! Védelmek és automatikák!

Átírás

1 ! Védelmek és automatikák! 3. eloadás. Rendszerautomatikák. Pseudo-szinkron átkapcsoló automatika. Zárlati teljesítményirány érzékelése év, I. félév " Előadó: Póka Gyula

2 Rendszerautomatikák.

3 Rendszerautomatikák. 1. A lengésközéppont (impedanciafelezésben) Z A Z B B U A U B δ = 0 0 U A U B δ 40 0 U A lengésközéppont U = 0 U B δ = 180 0

4 Rendszerautomatikák. 2. (folytatás) Védelmek szerepe!, rendellenes üz.áll. KI és JELZÉS Üzemzavari automatikák védelem kioldása után üzem helyreállítása, RESTORATION ezeken belül: Rendszerautomatikák rendszerüzemzavarok megelőzésére vagy utána üzem helyreállítására RENDSZERÜZEMZAVAROK KIALAKULÁSÁNAK OKAIRÓL 1.) Rendszerek, rendszerrészek közötti összeköttetések célja: - kisebb tartalékképzés - szállítás (tervszerű, szerződéses, piaci) - üzembiztonság (kisegítés telj.hiány, vagy vezeték kiesés) (folytatás) Ha túllépés?

5 Rendszerautomatikák. 3. (folytatás) 2.) Ha túllépés miért? kiesések(vezeték,generátor,fogyasztó) rossz szabályozás AKKOR a rendszerek közötti összeköttetése(ke)n a.) termikus túlterhelés jön létre rendszerb.) tranziens stabilitásbomlás jön létre automatika c.) statikus stabilitásbomlás jön létre muködik 3.) Összeköttetés (lehet egy vagy több vezeték) METSZÉK Kritikus metszék ( darázsderék ) legvalószínubben létrejöhet a,b,c δ 900(1/P An +1/P Bn ). P.t 2 P An P Bn δ 900( P / Pn).t 2, ha egyik P P P Bn P An P t = 0,1s 0,4s 1s ,9 0 14, ,09 0 1,

6 Rendszerautomatikák. 4. (folytatás) Spontán kiesés MINDIG a legkedvezőtlenebb metszék mentén jön létre! (Z<, I>) Ott, ahol a legnagyobb a terhelés, amelyik elemre a legnagyobb szükség lenne! + Szekunder bomlások. (Ezért meg kell előzni a spontán bomlást, pl. nem lehet I>, stb.) Rendszerautomatika lehetséges intézkedései:!kézi leterhelés (ha van rá elég ido) "Automatikus leterhelés (fogyasztó-kidobás, generátorkidobás, a generátor rövid ideju leterhelése pl. gozszeleppel, lásd az 5. folytatást) #Végso megoldásként: automatikus bontás (optimális metszék mentén), EZUTÁN $FTK automatika rendszer (lásd a 6. folytatást)

7 Rendszerautomatikák. 5. (folytatás) Ad ": Generátor rövid ideju leterhelése pl. gozszeleppel. A kritikus metszék tranziens stabilitási bomlását képes megakadályozni az átvitt teljesítmény rövid ideju csökkentésével. A kritikus metszék átvitt P teljesítményének veszélyes emelkedését relé érzékeli. A generátor fogozszelepét rövid idore lezárja (átvitt P csökken). Ennek hatására a tranziens stabilitás területet nyer (egyenlo területek módszere!). Néhány tizedmásodperc múlva a fogozszelepet az automatika nyitja (a kazán hotehetetlensége, vagy gyors szabályozója a kazánnak folyamatos üzemet képes adni). A tranziens stabilitás megmarad.

8 Rendszerautomatikák. 6. (folytatás) FTK automatika rendszer (frekvenciacsökk.terheléskorlátozás) Szétesés esetén a frekvencia a teljesítményhiányos részen csökken: f = f 1 f 1 f f f 50 P..(1 e T K P t 1 t 2 t 3 t 4 t n t ahol K a frekvencia-tényező: P% K = ( 1 3), és T a ) f% rendszer együttes mechanikai idoállandója ( 5 20 s) FTK rendszerek: - frekvencialépcsőzés - időlépcsőzés - kombinált lépcsőzés (f, t) - f megszólal = f be + k.( f / t) (megszólalási frekvenciát emel) [+ t] - önállóan f / t [+ t]

9 Rendszerautomatikák. 7. (folytatás) Automatikus leterhelés és optimális bontás érzékelése: I> P> δ mérés a kritikus metszéken + t Összefoglalás: 1.) Feladat: túlterhelés statikus stabilitás tranziens stabilitás P 90 0 KRITIKUS METSZÉK (+ szekunder bomlás) I δ ) Megoldás: érzékelés, kézi leterh., aut.leterh., aut. bontás 3.) Ha bontás van: FTK, pseudo aut., gyors üzemzav.indítás 4.) + megoldás: egyenáramú betét.

10 Pseudo-szinkron átkapcsoló automatika.

11 Pseudo-szinkron átkapcsoló automatika. (1.) U A U B A MA MB F B A B B B B U A vagy ~ A C U= U A U B U B (forgó) ω F ω= ω A ω B = 2π(f A f B ) 1 f T = =, azaz f A 1 MA MB f B Például: ha f = 0,1 Hz, akkor T = 10 s ha f = 1 Hz, akkor T = 1 s 1 T = f

12 Pseudo-szinkron átkapcsoló automatika (2. folytatás) Szinkron tartomány U SY elejtve 1 T MIN = f F MAX Határesetben: τ fmax = 360.t τ t F,be = 360. f F MAX t B τ U SY Oppozíciós tartomány ( U OPP meghúzva) U OPP C Átmeneti tartomány U SY meghúzva U OPP elejtve U lebego feszültség Példa: ha τ = 30 0, t F = 0,05 s, f MAX = 1,66Hz t F = 0,1 s, f MAX = 0,83Hz t F = 0,2 s, f MAX = 0,41Hz

13 Pseudo-szinkron átkapcsoló automatika (3. folytatás) + A-ról B-re indító nyomógomb - MA sé A DIGITÁLIS: f-et és t MSZ,BE -t figyel, és ennek megfelelő előretartással kapcsol kb. éppen SZINKRON állapotban! + + MB sé A É A A U OPP É U SY A T F U SY M M U OPP T F M É T F M MB BE MA KI

14 Zárlati teljesítményirány érzékelése.

15 Zárlati teljesítményirány érzékelése. (1.) CÉL: a védelem érzékelésének irányítást adni. Alkalmazás: e nélkül nem lehet szelektivitást adni: hurkolt hálózaton a távolsági védelemnek, két oldalról táplált rendszerben (pl. nagyhálózatra dolgozó kiserőmű) a túláramvédelemnek. [(B) szöge] [(A)szöge] Irányrelé általánosan: α < arc < β. Általában: A=U, B=I Ha α = β , akkor: K U I cos(ϕ-ψ), vagy Re[k.U.Î.e jψ ] 0 Ezt úgy lehet értelmezni, mint ψ irányban vett teljesítményt. Ha ψ = 0 0, akkor hatásos teljesítmény-irányt (cos ϕ relé), ha ψ = 90 0, akkor meddo teljesítmény-irányt (sin ϕ relé), ha pl. ψ = 45 0, akkor os irányban vett teljesítményt érzékel. Lehet még: UxU, IxI, UxI, stb. B A

16 Zárlati teljesítményirány érzékelése. 2. (folytatás.) Maximum nyomatékot ad, ha az I áram az U.e jψ Karakterisztika Védelem felszerelési helye ~ I V irányába mutat. Z m Z V U V R h U.e jψ I U MEGSZÓLAL RETESZEL Zárlat helye 90 0 HOLTSÁV Hibahelyi átmeneti ellenállás Ezért: célszerű, ha ψ K < ϑ V Vektorábra: ψ V = ϕ v I V figyelembe veszi R h -t: ψ K U V pl. ψ K = 30 0 I V I V Z V = R V + j.x V = Z V.e jϑ v, U U Z = =.e jϕ v, és így ϕ I I V = ϑ V U ϕ jx v Z ϑ V I R

17 MEGSZÓLAL Zárlati teljesítményirány érzékelése. U 3. (folytatás.) A holtsáv. RETESZEL HOLTSÁV MEGSZÓLAL Szögrelé karakterisztikája: minél közelebb van a zárlat a védelemhez, annál inkább érvényesül R h szerepe, azaz annál inkább: ψ < ϑ V U RETESZEL Szűkített karakterisztikájú szögrelé (digitális védelmeknél) Holtsáv fogalma: HOLTSÁV r Minél közelebb van a zárlat a védelemhez, annál kisebb U V, és így annál bizonytalanabb szögrelé Védelem felszerelési 3F, 2F, 2FN, FN: holtsáv! helye Vigyázat: ez a holtsáv más, mint a megszakító-beragadási védelemnél!

18 Zárlati teljesítményirány érzékelése. 4. (folytatás.) Általános megoldás: POLARIZÁLÁS ÉP FESZÜLTSÉGGEL. Például A0 FN zárlatra: ψ K = 30 0 Ép állapotban: U BC = k.u A0 e j( 90) [κ = 90 0 ] κ= 90 0 U Z =U A0 U POLARIZÁLÓ U ZÁRLATI ψ=+60 0 Általában: U P = U Z.e jκ ψ = ψ I K κ Például (ábra): MAX ψ = 30 ( 90)=+60 0 ) U P =U BC új régi Kapacitív jellegu áramra érzékeny! U POLARIZÁLÓ lehet a három fázisfeszültségből előállított kombinált vektor is. Aszimmetrikus zárlatoknál mindig van ép feszültség, ezért a módszer csak aszimmetrikus zárlatokra (2F, 2FN, FN) mindig TELJES holtsávmentesítést ad. 3F közeli zárlatokra a holtsáv fennmarad.

19 Zárlati teljesítményirány érzékelése. 5. (folytatás.) A holtsáv csökkentésének és megszüntetésének módszerei. A.) Holtsáv-csökkentés. Érzékenység-fokozás. De 3F közeli zárlatokra a holtsáv fennmarad. B.) Holtsáv-mentesítés eszközei: a.) Előirányítás: ha a teljesítmény-irányrelé nem eléggé érzékeny, azaz nem tudja megállapítani a zárlat irányát, inkább engedi a kioldást, mert lényeges prioritás: FONTOSABB A ZÁRLATOT MEGSZÜNTETNI, MINT SZELEKTÍVEN, STB HÁRÍTANI. b.) Feszültségtáplálás koncentrált impedancia mögül. c.) Holtsávkioldó: ha az irányrelé sem nem szólalt meg, sem nem reteszelt, és 3F zárlat lépett fel, akkor a holtsávkioldó csekély (0,1 0,2 s) múlva kioldást ad. d.) Áramirányrelével: ha polarizálásra található mindig azonos irányú áram, akkor IxI áramszorzatrelé alkalmazható teljes holtsávmentességgel. Például gyűjtősínzárlatra, ahol gyakori a 3F zárlat, és U = 0 (következő dia) e.) Emlékező kapcsolás. (második következő dia)

20 Zárlati teljesítményirány érzékelése. 6. (folytatás.) d.) Áramirányrelével: ha polarizálásra található mindig azonos irányú áram, akkor IxI áramszorzatrelé alkalmazható teljes holtsávmentességgel. Például gyűjtősínzárlatra, ahol gyakori a 3F zárlat, és U = 0. Példa: 400/120 kv-os transzformátor 120 kv-os oldali gyűjtősínzárlati sínkiválasztására : Jelmagyarázat: megszakító áramváltó TR I TR I TR iránya mindig azonos, ezért alkalmas polarizálásra. I TR = I A + I B Tehát sínszelekció lehetséges: ΣI Z I A I B ΣI Z (I A + I B ) x I A és (I A + I B ) x I B segítségével.

21 Zárlati teljesítményirány érzékelése. 7. (folytatás.) Emlékező kapcsolás. Mikroprocesszoros védelmek. e.) Emlékező kapcsolás: zárlatkor nagy az áram, zárlat előtt ép a feszültség: az emlékező kapcsolás emlékszik a zárlat előtti feszültségre. - elektronikus védelmeknél az 50 Hz-re hangolt párhuzamos rezgőkör van állandóan a feszültségváltóra kapcsolva, és ez táplálja az irányrelé feszültség-bemenetét. A megoldás nem működik, ha a vezetéket feszültség alá helyezik, és ekkor lép fel zárlat. Ezt logikai módszerrel lehet feloldani: a megszakítóra adott bekapcsoló parancsot a védelem is megkapja, erre ébresztési előgyorsítást végez. - mikroprocesszoros védelmeknél azt lehet kihasználni, hogy a digitalizált mennyiségeket a védelem tárolja, így felhasználható az irányméréshez. Pl. egyik megoldás szerint a védelem méri a polarizáló feszültséget, és ha az adott szintnél (pl. 5 %-nál) kisebb, akkor az egy periódussal előbbi, még ép feszültséget használja polarizálásra. A vezeték feszültség alá helyezésének problémája igen egyszerűen feloldható, pl. ha a zárlatkor és egy periódussal előtte sincs értékelhető feszültség, a védelem mérés nélkül azonnal kiold ( ébresztési előgyorsítást végez.)

22 " Köszönöm a figyelmet..