ZAŠTITA ELEKTROENERGETSKOG SUSTAVA

1. ZAŠTITAELEKTROENERGETSKOG SUSTAVA Predavanje 8. Zaštita električnih mreža Zaštita VN vodova Predavač: Damir Karavidović, dipl.ing.

2. ZAŠTITA ELEKTROENERGETSKOG SUSTAVAZaštita električnih mreža – zaštita VN vodova O VN mrežama, vodovima, kvarovima, … • VN mreže su mreže nazivnog napona 110 kV na više, u RH još 220 i 400 kV, • VN mreže su mreže složenijih oblika s višestranim napajanjem i koriste se za prijenos (transport) električne energije, • VN mreže su mreže s izravno uzemljenom neutralnom točkom, • VN vodovi su pretežno nadzemni no raste udjel u kabelskoj izvedbi, • Broj kvarova se smanjuje idući na više naponske razine, • Prevladavaju jednofazni kvarovi u odnosu na višefazne kvarove, • Jednofazni kvarovi su pretežito prolazni, a višefazni trajni, • Kvarovi na kabelima su pretežito trajni, • Snaga kratkog spoja je velika, • Potrebna vremena isključenja osnovne zaštite su kratka, potrebna je brza zaštita

3. ZAŠTITA ELEKTROENERGETSKOG SUSTAVAZaštita električnih mreža – zaštita VN vodova Distantna zaštita VN vodova • VN mreže su složene do te mjere da se temeljni zahtjevi koje postavljamo pred zaštitu ne mogu se ostvariti primjenom usmjerene nadstrujne zaštite, • Primjer: Kod kvara K1 struja kvara teče iz oba izvora kroz oba paralelna voda. Ako promatramo samo izvor A, zaštita IV mora djelovati brže od zaštite III, a kod napajanja iz izvora D zaštita IV treba biti brža od zaštite V. Kod kvara K2 postavljaju se obrnuti zahtjevi zaštita V treba djelovati brže od zaštite IV, a III od VI. Prema iznesenom selektivnost djelovanja može se postići samo kod kvarova na jednom od paralelnih vodova

4. ZAŠTITA ELEKTROENERGETSKOG SUSTAVAZaštita električnih mreža – zaštita VN vodova Distantna zaštita VN vodova • VN mreže su vrlo često složene prstenaste mreže kod kojih se mogu pojaviti uklopna stanja kod kojih je najmanja struja kratkog spoja manja od najveće pogonske struje, u slučaju kada imamo grananje struje kvara ili velike otpore voda od mjesta kvara do izvora. Nadstrujna zaštita u takvom slučaju bi bila nedovoljno osjetljiva. • Vremensko stupnjevanje nadstrujne zaštite kod primjene u VN mreži učinilo bi djelovanje zaštite nedovoljnobrza. • VN mreže složenog oblika, s više izvora lociranih u u raznim točkama mreže, s više prstenastih dijelova i paralelnih vodova, mogu se štiti uz zadovoljenje postavljenih zahtjeva pred zaštitu, pomoću distantne zaštite. • Temeljna osobina distantne zaštite je ovisnost vremena djelovanja o udaljenosti mjesta kvara. Takvom vremenskom karakteristikom djelovanja može se postići selektivnost djelovanja bez obzira na oblik i uklopno stanje mreže. • Distantna zaštita ima podimpedantnu proradnu karakteristiku s stepenastom vremenskom karakteristikom djelovanja u 3 do 5 vremenskih stupnjeva. • Viši stupnjevi djelovanja ( dio drugoga, treći i ostali) prelaze sabirnice susjednih postrojenja, ulaze u transformatore u susjednim postrojenjima … što kod pomno izabranog podešenja dosega ostvaruje i zahtjev rezervnog djelovanja zaštite.

5. ZAŠTITA ELEKTROENERGETSKOG SUSTAVAZaštita električnih mreža – zaštita VN vodova Distantna zaštita VN vodova – vremenska karakteristika djelovanja • Na slici prikazujemo dio jedne složene VN mreže s oznakama stupnjeva djelovanja (I do III) i proradne impedancije (ZIV1 i ZIIV1), • Prvi impedantni stupanj trebao bi imati doseg do sabirnica susjednog postrojenja na koji bi način cijeli dalekovod bio štićen prvim stupnjem s izrazito kratkim vremenom djelovanja od 20 do 100 ms (svedeno na vlastito vrijeme zaštite bez zatezanja djelovanja)

6. ZAŠTITA ELEKTROENERGETSKOG SUSTAVAZaštita električnih mreža – zaštita VN vodova Distantna zaštita VN vodova – proradna karaktristika • Koristi se podimpedantna pobuda, • Proradna impedancija podešava se prema uvjetu da zaštita ne djeluje nepotrebno kod najvećeg opterećenja voda i kod najmanjeg pogonskog napona, a određuje se na osnovu: Zpr = Umin pog /(Ks * √3 * I max pog ) • Ks – faktor sigurnosti (1,1, do 1,2)

7. ZAŠTITA ELEKTROENERGETSKOG SUSTAVAZaštita električnih mreža – zaštita VN vodova Idealna proradna karakteristika zaštite u R – X dijagramu. • Zpog– impedancija u normalnom pogonu (pogonska) ili impedancija kod preopterećenja s kutom φ karakterističnim za navedena stanja pogona • Zk – impedancija koju mjeri zaštita u slučaju kvara (φk>φ ), • Kod KS mjerni član zaštite mjeri uz otpor voda do mjesta kvara i prijelazni otpor na mjestu kvara Rk • A-B otpor dalekovoda između dva postrojenja

8. ZAŠTITA ELEKTROENERGETSKOG SUSTAVAZaštita električnih mreža – zaštita VN vodova • Proradna MHO karakteristika • Oblik – kružnica, • Problem – otpor na mjestu kvara Rk, • Zaštita s ovakvom karakteristikom je usmjerena - kružnica prolazi središtem,

9. ZAŠTITA ELEKTROENERGETSKOG SUSTAVAZaštita električnih mreža – zaštita VN vodova Poligonalna karakteristika • Karakteristika koja objedinjuje sve zahtjeve postavljene pred nju – mogućnosti prilagodbe uvjetima kvara (matematičko oblikovanje položajem 4 pravca).

10. ZAŠTITA ELEKTROENERGETSKOG SUSTAVAZaštita električnih mreža – zaštita VN vodova Distantna zaštita VN vodova – podešenje impedancije • Zbog nepoznavanja točnih parametara mreže, kao i zbog neizbježnih pogrešaka mjerenja, prvi stupanj zaštite se podešava tako da ne dosiže sabirnice susjednog postrojenja, jer bi moglo doći do neselektivnog djelovanja zaštite, • Podešenje proradne impedancije zaštite: • stupanj: ZprI ≤ Ks * Zv • stupanj: ZprII ≤ Ks * (Zv1 + Kgr * ZprI V2) • Stupanj ZprIII ≤ Ks * (Zv1 + Kgr * ZprII V2) • Ks –faktor sigurnosti (0,8 – 0,9) u ovisnosti od preciznosti uređaja zaštite i točnosti poznavanja otpora voda Zv, • Kgr –koeficijent granjanja struje kvara (Iv1/Iv2), uvrštava se samo ako je manji od 1, inače se uvrštava 1. • ZprI V2 - proradna impedancija I stupnja zaštite na susjednom vodu • Pri podešenju drugoga stupnja treba paziti da on ne prelazi preko transformatora priključenih na sabirnice susjednog postrojenja, • Drugi stupanj zaštite treba sigurno štiti sabirnice susjednog postrojenja, a treći sigurno cijeli susjedni vod

11. ZAŠTITA ELEKTROENERGETSKOG SUSTAVAZaštita električnih mreža – zaštita VN vodova Distantna zaštita VN vodova – podešavanje vremena djelovanja • Prvi stupanj distantne zaštite obično djeluje u osnovnom vremenu koje se ne podešava već je određeno radom zaštite kao uređaja (20 – 40 ms), • Vrijeme djelovanja distantne zaštite u drugom stupnju treba biti za vrijeme Δt (od 0,2” do 0,5”) veće od djelovanja dalekovodnih zaštita ili zaštita transformatora od unutrašnjih kvarova: tII = tIV2 + Δt ili tII = tdjTZ + Δt tIV2 – vrijeme djelovanja prvog stupnja zaštite na vodu V2 tdjTZ – vrijeme djelovanja zaštite transformatora • Prema postavljenim kriterijima uobičajeno se drugi stupanj postavlja s vremenom djelovanja 0,3” do 0,6”, • Vremensko podešenje djelovanja zaštite u trećem stupnju tIII je za Δt veće od vremena drugoga stupnja zaštite susjednog voda, • Ako otpor namotaja transformatora nije suviše velik dobro je da III stupanj prelazi preko transformatora i time ga štiti u rezervnom stupnju

12. ZAŠTITA ELEKTROENERGETSKOG SUSTAVAZaštita električnih mreža – zaštita VN vodova Distantna zaštita VN vodova – posebne značajke • Prikazujemo primjer stupnjevanja djelovanja zaštite za dio dvostrano napajane mreže, • Problemi u selektivnosti djelovanja distantne zaštite nastaju u trećem stupnju u prstenastim mrežama s vrlo različitim dužinama vodova, kao i slučajevima s jakim utjecajem granjanja struje. Tada se može žrtvovati treći stupanj djelovanja tako da ima samo funkciju rezervnog stupnja.

13. ZAŠTITA ELEKTROENERGETSKOG SUSTAVAZaštita električnih mreža – zaštita VN vodova Distantna zaštita VN vodova – posebne značajke • Pokrivenost štićenog voda prvim stupnjem djelovanja – korištenje dodatnih kriterija za djelovanje zaštite, • Korištenje telekomunikacija u funkciji zaštite radi poticanja istodobnog isključenja kvara na oba kraja voda, • APU : • Brzi, kratka BNP, • Jednofazni i trofazni, • Jedan ciklus pokušaja, • Pobuda nalogom zaštite za isključenjem

14. ZAŠTITA ELEKTROENERGETSKOG SUSTAVAZaštita električnih mreža – zaštita VN vodova Distantna zaštita VN vodova – APU • Ciklus APU-a s prolaznim kvarom

15. ZAŠTITA ELEKTROENERGETSKOG SUSTAVAZaštita električnih mreža – zaštita VN vodova Distantna zaštita VN vodova – APU • Ciklus APU-a s trajnim kvarom

16. ZAŠTITA ELEKTROENERGETSKOG SUSTAVAZaštita električnih mreža – zaštita VN vodova Komunikacija zaštite na krajevima istog dalekovoda Čemu to ? Kako bi se pojava kvara na bilo kojem mjestu dalekovoda, isključila u vremenu prvog stupnja, i tako stvorili uvjeti za otklanjanje prolaznih kvarova s primjenom APU.

17. ZAŠTITA ELEKTROENERGETSKOG SUSTAVAZaštita električnih mreža – zaštita VN vodova Doseg pojedinog stupnja kod paralelnih vodova Što je problem? • Zaštita u postrojenju “A” u svojim višim stupnjevima vidi promjenljivu impedanciju ovisno o tome jesu li uključena oba ili jedan od paralelnih vodova između postrojenja “B” i “C”. • U pravilu se drugi stupanj zaštite u “A” podešava prema impedanciji paralelnih vodova BC1 i BC2.

18. ZAŠTITA ELEKTROENERGETSKOG SUSTAVAZaštita električnih mreža – zaštita VN vodova Međunapajanje Što je problem? • Zbog međunapajanja u postrojenju “B”, za isti kvar, primjerice između postrojenja “B” i “C”, zaštita u postrojenju “B” mjeri manju impedanciju nego li zaštita u postrojenju “A” čime se ograničava kakvoća njene rezervne funkcije, • Rješenje je u poznavanju međunapajanja i uvođenju popravka u podešenju dosega drugog stupnja zaštite u “A” (1,3xZAB)

19. ZAŠTITA ELEKTROENERGETSKOG SUSTAVAZaštita električnih mreža – zaštita VN vodova “T” odvojak Što je problem? • Kod kvara na T odvojku (prema C) kroz efekt međunapajanja, koji se očituje u odstupanju izmjerene impedancije od impedancije kvara u smislu “produženja impedancije”, • Pod nepovoljnim okolnostima može doći do isključenja kvara u visokom stupnju, • Isključuje se glavni vod unatoč njegovoj ispravnosti

20. ZAŠTITA ELEKTROENERGETSKOG SUSTAVAZaštita električnih mreža – zaštita VN vodova Visokonaponski dalekovodni izvod iz TS • Struktura vodnog polja–rasklopne naprave, mjerni transformatori, zaštita • Glavna i rezervna zaštita

21. ZAŠTITA ELEKTROENERGETSKOG SUSTAVAZaštita električnih mreža – zaštita VN vodova Visokonaponski dalekovodni izvod iz TS • Udvostručenje sustava zaštite

22. ZAŠTITA ELEKTROENERGETSKOG SUSTAVAZaštita električnih mreža – zaštita VN vodova Hvala na pozornosti !