Zabezpieczenia ziemnozwarciowe

Zabezpieczenia
ziemnozwarciowe
Kryteria, dobór oraz własności
Dr inż. Andrzej Juszczyk
AREVA T&D sp. z o.o.
Zabezpieczenia ziemnozwarciowe. Kryteria, dobór oraz własności.
e-mail: [email protected]
Zabezpieczenia ziemnozwarciowe w ofercie 6FKQHLGHU(OHFWULF.
W związku ze skomplikowanymi zjawiskami zachodzącymi podczas zwarć doziemnych oraz różnymi typami
sieci, Schneider Electric opracował szereg kryteriów zabezpieczeniowych, dostępnych w przekaźnikach serii MiCOM.
Wszystkie poniższe uwagi dotyczą zabezpieczeń Schneider Electric, gdyż zła konstrukcja (również
oprogramowanie) przekaźnika zmienia własności kryteriów zabezpieczeniowych.
Do wyboru w przekaźnikach MiCOM są następujące kryteria zabezpieczeniowe:
Kryterium
Sieć izolowana
Sieć
Sieć z rezystorem
kompensowana
Io> Zalecane przy
Nie zalecane
Wymagane jako
zabezpieczenia
spełnieniu warunków
dodatkowe do innych
nadprądowe
czułości działania(ale
kryteriów ze względu na
bezkierunkowe
bez silników powyżej
bezpieczeństwo
1MW w sieci).
(przepalenie się
Dla sieci gdzie
bezpiecznika w
występują silniki
obwodach Uo)
powyżej 1MW należy
stosować kryteria
korzystające z napięcia
Uo
Io> Dopuszczalne przy
Nie nadaje się
Zalecane (przy
zabezpieczenia
ustawieniu czasu
ustawieniu czasu
nadprądowe
opóźnionego odpadu na
opóźnionego odpadu na
kierunkowe
wartość 0,1s
wartość 0,1s i
kątowe
ustawieniu kąta
maksymalnej czułości
na wartość 30°)
Io> Zalecane przy
Nie zalecane
Zalecane przy
zabezpieczenie
nastawieniu kąta
ustawieniu kąta
nadprądowe
maksymalnej czułości
maksymalnej czułości
czynno lub
na wartość 90°
na wartość 30°
biernomocowe
(Io∗sinϕ) oraz czasie
(Io∗cosϕ lub
odpadu 0,1s
Io∗sinϕ)
Yo> Doskonałe przy
Doskonałe, pewne i Doskonałe, pewne i
zabezpieczenie
spełnieniu warunków
szybkie, ale w parze szybkie. Może być
bezkierunkowe
czułości działania dla
z zabezpieczeniem
podstawowym
admitancyjne
zwarcia metalicznego
Go>. Można ustawić zabezpieczeniem jeśli
(które najczęściej
szybszy czas
spełnione są warunki
bardzo łatwo spełnić)
działania niż Go>
czułości dla zwarcia
eliminując w ten
metalicznego. Ze
sposób wszelkie
względu bezpieczeństwa
problemy
(brak Uo) powinno być
zakłóceniowe.
uzupełnione Io>
Go>
Nie nadaje się
Doskonałe, ale przy Bardzo dobre. Może być
bezkierunkowe
sprawnym
jako podstawowe
lub
wymuszeniu
zabezpieczenie. Ze
ukierunkowane
składowej czynnej
względu bezpieczeństwa
dla długich linii
(załączenie
(brak Uo) powinno być
(duża pojemność)
rezystora)
uzupełnione Io>
Bo> kierunkowe Bardzo dobre jako
Nie nadaje się
Nie zalecane
susceptancyjne
zabezpieczenie
podstawowe.
uzupełnienie go
kryterium Yo> tworzy
doskonały układ
zabezpieczeń
Po> - mocowe
Nie nadaje się
Nie zalecane
Nie nadaje się
1/3
Typ
przekaźnika
P120, P121,
P122, P123,
P124, P125,
P126, P127,
P139, P141,
P142, P143,
PS482
P125, P126,
P127, P139,
P141, P142,
P143, PS482
P125, P126,
P127, P139,
P141, P142,
P143, RPox259, RER259,
PS482
P139, P141,
P142, P143,
PS482
P139, P141,
P142, P142,
PS482
P139, P141,
P142, P143,
PS482
P125, P126,
P127
Ocena kryteriów pod względem skuteczności działania w sytuacjach niekorzystnych dla przekaźników:
Kryterium
Zwarcia oporowe Zwarcia metaliczne Łuk przerywany
Io> - zabezpieczenia Mała czułość
Bardzo dobre
Zależy od
nadprądowe
działania ze względu
konstrukcji
bezkierunkowe
na metodę nastawy.
przekaźnika. Można
skuteczność
poprawić
wprowadzając czas
opóźnienia odpadu.
Io> - zabezpieczenia Ograniczona czułość Problemy z
Mała odporność
nadprądowe
działania ze względu selektywnością
Można skuteczność
kierunkowe kątowe na konieczność
podczas trudnych
poprawić
wysokiej nastawy w zwarć, szczególnie
wprowadzając czas
celu poprawnego
w sieci
opóźnienia odpadu
działania podczas
kompensowanej
zwarć metalicznych.
Io> - zabezpieczenie Ograniczona czułość Problemy z
Mała odporność, ale
nadprądowe czynno działania ze względu selektywnością
lepsza od kątowego.
lub biernomocowe
na konieczność
podczas trudnych
Można skuteczność
wysokiej nastawy w zwarć, szczególnie
poprawić
(Io∗cosϕ lub
celu
poprawnego
w
sieci
wprowadzając czas
Io∗sinϕ)
działania podczas
kompensowanej
opóźnienia odpadu
zwarć metalicznych
Yo> Doskonała czułość
Doskonała
Doskonała
zabezpieczenie
ograniczona jedynie selektywność pod
selektywność pod
bezkierunkowe
progiem
warunkiem
warunkiem gdy
rozruchowym Uo>
wprowadzenia
współczynnik
prawidłowych
czułości jest większy
nastaw.
od 3 (dla Uo=100V)
Go> bezkierunkowe Doskonała czułość
Doskonała
Bardzo dobra
lub kierunkowe dla
ograniczona jedynie selektywność bez
selektywność.
długich linii (duża
progiem
konieczności
Szczególnie, gdy
pojemność)
rozruchowym Yo>
wprowadzania
współczynnik
nastaw (nastawa
czułości jest większy
fabryczna)
od 3 (dla
3Uo=100V)
(najczęściej nastawa
fabryczna zapewnia
uzyskanie takiej
czułości)
Bo> kierunkowe
Doskonała czułość
Doskonała
Bardzo dobra
susceptancyjne
ograniczona jedynie selektywność pod
selektywność.
progiem
warunkiem
Szczególnie, gdy
rozruchowym Uo>
wprowadzenia
współczynnik
prawidłowych
czułości jest większy
nastaw (stosowanie od 3 (dla
podstawowych
3Uo=100V)
reguł)
Po> - mocowe
Bardzo mała czułość Dobra selektywność Wrażliwe na te
zjawisko
2/3
Uchyby kątowe
Nie wrażliwe
Wrażliwe na
uchyby, szczególnie
w sieci
kompensowanej
Wrażliwe na uchyby
szczególnie w sieci
kompensowanej
Nie wrażliwe
Mało wrażliwe
Mało wrażliwe
Mniej wrażliwe od
kątowych i
czynnomocowych
UWAGI:
-
Wybór kryteriów powinien być wynikiem analizy konkretnej sieci.
-
Zastosowanie odpowiednich kryteriów dla danej sieci zapewnia 100% potwierdzoną przez użytkowników
skuteczność działania, jeżeli tylko:
-
Jest dostateczny poziom Uo, zezwalający na działanie kryteriom zabezpieczeniowym (zwarcia
oporowe),
-
czasy opóźnienia działania nie są zbyt długie (możliwość gaśnięcia łuku przed odmierzeniem czasu
opóźnienia i ponowny zapłon po dłuższym czasie),
-
Przekładnik Ferrantiego jest prawidłowo zamontowany
-
Kierunkowość jest dobrze ustawiona (kierunkowość nie dotyczy Io>, Yo>, Go>)
-
Próg Uo może być przy dobrze dobranych kryteriach ustawiony dość nisko: 5V dla uziemienia przez
rezystor, 10V dla sieci kompensowanej, 15V dla sieci izolowanej ( wartości wtórne 3Uo) – co daje bardzo
wysokooporowe zwarcia dla tych sieci.
-
Nie należy stosować długich czasów opóźnienia niż wynika to z konieczności stopniowania czasowego.
Długie czasy opóźnień były kiedyś stosowane w celu uzyskania selektywności działania. Obecnie powodują
wręcz odwrotny skutek. Czasy opóźnienia 0,2s są dostateczne długie ze względu na selektywność działania
skutecznych kryteriów (admitancyjne). Stosowanie krótkich czasów zmniejsza prawdopodobieństwo
zgaszenia łuku i jego ponownego zapłonu.
-
Szybkie eliminowanie zwarć doziemnych powoduje brak degradacji innych kabli (zwarcia podwójne,
naruszenie izolacji a potem po wygrzaniu następne doziemienie w innym kablu) zwłaszcza w sieciach z
izolowanym punktem gwiazdowym, gdzie współczynnik przepięć jest bardzo duży.
-
Zaleca się, jeżeli jest to tylko możliwe, stosowanie najprostszych kryteriów. Najlepiej bezkierunkowych.
Jeżeli nie zapewnia się przy pomocy tych kryteriów działania w każdych warunkach, to należy ustawiać je
jako rezerwowe, najlepiej z krótszym czasem działania (np. 0,1s), niż bardziej wyrafinowane zabezpieczenia
(szczególnie gdy korzystają z kierunku).
-
W wielu kryteriach nastawy wpływają na selektywność działania, dlatego dla weryfikacji nastaw oraz
kierunku zaleca się stosowanie wbudowanych rejestratorów zakłóceń, które mogą być wyzwalane przez
bardzo nisko nastawione zabezpieczenia nadprądowe Io> działające z krótkim czasem opóźnienia (nie
powiązane oczywiście z przekaźnikami wyjściowymi). Przy takim nastawieniu podczas zwarcia
doziemnego na jakiejkolwiek linii następuje wyzwolenie rejestratorów zakłóceń w każdej linii. Najbardziej
cenne źródło informacji stanowią przebiegi z linii niedoziemionych. Powyższa rejestracja pozwala na
doskonałe zweryfikowanie nastaw (Yo, Bo, Go, Io>, Io_czynne, Io_bierne) oraz wprowadzenia korekcji
kątowej uchybów przekładników Ferrantiego. Korekcja kątowa wszelkich uchybów jest dostępna w
przekaźnikach P139 oraz P141, P142, P143. W przypadku braku wiedzy dotyczącej obróbki sygnałów
pochodzących z rejestratorów zakłóceń firma ALSTOM służy w tej materii pomocą.
3/3
Schneider Electric Energy Poland Sp. z o.o.
Zakład Automatyki i Systemów Elektroenergetycznych
58-160 Świebodzice, ul. Strzegomska 23/27
Tel. +48 (74) 854 84 10, Fax +48 (74) 854 86 98
www.schneider-electric.com
www.schneider-electric.pl