p:\petri\doku\europrot\dktva\magyar\dktva_4.doc EuroProt komplex védelem DKTVA-EP középfeszültségű távolsági védelem és visszakapcsoló automatika gyári konfigurációval Verzió: 1.xx Azonosító: EG-13-13822-11 Budapest, 2005. március Lektorálta: Póka Gyula
A Műszaki leírás verzió követése: Verzió Dátum Módosítás Szerkesztő.10 2004.11.29. Igazodás az EuroProt készülékek egységes elnevezéséhez Petri.11 2005.03.11. Javítások és igazítások Póka Gyula lektori megjegyzései szerint Póka Dr. Petri Kornél Eperjesi László 2005.03.18. 2/84
TARTALOMJEGYZÉK 1. ALKALMAZÁSI TERÜLET, FŐBB JELLEMZŐK... 5 1.1. ALKALMAZÁSI TERÜLET... 5 1.2. FŐBB JELLEMZŐK... 6 1.2.1 A funkciók legfontosabb jellemzői... 6 1.2.2 A hardver legfontosabb jellemzői... 8 2. A VÉDELMI FUNKCIÓK... 8 2.1. SPECIÁLIS, KÖZÉPFESZÜLTSÉGŰ TÁVOLSÁGI VÉDELEM... 8 2.1.1 A távolsági védelem megvalósítása... 11 2.1.2 Beállítási útmutató... 18 2.1.3 A távolsági védelem vizsgálata... 27 2.2. FÁZISZÁRLATI TÚLÁRAMVÉDELEM... 28 2.2.1 A fáziszárlati túláramvédelem megvalósítása... 28 2.2.2 Beállítási útmutató... 32 2.2.3 A túláramvédelem vizsgálata... 33 2.3. FÖLDZÁRLATI TÚLÁRAMVÉDELEM... 34 2.3.1 A földzárlati túláramvédelem megvalósítása... 34 2.3.2 Beállítási útmutató... 40 2.3.3 A földzárlatvédelem vizsgálata... 42 2.4. A VISSZAKAPCSOLÓ AUTOMATIKA... 43 2.4.1 A visszakapcsoló automatika megvalósítása... 45 2.4.2 Beállítási útmutató... 53 2.4.3 A visszakapcsoló automatika vizsgálata... 54 3. KIEGÉSZÍTŐ FUNKCIÓK... 54 3.1. MŰKÖDÉS FESZÜLTSÉG ALATTI MUNKAVÉGZÉS (FAM) ESETÉN... 54 3.1.1 A FAM-funkció megvalósítása... 54 3.1.2 Beállítási útmutató... 57 3.1.3 A FAM-funkció vizsgálata... 57 3.2. KÜLSŐ TARTALÉKVÉDELEM MŰKÖDÉSÉNEK KEZELÉSE... 58 3.2.1 A funkció megvalósítása... 58 3.2.2 Beállítási útmutató... 59 3.2.3 A funkció vizsgálata... 59 3.3. MEGSZAKÍTÓ BERAGADÁSI VÉDELMI FUNKCIÓ... 60 3.3.1 A funkció megvalósítása... 60 3.3.2 Beállítási útmutató... 62 3.3.3 A funkció vizsgálata... 62 Dr. Petri Kornél Eperjesi László 2005.03.18. 3/84
3.4. VÉDELMI SZINKRONOZÁS... 62 3.4.1 A funkció megvalósítása... 62 3.4.2 Beállítási útmutató... 64 3.4.3 A funkció vizsgálata... 64 3.5. OSZLOPMEGSZAKÍTÓ-MŰKÖDÉS KIJELZÉSE... 64 3.5.1 A funkció megvalósítása... 64 3.5.2 Beállítási útmutató... 66 3.5.3 A funkció vizsgálata... 66 3.6. A LOGIKAI GYŰJTŐSÍNVÉDELEM KISZOLGÁLÁSA... 66 3.6.1 A funkció megvalósítása... 66 3.6.2 Beállítási útmutató... 68 3.6.3 A funkció vizsgálata... 68 3.7. A SZOFTVER MÁTRIX... 68 3.7.1 A szoftver mátrix sorai... 69 3.7.2 A szoftver mátrix oszlopai... 70 3.7.3 A szoftver mátrix programozása... 70 3.8. ÜZENETEK... 71 3.9. ESEMÉNYRÖGZÍTÉS... 72 3.9.1 Digitális események... 73 3.9.2 Kiértékelt események... 75 3.10. ZAVARÍRÁS... 77 3.11. PROTLOG EGYENLETEK... 79 3.12. ESEMÉNY SZÁMLÁLÓK... 80 3.13. A DIGITÁLIS BEMENETEK KEZELÉSE... 81 3.14. A ÉRINTKEZŐK KEZELÉSE... 81 3.15. LED-EK... 81 3.16. MEGSZAKÍTÓ KEZELÉS... 82 3.17. A SZABADON FELHASZNÁLHATÓ TIMEREK... 83 3.18. A KÉSZÜLÉK ÖNELLENŐRZÉSEI... 83 3.19. AZ IRÁNYÍTÁSTECHNIKAI FUNKCIÓK... 84 4. A HARDVER FELÉPÍTÉS... 84 4.1 A KÉSZÜLÉK FELÉPÍTÉSE... 84 Dr. Petri Kornél Eperjesi László 2005.03.18. 4/84
1. Alkalmazási terület, főbb jellemzők 1.1. Alkalmazási terület Az EuroProt komplex védelem alapvetően moduláris felépítésű készülék. A modulokat mindig az elvégzendő feladatnak megfelelően kell összeállítani és konfigurálni. A jelen kézikönyv a számtalan lehetőség közül egyet ismeretet: a DKTVA-EP gyári konfigurációt, és annak változatait. Az EuroProt készülékekre vonatkozó általános ismertetést az EuroProt komplex védelem, hardver és szoftver ismertető és kezelési utasítás, (a továbbiakban EPKU-2004 ) tartalmazza. A PROTECTA Elektronikai Kft. EuroProt védelmének DKTVA-EP gyári konfigurációja középfeszültségű hálózatok távolsági védelmére, földzárlatvédelmére és visszakapcsoló automatika feladataira összeállított konfiguráció. A DKTVA-OX-EP verzió szakaszvédelmi kiegészítést is tartalmaz (a kiegészítést külön dokumentum tartalmazza). Az integrált irányítástechnikai funkciók a készüléket a középfeszültségű hálózatok komplex mezőgépévé bővíthetik. Dr. Petri Kornél Eperjesi László 2005.03.18. 5/84
1.2. Főbb jellemzők A középfeszültségű távolsági védelmi konfiguráció a PROTECTA Kft. EuroProt védelem családjának tagja, mikroprocesszoros, teljesen numerikus jelfeldolgozáson alapuló védelem. 1.2.1 A funkciók legfontosabb jellemzői A készülék védelmi és visszakapcsoló automatika jellemzői a következők: A szokásos középfeszültségű távolsági védelmi funkciók: két impedancia-mérőfokozat poligon karakterisztikával, a mérés az klasszikus mérő-egyenlettel történik, U I vonali vonali két impedancia-ébresztőfokozat szintén poligon karakterisztikával, az ébresztés az U vonali egyenlettel történik, ami a kettős földzárlatok szelektív, ciklikus 2.I fázis kiválasztását biztosítja, az áramváltó-telítésre érzéketlen hárompontos mérési elvű impedancia-érzékelés, közeli zárlatok holtsáv-mentes érzékelése feszültség-memória segítségével, automatikus hibahely-távolságmérés az utolsó zárlat adataival. A feszültségváltó kisautomata kioldásakor automatikusan tartalékvédelem élesedhet: háromfázisú, független késleltetésű túláramvédelem (késleltetett fokozat, I>). Szelektív földzárlat-érzékelés: zérus sorrendű túláramvédelmi funkció nagy áram-beállítású fokozata (gyorsfokozat, 3I 0 >>) kettős földzárlatok hárítására, a szelektivitást a távolsági védelmi funkció fáziskiválasztó fokozatai biztosítják, zérus sorrendű túláramvédelmi funkció kis áram-beállítású fokozata (késleltetett fokozat, 3I 0 >), a kis áram-beállítású fokozat irányított (U 0 I 0 ϕ), amelynek működése a zérus sorrendű feszültség-növekedési funkció (U 0 >) megszólalásához van kötve. Visszakapcsoló automatika funkció a középfeszültségű hálózat igényeihez alakítva: egy gyors visszakapcsoló automatika ciklus (GVA), két lassú visszakapcsoló automatika ciklus (LVA1, LVA2), a távolsági védelem második fokozatára programozható gyorsított vagy szelektív kioldás az első kioldás után, a GVA után, az LVA1 után és a végleges kioldáskor, minden egyes automatika ciklus külön-külön élesíthető és bénítható, a visszakapcsoló automatika külön programozható fáziszárlatokra és földzárlatokra, két beállítási paraméter-csomag alkalmazható, ezzel a visszakapcsoló automatika funkció üzemmódja kézzel vagy távirányítással könnyen átváltható. Dr. Petri Kornél Eperjesi László 2005.03.18. 6/84
a kioldási önidő 25±5 ms, kézi zárlatra kapcsoláskor késleltetés nélküli kioldás, feszültség alatti munkavégzés esetén U 0 > érzékeléskor azonnali kioldás, a funkciók működési jelei egyrészt fix érintkezőket működtetnek, másrészt szabadon rendelhetők relés érintkezőkhöz, korszerű mikroprocesszoros technológia alkalmazása, egyszerű üzembe helyezés a kijelzett üzemi adatok segítségével, beállítás és ellenőrzés helyi kezelő szervek vagy soros vonalon csatlakozó számítógép segítségével. A készülék irányítástechnikai jellemzői a következők: az irányítástechnikai funkciókat a CPU modul e célra alkalmazott kontrollere vagy külön irányítástechnikai modul hajtja végre; az opcióként alkalmazott grafikus LCD teljes körű helyszíni kezelői funkciót valósíthat meg; az irányítástechnikai funkciók a következők: a mező irányítástechnikai kezelése: helyi és távműködtetéssel, retesz funkciókkal, státusz jelzések generálásával, események bejegyzésével, a védelmi funkciókkal való kommunikációval, az intelligens grafikus kijelzővel való kommunikációval. a védelmi funkciók üzeneteinek továbbítása az irányítástechnikai rendszernek, parancsok fogadása az irányítástechnikai rendszertől és azok végrehajtása, parancsok fogadása a grafikus LCD kijelzőtől és azok végrehajtása. A készülék egyéb jellemzői: intelligens digitális funkció-mátrix: a mátrixsorok a védelmi funkciók működései, ezek öntartásra állíthatók, a mátrixoszlopok az első 10 kimenő relét, az egyenáramú gyűjtősínvédelem kimenetét és a két szabadon felhasználható timert (T1 és T2) indítják, a készülék folyamatos önellenőrzési funkciókra is be van programozva, amely kiterjeszthető a bekapcsoló és kioldó körök ellenőrzésére is, a készülék esemény-naplót vezet, amelyben 50 esemény jegyezhető be, és van esemény-sorrend rögzítés is 300 darab, 1 ms időfelbontással rögzített digitális esemény számára, a készülékben valós idejű óra működik, akkumulátoros RAM támogatással. Az órát külső PC-ről vagy az irányítástechnikával lehet szinkronozni, de erre a célra rendelkezésre áll a Protecta Kft által gyártott Word Time Synchroniser (GPS-OP) szinkronozó készülék is, a CPU modul zavarírója 11 regisztrátumot képes tárolni, a teljes felvételi idő körülbelül 10 s, a készülék a rendelkezésre álló analóg jelekből számos mérési funkciót is megvalósít. Dr. Petri Kornél Eperjesi László 2005.03.18. 7/84
1.2.2 A hardver legfontosabb jellemzői A DKTVA-EP komplex védelmi konfiguráció teljesen numerikus, mikroprocesszoros rendszer, a funkcióit és a változatokat a szoftver és a hardver együttesen határozza meg. A készülék külső megjelenését és beépített kezelő szerveit az EPKU-2004 leírás ismerteti. A készülék egyszerűbben és gyorsabban kezelhető egy külső PC segítségével, amelyen a Protecta Kft-ben kifejlesztett kezelő program fut (Protect for Windows). Ennek kezelési utasítása is az EPKU-2004 dokumentumban található meg. A külső kommunikáció a 2 kv-ra méretezett soros RS 232 csatlakozón keresztül történik, amely a készülék homloklapján található, és az adatátvitel lehetséges két beépített fénykábeles csatlakozón keresztül is, amely a CPU modul hátsó homloklapján helyezkedik el. Ezek használatát az EPKU-2004 közös leírás ismerteti. 2. A védelmi funkciók A komplex védelem a következő funkciókat tartalmazza: Funkció ANSI IEC Speciális, középfeszültségű távolsági védelem Tartalék fáziszárlati túláramvédelem Földzárlati túláramvédelem (két fokozat, egyik irányítható) Visszakapcsoló automatika Szakaszvédelem (opció) 21 50/51 50N/51N/67N 79 87 Z< I> 3Io>>,3Io>, 3Ioφ I Ezek a funkciók egymástól teljesen függetlenek, beállításuk is függetlenül történik. Az egyes funkciók az ébredésüket és megszakító kikapcsolási parancsukat a szoftver mátrix -nak adják át, ahol ezek a kétállapotú jelek szabadon kombinálva hozzárendelhetők a készülék relés kimeneteihez. A funkciók ismertetése egyenként az alábbiakban található. 2.1. Speciális, középfeszültségű távolsági védelem A távolsági védelmi funkció alapjában véve kétfokozatú távolsági védelem, amely kiegészül egy visszafelé irányított fokozattal, valamint a kettős földzárlatok hárítására fáziskiválasztással is. A védelem a lehetséges zárlatfajtákat (3F[N], 2F, 2FN, FN zárlatok és kettős földzárlatok) a nem hatásosan földelt (kompenzált, hosszan földelt, esetleg szigetelt csillagpontú) középfeszültségű hálózaton különböző módon kezeli. a.) Az egyszeres FN zárlat esetén nem lépnek fel zárlati nagyságrendű áramok, ezek érzékelése a zérus sorrendű túláramvédelmi funkció feladata. Minden más zárlatfajta esetén nagy zárlati áramok alakulnak ki. A zárlatfajták szétválasztása és a szelektív zárlati távolság érzékelése a középfeszültségű távolsági védelmi funkció feladata. Dr. Petri Kornél Eperjesi László 2005.03.18. 8/84
b.) A 3F(N) háromfázisú zárlatok esetén a mérés a klasszikus vonali egyenletekkel történik: U vonali U a U b Z =, például az a-b hurokban: Zab = I vonali Ia I b Ebben az esetben mindhárom vonali mérő egyenlet (az a-b, b-c és c-a hurkokban) azonos eredményt szolgáltat. Együttes megszólalásuk háromfázisú zárlatot jelez, más mérési ellenőrzésre nincs szükség. A védelem a hibahely távolságának megfelelően az első vagy második fokozatra beállított késleltetéssel hárítja a zárlatot. A többi zárlatfajta szétválasztása további, méréssel történő ellenőrzést igényel. c.) A 2F és 2FN zárlatok egymáshoz képest nem jelentenek lényegesen eltérő áramot, hiszen nagy impedanciája miatt a zérus sorrendű hálózat nem befolyásolja lényegesen a zárlati áramokat, 2F zárlat esetén pedig a b.) pontban megadott vonali egyenlet önmagában pontosan mér. ~ d.) Kettős földzárlat (2xFN). A problémát a két leágazásban bekövetkező kettős földzárlat szelektív hárítási igénye okozza. Kettős földzárlat esetén ugyanis például a P leágazásban az a fázis árama nagy, a Q leágazásban a b fázis árama a nagy és I ap = I Qb, a többi fázisáram nem jelentős. Ennek megfelelően mindkét leágazásban az a-b vonali egyenlet azonos értéket mér, amely az átlagos impedancia kétszeresénél egy kevéssel nagyobb. A kétszeres érték nyilvánvaló, hiszen a vonali összefüggések nevezőjéből hiányzik az egyik fázisáram. A növekedést pedig az átlaghoz képest az okozza, hogy a zérus sorrendű impedancia nagyobb, mint a pozitív sorrendű. A növekedés pontos értékét a szimmetrikus összetevő módszerrel lehet kimutatni. Ha a zárlat mindkét leágazásban a saját védelemhez viszonylag közel van, akkor ez a kétszeres távolságmérés ellenére mindkét leágazás kikapcsolását eredményezné, ami sértené a megkívánt szelektivitást. E miatt fáziskiválasztó egyenlettel kell a vonali egyenleten alapuló döntést engedélyezni. A fáziskiválasztó egyenletek a következők: Z a = U a U 2.I a b, Z b = U b U 2.I Dr. Petri Kornél Eperjesi László 2005.03.18. 9/84 b c, Z c = U c U 2.I Látható, hogy ezen egyenletek közül a P leágazásban a Z a, a Q leágazásban pedig a Z b nevezőjében levő áram különbözik nullától, de csak Z a számlálója tartalmazza az érintett vonali feszültséget. Tehát ÉS kapcsolatba kell hozni az a-b vonali hurok és az a fáziskiválasztó egyenlet eredményét (és ciklikusan a többit hasonlóan). Ez a P leágazásban kioldást ad, a Q leágazásban pedig nem. A 2F zárlatnál ez az ÉS kapcsolat az a-b hurok mérését engedélyezi, a 2F zárlat hárítása tehát pontos és helyes lesz. I Pa P leágazás Q leágazás I Qb FNa FNb c a.
d.1.) Ha a kettős földzárlat egy leágazásban lép fel, akkor a mérés az átlagos távolságnál valamivel nagyobb távolságot mutat ki. Ez a következő összefüggéssel indokolható (szimmetrikus összetevőkkel levezethető), amely a vonali egyenlettel számított impedanciát mutatja: 2Z Z Z = Z 1 + + 1 + 0+. 6 Ebben az összefüggésben: Z 1 Z 1+ Z 0+ a közelebbi zárlati helyig mérhető pozitív sorrendű impedancia, a két hibahely közötti pozitív sorrendű impedancia, a két hibahely közötti zérus sorrendű impedancia. Ha a pozitív és zérus sorrendű impedancia azonos lenne, az egyenlet a két zárlati hely átlagos távolságát adná. Mivel a zérus sorrendű impedancia nagyobb, a Z számított távolság az átlagnál nagyobbra adódik. A védelmi érzékelésben azonban ez nem különböztethető meg az egyszerű 2F zárlattól, hárítására azonos az igény, és azonos a mérési módszer is (lásd a c) bekezdést). d.2.) Ha a kettős földzárlat két különböző leágazásban lép fel, akkor az igény az, hogy a védelem csak az egyik leágazást kapcsolja ki, éspedig azt, amelyikben a zárlati áram a fázissorrendben első fázisban folyik. Például ha a P leágazásban az a fázis az érintett, a Q leágazásban a b fázis, akkor csak a P leágazást kell gyorsan kikapcsolni, a Q zárlat már nem rövidzárlat, ezért a megmaradó egyszeres földzárlat vagy kialszik, vagy a kisáramú földzárlati zérus sorrendű túláramvédelem hárítja szelektíven. A vonali egyenletek mindkét leágazásban csak egy fázis áramát érzékelik zárlati áramnak, a másik hiányzik a számításhoz. E miatt ezek az összefüggések a várt impedancia kb. kétszeresét mérik (valamivel nagyobb lesz, mint a két zárlati impedancia átlaga, mivel a zérus sorrendű impedancia nagyobb, mint a pozitív sorrendű; a növekedést a szimmetrikus összetevő módszerérel ki lehet mutatni). E miatt például előfordulhat, hogy ha az egyik zárlat egy hosszú leágazás ( Q ) végén lép fel, akkor a hiába van egy másik, rövid vezeték ( P ) elején a másik zárlat, ezt a zárlatot a védelem az átlag-érzékelés miatt nem tudja időben hárítani. Ennek elkerülésére más módszert kell alkalmazni. Ez a módszer pedig a következő: Mivel mindkét leágazásban csak egy fázisban folyik az áram, a fázisáramok összegzése nagy 3Io zérus sorrendű áramot ad, amelyet zérus sorrendű, nagy áramú túláramvédelem érzékelni tud. Ez azonban kikapcsolná mindkét leágazást. Ennek elkerülésére a fáziskiválasztó egyenletek döntését ÉS kapcsolatba kell hozni a zérus sorrendű, nagy áramú túláramvédelem döntésével, mert a fáziskiválasztó egyenletek csak a fázissorrendben első áram estén engedélyezik a kioldást. Tartalékvédelemként a visszafelé irányított (negyedik) impedancia-fokozat szintén ÉS kapcsolatban van a zérus sorrendű, nagy áramú túláramvédelem megszólalásával. A DKTVA a fenti a) d) bekezdésekben leírt elveket alkalmazza szelektív zárlathárításra. Dr. Petri Kornél Eperjesi László 2005.03.18. 10/84
2.1.1 A távolsági védelem megvalósítása A DKTVA távolsági védelem impedancia-mérésen alapuló döntéseit reteszeli a feszültségváltó körök a kismegszakítójának kioldásáról érkező jelzés, valódi feszültség hiányában ugyanis nem lehetséges helyes impedancia számítás. További specialitás, hogy feszültség alatti munkavégzés (FAM) esetén minden érzékelt zárlatra önidős kioldást ad a készülék, azaz hatástalanná válik minden előre beállított késleltetés. Ez az üzemállapot egy kijelölt digitális bemenetre érkező logikai jel hatására élesedik. Minden fokozatra független késleltetés állítható be. A második fokozat késleltetésének beállítása lehet szelektív, vagy túlfedéses. A túlfedés-vezérlést az automatika működésének ismertetése kapcsán mutatjuk be. Az impedancia számítására szolgáló algoritmus a zárlati kör differenciál-egyenletén alapuló módszert alkalmazza. Ebben olyan feszültség- és áram-pillanatértékeket használ csak, amelyek még áramváltó-telítés esetén is csak az időfüggvény telítetlen szakaszából származnak, ezzel biztosítva a helyes érzékelést. A számított impedanciát összeveti a két vonali hurokra illetve a fáziskiválasztó hurkokra megadott négy poligon karakterisztikával. A védelem csak akkor ébred, ha két egymás után következő félperiódusban a számított impedancia valamelyik poligon-karakterisztika belsejébe kerül. Ez után kerül sor a 2.1. fejezetben ismertetett (a d) döntési algoritmusra. Az algoritmusban tehát négy darab háromfázisú alapmérés történik: kettő a klasszikus vonali egyenletek szerint, a harmadik a fáziskiválasztó egyenletek szerint ébresztési funkcióval, valamint a visszafelé irányított negyedik fokozat, amely szintén a fáziskiválasztó összefüggésekkel határozza meg az impedanciát. A fáziskiválasztó egyenletek önmagukban is indítanak egy-egy időmérést, amelynek letelte után, tartalékvédelmi szerepben illetve visszafelé mérve a mátrix beállításától függően szintén kioldási parancsot adhatnak a megszakítóra. Az algoritmus a fokozatok ébredésekor rögzíti és megjeleníti a zárlati hely mért távolságát a megadott teljes távvezeték impedanciára vonatkozó százalékban. 2.1.1.1 A funkció bemenetei Ir Is It Ur Us Ut A funkció analóg bemenetei a három fázisáram és a három fázisfeszültség. Az algoritmus ezekből vonali feszültségeket és fázisáram különbségeket számít, amelyek az impedancia méréshez szükségesek, illetve a belső Holmgreen ágban megméri a 3Io zérus sorrendű áramot. Dr. Petri Kornél Eperjesi László 2005.03.18. 11/84
A funkcióhoz tartozó digitális bemenetek a következők: BEMENET MEGNEVEZÉS JELENTÉS IFAM FAM KAPCS. a digitális bemenet a feszültség alatti munkavégzés (FAM) idején kap aktív jelet, amelynek hatására a fokozatok minden késleltetése megszűnik, és valamennyi zárlatvédelmi funkció ébredése azonnali kioldási parancsot eredményez (ilyenkor a kioldás automatika-ciklusokat sem indíthat) INHSCep FESZ.VÁLT.KISAUT a digitális bemenet a feszültségváltó-körök épségét jelzi. Ha a feszültségváltó-körök épsége nem áll fenn meghatározott ideig (a feszültségváltó körök zárlata miatt a kiautomata kiold), akkor fix 100 ms késleltetéssel a távolsági védelem algoritmusa bénul, helyette a fáziszárlati túláram funkció működhet. Paraméterrel állítható, hogy a feszültségváltó-körök épségét a digitális jel megléte vagy hiánya (nulla állapota) jelzi-e. ITulfedVez SZINKR.KI.ENG. a távvezeték távoli végpontjáról érkező szinkron kikapcsolást engedélyező jel lerövidíti a második fokozat szelektív késleltetését. Hatására megszűnik a második fokozat szelektív késleltetése, ha közben nincs átviteli út hiba jelzés: ÁTVITELI ÚT HIBA. Iatviteli UtHiba ÁTVITELI ÚT HIBA a SZINKR.KI.ENG. jel csak akkor lerövidíti a második fokozat szelektív késleltetését, ha ez a bemenet a kommunikációs vonal épségét jelzi. Az egyes fokozatok karakterisztikái az alábbi formájúak: jx X III. Karakterisztikák az impedanciasíkon X II. X I. X R IV. X IV. R I. R II. R jx R R Az irányrelé egyenese iránytangensének beállítása: X/R Dr. Petri Kornél Eperjesi László 2005.03.18. 12/84
2.1.1.2 A funkció paraméterei A funkció a következő paraméterek beállítását igényli: NÉV LCD kijelző Min Max LÉPÉS Megjegyzés PtvHossz Xn[TavVez] 100 5000 10 a teljes védett vezetékszakasz *Ci*Cu impedanciája a százalékos *10mOhm hibahely távolság kijelzéséhez PZ1R R1[mOhm] = [*Ci*Cu*10] PZ1X X1[mOhm] = [*Ci*Cu *10] PZ1RperX -R1/X1 = [%] PZ1XperR -X1/R1 = [%] PZ1Irany Z1 szükites: /0, 2/ 10 10000 10 a poligon karakterisztika R beállítása az első impedancia fokozatra 10 10000 10 a poligon karakterisztika X beállítása az első impedancia fokozatra 0 50 1 a poligon karakterisztika meredekségének beállítása negatív R esetén 0 50 1 a poligon karakterisztika meredekségének beállítása negatív X esetén 0 2 2 a -X1/R1 meredekségű szakasz tükrözése az R tengelyre Az első mérési fokozat fenti 5 paramétere külön állítható a 2. mérési és a fáziskiválasztó 3. és 4. fokozatokra is (indexet váltani) azzal a megkötéssel, hogy a 4. fokozatra a szűkítés nem adható meg, és ez a 4. fokozat fixen visszafelé van irányítva. PTZ1 t (Z1) = ms PTZ2Szel t (Z2 szel) = ms PTZ2Tulf t (Z2 tulf) = ms 0 60000 10 az 1. fokozat késleltetése 0 60000 10 a 2. fokozat késleltetése szelektív beállítás esetén 0 60000 10 a 2. fokozat késleltetése túlfedéses beállítás esetén (az értelmezés az automatika működésénél található) A fáziskiválasztó 3. és 4. fokozatokra a késleltetés az 1. fokozathoz hasonlóan, attól függetlenül adható meg PIonn 3Io>>/In[AV] = % PTIonn t (Io>>) = ms PNHSC1ep Feszv.kisaut.ir. 50 2500 5 a nagyáramú zérus sorrendű túláramvédelmi fokozat beállítása 0 60000 10 a nagyáramú zérus sorrendű túláramvédelmi fokozat késleltetése - + + = a 220 V megjelenése a feszültségváltó-kör épségét jelzi Dr. Petri Kornél Eperjesi László 2005.03.18. 13/84
2.1.1.3 A funkció digitális kimenetei A késleltetések leteltének ténye a hozzárendelt relés kimeneten (KI) kikapcsolási parancsként kerül a megszakítóra, de a következő táblázat minden digitális kimenete a mátrix-sorként is megjelenik. Ezeket tetszőleges kombinációban lehet a tíz szabad relés kimenethez rendelni, illetve velük az egyenáramú gyűjtősínvédelem kimenetét vagy a szabadon felhasználható timer -eket indítani. KIJELZŐN Mx Z1< = Mx Z2< = Mx Z3< = Mx Z4< = Mx 3Io>> = Mx Z1< t = Mx Z2< t = Mx Z3< t = Mx Z4< t = Mx 3Io>>t = JELENTÉS az első impedancia-fokozat ébredt (vonali mérés) a második impedancia-fokozat ébredt (vonali mérés) a harmadik, fáziskiválasztó impedancia-fokozat ébredt a negyedik, visszafelé néző, fáziskiválasztó impedancia-fokozat ébredt a nagyáramú zérus sorrendű túláram fokozat fáziskiválasztással ébredt az első impedancia-fokozat késleltetése letelt a második impedancia-fokozat késleltetése letelt a harmadik, fáziskiválasztó impedancia-fokozat késleltetése letelt a negyedik, visszafelé néző impedancia-fokozat késleltetése letelt a nagyáramú zérus sorrendű túláram fokozat (fáziskiválasztással) késleltetése letelt 2.1.1.4 A megjelenített információ A védelem algoritmusa melléktermékként a következő kijelzéseket biztosítja. A megjelenítés az LCD kijelző Teszt menüpontjában (a külső PC-n is lásd: On-line ablak): LCD kijelző Megjegyzés HTX [%] = a hibahely távolsága a beállított teljes vezeték impedancia-százalékában Ir[A]= az R fázis árama primer amper-értékben Is[A]= az S fázis árama primer amper-értékben It[A]= a T fázis árama primer amper-értékben 3Io[A]= a három fázisáram összege Ur/Un[ ]= az R fázis feszültsége a névleges feszültség ezrelékében Us/Un[ ]= az S fázis feszültsége a névleges feszültség ezrelékében Ut/Un[ ]= a T fázis feszültsége a névleges feszültség ezrelékében Impedancia fok.: Impedancia-fokozatok: Z1 1. Helyiérték az első távolsági védelmi fokozat (vonali) ébredése Z2 2. Helyiérték a második távolsági védelmi fokozat (vonali) ébredése Z3 3. Helyiérték a harmadik, fáziskiválasztó távolsági védelmi fokozat ébredése Z4 4. Helyiérték a negyedik, visszafelé irányított, fáziskiválasztó távolsági védelmi fokozat ébredése Ionn 6. Helyiérték a nagyáramú, zérus sorrendű túláramvédelmi fokozat ébredése (fáziskiválasztással) VedelemIndul a védelem indulása 8. Helyiérték Dr. Petri Kornél Eperjesi László 2005.03.18. 14/84
2.1.1.5 A funkcióval kapcsolatos üzenetek A funkcióval kapcsolatosan az LCD-n a következő üzenetek fordulhatnak elő (az üzenetküldés az LCDUzenet tiltas=+ paraméter beállítással letiltható): Io>>t fokozat kioldott! Z1< t fokozat kioldott! Z2< t fokozat kioldott! Z3<t,Z4<t fok.kioldott! FAM uzemmod. 2.1.1.6 Eseményrögzítés Az alapmenüben az Esemeny menüt kiválasztva a kijelzőn az utolsó tárolt kiértékelt esemény fog megjelenni. Az eseményrögzítő a fáziszárlati tartalék túláramvédelem időbélyegjével ellátva a következő eseményeket rögzítheti (az eseményrögzítővel kapcsolatos részleteket az EPKU 2004 ismerteti). Ezek a készülék LCD kijelzőjén kérdezhetők le: Z1< indult Z2< indult Z3< indult Z4< indult 3Io>> indult Z1< kioldott Z2< kioldott Z3< kioldott Z4< kioldott 3Io>>t kioldott Alapved.kioldott Dr. Petri Kornél Eperjesi László 2005.03.18. 15/84
A számítógépen a Protect for Windows Digitális események ablakában a következő események jelenhetnek meg: Esemény jele Magyarázat Z1rs<_indult a távolsági védelem 1. fokozata a jelzett hurokban illetve Z1st<_indult háromfázisúan indult Z1tr<_indult Z13f<_indult Z2rs<_indult a távolsági védelem 2. fokozata a jelzett hurokban illetve Z2st<_indult háromfázisúan indult Z2tr<_indult Z23f<_indult Z3r<_indult a távolsági védelem 3. (fáziskiválasztó) fokozata a jelzett Z3s<_indult fázisban indult Z3t<_indult Z4r<_indult a távolsági védelem 4. (visszafelé mérő, fáziskiválasztó) Z4s<_indult fokozata a jelzett fázisban indult Z4t<_indult Io>>t_fok.indult a nagyáramú, zérus sorrendű túláramvédelmi fokozat indult Z1(rst)<t_lejart az adott fokozat késleltetése lejárt Z2(rst)<t_lejart Z3(rst)<t_lejart Z4(rst)<t_lejart Io>>t_fok.lejart a nagyáramú, zérus sorrendű túláramvédelem késleltetése lejárt Feszultseg_alatti_m feszültség alatti munkavégzés folyamatban Feszv.kisaut a digitális bemeneten a feszültségváltó körök épségét jelző információ tartósan (>10 ms) fennáll Alapved.kioldás alapvédelem-kioldás történt 2.1.1.7 Kiértékelt események A számítógép képernyőjén kiértékelt eseményként a következő információ jelenik meg: az esemény időtartama alatt mért legnagyobb fázisáramok (Ir, Is és It, valamint 3Io) primer értékre átszámítva, a hibahely távolsága a vezetékhossz százalékában, az indult fokozatok megjelölése, a kioldást adó fokozat(ok) megjelölése, az alapvédelmi kioldás tényének megjelölése. Dr. Petri Kornél Eperjesi László 2005.03.18. 16/84
2.1.1.8 Számlálók A funkcióhoz a következő számlálók tartoznak (az LCD-kijelzőn és az On-line képernyőn): Z1<t kioldasok szama: 0 Z2<t kioldasok szama: 0 Z3<t kioldasok szama: 0 Z4<t kioldasok szama: 0 Kettosfoldz.ki szama: 0 2.1.1.9 A LED kijelzések A készülék homloklapján egymás alatt hét LED kijelző mutatja a készülék funkcióinak működését. A Védelem indult és a Védelem Kioldott LED-ek jeleznek. 2.1.1.10 A PROTLOG egyenletek A funkció működéséről generált digitális jelek egyben a szabadon programozható PROTLOG egyenletek bemeneteiként is szolgálnak. Jel Magyarázat Z1van az első fokozat ébredése Z2van a második fokozat ébredése Z3van a harmadik (fáziskiválasztó) fokozat ébredése Z4van a negyedik (visszafelé irányított, fáziskiválasztó) fokozat ébredése Ionn a nagyáramú, zérus sorrendű túláramvédelem ébredése VedelemIndul a védelem indulása a fáziszárlati túláramvédelem ébredése esetén is kijelzésre kerül A fenti jelekkel, vagy kombinációjukkal az integrált zavaríró indítható. 2.1.1.11 A zavaríróban rögzíthető jelek A funkció a beépített zavaríró számára a következő jeleket adja át. Analóg jelek: Jel Ir I% Is I% It I% Ur U% Us U% Ut U% Magyarázat R fázis árama az ÁV névleges értékének a százalékában S fázis árama az ÁV névleges értékének százalékában T fázis árama az ÁV névleges értékének százalékában R fázis feszültsége a FV névleges értékének a százalékában S fázis feszültsége a FV névleges értékének a százalékában T fázis feszültsége a FV névleges értékének a százalékában Dr. Petri Kornél Eperjesi László 2005.03.18. 17/84
Digitális jelek: Jel Z1<3F Z1<RS Z1<ST Z1<TR Z2<3F Z2<RS Z2<ST Z2<TR Z3<R Z3<S Z3<T Z4<R Z4<S Z4<T Io>> Z1<[t] Z2<[t] Z3<[t] Z4<[t] Io>>[t] Ved.Ind. AlapVedKi NHSC_ÉP Magyarázat az első fokozat ébredése a megadott hurokban a második fokozat ébredése a megadott hurokban a harmadik (fáziskiválasztó) fokozat ébredése a megadott fázisban a negyedik (visszafelé irányított, fáziskiválasztó) fokozat ébredése a megadott fázisban a nagyáramú, zérus sorrendű túláramvédelem ébredése az adott fokozat késleltetése lejárt a védelem indulása valamelyik alapvédelmi fokozat kioldása a feszültségváltó kör ép, ilyen esetben a tartalékvédelem nem működhet 2.1.2 Beállítási útmutató Az alábbi beállítási útmutatóban a következő példa adatait fogjuk használni: Adatok: 35 kv-os távvezeték: hossz fajlagos pozitív sorrendű reaktancia fajlagos pozitív sorrendű ellenállás fajlagos zérus sorrendű reaktancia fajlagos zérus sorrendű ellenállás feszültségváltó áttétel áramváltó áttétel 40 km 0,398 Ω/km 0,375 Ω/km 0,859 Ω/km 0,211 Ω/km 35 kv/0,1 kv 1000 A / 5 A Dr. Petri Kornél Eperjesi László 2005.03.18. 18/84
A távolsági védelem fokozatainak beállításához értelmezni kell a (10*Cu*Ci) állandót. A védelmen beállított reaktancia és rezisztencia számértéke még nem impedanciaérték. A tényleges szekunder impedanciaérték mohm-ban úgy kapható meg, hogy a beállított értéket be kell szorozni a (10*Cu*Ci) mohm állandóval. A beállításhoz szükséges tényezők az áramváltó illetve a feszültségváltó szekunder névleges értékétől függenek: In Ci 1 A 1 5 A 1/5 PtvHossz Xn[TavVez] *Ci*Cu*10 mohm Un Cu 100 V 1 200 V 2 A teljes védett vezetékszakasz reaktanciája a százalékos hibahely távolság kijelzéséhez. A hibahelyi távolság mérése erre a reaktanciára vonatkoztatja a mért reaktancia értéket, és az eredményt százalékban kifejezett távolságként adja meg. Védelmi funkció ezt az adatot nem használja. A példában szereplő Ci = 1/5 (In = 5 A) és Cu = 1 (Un = 100 V) esetén [10*Cu*Ci] = 2 mω. A primer reaktancia: Xprimer=hossz * x = 40km * 0,398 Ω/km = 15,92 Ω Szekunder értékre átszámítva: Xszekunder = ai/au*xprimer = (1000/5) / (35/0,1) * 15,92 Ω = 9,097 Ω = 9097 mω A beállítandó érték: X1 =Xszekunder / [10*Cu*Ci] = 9097 mω / [10*1*1/5] mω = 4548 (nincs dimenziója) A távolsági védelem fokozatai poligon karakterisztika szerint működnek. A következő adatok ennek a karakterisztikának a beállításai. A poligon karakterisztika beállítandó paraméterei (lásd a karakterisztika ábráját a 2.1.1.1. A funkció bemenetei című fejezetben): PZ1X X1[mOhm] = [*Ci*Cu*10] A poligon karakterisztika X beállítása. A reaktancia érték kövesse a klasszikus beállítási egyenletet: 1 X ( + ε) Dr. Petri Kornél Eperjesi László 2005.03.18. 19/84 X I V.
A paramétert szekunder [*10*Ci*Cu] szorzótényezővel mω értékben kell megadni. A példánkban szereplő Ci=1/5 (In=5 A) és Cu=1 (Un=100 V) esetén az állandó: A beállítandó érték számítása: (10*Cu*Ci) = 2 mω. A primer reaktancia: Xprimer = hossz * x / (1+ε) = 40km * 0,398 Ω/km / (1+0,15) = 13,84 Ω Szekunder értékre átszámítva: Xszekunder = ai/au*xprimer = (1000/5) / (35/0,1) * 13,84 Ω = 7,909 Ω = 7909 mω A beállítandó érték: X1 = Xszekunder/ [10*Cu*Ci] = 7909 mω /[10*1*1/5] mω = 3954 PZ1R R1[mOhm] = [*Ci*Cu *10] A poligon karakterisztika R beállítása. A ohmos ellenállás beállításkor az alábbi tényeket kell megfontolni. A távvezeték ohmos ellenállása a határpontra az 1/(1+ε) tényezővel meghatározott értéke biztosan a karakterisztika belsejébe essen. Íves zárlat esetén az ívellenállás jó közelítéssel R irányban adódik hozzá a távvezeték impedanciájához, az így kiadódó ellenállás érték biztosan a karakterisztika belsejébe essen. Tájékoztatásul a Warrington összefüggéssel a várható I effektív értékű zárlati áramból meghatározható a közelítő ívellenállás: [ Ω] 28700*d R ív = [ A] 1. 4 I Példaként: d=1 m-es ívhosszat és 500 A áramot feltételezve R iv = 4,78 Ω, 1000 A-es zárlati áram esetén ez 1,81 Ω értékre csökken. Föld-rövidzárlat esetén a föld szétterjedési ellenállását szintén figyelembe kell venni. Az így megnövekedett ellenállásérték (vezeték + iv + szétterjedési ellenállás) biztosan a karakterisztika belsejébe essen. Az algoritmus pontatlansága, a zárlati tranziensek által okozott mérési hibák, az alkalmazott mérőváltók szög- és amplitúdó hibái miatt a meghatározott impedancia kismértékű bizonytalanságot tartalmaz, a számított impedancia-értékek az egymás után következő mintavételi lépésekben nem egyetlen pontot adnak az impedancia síkon, hanem a pontos érték környezetében ingadoznak. A karakterisztikának olyannak kell lennie, hogy a lehetséges ingadozási tartományt magában foglalja. [ m] Dr. Petri Kornél Eperjesi László 2005.03.18. 20/84
A fenti hatások miatt célszerű a karakterisztikát R irányban minél jobban kiterjeszteni. A karakterisztika nyitásának azonban ellentmondanak a következő szempontok: a.)a karakterisztika R irányú lezárásának elsősorban az a szerepe, hogy az üzemi feszültségből és a nagy terhelések és túlterhelések miatti üzemi áramból kiadódó terhelési impedanciákat kizárja a karakterisztikából, azaz normál üzem közben mért impedanciák ne indíthassák a védelmet. b.) Normál nagy terhelés következtében előfordulhat, hogy zárlat közben az ép fázis(ok)ban mérhető impedancia R irányból közelíti meg a karakterisztikát. A fázisszelektivitás érdekében a karakterisztikát úgy kell beállítani, hogy az így kiadódó vektorok ne indíthassák a védelmet. Az ellentmondó követelmények miatt javasolható a mérnöki kompromisszum, és a karakterisztika R irányú lezárását a tapasztalatok alapján célszerű beállítani. A megfontolásokban segítséget nyújt a VEKTOR program, amelyben a befolyásoló hálózati paramétereket a mindenkori konfigurációnak megfelelően lehet beállítani, és vizsgálni lehet a paraméterek bizonytalanságának és a teljesítmény-átvitelnek a hatását is. A fenti körülmények figyelembe vételével a tapasztalatok szerint például 35 kv-os távvezetékek esetén az R1 = X1 beállítás esetén a védelem minden körülmények között helyesen működik. Ez a primer értékben számolt 13,84 Ω magában foglalja a távvezeték határpontján a 40 km*0,375 Ω/km /(1+0.15)= 13 Ω ellenállását, és egy körülbelül 1 Ω maximális ívellenállást. Szükség esetén ezt az értéket korrigálni lehet. A beállítandó érték: Az R1 paraméter léptéke megegyezik X1 paraméter léptékével: R1 = X1 = 3954 PZ1XperR -X1/R1 = [%] A poligon karakterisztika meredekségének beállítása negatív X esetén. a) A lehetséges impedancia-tartomány elvi határa az R tengely (negatív reaktancia távvezetéki zárlatnál nem fordulhat elő), amikor közeli ellenálláson keresztül bekövetkező zárlat esetén a mért pont a valós tengelyre esik. A karakterisztikának ezt a pontot biztonsággal kell tartalmaznia. b) Előfordulhat, hogy két oldalról táplált zárlatnál a nem valós betáplálási torzítási tényező egy kissé lefelé, negatív X értékek felé fordítja az érzékelt ellenállást, az érzékelt impedancia kiesik a karakterisztikából. Ennek elkerülésére a karakterisztikát nyitni kell, azaz lefelé el kell forgatni. Dr. Petri Kornél Eperjesi László 2005.03.18. 21/84
c) Közeli zárlatok esetén a védelem által érzékelt feszültség igen kis értékű lehet, amit pontos iránymeghatározáshoz nem lehet felhasználni. Ilyen esetben a védelem memóriában tárolt, egy periódussal a zárlat előtt uralkodó feszültség-értékhez viszonyítja az áram szögét, ebből következtet a zárlat irányára. A zárlat következtében lényegesen megváltozhatnak az energiaáramlási viszonyok, aminek következtében a zárlati feszültség és a zárlat előtti feszültség egymáshoz képest vektorosan elfordulhat. Az elfordulás mértéke az impedancia-viszonyoktól és a zárlat előtti teljesítményátviteltől is függ. Annak érdekében, hogy szélsőséges esetben is megbízható legyen az iránymeghatározás, ezért is célszerű a karakterisztikát nyitni. d) Az algoritmus pontatlansága, a zárlati tranziensek által okozott mérési hibák, az alkalmazott mérőváltók szög- és amplitúdó hibái miatt a meghatározott impedancia kismértékű bizonytalanságot tartalmaz, a számított impedancia-értékek az egymás után következő mintavételi lépésekben nem egyetlen pontot adnak az impedancia síkon, hanem a pontos érték környezetében ingadoznak. A karakterisztikának olyannak kell lennie, hogy a lehetséges ingadozási tartományt magában foglalja. A fenti hatások miatt célszerű a karakterisztika R tengelyhez képesti hajlásszögét minél nagyobbra választani. Ennek elméleti határa a távvezeték-impedancia egyenesére állított merőleges, vagy a hibahelyi ellenállás miatt annál valamivel nagyobb szög. A karakterisztika nyitásának azonban ellentmond a következő megfigyelés: e) A karakterisztikának olyannak kell lennie, hogy az ép hurkokban érzékelhető impedancia semmilyen esetben se kerülhessen a tartomány belsejébe. A zérus-sorrendű árammal történő szétválasztással földzárlat esetén a védelem kizárja a döntésből a vonali hurkokban mért impedanciát, zérus sorrendű áram hiánya esetén viszont a fázis-föld hurkokban érzékelt impedanciát hagyja figyelmen kívül. Közeli és mögöttes zárlatok és zárlat előtti nagy teljesítmény-átvitel esetén azonban a mért impedanciapontok közel kerülhetnek a karakterisztika egyeneseihez, rossz esetben azok a karakterisztikán belülre is kerülhetnek. Ilyen fordulhat elő, például közeli A fázisú FN zárlat esetén, amikor nagy teljesítmény-átvitel közben a B fázis-föld hurokban mért impedancia is a karakterisztika közelébe kerülhet. Ugyanilyen helyzet állhat elő, például mögöttes BC zárlat esetén, amikor az AB hurokban mért impedancia vektor is a karakterisztikán belülre kerülhet. Célszerű ezért a karakterisztikát minél szűkebbre állítani. Dr. Petri Kornél Eperjesi László 2005.03.18. 22/84
Az ellentmondó követelmények miatt javasolható a mérnöki kompromisszum, a karakterisztika hajlásszögét a tapasztalatok alapján célszerű beállítani. A megfontolásokban segítséget nyújt a VEKTOR program, amelyben a befolyásoló hálózati paramétereket a mindenkori konfigurációnak megfelelően lehet beállítani, és vizsgálni lehet a paraméterek bizonytalanságának és a teljesítmény-átvitelnek a hatását is. Az irányrelé-egyenes -X1/R1 paraméterét % egységben kell megadni. A fenti körülmények figyelembe vételével a tapasztalatok szerint például 35 kv-os távvezetékekre az egyenest 10 20 -kal (-X1/R1 = tgα = 0,18 0,36) kell az R tengely alá beállítani. A javasolt beállítás az -X1/R1 = 33 % (18,26 ). A beállítandó érték: A példa adataival: -X1/R1 = 33 % PZ1RperX -R1/X1 = [%] A poligon karakterisztika meredekségének beállítása negatív R esetén. Ennek a paraméternek a beállításakor hasonlóan a X1/R1 hajlásszög beállításához az alábbi tényezőket kell megfontolni: a) A lehetséges impedancia-tartomány elvi határa a távvezeték impedancia-egyenese, amelynek pontjait impedancia-mentes zárlatkor mérheti az algoritmus. A karakterisztikának ezt a pontot biztonsággal kell tartalmaznia. b) Közeli zárlatok esetén a védelem által érzékelt feszültség igen kis értékű lehet, amit pontos iránymeghatározáshoz nem lehet felhasználni. Ilyen esetben a védelem a memóriában tárolt, zárlat előtti feszültség értékéhez viszonyítja az áram szögét, ebből következtet a zárlat irányára. A zárlat következtében lényegesen megváltozhatnak az energiaáramlási viszonyok, aminek következtében a zárlati feszültség és a zárlat előtti feszültség egymáshoz képest vektorosan elfordulhat. Az elfordulás mértéke az impedancia-viszonyoktól és a zárlat előtti teljesítmény-átviteltől is függ. Annak érdekében, hogy szélsőséges esetben is megbízható legyen az iránymeghatározás, célszerű a karakterisztikát nyitni. c) Az algoritmus pontatlansága, a zárlati tranziensek által okozott mérési hibák, az alkalmazott mérőváltók szög- és amplitúdó hibái miatt a meghatározott impedancia kismértékű bizonytalanságot tartalmaz, a számított impedancia-értékek az egymás után következő mintavételi lépésekben nem egyetlen pontot adnak az impedanciasíkon, hanem a pontos érték környezetében ingadozik. A karakterisztikának olyannak kell lennie, hogy a lehetséges ingadozási tartományt magában foglalja. Dr. Petri Kornél Eperjesi László 2005.03.18. 23/84
A fenti hatások miatt célszerű a karakterisztika jx tengelyhez képesti hajlásszögét minél nagyobbra választani. Ennek elméleti határa a távvezeték-impedancia egyenesére állított merőleges. A karakterisztika nyitásának azonban ellentmond a következő megfigyelés: d) A karakterisztikának olyannak kell lennie, hogy az ép hurkokban érzékelhető impedancia semmilyen esetben se kerülhessen a tartomány belsejébe. A zérus sorrendű árammal történő szétválasztással földzárlat esetén a védelem kizárja a döntésből a vonali hurkokban mért impedanciát, zérus sorrendű áram hiánya esetén viszont a fázis-föld hurkokban érzékelt impedanciát hagyja figyelmen kívül. Közeli és mögöttes zárlatok és nagy zárlat előtti teljesítmény-átvitel esetén azonban a mért impedancia-pontok közel kerülhetnek a karakterisztika egyeneseihez, rossz esetben azok a karakterisztikán belülre is kerülhetnek. Ilyen fordulhat elő, például közeli BC zárlat esetén, amikor nagy teljesítmény-átvitel közben az AB hurokban mért impedancia is a karakterisztika közelébe kerülhet. Ugyanilyen helyzet állhat elő, például mögöttes BC zárlat esetén, amikor az AC hurokban mért impedanciavektor is a karakterisztikán belülre kerülhet. Célszerű ezért a karakterisztikát minél szűkebbre állítani. Az ellentmondó követelmények miatt javasolható a mérnöki kompromisszum, a karakterisztika hajlásszögét a tapasztalatok alapján célszerű beállítani. A megfontolásokban segítséget nyújt a VEKTOR program, amelyben a befolyásoló hálózati paramétereket a mindenkori konfigurációnak megfelelően lehet beállítani, és vizsgálni lehet a paraméterek bizonytalanságának és a teljesítmény-átvitelnek a hatását is. A paramétert % egységben kell megadni. A fenti körülmények figyelembe vételével a tapasztalatok szerint például 120 kv-os távvezetékekre az egyenest 10 20 -kal (-R1/X1 = tgα = 0,18 0,36) kell az X tengelytől balra beállítani. A javasolt beállítás a -R1/X1 = 33 % (18,26 ). A beállítandó érték: A példa adataival: -R1/X1 = 33 % PZ1Irany Z1 szükites: /0, 2/ A -X1/R1 meredekségű szakasz tükrözése az R tengelyre Z1 szűkítés = 2 érték beállításával. Erre a tükrözésre akkor lehet szükség, ha különösen a második fokozat esetén ki kell zárni a normál üzemben mérhető impedanciákat. Dr. Petri Kornél Eperjesi László 2005.03.18. 24/84
A fenti öt paraméter külön állítható a 2, 3 ( fáziskiválasztó ) és 4 ( fáziskiválasztó ) fokozatokra is azzal a megkötéssel, hogy a 4. fokozatra a szűkítés nem adható meg, és ez a 4. fokozat fixen visszafelé van irányítva. A harmadik fokozat beállításánál figyelembe kell venni, hogy ennek a fokozatnak a szerepe a kettős földzárlatok esetén a fázissorrendben első érintett fázis biztos kiválasztása. Az ilyen esetben mért impedancia a következő összefüggéssel számítható: Z ap 2(Z1P + Z1Q ) + (Z0P + Z0Q ) =. 6 Az összefüggésben az 1 index a pozitív sorrendet, a 0 index a zérus sorrendet jelöli. P és Q pedig a két érintett leágazás megjelölése. Az összefüggésben megfigyelhető, hogy ha a pozitív és zérus sorrendű impedanciák megegyeznének, akkor a mérés a távolságok átlagát szolgáltatná: 3(Z1P + Z1Q ) Z1 P + Z1 Q ZaP = = 6 2 Ha pedig a zérus sorrendű impedancia például háromszorosa a pozitív sorrendűnek, akkor: azaz az érzékelt impedancia az átlagnál 67 %-kal nagyobb lenne. A valóságos esetben tehát a mérőegyenlet az átlagos távolságnál nagyobbat mér. A fokozat feladata, hogy a legkedvezőtlenebb hibahelyek esetén is érzékelje a kettős földzárlatot. A célszerű beállítás tehát a két leghosszabb leágazás alapján számított, a zérus sorrendű impedanciát is figyelembe vevő átlag értéknél nagyobb érték. Emellett figyelembe kell venni a kétszeres hibahelyi ellenállás-értéket is (kb. 2*10 Ohm). PTZ1 Z ap 5 ( Z + Z ) 1P 6 1Q Z = 1,67. 1P + Z 2 1Q t (Z1) = ms Az 1. fokozat késleltetése. A készleltetéseket a szelektív időlépcsőzéseknek megfelelően, a teljes védelmi rendszer ismeretében lehet megadni. PTZ2Szel PTZ2Tulf t (Z2 szel) = t (Z2 tulf) = ms ms A 2. fokozat késleltetése szelektív, illetve túlfedéses beállítás esetén. Az értelmezés az automatika működésénél található. Dr. Petri Kornél Eperjesi László 2005.03.18. 25/84
A fáziskiválasztó 3. és 4. fokozatokra a késleltetés az 1. fokozathoz hasonlóan, attól függetlenül adható meg. A fáziskiválasztás a 3. fokozat késleltetésétől függetlenül működik. Ennek a késleltetésnek a szerepe a tartalékvédelem biztosítása, az időbeállítás legyen ennek megfelelően koordinált érték. A 4 fokozat visszafelé irányított fáziskiválasztó fokozat, szerepe tartalék védelem biztosítása, a beállítás legyen ennek megfelelően koordinált érték. Pionn 3Io>> / In[AV]= % A nagyáramú zérus sorrendű túláramvédelmi fokozat beállítása. A fokozat szerepe, hogy kettős földzárlat esetén kikapcsolja azt a leágazást, amelyben a fázissorrendben első áram folyik. Ehhez érzékelnie kell a legkisebb áramot adó kettős földzárlati áramot. Ez elvileg a következő összefüggéssel számítható: I ap = 6Z + 2( Z + Z ) + ( Z + Z ) m 1P 3(1 a Az összefüggésben az 1 index a pozitív sorrendet, a 0 index a zérus sorrendet jelöli, P és Q pedig a két érintett leágazás megjelölése. Túláramvédelem beállításához a zárlati áram abszolút értékére van szükség [(1 a 2 ) abszolút értéke 3 ]. A további jelölések: 1Q 2 U a fázisfeszültség Z m a mögöttes hálózat pozitív (és negatív) sorrendű impedanciája. A beállítás olyan legyen, hogy a védelem érzékelje a legkisebb áramot is, ami nyilvánvalóan a minimális feszültség, a leggyengébb mögöttes hálózat (legnagyobb Z m ) és a leghosszabb leágazások impedanciái esetén kettős földzárlatkor alakul ki. A beállításnál vegyük figyelembe, hogy ilyen zérus sorrend jellegű nagy áram csak kettős földzárlat esetén adódik, mivel a két érintett leágazásban a fázisáramok összegzéséből hiányzik az a fázisáram, amely a másik leágazásban folyik, és azt, hogy a két zárlati helyen hibahelyi ellenállás is van (kb. 2*10 Ohm). Az egyszeres földzárlat kis zérus sorrendű áramától nem okozhat nehézséget az elhangolás. PTIonn )U 0P 0Q t (Io>>) = ms A nagyáramú zérus sorrendű túláramvédelmi fokozat késleltetése. Dr. Petri Kornél Eperjesi László 2005.03.18. 26/84
PinEng_NHSCki I>eng.ha NHSC le /1=igen/ A feszültségváltó kisautomata kioldásakor a távolsági védelem bénul. Ekkor a fáziszárlati tartalékvédelem működik, ehhez működését az LCD kijelzőn + (1) beírásával kell engedélyezni. Ha a fokozat nincs engedélyezve, akkor a feszültségváltó kör hibájakor sem a távolsági védelem, sem pedig a túláram tartalékvédelem nem működhet. PNHSC1ep Feszv.kisaut.ir. /1=220ep A + (1) információ beállítása az jelenti, hogy a feszültségváltó kör épségét a digitális bemeneten a 220 V egyen-feszültségű jel megléte jelzi. 2.1.3 A távolsági védelem vizsgálata A vizsgálat előkészítésekor figyelembe kell venni, hogy a távolsági védelem csak akkor éles, ha a megfelelő digitális bemeneten a feszültségváltó kör épségéről érkezik jelzés. Az 1. és 2. fokozatnál 2F zárlatra a számolás pontos eredményt szolgáltat, 3F zárlat esetén viszont ezek az egyenletek a valóságos impedancia 86,66%-át mérik, és az impedancia vektor pozitív irányban (az óramutató járásával ellentétes irányban) 30 fokkal billen. Más megfogalmazásban: a karakterisztika mintegy 15%-kal távolabbra nyúlik, és negatív irányban az óramutató járásával megegyező irányban 30 fokkal billen. Figyelni kell arra is, hogy a fáziskiválasztó 3. fokozat illetve a 4., visszafelé mérő fokozat vonali feszültséggel és a megfelelő fázisáram kétszeresével számol. jx Z mé Z 30 0 R Mérés 3F zárlat esetén A kioldási idők értékelésénél figyelembe kell venni, hogy a beállított késleltetés járulékos késleltetés. Dr. Petri Kornél Eperjesi László 2005.03.18. 27/84
2.2. Fáziszárlati túláramvédelem A komplex védelem tartalékvédelmi funkciója a fáziszárlati túláramvédelem. A funkció akkor élesedhet, ha a feszültségváltó körben a kisautomata (pl. NHSC) kiold. Az élesítés lehetőségét külön paraméterrel engedélyezni kell. A kioldási információ jöhet a kisautomata munkaáramú vagy nyugalmi áramú érintkezőjéről is, ezt a választást paraméterrel kell beállítani. A védelmi funkció háromfázisú, egyfokozatú, független késleltetésű túláramvédelem. 2.2.1 A fáziszárlati túláramvédelem megvalósítása A funkció a három fázis áramát méri. Az algoritmus meghatározza a fázisáramok egyenirányított középértékét, és ezeket hasonlítja össze a beállítási értékekkel. 2.2.1.1 A funkció bemenetei A funkció analóg bemeneti a három fázisáramot fogadják: Ir Is It A funkcióhoz rendelt digitális bemenetek: BEMENET MEGNEVEZÉS JELENTÉS IFAM FAM KAPCS. a digitális bemenet a feszültség alatti munkavégzés (FAM) idején kap aktív jelet, amelynek hatására minden késleltetés megszűnik, és valamennyi zárlatvédelmi funkció ébredése azonnali kioldási parancsot eredményez, és ilyenkor a kioldás automatika ciklusokat sem indíthat INHSCep FESZ.VÁLT. KISAUT a digitális bemenet a feszültségváltó körök épségét jelzi. Ha a feszültségváltó körök épsége nem áll fenn kellő ideig (ez az idő fix 100 ms), akkor a távolsági védelem algoritmusa bénítva van, helyette fáziszárlati túláram-funkció működhet. Paraméterrel állítható, hogy a feszültségváltókörök épségét a digitális jel megléte vagy hiánya jelzi-e. Dr. Petri Kornél Eperjesi László 2005.03.18. 28/84
2.2.1.2 A funkció paraméterei A funkció a következő paraméterek beállítását igényli: NÉV LCD kijelző Min Max LÉPÉS Megjegyzés PAV AVprN [AVVedN] = A 15 15000 5 az áramváltó primer névleges árama (a megjelenített értékek léptékezéséhez) PIn I> /In[AV] = % 50 1500 1 megszólalási érték az áramváltó névleges áramára vonatkoztatva PTIn t I> = ms 0 60000 10 áramtól független késleltetési idő PinEng_ I>eng.ha NHSC - + (+ = engedélyezve) NHSCki le /+=igen./ PNHSC1ep Feszv.kisaut.ir - + (+ = a 220 V megjelenése a feszültségváltó kör épségét jelzi) 2.2.1.3 A funkció digitális kimenetei A késleltetések leteltének ténye a hozzárendelt relés kimeneten kikapcsolási parancsként kerül a megszakítóra, de a következő táblázat minden digitális kimenete a mátrix soraiként is megjelenik. Ezeket tetszőleges kombinációban lehet a tíz szabad relés kimenethez rendelni, vagy velük a szabadon felhasználható timer -eket indítani. KIJELZŐN KÉPERNYŐN JELENTÉS Mx I> = I> indult a fáziszárlati túláramvédelmi fokozat legalább egy fázisban ébredt. Mx I> t = I>[t] kioldott a fáziszárlati túláramvédelmi fokozat kioldott. Ezeket a jeleket a szoftver mátrixban kimenetekhez lehet rendelni. 2.2.1.4 A megjelenített információ A védelem algoritmusa melléktermékként a következő kijelzéseket biztosítja. A megjelenítés az LCD kijelző Teszt menüpontjában: LCD kijelző Megjegyzés Ir[A]= az R fázis árama primer amper-értékben Is[A]= az S fázis árama primer amper-értékben It[A]= a T fázis árama primer amper-értékben Impedancia fokozatok In 5. Helyiérték a fáziszárlati túláramvédelem ébredése valamelyik fázisban, ha a funkció engedélyezve van, és a digitális bemenet a feszültségváltó-kör épségét mutatja VedelemIndul 8. Helyiérték A védelem indulása a fáziszárlati túláramvédelem ébredése esetén is kijelzésre kerül Dr. Petri Kornél Eperjesi László 2005.03.18. 29/84