Ochrany v PRE. Radek Hanuš. Pražská energetika, a.s.

Transkript

1 Radek Hanuš Pražská energetika, a.s.

2 Ochrany elektroenergetických zařízen zení Monitorují provozní stav chráněného ho zařízen zení. Provádí zásah, pokud chráněný ný objekt přejde z normáln lního stavu do stavu poruchového. ho.

3 Poruchové stavy v rozvodu Zkraty Přetížení Přepětí Podpětí Pokles kmitočtu tu Zvýšen ení kmitočtu tu Zemní spojení

4 Druhy a charakteristiky ochran Elektrické - sledují tyto veličiny: iny: Proud, napětí,, fázi, f frekvenci, Ochrany nadproudové, nad / podpěťové, impedanční - distanční, frekvenční, rozdílové, srovnávací Neelektrické - sledují např.. tlak plynu, intenzitu světla, Buchholzovo relé, záblesková ochrana

5 Rozdělen lení ochran dle funkčního principu Ochrana nadproudová napěť ěťová distanční rozdílov lová srovnávac vací wattová jalová frekvenční při i nesymetrii Sledovaná veličina ina proud napětí impedance rozdíl l proudů rozdíl l fáze f proudů činný výkon jalový výkon kmitočet zpětný proud nebo napětí

6 Rozdělen lení ochran dle doby působenp sobení Mžiková Časově nezávisl vislá Časově závislá

7 Rozdělen lení ochran dle konstrukce Elektromechanická Tranzistorová (polovodičov ová) Digitáln lní

8 Rozdělen lení chráněného ho zařízen zení - obecně Generátory Motory Transformátory Přípojnice Vedení Kabely Troleje Vypína nače

9 Rozdělen lení chráněného ho zařízen zení v PRE Vedení 110 kv Rozvodny 110 kv Transformace 110/22 kv Rozvodny 22 kv Vedení 22 kv

10 Chránění vedení 110 kv

11 Chránění vedení 110 kv Kabelové vedení - Povinně - srovnávac vací a distanční ochrana Venkovní vedení - Povinně - distanční ochrana - Doplňkov kově - srovnávac vací nebo - další distanční ochrana

12 Chránění vedení 110 kv Prostředky ke zvýšen ení spolehlivosti Hlavní a záloz ložní cívky vypína nače Automatika selhání vypína nače - zpravidla integrována na do distančních ochran Automatika opětn tného zapnutí - součást stí distančních i srovnávac vacích ch ochran

13 Ochrany vedení 110 kv

14 Princip distanční ochrany Distanční chránění je využíváno zejména pro chránění vedení zvn a vvn, výjimečně vn. Výhody: selektivní nastavení vzdálené zálohování měření z jednoho místa

15 Veličiny Uˆ a ˆI určují k impedanci zkratové smyčky a tím i vzdálenost zkratu od ochrany. k

16 Připojení distanční ochrany k sekundárním obvodům přístrojových transformátorů

17 α ϕ ϕ Charakteristika digitální distanční ochrany

18 Selektivita v síti chráněné nadproudovými ochranami výhoda distančních ochran -chránění v základním čase

19 Blokové schéma digitální distanční ochrany

20 x r = tg ϕ = k konst. ϕ Vysunutá kruhová charakteristika offset-mho Charakteristika digitální distanční ochrany ABB REL 511

21 Impedance viděná distanční ochranou při zemní poruše Nutná kompenzace zemní cesty při jednofázových poruchách

22 Provozní impedance -zátěž α R prov = U min 3. I max ϕ ϕ P ϕ prov = arccos = S Q = arcsin = arctan S Q P Impedanční charakteristika distanční ochrany Siemens 7SA6

23 Nastavování distančních ochran Impedančně časové charakteristiky distančních ochran Zˆ 1A = 0,85. Zˆ A ( ) ( ) ( ) ( ) Zˆ = 0,85. Zˆ + Zˆ = 0,85. Zˆ + 0,85. Zˆ 2A A 1B A B ( ) Zˆ = 0,85. Zˆ + Zˆ = 0,85. Zˆ + 0,85. Zˆ + 0,85. Zˆ 3A A 2B A B C

24 Impedančně časové charakteristiky distančních ochran oboustranně napájená síť

25 ϕ

26 Základní pravidla pro nastavování distančních ochran

27 Základní pravidla pro nastavování distančních ochran

28 Strhávání charakteristik distančních ochran

29 Správné měření, určení druhu a vzdálenosti poruchy distanční ochranou či lokátorem poruch je do určité míry ovlivněno následujícími negativními specifickými vlivy: Boční napájení Impedanční nesymetrie přenosových a distribučních sítí - neprovádění transpozic vodičů - instalace vodivějších zemnících lan Paralelní vlivy Vliv odporu poruchy Kývání elektráren Chránění T odboček

30 Boční napájen jení Zkrat na vedení s bočním napájením

31 ˆ ˆ ˆ U A ˆ ˆ Ib Z = = Z + Z +. Zˆ Iˆ Iˆ D AB BP BP v v Průběh měřené impedance ochranou při posuvném zkratu

32 Podélné parametry vedení: vlastní složkové Pro nastavení ochran a lokátorů: Složkové parametry Neprovádění transpozic vodičů Instalace vodivějších zemnících lan

33 Vedení složené z rozdílných úseků Ĥ1 Ĥ2 Ĥ3 Ĥ4 Ĥ 5 Jiný typ: Fázového vodiče, stožáru, zemnícího lana, rezistivity země.

34 Typy stožárů vedení vvn a zvn:

35 proud v z.l. (%) Fe50 Fe70 AlFe25 AlFe70 SOUDEK AlFe110 AlFe185 zemnící lano Velikost proudu tekoucího fázovým vodičem je 100%. Proud I1Z je proud v zemnícím lanu, který je indukován od sousledné složky proudu protékající fázovými vodiči. Proud 3I0Z představuje proud tekoucího zemnícím lanem při jednofázové zemní poruše. AlFe240 AlFe450 AlFe680 I1Z 3I0Z Závislost proudu tekoucího zemnícím lanem na typu zemnícího lana pro stožár Soudek a Donau proud v z.l. (%) Fe50 Fe70 AlFe25 AlFe70 DONAU AlFe110 AlFe185 zemnící lano AlFe240 AlFe450 AlFe680 I1Z 3I0Z

36 Paralelní vlivy vzájemná impedance mezi potahy a, c

37 Velikost vzájemné nulové reaktance pro paralelní vedení typu Soudek a různá zemnící lana SOUDEK 1,00 0,90 X0M (ohm/km) 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 bez z.l. z.l. Fe70 z.l. AlFe25 z.l. AlFe185 0, d (m)

38 Paralelní vedení napájené z obou stran s posuvným zkratem

39 Chyba vyměření posuvného zkratu distanční ochrany D1 v případě napájení zkratu z obou stran SOUDEK bez z.l chyba měření (%) ,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 x / l Ib/Ia=0 Ib/Ia=1 Ib/Ia=4 Chyba vyměření posuvného zkratu dosahuje kladných i záporných hodnot a je značně závislá na velikosti poměru zkratových příspěvků z obou stran.

40 Vliv odporu poruchy Schéma ES s poruchovým odporem napájeným ze dvou stran Impedance viděná distanční ochranou pro oboustranné napájení odporu poruchy bez úhlové diference mezi proudy I a ˆa Iˆb

41 Impedance viděná distanční ochranou pro oboustranné napájení odporu poruchy při úhlové diferenci mezi proudy Iˆ a a Iˆ b ϑ ϕ ϕ Δ Δ ϕ ϕ

42 Xp (ohm ) 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 z.l. Fe50 z.l. AlFe25 z.l. AlFe70 z.l. AlFe450 Viděná doplňková reaktance poruchy v závislosti na velikosti zemnícího odporu stožáru a na typu zemnícího lana 0, Rz (ohm)

43 Kývání elektráren ren

44 Chránění T-odboček

45 Princip srovnávac vací ochrany arg ( i a ) - arg( i b) < α arg ( i a ) - arg( i b ) > α

46 Průchozí zkraty Oblast působení srovnávací ochrany Provozní stav Provozní stav Oblast působení srovnávací ochrany Průchozí zkraty Charakteristika srovnávac vací ochrany

47 Chránění transformátor torů 110/22 kv

48 Chránění transformátor torů 110/22 kv Tr. 63 MVA Tr. 40 MVA Tr. 25 MVA

49 Ochrany transformátor torů 110/22 kv 1. Nadproudová (I>, I>>) a kostrová ochrana transformátoru toru (I N >). 2. Rozdílov lová ochrana vč. záložní nadproudové ochrany. Zahrnuje i tepelný model transformátoru. toru. 3. Nadproudová a kostrová ochrana odporníku, vč.. tepelného modelu odporníku. 4. Buchholzovo plynové relé. Pozn.: Tepelný model transformátoru a odporníku nevypínají jsou pouze na signál.

50 W12 W22 W32 POLE AEA 20 Q3 Q2 Q1 QE3 QM TA1 200/1/1/1/1 A 15/30/30/30 VA 0,2; 5P 20 n <10 QE6 Q6 QE5 W52 Q5 TA6 200/1/1 A 15/30 VA 5P10 TL1 TL2 T /22 kv 40 MVA TA3 200/5 A 25 VA n = 5 Q1 Q1 R1 TA4 200/5 A 30 VA 1, n = 5 TA5 200/5 A 30 VA 1, n = 5 Q1 W12 W22 TA1 1250/5/5 A 30/66 VA 0,5/1; n<5>10 TA2 1250/5 A 30 VA 5, n = 15 Q1 QM1 Q2 POLE AJA 49

51 Ochrany Tr. 110/22 kv

52 Ochrany Tr. 110/22 kv

53 Princip rozdílov lové ochrany i 1 i 2 i 3 i i n Δ i Σ i k= 0

54 Oblast působení rozdílové ochrany d a charakteristika poruchy b c Iˆ = Iˆ + Iˆ diff prim. sek. Iˆ = Iˆ + Iˆ stab prim. sek. Charakteristika rozdílov lové ochrany

55 Zapínac nací ráz z transformátoru toru Current Wind.1 il1 w1/a ,1 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 t/s Current Wind.1 il2 w1/a ,1 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 t/s Current Wind.1 il3 w1/a ,1 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 t/s - blokování rozdílové ochrany od 2. a 5. harmonické proudu

56 Výhody digitáln lních ochran Přesnost, citlivost Spolehlivost - samokontrola Variabilita charakteristik Více sad nastavení Logické vazby Kompaktní provedení Malá spotřeba v proudových a napěť ěťových obvodech

57 Výhody digitáln lních ochran Rychlost působenp sobení Široká škála příslup slušenství - poruchový zapisovač, deník k událost lostí, harmonická analýza, atd.

58 poruchový zapisovač ochrany

59 Current Wind.1 il1 w1/a Current Wind.1 il2 w1/a ,5% 113,60 100,0% 146,63 32,9% 48,28 16,3% 23,96 3,5% 5,12 DC Harmonics/Hz 86,7% 146,34 100,0% 168,81 31,1% 52,49 5,9% 10,01 DC Harmonics/Hz 2,6% 4,44 3,5% 5,13 2,7% 4,62 0,2% 0,23 0,6% 1,06 harmonická analýza Current Wind.1 il3 w1/a ,5% 4,78 100,0% 73,22 91,0% 66,65 30,2% 22,08 DC Harmonics/Hz 4,7% 3,42 1,1% 0,78 1,8% 1, IL1 +90 fázorový diagram IL3 I5 I5 IN IN ±180 0 ±180 0 IL3 IL2 IL1 IL2 100,0 A -90 3,0 A -90 IL1 IL2 IL3 IN I5

60 Chránění vedení 22 kv Kabelové vedení Venkovní vedení - Nadproudové chránění v soustavě,, kde je uzel soustavy přizemnp izemněn n přes p odporník. - Tam kde je uzel soustavy přizemnp izemněn n přes p tlumivku, jsou použity zemní relé GSC.

61 Trafo 110/22 kv I > 2000 A t > 2,0 s I > 1500 A t > 1,6 s Rozpínací stanice 22 kv I > 360 A I > 240 A N t > 1,3 s I >> 900 A t >> = t > -0,2 s I > 360 A I >> 900 A I N > 240 A t >> = t > -0,2 s t > 1,3 s I > 360 A I >> 900 A I N > 120 A t >> = t > -0,2 s t > 1,0 s Nastavení nadproud. ochran v síti s 22 kv PRE. Rozpínací stanice 22 kv I > 360 A I >> 900 A I N > 120 A t >> = t > -0,2 s t > 1,0 s I > 360 A I > 120 A N t > 0,7 s I >> 900 A t >> = t > -0,2 s Rozpínací stanice 22 kv Distribuce I > 360 A I > 120 A N t > 0,7 s I > 240 A I >120 A t N > 0,4 s I >> 900 A t >> = t > -0,2 s

62 Problematika kapac. proudů Trafo 110/22 kv IC I R I C I C I R I C I C I R I C I R

63 Charakteristika nadproudové ochrany P Oblast působení nadproudové ochrany

64 Vylepšenípomocípodpěťového blokování nadproudových ochran U A > Z Z A S. U + Z S A U B > ZB. US Z + Z + Z S A B U C > Z C. U Z + Z + Z + Z S A B C S

65 Použití směrových ochran směrové ochrany ve zkruhované síti

66

67

68