettu kiinteästi lähtöreleelle A ja I 0 >-portaan laukaisusignaali lähtöreleelle B. Lisäksi etupaneelissa sijaitsevan SGR-kytkinryhmän kytkimillä voidaan asetella seuraavat toiminnot: Kytkin Toiminto Tehdas- Käyttäjän asettelu asettelu SGR/1 Ohjaa laukaisujen lukitussignaalin erovirtamoduulille 1 SGR/2 Ohjaa I 0 >-portaan havahtumissignaalin lähtöreleelle D 1 SGR/3 Ei käytössä 1 SGR/4 Ohjaa I 0 >-portaan laukaisusignaalin lähtöreleelle D 1 SGR/5 Ohjaa I 0 >-portaan laukaisusignaalin lähtöreleelle C 1 SGR/6 Ohjaa I 0 >-portaan laukaisusignaalin lähtöreleelle A 1 SGR/7 Ohjaa I 0 >-portaan laukaisusignaalin lähtöreleelle C 1 SGR/8 Ohjaa I 0 >-portaan laukaisusignaalin lähtöreleelle B 1 Katkaisijoita voidaan ohjata suoraan sekä lähtöreleen A että lähtöreleen B kautta. Tämä mahdollistaa esimerkiksi toimintaporraskohtaisen laukaisureleiden käytön tai kahden eri katkaisijan yhtäaikaisen ohjauksen. 6
Toimintamerkit I n = 1A 5A ( I o ) I n = 1A 5A ( I o ) 1 2 3 4 5 f n = 50Hz 60Hz SPAJ 115 C 80...265V ~ 18...80V SPCJ 2C30 REGISTERS 0 0 0 0 I o /I n [ %] I o /I n [ %] n ( I o> ) n ( I o> ) t /t o> [ %] SGR 1 2 3 4 5 6 7 8 0 1 U aux 2 5 B I o I o STEP 2.5 I o > [%] I n 0.5 5.0 20 I o > [%] I n 5.0 40 0.6 t o >[s] k 0.1 1.0 I I IRF STEP SG1 1 2 3 4 5 6 7 8 0 1 RESET asetteluarvon. Toimintamerkit kuitataan painamalla RESET-painiketta. Rele on kaiken aikaa toimintavalmiudessa riippumatta siitä, onko toimintamerkit kuitattu pois vai ei. 2. Keltaiset mittausarvojen merkkilamput I 0 ja I 0 näytön yläpuolella osoittavat, milloin ko. virran arvo on näytössä. 3. Itsevalvontahälytyksen punainen IRF merkkilamppu osoittaa, että suojareleen itsevalvonta on huomannut pysyvän vian. Vian sattuessa yksikön näyttöön syttyvä vikakoodi tulee kirjoittaa muistiin ja ilmoittaa huoltotilauksen yhteydessä. 1304 RS 421 Ser.No. 1411 I o > I o > SPCJ 2C30 4. Etulevyn vihreä merkkivalo U aux palaa teholähteen ollessa toiminnassa. 1. Sekä erovirta- että nollavirtaportaalla on suojareleen oikeassa alakulmassa oma toimintamerkkinsä. Nollavirtaportaan toimintamerkki syttyy keltaisena kun toimintaporras havahtuu ja punaisena, kun toimintaporras antaa laukaisusignaalin. Erovirtaportaan toimintamerkki syttyy ainoastaan punaisena portaan antaessa laukaisusignaalin. Havahtumisen ja laukaisujen toimintamerkeille voidaan kytkinryhmällä SG2 ohjelmoida itsepito, jolloin ne jäävät palamaan vaikka toiminnan aiheuttanut signaali laskee alle 5. Kunkin asettelupotentiometrin alla oleva merkkilamppu palaa silloin, kun kyseinen asetteluarvo on näytössä. 6. Kytkinryhmän SG1 merkkivalo palaa silloin, kun kytkinryhmän tarkistussumma on näytössä. Toimintamerkeistä, ohjelmointikytkinryhmästä SG2 ja asetteluiden yhteydessä käytössä olevista merkkivaloista on tarkempi esitys tämän käyttöohjeen liitteenä olevassa erovirta- ja nollavirtarelemoduulin SPCJ 2C30 käyttöohjeessa. Yhdistetty teholähde- ja I/Omoduuli Teholähde- ja I/O-moduuli (U2) sijaitsee suojareleen järjestelmäkilven takana. Se voidaan vetää ulos, kun järjestelmäkilpi on ensin poistettu. Teholähde- ja I/O-moduuli sisältää teholähteen, lähtöreleet, lähtöreleiden ohjauspiirit ja ulkoisen ohjaustulon elektroniikkapiirit. Teholähde on muuntajakytketty, eli galvaanisesti ensiö ja toisiopiirit erottava. Sen ensiöpuoli on suojattu sulakkeella F1, joka sijaitsee moduulin piirikortilla. Sulakkeen arvo on 1 A (hidas). Teholähteen ollessa toiminnassa etulevyn vihreä merkkivalo U aux palaa. Teholähde- ja I/O-moduuleita on kahta eri tyyppiä, jotka eroavat toisistaan vain tulojännitealueiden osalta: - SPTU 240 S1 U aux = 80...265 V ac/dc - SPTU 48 S1 U aux = 18...80 V dc Releen järjestelmäkilpeen on merkitty, minkä jännitealueen teholähde- ja I/O-moduuli releeseen on asennettu. 7
Tekniset tiedot (päivitetty 2002-10) Mittaustulot 1 A 5 A Liitinnumerot 25-27, 37-39 25-26, 37-38 Nimellisvirta I n 1 A 5A Terminen virtakestoisuus - jatkuva 4 A 20 A - 10 s ajan 25 A 100 A - 1 s ajan 100 A 500 A Dynaaminen virtakestoisuus - puolijakson arvo 250 A 1250 A Tuloimpedanssi <100 mω <20 mω Nimellistaajuus f n, tilauksen mukaan 50 Hz tai 60 Hz Kosketinlähdöt Ohjauskoskettimet Liitinnumerot 65-66, 68-69 - nimellisjännite 250 V ac/dc - jatkuva virtakestoisuus 5 A - kytkentä- ja kuormitusvirta, 0,5 s 30 A - kytkentä- ja kuormitusvirta, 3 s 15 A - katkaisukyky tasavirralla, kun ohjauspiirin aikavakio L/R 40 ms ohjausjännitteillä - 220 V dc 1 A - 110 V dc 3 A - 48 V dc 5 A Hälytyskoskettimet Liitinnumerot 70-71-72, 77-78, 80-81 - nimellisjännite 250 V ac/dc - jatkuva virtakestoisuus 5 A - kytkentä- ja kuormitusvirta, 0,5 s 10 A - kytkentä- ja kuormitusvirta, 3 s 8 A - katkaisukyky tasavirralla, kun ohjauspiirin aikavakio L/R 40 ms ohjausjännitteillä - 220 V dc 0,15 A - 110 V dc 0,25 A - 48 V dc 1 A Ulkoinen ohjaustulo (lukitukset) Liitinnumerot 10-11 Ulkoinen ohjausjännite 18...265 V dc tai 80...265 V ac Virrankulutus 2 20 ma Syöttöjännite Teholähde- ja I/O-moduulit ja jännitealueet: - SPTU 240 S1 80...265 V ac/dc - SPTU 48 S1 18...80 V dc Tehonkulutus lepotilassa/toiminnassa ~4 W / ~6 W 8
Erovirta- ja nollavirtarelemoduuli SPCJ 2C30 Erovirtaporras I 0 > Asettelualue Toiminta-aika, kiinteä 0,5...5% x I n 35 ms Nollavirtaporras I 0 > Asettelualue 5...40% x I n Valittavat toimintamuodot - vakioaikatoiminta - toiminta-aika t 0 > 0,1...100 s - käänteisaikatoiminta - jyrkkyydet IEC 60255-3 ja BS 142 mukaan Normal inverse Very inverse Extremely inverse Long-time inverse - aikakerroin k 0,1...1,00 Tiedonsiirto Siirtotapa Kuituoptinen sarjaväylä Merkkien koodaus ASCII Tiedonsiirtonopeudet, valittavissa 300, 1200, 2400, 4800 tai 9600 Bd Optisen tiedonsiirron liitäntämoduuli - muovikuitukaapeleille SPA-ZC 21 BB - lasikuitukaapeleille SPA-ZC 21 MM Optisen tiedonsiirron liitäntämoduuli, jossa oma sisäinen tehoyksikkö - muovikuitukaapeleille SPA-ZC 17 BB - lasikuitukaapeleille SPA-ZC 17 MM Eristyskokeet *) Eristysjännitelujuus IEC 60255-5 2kV, 50Hz, 1min Syöksyjännitelujuus IEC 60255-5 5kV, 1,2/50µs, 0.5J Eristysvastusmittaus IEC 60255-5 >100MΩ, 500Vdc Häiriötestit *) Suurtaajuisen (1MHz) pulssin sieto IEC 60255-22-1 - pitkittäinen 2.5 kv - poikittainen 1.0 kv Staattisen purkauksen sieto IEC 60255-22-2 ja IEC 61000-4-2 - kosketuspurkaus 6 kv - ilmapurkaus 8 kv Nopean transienttipulssin sieto IEC 60255-22-4 ja IEC 61000-4-4 - tehonsyöttö 4 kv - I/O-liitynnät 2 kv Ympäristöolosuhteet Määritelty käyttölämpötila-alue - 10...+ 55 C Kosteus- ja lämpötilakestoisuus <95 %, + 40 C, IEC 60068-2-3 mukaan 56 vrk/vuosi Suhteellinen kosteus IEC 60068-2-30 mukaan 93...95%, +55 C, 6 jaksoa Kuljetus ja varastointilämpötila - 40...+ 70 C Kotelon tiiveysluokka uppoasennuksessa IP 54 Releen paino 3,0 kg *) Eivät koske sarjaliikenneliityntää, jonka yhteydessä on aina käytettävä valmistajan ohjeiden mukaisia väyläliityntämoduuleja sekä optokaapeleita. 9
Erovirtasuojauksen virtamuuntajille asettamat vaatimukset Vastuksella stabiloidun erovirtasuojauksen herkkyys ja luotettavuus riippuu voimakkaasti käytetyistä virtamuuntajista. Samaan erovirtapiiriin kuuluvien virtamuuntajien kierrosmäärien on oltava yhtä suuret. Erovirtasuojauksen yhteydessä käytetään luokan X virtamuuntajia, jolloin niille asetettavat vaatimukset kohdistuvat käännejännitteeseen ja toisioresistanssiin. Käännejännite on virtamuuntajan toisiosta mitattu jännite, jonka kasvaessa 10% magnetoimisvirta kasvaa 50%. Tarkasteltaessa suojauksen herkkyyttä on lisäksi huomioitava virtamuuntajien magnetointivirta ja mahdollisen suojavaristorin kautta kulkeva virta. Jotta virtamuuntajat pystyisivät syöttämään suojausalueella tapahtuvassa viassa suojauksen toimimiseksi tarvittavan virran erovirtapiiriin ja että toiminta-aika olisi mahdollisimman lyhyt, niiden käännejännitteen tulisi olla n. 2 kertaa suurempi kuin stabilointijännite, joka vaaditaan releeltä suojausalueen ulkopuolisissa vioissa. Stabilointijännite U s lasketaan yhtälöstä: I U s = kmax x (R in + R m ) n I kmax = suurin läpimenevän vian virta, jolla suojaus ei saa toimia R in = virtamuuntajan toisiokäämin resistanssi R m = pisimmän mittauspiirin kokonaisresistanssi (meno- ja paluujohdin) n = virtamuuntajan muuntosuhde Jotta virtamuuntajilta vaadittava käännejännite ei kasvaisi liian suureksi, on suositeltavaa käyttää virtamuuntajia, joiden toisiokäämin resistanssi on samaa suuruusluokkaa kuin mittauspiirin johtimien resistanssi. Suojauksen toimintaherkkyyteen voidaan vaikuttaa stabilointivastuksen avulla; mitä suurempi vastus valitaan sitä pienempää releasetteluarvoa voidaan käyttää ja sitä herkemmäksi suojaus tulee. Suojauksen toimintaherkkyys voidaan laskea seuraavasta kaavasta: I prim = n x (I r + m x I e + I u ) Suojausalueella tapahtuvassa viassa mittauspiirin jännite saattaa nousta mittauspiirin eristystasoa suuremmaksi. Tämä voidaan estää suojauspiiriin kytkettävän suojavaristorin avulla. Suojavaristoreita on saatavana kolmea eri tyyppiä oheisen kuvan mukaisesti. Kuva 4. Suojavaristorin toimintakäyrät 1 varistorityyppi 5248 831-D 2 varistorityyppi 5248 831-C 3 varistorityyppi 5248 831-B 10
Esimerkki 1. Generaattorin maasulkusuojaus L1 L2 L3 KENTTÄKATKAISIJA AUKI JA PIKASULKU Sovellutusesimerkkejä GENERAATTORI- KATKAISIJA AUKI Rx Tx Ru I u I r + - (~) (~) Uaux SPA-ZC_ 25 26 27 37 38 39 R s 10 BS 11 61 62 IRF 70 71 72 START1 SIGNAL1 TRIP2 TRIP1 + + 77 78 80 81 68 69 65 66 SERIAL PORT 1A 5A 1A 5A _ E D C B A U3 SGR/1 + - U3 IRF SGR 1 1 1 1 2 4 7 5 8 6 4 5 SGB Io> 35 ms TS1 SS2 Io> t>,k TS2 SPAJ 115 C U1 I/O U2 Kuva 5. Erovirta- ja nollavirtarele SPAJ 115 C generaattorin maasulkusuojana. Kytkinten asennot on esitetty seuraavan sivun taulukossa Erovirtaporras I 0 > toimii generaattorin staattoripiirin varsinaisena maasulkusuojana. Nollavirtaporras I 0 > toimii kiskoston maasulkusuojana ja verkon maasulkusuojauksen varasuojana. Erovirtaportaan stabiilisuus suojausalueen ulkopuolisissa vioissa perustuu siihen, että virtamuuntajan impedanssi pienenee niiden kyllästyessä. Täysin kyllästyneen virtamuuntajan magnetoimispiirin reaktanssi on nolla ja impedanssi muodostuu tällöin pelkästä käämin resistanssista. Erovirtapiiriin asennetun stabilointivastuksen vaikutuksesta kyllästymättömän muuntajan toisiovirta kulkee kyllästyneen muuntajan toisiopiirin kautta. Erovirtasuojauksen toiminta-arvo asetellaan niin ylös, ettei suojaus toimi suojausalueen ulkopuolisten vikojen erovirtapiiriin aiheuttamilla virroilla. Maasulun ollessa virtamuuntajien rajoittaman suojausalueen ulkopuolella virta kiertää mittamuuntajien kautta eikä aiheuta releen toimintaa. Vian ollessa suojausalueella mittamuuntajat syöttävät virtaa erovirtapiiriin ja rele toimii. Erovirran mittauspiirissä tarvitaan ulkoinen stabilointivastus R s, jonka tehtävänä on estää releen toiminta suojausalueen ulkopuolisissa vioissa. Stabilointivastuksen lyhytaikaisen tehonkeston on oltava riittävän suuri suhteessa erovirtapiirissä esiintyviin tehoihin. Sopivin on rakenteeltaan avoin lankavastus. Erovirtapiirin rinnalle kytketyn suojavaristorin tehtävänä on estää sisäisissä vioissa muodostuvan jännitteen nousu eristystasoa suuremmaksi. Suojavaristori on valittava siten, että stabilointijännitteellä varistorin läpi kulkeva virta pysyy mahdollisimman pienenä. 11
Erovirtasuojauksessa käytettävien virtamuuntajien muuntosuhteet ja toisaalta kierrosmäärät valitaan yhtä suuriksi. Jotta virtamuuntajien toisiopiirit saadaan pysymään mahdollisimman lyhyinä, virtojen summaus tehdään mahdollisimman lähellä virtamuuntajien liittimiä. Erovirtasuojauksen laskenta etenee iterointiperiaatteella, eli pyritään tarkistamaan sopivatko alustavasti valitut virtamuuntajat ko. suojaussovellutukseen. Määritetään läpimenevässä viassa vaadittava suojauksen stabilointijännite U s kaavan mukaan: I U s = kmax x (R in + R m ) n I kmax = suurin läpimenevässä viassa vallitseva virta, jolla suojaus ei saa toimia. Mikäli vikavirtaa ei tiedetä, valitaan arvoksi generaattorilla I kmax 6 x I n R in R m n = virtamuuntajan toisiokäämin resistanssi = pisimmän mittauspiirin kokonaisresistanssi eli väli yhteisestä (erovirta)pisteestä virtamuuntajalle. = virtamuuntajan muuntosuhde (esim. n = 2000/5 A = 400) Stabilointijännitettä U s vastaava magnetoimisvirran I e arvo määritetään joko suoraan virtamuuntajavalmistajan piirtämästä magnetointikäyrästä tai olettamalla magnetointikäyrä lineaariseksi käännejännitettä pienemmillä jännitteen arvoilla. Stabilointivastuksen arvo lasketaan kaavasta: R s = U s I r Asetteluarvoa I r voidaan haluttaessa muuttaa R s :n arvoa muuttamalla. On suositeltavaa, että asetteluarvo I r on suurempi kuin virtamuuntajien yhteenlaskettu magnetoimisvirta. Valitaan releasetteluksi I r m x I e, jossa m = erosuojaukseen kuuluvien virtamuuntajien määrä. Releasettelua I r vastaava primäärivirran arvo saadaan yhtälöstä: I prim = n x (I r + m x I e + I u ) I u = suojavaristorin läpi stabilointijännitteellä U s menevä virta, ks. kuva 5 Erovirta- ja nollavirtareleen SPAJ 115 C kytkimet voidaan asetella seuraavalla tavalla: Stabilointijännite U s saa olla korkeintaan puolet virtamuuntajan käännejännitteestä U k, jotta suojaus toimisi luotettavasti suojausalueen sisäpuolisissa vioissa. Kytkin SG1/SPCJ 2C30 SGB/SPCJ 2C30 SGR 1 0 ei käytössä 0 ei käytössä 0 ei ulkoista lukitussignaalia 2 0 ei käytössä 0 ei käytössä 0 I 0 >-hav. ei lähtöreleelle D 3 1 I 0 >-porras; itsepito 0 ei käytössä 0 ei käytössä 4 1 I 0 >-porras; itsepito 0 ei lukitusta t>:aan 1 I 0 >-lauk. lähtöreleelle D 5 0 ei käytössä 0 ei lukitusta t 0 >:aan 0 I 0 >-lauk. ei lähtöreleelle C 6 1 käänteisaika 0 ei käytössä 0 I 0 >-lauk. ei lähtöreleelle A 7 0 0 ei käytössä 1 I 0 >-lauk. lähtöreleelle C 8 1} Normal inverse 0 ei käytössä 1 I 0 >-lauk. lähtöreleelle B 172 Yllä esitetyillä kytkinten asetteluilla SPAJ 115 C:n lähtökoskettimilla on seuraavan taulukon mukaiset toiminnat: Kosketin Toiminta 65-66 Laukaisusignaali erovirtaportaalta; avaa kenttäkatkaisijan ja pysäyttää generaattoria käyttävän voimakoneen 68-69 Laukaisusignaali erovirtaportaalta tai nollavirtaportaalta; avaa generaattorikatkaisijan 80-81 Hälytys erovirtaportaan laukaisusignaalista 77-78 Hälytys nollavirtaportaan laukaisusignaalista 70-71-72 Itsevalvontahälytys 12
L1 L2 L3 Esimerkki 2. Muuntajan yläjännitepuolen maasulkusuojaus YLÄJÄNNITE- PUOLEN KAT- KAISIJA AUKI ALAJÄNNITE- PUOLEN KAT- KAISIJA AUKI Rx Tx R u I u I r R s + (~) - (~) Uaux SPA-ZC_ 25 26 27 37 38 39 10 BS 11 61 62 IRF 70 71 72 START1 SIGNAL1 TRIP2 TRIP1 + + 77 78 80 81 68 69 65 66 SERIAL PORT 1A 5A 1A 5A _ E D C B A U3 SGR/1 + - U3 IRF SGR 1 1 1 1 2 4 7 5 8 6 4 5 SGB Io> 35 ms TS1 SS2 Io> t>,k TS2 SPAJ 115 C U1 I/O U2 Kuva 6. Erovirta- ja nollavirtarele SPAJ 115 C muuntajan maasulkusuojana. Kytkinten asennot on esitetty seuraavan sivun taulukossa. 13
Laskenta etenee samalla periaatteella kuin edellisessä esimerkissä. Mikäli suurinta läpimenevässä viassa vallitsevaa virtaa I kmax ei tunneta, voidaan muuntajan suojauksen laskennassa käyttää arvoa 16 x I n. Erovirta- ja nollavirtareleen SPAJ 115 C kytkimet voidaan asetella seuraavalla tavalla: Kytkin SG1/SPCJ 2C30 SGB/SPCJ 2C30 SGR 1 0 ei käytössä 0 ei käytössä 0 ei ulkoista lukitussignaalia 2 0 ei käytössä 0 ei käytössä 0 I 0 >-hav. ei lähtöreleelle D 3 1 I 0 >-porras; itsepito 0 ei käytössä 0 ei käytössä 4 1 I 0 >-porras; itsepito 0 ei lukitusta t>:aan 1 I 0 >-lauk. lähtöreleelle D 5 0 ei käytössä 0 ei lukitusta t 0 >:aan 0 I 0 >-lauk. ei lähtöreleelle C 6 1 käänteisaika 0 ei käytössä 0 I 0 >-lauk. ei lähtöreleelle A 7 0 0 ei käytössä 1 I 0 >-lauk. lähtöreleelle C 8 1 Normal inverse 0 ei käytössä 1 I 0 >-lauk. lähtöreleelle B } 172 Yllä esitetyillä kytkinten asetteluilla SPAJ 115 C:n lähtökoskettimilla on seuraavan taulukon mukaiset toiminnat: Kosketin Toiminta 65-66 Laukaisusignaali erovirtaportaalta; avaa alajännitepuolen katkaisijan 68-69 Laukaisusignaali erovirtaportaalta tai nollavirtaportaalta; avaa yläjännitepuolen katkaisijan 80-81 Hälytys erovirtaportaan laukaisusignaalista 77-78 Hälytys nollavirtaportaan laukaisusignaalista 70-71-72 Itsevalvontahälytys 14
Esimerkki 3. Muuntajan alajännitepuolen maasulkusuojaus L1 L2 L3 YLÄJÄNNITE- PUOLEN KAT- KAISIJA AUKI ALAJÄNNITE- PUOLEN KAT- KAISIJA AUKI Rx Tx R u I u I r R s + - (~) (~) Uaux SPA-ZC_ 25 26 27 37 38 39 BS *) 10 11 61 62 IRF 70 71 72 START1 SIGNAL1 TRIP2 TRIP1 + + 77 78 80 81 68 69 65 66 SERIAL PORT 1A 5A 1A 5A _ E D C B A U3 SGR/1 + - U3 IRF SGR 1 1 1 1 2 4 7 5 8 6 SGB 4 5 Io> 35 ms TS1 SS2 Io> t>,k TS2 SPAJ 115 C U1 I/O U2 *) Lukitussignaali johdon nollavirtamoduulilta Kuva 7. Erovirta- ja nollavirtarele SPAJ 115 C muuntajan alajännitepuolen maasulkusuojana. Kytkinten asennot on esitetty seuraavan sivun taulukossa. 15
Tässä esimerkissä nollavirtaporrasta on käytetty syöttökentän ja kiskoston nopeana maasulkusuojana. Jos vika on johdolla, johdon nollavirtamoduuli lähettää havahtuessaan lukituksen syöttävän kentän maasulkusuojana toimivalle nollavirtaportaalle. Jos vika puolestaan on syöttökentässä tai kiskostossa lukitusta ei tule ja nollavirtaporras antaa laukaisusignaalin. Tulevien lukitusten ohjaaminen nollavirtaportaalle tapahtuu erovirtamoduulin SPCJ 2C30 piirilevyllä olevan kytkimen SGB/5 avulla. Erovirta- ja nollavirtareleen SPAJ 115 C kytkimet voidaan asetella seuraavalla tavalla: Kytkin SG1/SPCJ 2C30 SGB/SPCJ 2C30 SGR 1 0 ei käytössä 0 ei käytössä 1 ulkoinen lukitussignaali 2 0 ei käytössä 0 ei käytössä 0 I 0 >-hav. ei lähtöreleelle D 3 1 I 0 >-porras; itsepito 0 ei käytössä 0 ei käytössä 4 1 I 0 >-porras; itsepito 0 ei lukitusta t>:aan 1 I 0 >-lauk. lähtöreleelle D 5 0 ei käytössä 1 lukitus t 0 >:aan 0 I 0 >-lauk. ei lähtöreleelle C 6 0 vakioaika 0 ei käytössä 0 I 0 >-lauk. ei lähtöreleelle A 7 0 0 ei käytössä 1 I 0 >-lauk. lähtöreleelle C 8 0} 0> = 0,1 1.00 s 0 ei käytössä 1 I 0 >-lauk. lähtöreleelle B 12 Yllä esitetyillä kytkinten asetteluilla SPAJ 115 C:n lähtökoskettimilla on seuraavan taulukon mukaiset toiminnat: Kosketin Toiminta 65-66 Laukaisusignaali erovirtaportaalta; avaa yläjännitepuolen katkaisijan 68-69 Laukaisusignaalit erovirtaportaalta ja nollavirtaportaalta; avaa alajännitepuolen katkaisijan 80-81 Hälytys erovirtaportaan laukaisusignaalista 77-78 Hälytys nollavirtaportaan laukaisusignaalista 70-71-72 Itsevalvontahälytys 16
Rekisteröidyt tiedot ja vikatilanteen selvitys Suojareleen rekistereihinsä keräämiä tietoja voidaan käyttää sekä vikatilanteen selvittämiseen että suojauksen toiminnan tutkimiseen. Rekisteri 1 tallentaa suurimman mitatun erovirran prosentteina releen nimellisvirrasta. Rekisteri päivittyy uudella virta-arvolla, jos - mitattu virta-arvo on suurempi kuin rekisterissä jo oleva arvo tai - rele antaa laukaisusignaalin. Laukaisun yhteydessä rekisteriin tallentuu laukaisuhetken virta-arvo. Vikatilanteessa rekisteröidyn erovirran arvon perusteella voidaan nähdä, miten suuri maasulkuvirta on. Kun tiedetään koko verkon maasulkuvirta, voidaan päätellä missä muuntajan kohdassa maasulku voi sijaita. Rekisterin 1 avulla nähdään myös, miten lähellä releasettelu on todellista häiriön aikaista virta-arvoa. Vastaavasti nähdään, miten lähellä asetteluarvot ovat normaalin käyttötilanteen aikaisia arvoja vertaamalla releen näyttämää erovirtaa asetteluarvoihin. Rekisteri 2 tallentaa suurimman mitatun nollavirran prosentteina releen nimellisvirrasta. Rekisteri päivittyy uudella virta-arvolla, jos - mitattu virta-arvo on suurempi kuin rekisterissä jo oleva arvo tai - rele antaa laukaisusignaalin. Laukaisun yhteydessä rekisteriin tallentuu laukaisuhetken virta-arvo. Vikatilanteessa rekisteröidyn nollavirran arvon perusteella voidaan nähdä, miten suuri maasulkuvirta on. Kun tiedetään koko verkon maasulkuvirta, voidaan päätellä kuinka jäykkä maasulku on kyseessä. Rekisterin 2 avulla nähdään myös, miten lähellä releasettelu on todellista häiriön aikaista virta-arvoa. Vastaavasti nähdään, miten lähellä asetteluarvot ovat normaalin käyttötilanteen aikaisia arvoja vertaamalla releen näyttämää nollavirtaa asetteluarvoihin. Rekisteri 3 ilmaisee erovirtaportaan I 0 > toimintojen lukumäärän. Nollavirtaportaan havahtumisien lukumäärä, rekisteri 4, antaa kuvan maasulkujen esiintymisistä ja jakautumasta maasulkujen vikaresistanssin suhteen. Jos näitä havahtumisia tulee erityisen paljon, niin se voi olla merkkinä alkavasta maasulusta (rikkoutunut eriste) tai häiriötekijästä, joka voi helposti aiheuttaa maasulun. Syynä voi olla myös liian alhaiset asetteluarvot. Nollavirtaporras, toisin kuin erovirtaporras, reagoi myös suojausalueen ulkopuolisiin vikoihin. Rekisteri 5 osoittaa nollavirtaportaan viimeisimmän havahtuneenaoloajan prosentteina asetellusta toiminta-ajasta. Uusi havahtuminen käynnistää laskurin nollasta. Jos porras suorittaa laukaisun, rekisterin arvo on 100. Rekisterin 5 avulla saadaan selville maasulun kestoaika tai selektiivisen suojauksen porrasaikojen varmuusmarginaali. Jos esimerkiksi lähdön varasuojana toimivan nollavirtaportaan havahtuneenaoloaika on lähdön nollavirtareleen suorittaman laukaisun jälkeen 75, on selektiivisen suojauksen varmuusmarginaali ollut 25 % nollavirtaportaan toiminta-ajasta. Rekisterit 1 5 nollataan joko releen etupaneelista painamalla samanaikaisesti STEP- ja RESET-painikkeita tai SPA-väylän kautta komennolla V102. 17
Koestus Koestuksessa on aina noudatettava maan viranomaisten koestusvälistä, koestustavoista, ym. antamia määräyksiä. Suojarele on varustettu IRF-toiminnolla, joka valvoo jatkuvasti releen toimintakuntoa ja antaa hälytyksen sisäisen vian ilmetessä. Valmistaja suosittelee koestuksen suorittamista noin viiden vuoden välein. Koestus on syytä tehdä ensiökoestuksena, jolloin koko suojausketju mittamuuntajista katkaisijoihin tulee testattua. Tässä ohjeessa on esitetty suojareleen toisiokoestus normaalin käyttötilanteen aikaisilla asetteluarvoilla. Tarvittaessa voidaan suojareleelle suorittaa laajempikin toisiokoestus esimerkiksi testaamalla releen toimintaportaat useilla eri asetteluarvoilla. Koska kytkinten asentoja ja toimintaportaiden asetteluarvoja joudutaan kuitenkin väliaikaisesti muuttamaan koestuksen aikana on varmistettava, että koestuksen päätyttyä osataan muuttaa asettelut takaisin normaalitilanteen mukaisiksi. Releen mukana seuraavassa referenssikortissa on paikka kunkin asetteluarvon merkitsemiseksi. Toisiokoestusta varten rele on irroitettava suojauspiiristään joko katkaisevien riviliittimien avulla tai käyttämällä releen yhteyteen ennalta asennettua koestusliitintä. Huom! Virtamuuntajien toisiopiirit eivät saa koestuksen missään vaiheessa aueta. Kytkettäessä suojareleelle apujännite mittaavat pistoyksiköt suorittavat itsetestauksen, jonka ulkopuolelle jäävät ainoastaan sovitusmuuntaja sekä lähtöreleiden koskettimet. Suojareleen toimintakunnon testaus suoritetaan tavanomaisilla releen koestuslaitteilla, jolloin saadaan testattua myös sovitusmuuntaja, lähtöreleet ja toiminta-arvojen tarkkuus. Koestuksessa tarvitaan: - säädettävä jännitemuuntaja 0...260 V, 1 A - virtamuuntaja - ampeerimittari (tarkkuus ± 0,5%) - ajanmittaukseen kello tai laskuri - tasajännitelähde apusähkön syöttöä varten - kytkimiä ja lamppuja - syöttö- ja mittausjohtimia - yleismittari Virtamuuntajan toision arvot on valittava sen mukaan, onko käytetty nimellisvirta 1 A vai 5 A. Samoin nimellisvirta on huomioitava kytkettäessä mittausjohtoja releen liittimille (ks. jakso "Tulo- ja lähtöliittimien erittely"). 18
KELLON KÄYNNISTYS A + (~) Uaux S2 L1 L2 L3 - (~) KELLON PYSÄYTYS BS IRF START1 SIGNAL1 TRIP2 TRIP1 69 68 80 81 78 77 72 71 70 62 61 11 10 25 26 27 37 38 39 C B A D _ 1A 5A E U3 1 1 1 1 + - SGR/1 U3 2 4 7 5 8 6 SGR IRF TS1 35 ms Io> SGB SS2 4 5 L1 N 66 TS2 t>,k Io> U1 I/O SPAJ 115 C U2 65 1A 5A S1 Kuva 8. Erovirtarele SPAJ 115 C:n koestuskytkentä Kun koestuskytkentä on valmis ja valintakytkimet aseteltu kytketään apujännite päälle. Koestuskytkennän toiminta voidaan vielä varmistaa yleismittarin avulla. 19
Sovitusmuuntajien tarkistus Releelle syötetään puhdasta sinimuotoista virtaa ja tarkistetaan, että releen näytöltä luettu virta-arvo vastaa ampeerimittarin osoittamaa arvoa. Mittaukset voidaan suorittaa esimerkiksi nimellisvirralla. Sovitusmuuntajan tarkastus tehdään kummallekin mittaustulolle erikseen. Erovirtaportaan I 0 > tarkistus Kytkinryhmän SGR kytkimet tulee koestusta varten ohjelmoida seuraavasti: Kytkin Asento 1 1 2 0 3-4 0 5 0 6 0 7 1 8 0 Tällöin lähtöreleillä on seuraavat toiminnot: Lähtörele (liitinväli) A (65-66) B (68-69) C (80-81) D (77-78) E (71-72) Toiminto I 0 >-portaan laukaisu ei käytössä tieto I 0 >-portaan laukaisusta (L3) ei käytössä itsevalvontahälytys (L1) Toiminta-arvo ja -aika Koestus suoritetaan kuvan 8 mukaisesti. Suljetaan kytkin S1 ja nostetaan mittausvirtaa hitaasti kunnes rele toimii (lamppu L3 syttyy) ja luetaan ampeerimittarilta havahtumisvirran arvo. Suojareleen toiminta-aikaa mitattaessa releelle syötettävä virta asetellaan arvoon 2 x I 0 >- portaan asetteluarvo. Kello käynnistetään kytkimen S1 sulkemisesta ja pysäytetään koskettimelta 65-66 lähtöreleen A toimiessa. Releen laukaistessa oikeassa alakulmassa oleva merkkilamppu I 0 > syttyy punaisena. Lukitus Mittaavan yksikön piirikortilla olevan kytkinryhmän SGB kytkimet 4 ja 5 on aseteltava asentoon 1 (ON). Myös kytkimen SGR/1 on oltava asennossa 1. Lukituksen tarkistus tapahtuu tuomalla apujännitteen suuruinen jännite kytkimen S2 kautta suojareleen liittimille 10-11. Nostettaessa virtaa rele ei anna laukaisusignaalia. 20
Nollavirtaportaan I 0 > tarkistus Kytkinryhmän SGR kytkimet tulee koestusta varten ohjelmoida seuraavasti: Kytkin Asento 1 1 2 1 3 0 4 0 5 1 6 0 7 0 8 0 Tällöin lähtöreleillä on seuraavat toiminnot: Havahtuminen Mittausvirtaa nostetaan hitaasti, kunnes rele havahtuu (lamppu L2 syttyy) ja luetaan virtamittarilta havahtumisvirran arvo. Toiminta-aika Vakioaikatoiminta Releelle syötettävä virta asetellaan arvoon 2 x I 0 >-portaan asetteluarvo. Kello käynnistetään kytkimen S1 sulkemisesta ja pysäytetään koskettimelta 68-69 lähtöreleen B toimiessa. Käänteisaikatoiminta Lähtörele (liitinväli) A (65-66) B (68-69) C (80-81) D (77-78) E (71-72) Toiminto ei käytössä I 0 >-portaan laukaisu tieto I 0 >-portaan laukaisusta (L3) I 0 >-portaan havahtuminen (L2) itsevalvontahälytys (L1) Mikäli releelle on aseteltu käänteisaikatoiminta, on koestus suoritettava mittaamalla toimintaaika kahdella eri virta-arvolla (2 x I 0 > ja 10 x I 0 >) ja vertaamalla niitä käänteisaikakäyrästöstä saataviin toiminta-aikoihin. Itsevalvonnan lähtöreleen (IRF) testaus Itsevalvonnan merkkivalon IRF ja lähtöreleen E toiminta itsevalvonnan hälytyssignaalin aktivoituessa voidaan testata ns. Trip-test -toiminnolla, joka on esitetty tämän käyttöohjeen liitteessä "C-tyypin SPC-relepistoyksiköiden yleiset ominaisuudet". Lähtöreleen E toiminnan kytkennässä ilmaisee lamppu L1. 21
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 kehikoissa, liittimissä ja relemoduuleissa - pölyyntymiseen kehikon sisällä; pöly poistetaan varovasti paineilmalla puhaltaen tai pehmeällä harjalla harjaten - 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. Huom! Suojarele sisältää piirejä, jotka voivat vioittua staattisen sähkön purkauskipinästä. Jos joudut käsittelemään ulosvedettyjä pistoyksiköitä, varmista ensin esimerkiksi koskettamalla laitteen koteloa, että olet samassa potentiaalissa laitteen kanssa. Varaosat Erovirta- ja nollavirtarelemoduuli SPCJ 2C30 Yhdistetty teholähde- ja I/O-moduuli - U aux = 80...265 V ac/dc SPTU 240 S1 - U aux = 18...80 V dc SPTU 48 S1 Kotelo (sis. liitäntämoduulin) SPTK 2E17 Liitäntämoduuli SPTE 2E17 Väyläliitäntämoduuli SPA-ZC 17_ tai SPA-ZC 21_ Tilausnumerot Erovirtarele ilman koestusliitintä SPAJ 115 C Erovirtarele varustettuna koestusliittimellä RTXP 18 SPAJ 115 C RS 421 012 -AA, CA, DA, FA RS 421 212 -AA, CA, DA, FA Tilausnumeron viimeiset kirjaimet ilmaisevat suojareleen nimellistaajuuden f n ja apujännitteen U aux alueen seuraavasti: AA: f n = 50 Hz ja U aux = 80...265 V ac/dc CA: f n = 50 Hz ja U aux = 18...80 V dc DA: f n = 60 Hz ja U aux = 80...265 V ac/dc FA: f n = 60 Hz ja U aux = 18...80 V dc 22
Mittapiirrokset ja asennus Suojareleen kotelo on perusmuodossaan tarkoitettu uppoasennukseen. Asennussyvyyttä voidaan pienentää 40 mm käyttämällä korotuskehystä SPA-ZX 111, 80 mm käyttämällä korotuskehystä SPA-ZX 112 tai 120 mm käyttämällä korotuskehystä SPA-ZX 113. Pinta-asennuskotelon lajimerkki on SPA-ZX 115. 142 30 250 216 186 34 129 ±1 162 136 a b 139 ±1 Paneelin aukotus Korotuskehys SPA-ZX 111 SPA-ZX 112 SPA-ZX 113 a 176 136 96 b 74 114 154 Kuva 9. Erovirta- ja nollavirtarele SPAJ 115 C:n asennus- ja mittapiirrokset Releen kotelo on valmistettu vaalean harmaaksi maalatusta alumiiniprofiilista. 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 enintään 6 mm 2 tai kaksi enintään 2,5 mm 2 johdinta. 9-napainen D-liitin on tarkoitettu sarjaliikenteen käyttöön. Tilaustiedot Esimerkiksi 1. Lukumäärä ja lajimerkki 15 kpl SPAJ 115 C 2. Tilausnumero RS 421 012 -AA 3. Nimellistaajuus f n = 50 Hz 4. Apujännite U aux = 110 V dc 5. Lisätarvikkeet 15 kpl liitäntämoduuleja SPA-ZC 21 MM 2 kpl lasikuitukaapeleita SPA-ZF MM 100 14 kpl lasikuitukaapeleita SPA-ZF MM 5 6. Erikoistoivomukset - 23
SPCJ 2C30 Erovirta- ja nollavirtarelemoduuli Käyttöohje ja tekninen selostus B I I I o I o IRF STEP 2.5 I o > [%] I n 0.5 5.0 STEP 20 I o > [%] I n 5.0 40 t o >[s] k 0.6 0.1 1.0 SG1 1 2 3 4 5 6 7 8 0 1 RESET I o > I o > 1411 SPCJ 2C30
1MRS 751824-MUM FI Julkaistu 2000-08-11 Päivitetty 2002-10-09 Versio B (korvaa 34 SPCJ 11 FI1) Tarkastanut MK Hyväksynyt OL SPCJ 2C30 Erovirta- ja nollavirtarelemoduuli Pidätämme itsellämme oikeuden muutoksiin ilman ennakkoilmoitusta Sisältö Ominaisuuksia... 2 Toimintaselostus... 3 Lohkokaavio... 4 Etukilpi... 5 Toimintamerkit... 5 Asettelut... 6 Ohjelmointikytkimet... 6 Mittaustiedot... 7 Rekisteröidyt tiedot... 8 Asettelujen ja rekistereiden pää- ja alavalikot... 10 Käänteisaikaominaiskäyrät (päivitetty 2002-10)... 11 Tekniset tiedot... 16 Tapahtumakoodit... 17 Kaukosiirrettävät tiedot... 17 Vikakoodit... 21 Ominaisuuksia Kiintoaikahidastettu erovirtaporras I 0 >, jonka asettelualueeksi voidaan valita 0,5 5 % x I n Vakio- tai käänteisaikahidastettu nollavirtaporras I 0 >, jonka asettelualueeksi voidaan valita 5 40 % x I n Molempien toimintaportaiden laukaisu voidaan estää ulkoisella ohjaussignaalilla Näyttö osoittaa mittaus- ja asetteluarvot sekä vikahetkellä rekisteröityjä tietoja Itsevalvonta tarkkailee jatkuvasti elektroniikan ja mikroprosessorin toimintaa ja todettuaan pysyvän vian antaa ohjauksen hälytysreleelle sekä lukitsee muut ulostulot 2
Toimintaselostus Yhdistetty erovirta- ja nollavirtarelemoduuli SPCJ 2C30 mittaa kahta virtasignaalia; erovirtaa I 0 sekä nollavirtaa I 0. Erovirta muodostetaan releen ulkopuolisella kytkennällä. Relemoduuli sisältää kaksi toimintaporrasta, yhden kumpaakin mitattavaa virtaa varten. Erovirtaporras I 0 > toimii hetkellisenä ja antaa laukaisusignaalin TS1, jos mitattava erovirta ylittää tämän portaan asetteluarvon. Nollavirtaporras I 0 > havahtuu, jos portaan mittaama virta ylittää asetteluarvon. Havahtuessaan porras antaa havahtumissignaalin SS2 ja samalla syttyy portaan toimintamerkki keltaisena. Mikäli toimintaporras on edelleen havahtuneena portaalle asetellun toiminta-ajan t 0 > kuluttua, porras antaa laukaisusignaalin TS2. Laukaisseen portaan toimintamerkki syttyy punaisena. Havahtumisen ja laukaisujen toimintamerkeille voidaan ohjelmointikytkinryhmällä SG2 ohjelmoida itsepito, jolloin ne jäävät palamaan vaikka toiminnan aiheuttanut signaali laskee alle asetteluarvon. Palamaan jääneet toimintamerkit kuitataan releen etupaneelista painamalla RESET-painiketta tai SPA-väylän kautta komennolla V101 tai V102. Erovirtaportaan I 0 > laukaisu voidaan estää tuomalla portaalle estosignaali BTS1. Vastaavasti nollavirtaportaan I 0 > laukaisu estyy, jos portaalle tuodaan estosignaali BTS2. Ulkoisten lukitusten ohjelmointi tehdään releyhdistelmäkohtaisesti relemoduulin piirilevyllä olevassa kytkinryhmässä SGB. Kytkinryhmässä SGB ohjelmoidaan tulevien lukitusten lisäksi releyhdistelmässä mahdollisesti käytettävälle jälleenkytkentäyksikölle lähtevät käynnistyssignaalit. Kytkinryhmän SGB ohjelmointiohje on esitetty releyhdistelmän käyttöohjeessa relemoduulien keskinäisiä signaaleja esittävässä kaaviossa. Erovirtaportaan I 0 > asettelualue on 0,5 5% x I n. Toiminta-aika on kiinteä ja tyypillisesti 35 ms. Nollavirtaportaan I 0 > asettelualue on 5 40 % x I n. Tämä porras voi toimia joko vakio- tai käänteisaikaisena. Valinta tehdään kytkimellä SG1/6. Vakioaikatoiminnassa toiminta-ajalle on valittavissa kolme eri asettelualuetta; 0,1 1s, 1 10 s tai 10 100 s. Valinta suoritetaan kytkimillä SG1/7 ja SG1/8. Käänteisaikatoiminnassa I 0 >-portaan toimintakarakteristikan jyrkkyydelle on neljä eri vaihtoehtoa. Käytettävä ominaiskäyrästö valitaan kytkimillä SG1/7 ja SG1/8. Molempien toimintaportaiden laukaisuille voidaan erikseen valita itsepito. Tällöin laukaisulähtö jää aktiiviseksi, vaikka laukaisun aiheuttanut signaali häviää. Laukaisut kuitataan painamalla samanaikaisesti etupaneelin STEPja RESET-painikkeita tai SPA-väylän kautta komennolla V101 tai V102. I 0 >-portaan laukaisun itsepito valitaan kytkimellä SG1/3 ja I 0 >-portaan laukaisun itsepito kytkimellä SG1/ 4. Sekä erovirran että nollavirran tulopiiri on varustettu tehokkaalla suodatuksella, jonka avulla mitatun virran harmoniset aallot vaimennetaan, ks. kuva 1. db 5 0-5 -10-15 -20-25 -30 0 1 2 3 4 5 6 7 f/fn Kuva 1. Erovirran ja nollavirran tulopiirien suodatusominaisuudet 3
Lohkokaavio Kuva 2. Erovirta- ja nollavirtamoduulin SPCJ 2C30 lohkokaavio I 0 I 0 BS1, BS2, BS3 BTS1 BTS2 SG1 SG2 SGB TS1 SS2 TS2 AR1, AR3 I 0 > I 0 > t 0 > Y R Mitattava erovirta Mitattava nollavirta Ulkoiset lukitussignaalit I 0 >-portaan laukaisun lukitus I 0 >-portaan laukaisun lukitus Ohjelmointikytkinryhmä relemoduulin etukilvessä Toimintamerkkien ohjelmointikytkinryhmä (ei kuvassa) Lukitussignaalien ja jälleenkytkentöjen käynnistyssignaalien ohjelmointikytkinryhmä (piirilevyllä) I 0 >-portaan laukaisusignaali I 0 >-portaan havahtumissignaali I 0 >-portaan laukaisusignaali Jälleenkytkentöjen käynnistyssignaalit Erovirtaportaan toiminta-arvon asettelu Nollavirtaportaan havahtumisarvon asettelu Nollavirtaportaan toiminta-aika Keltainen merkkilamppu, havahtuminen Punainen merkkilamppu, laukaisu Huom! Kaikkia relemoduulin tulo- ja lähtösignaaleja ei välttämättä ole johdotettu jokaisen tätä moduulia käyttävän releyhdistelmän liittimille. Se, mitkä signaalit on johdotettu liittimille, ilmenee k.o. releyhdistelmän pistoyksiköiden keskinäisiä signaaleja esittävästä kaaviosta. 4
Etukilpi B I I Yksinkertaistettu kojesymboli Virran mittauksen merkkilamput I o I o IRF Itsevalvontahälytyksen merkkilamppu Näyttö I 0 >-portaan toiminta-arvon asettelupotentiometri ja merkkilamppu STEP 2.5 I o > [%] I n 0.5 5.0 STEP Näytön askelluspainike I 0 >-portaan havahtumisarvon asettelupotentiometri ja merkkilamppu I 0 >-portaan toiminta-ajan tai aika-kertoimen asettelupotentiometri ja merkkilamppu 20 I o > [%] I n 5.0 40 0.6 t o >[s] k 0.1 1.0 SG1 1 2 3 4 5 6 7 8 0 1 RESET Ohjelmointikytkinryhmä SG1 Kytkinryhmien SG1 ja SG2 merkkilamppu Kuittauspainike I o > I o > Toimintamerkit 1411 SPCJ 2C30 Relemoduulin lajimerkki Kuva 3. Erovirta- ja nollavirtarelemoduulin SPCJ 2C30 etukilpi Toimintamerkit Erovirtaportaan toimintamerkki I 0 > syttyy punaisena portaan toimiessa. Nollavirtaportaalla on oma kelta-punainen toimintamerkkinsä I 0 >. Se syttyy keltaisena, kun I 0 >-porras havahtuu ja punaisena, kun porras antaa laukaisusignaalin. Toimintamerkeille voidaan toisistaan riippumatta ohjelmoida itsepito, jolloin toimintamerkki jää palamaan vaikka toiminnan aiheuttanut signaali laskee alle asetteluarvon. Esimerkiksi, jos I 0 >-portaan laukaisun toimintamerkille on ohjelmoitu itsepito, syttyy merkkivalo normaalisti keltaisena, kun I 0 >-porras havahtuu ja punaisena, kun porras antaa laukaisusignaalin. Toimintaportaan palautuessa jää punainen merkkivalo kuitenkin edelleen palamaan. Palamaan jääneet toimintamerkit kuitataan releen etupaneelista painamalla RESET-painiketta tai SPA-väylän kautta komennolla V101 tai V102. Kuittaamatta jätetty toimintamerkki ei vaikuta relemoduulin toimintaan. Itsevalvontahälytyksen merkkilamppu osoittaa, että relemoduulin itsevalvonta on huomannut pysyvän vian. Merkkilamppu syttyy punaisena pian vian löytymisen jälkeen. Samalla relemoduuli antaa ohjauksen releyhdistelmän itsevalvontakoskettimelle. Lisäksi useimmissa vikatapauksissa moduulin näyttöön syttyy vikakoodi, joka kertoo, minkä tyyppisestä viasta on kysymys. Vikakoodi koostuu punaisesta ykkösestä ja vihreästä koodinumero-osasta, jotka eivät ole kuitattavissa pois moduulin näytöstä. Vian sattuessa vikakoodi tulee kirjoittaa muistiin ja ilmoittaa huoltoyhteydenotossa. 5
Asettelut Asetteluarvot ilmaistaan näytön kolmella oikeanpuoleisimmalla numerolla. Asettelupotentio- metrin alapuolella palava merkkilamppu osoittaa, mikä asetteluarvo kulloinkin on näytössä. I 0 >/I n I 0 >/I n I 0 >-portaan toimintavirta prosentteina releen nimellisvirrasta, asettelualue 0,5 5 % x I n I 0 >-portaan havahtumisvirta prosentteina releen nimellisvirrasta, asettelualue 5 40 % x I n t 0 > Vakioaikatoiminnassa I 0 >-portaan toiminta-aika sekunteina. Asettelualue riippuu k> kytkinten SG1/7 ja SG1/8 asennosta ja sen vaihtoehdot ovat 0,1...1,0 s, 1 10 s ja 10...100 s. Käänteisaikatoiminnassa aikakerroin k, asettelualue 0,1 1,0. Lisäksi näytöltä voidaan lukea etukilven ohjelmointikytkinryhmän SG1 tarkistussumma, kun kytkinryhmän alapuolella oleva merkkilamppu palaa. Tämän avulla varmistutaan siitä, että kytkimet on aseteltu oikein ja ne ovat toimintakunnossa. Tarkistussumman laskeminen on esitetty käyttöohjeessa "C-tyypin SPC-relepistoyksiköiden yleiset ominaisuudet". Ohjelmointikytkimet Sovellutuskohtaiset lisätoiminnot valitaan relemoduulin etulevyssä sijaitsevan ohjelmointikytkinryhmän SG1 avulla. Kytkinten numerot 1 8 sekä asennot 0 ja 1 on merkitty kilpeen. Kytkin Toiminta SG1/1 Ei käytössä. Oltava asennossa 0. SG1/2 Ei käytössä. Oltava asennossa 0. SG1/3 Erovirtaportaan I 0 > laukaisusignaalin TS1 itsepidon valinta. Kun SG1/3=0, laukaisusignaali TS1 palautuu perustilaansa (= lähtörele päästää), kun toiminnan aiheuttanut mittaussignaali palautuu alle toiminta-arvon. Kun SG1/3=1, laukaisusignaali TS1 jää aktiivitilaan (= lähtörele vetäneenä), vaikka mittaussignaali laskee alle toiminta-arvon. Laukaisusignaali palautetaan tällöin perustilaansa releen etupaneelista painamalla samanaikaisesti STEP- ja RESETpainikkeita tai kaukokäytön kautta komennolla V101. Käytettäessä kuittaukseen STEP- ja RESET-painikkeita myös muistiin rekisteröityneet tiedot nollautuvat. SG1/4 Nollavirtaportaan I 0 > laukaisusignaalin TS2 itsepidon valinta. Kun SG1/4=0, laukaisusignaali TS2 palautuu perustilaansa (= lähtörele päästää), kun toiminnan aiheuttanut mittaussignaali palautuu alle havahtumiskynnyksen. Kun SG1/4=1, laukaisusignaali TS2 jää aktiivitilaan (= lähtörele vetäneenä), vaikka mittaussignaali laskee alle havahtumiskynnyksen. Laukaisusignaali palautetaan tällöin perustilaansa releen etupaneelista painamalla samanaikaisesti STEP- ja RESETpainikkeita tai kaukokäytön kautta komennolla V101. Käytettäessä kuittaukseen STEP- ja RESET-painikkeita myös muistiin rekisteröityneet tiedot nollautuvat. SG1/5 Ei käytössä. Oltava asennossa 0. 6
Kytkin SG1/6 SG1/7 SG1/8 Toiminta Kytkimellä SG1/6 valitaan, toimiiko I 0 >-porras vakio- vai käänteisaikatoiminnassa. Kytkimillä SG1/7 ja SG1/8 valitaan vakioaikatoiminnassa toiminta-ajan t 0 > asettelualue, käänteisaikatoiminnassa käytettävä ominaiskäyrästö. SG1/6 SG1/7 SG1/8 Toimintatapa Toiminta-aika t 0 > tai ominaiskäyrästö 0 0 0 vakioaika 0,10 1,00 s 0 1 0 vakioaika 1,00 10,0 s 0 0 1 vakioaika 1,00 10,0 s 0 1 1 vakioaika 10,0 100 s 1 0 0 käänteisaika Extremely inverse 1 1 0 käänteisaika Very inverse 1 0 1 käänteisaika Normal inverse 1 1 1 käänteisaika Long time inverse Kytkinryhmä SG2 sijaitsee kytkinryhmän SG1 tarkistussumman kolmannessa alavalikossa ja on ns. pehmokytkinryhmä. Kytkinryhmällä SG2 ohjelmoidaan havahtumisen ja laukaisujen toimintamerkkien toimintatapa. Toimintamerkit voidaan vapaasti ohjelmoida joko pysymään (itsepito) tai palautumaan toiminnan aiheuttaneen signaalin laskettua alle asetteluarvon. Ohjelmoiminen tapahtuu määrittelemällä kytkinryhmälle tarkistussumma seuraavan taulukon mukaisesti. Oletusasetteluna havahtumissignaalille on aseteltu palautuva toiminta ja laukaisusignaaleille itsepito. Itsepitotoimintaa vastaava luku Tehdasasettelu Punainen toimintamerkki, I 0 >-lauk. 2 2 Keltainen toimintamerkki, I 0 >-hav. 4 0 Punainen toimintamerkki, I 0 >-lauk. 8 8 Tarkistussumma 14 10 Relemoduulin piirilevyllä on kytkinryhmä SGB, jonka kytkimillä 4...8 ohjelmoidaan moduulille eri releyhdistelmissä mahdollisesti tulevat lukitussignaalit. Kytkimillä 2 ja 3 ohjelmoidaan jälleenkytkentäyksikölle lähtevät käynnistyssignaalit. Kytkin SGB/1 ei ole käytössä. Kytkinryhmän SGB ohjelmointiohje on esitetty releyhdistelmän käyttöohjeen yleisessä osassa pistoyksiköiden välisiä signaaleja esittävässä kaaviossa. Mittaustiedot Mittaustiedot ilmaistaan näytön kolmella oikeanpuoleisimmalla numerolla. Näytettävä mittaustieto osoitetaan merkkilampulla. Merkkilamppu I 0 I 0 Mittaustieto Yksikön mittaama nollavirta prosentteina releen nimellisvirrasta Yksikön mittaama erovirta prosentteina releen nimellisvirrasta. Jos mitattava virta on suurempi kuin n. 60 % x I n, näkyvät näytössä merkit - - -. 7