Magyar Mérnöki Kamara Energetikai Tagozat 2016. A csillagpont-kezelés védelmi vonatkozásai dr. Petri Kornél 2017.05.12. 1
Csillagpont a háromfázisú energiarendszerben Generátor Transzformátor Hálózat Csillagpont képzés 2017.05.12. 2
Csillagpont kezelés Földelt Szigetelt Hosszan földelt Kompenzált A hatás földérintéses zárlatnál érvényesül 2017.05.12. 3
Az FN zárlat modellezése Z Z Z Szimmetrikus összetevők Thevenin helyettesítés Összevonások Elhanyagolások 2017.05.12. 4
Egyszerűsítések a modellben Példa: Szigetelt csillagpontú hálózat 2017.05.12. 5
Földzárlat szigetelt hálózatokon Szigetelt hálózat
Földzárlat hosszan földelt hálózatokon Hosszan földelt hálózat
Földzárlat kompenzált hálózatokon Kompenzált hálózat
Mereven földelt hálózat 120kV, 220kV, 400kV, 750 kv Korlátozott feszültség az ép fázisokban Nagy földzárlati áram Csillagpont lazítás Védelmi igény: Folyamatos mérés 6 védelmi hurokban 2017.05.12. 9
DTVA Zárlatfajta Z Lehet még X Terhelés szöge Szűkítés R t R Vezeték szög 3F(N) 2F AB 2F BC 2F CA 2FN AB 2FN BC 2FN CA FN A FN B FN C Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z BC AB BC CA AB BC CA A B C U B U C I B I C U A U B I A I B U B U C I B I C U C U A I C I A U A U B I A I B U B U C I B I C U C U A I C I A U A I A 3I o U B I B 3I o U C I 3I C o Z AB, Z CA Z A Z B Z C Z A, Z B Z B, Z C Z C, Z A 2017.05.12. 10
A szigetelt hálózat problémái Ívelő földzárlat Kapacitív áthatás Generátor 100%-os testzárlat-védelem 2017.05.12. 11
A tranziensek szigetelt hálózaton /1 2017.05.12. 12
A tranziensek szigetelt hálózaton /2 2017.05.12. 13
A tranziensek szigetelt hálózaton /3 2017.05.12. 14
LC-kör egyenfeszültségre kapcsolás I Ugen Ukond 2017.05.12. 15
LC-kör egyenfeszültségre kapcsolás Ugen Ukond=Uo I 2017.05.12. 16
LC-kör egyenfeszültségre kapcsolás ívkialvással Ugen Ukond=Uo I 2017.05.12. 17
Ívelő földzárlat szigetelt hálózaton Ugen Ukond=Uo I Nagyobb hálózat nem üzemelhet szigetelt csillagponttal! 2017.05.12. 18
100%-os testzárlatvédelem (Pázmándi elv) 2. fokozat U R U S U T Uo>t 150 Hz R Uo>t 50 Hz 1.fokozat 2017.05.12. 19
A kompenzált elosztóhálózatok földzárlati eseményeinek és problémakörének áttekintése A kompenzálás elve a 20-as évek óta ismert (Petersen), de még mindig van tennivaló: az előnyök kihasználására, a hátrányok kiküszöbölésére. 2017.05.12. 20
A kompenzálás elve fázismennyiségekkel Forrás : a-eberle 2017.05.12. 21
Normál üzem Aszimmetria Petersen szabályozás Adaptív kompenzálás Áttekintés Földzárlati tranziensek Tranziens érzékelés Állandósult földzárlat A hibás leágazás keresése 2017.05.12. 22
Aszimmetria FN zárlat X C0 Z Z Z C 0 /3 ~ X 1m X C0 X 1 C 1 R 1 3R FANOE 3L ~ C 0 R 0 U 0 X 2m X C0 X 2 C 2 R 2 Feszültségosztás két nagy impedancia között: Állandósult Uo Bénítja a hangolást. X 0m X C0 3L U 0 X0X 0 C 0 R 0 2017.05.12. 23
A szimmetrizálás lehetőségei Ciklikus fáziscsere Sok szerelési munka Szerelés sok helyen Sok üzemidő kiesés Állandó csillagponti földelő ellenállás Sok hátrány Szimmetrizáló kondenzátorok Szerelés az alállomáson Kis költség Kis üzemidő kiesés 2017.05.12. 24
Az aszimmetria mérése C 0 /3 U L1 I a U f U 0 R 0 C 0 I SL1 3R 3L U L3 I S I SL3 U L2 3R rögzíti a csillagpontot: Uo = 0 Protecta megoldás: EuroProt+ IED Aszimer 2017.05.12. 25
A mérés 2017.05.12. 26
A mérés ( Aszimer ) 2017.05.12. 27
Szimmetrizálás 2017.05.12. 28
Szimmetrizálás U opr 4620V 4620V C nélkül C -vel 923V 327V 62V 327V 83A 75A 923V 62V I p 2017.05.12. 29
Szimmetrizálás Központi Felszerelt kapacitás 0.15 μf (Co= 6.84 μf) Vezetékenként Uo szimmetrizálás előtt 4600 V (Uf = 11500 V) Uo szimmetrizálás után 327 V Felszerelt kapacitás 6.6 nf 30.5 nf Uo szimmetrizálás előtt 5450 V (Uf = 11500 V) Uo szimmetrizálás után 737 V Egyszerű, olcsó megoldás 2017.05.12. 30
Petersen szabályozás FN zárlat Hangolási igény Protecta megoldás: EuroProt+ IED DRL 2017.05.12. 31
A Petersen szabályozás lehetőségei Normál üzemben a zérus sorrendű összetevőknek nincs szerepe Mesterséges (nagy impedanciás) földzárlati viszonyokat alakítunk ki Kihasználjuk a természetes aszimmetriát Zérus sorrendű injektálással aktivizáljuk a zérus sorrendű hálózatot Protecta megoldás: EuroProt+ IED DRL 2017.05.12. 32
Hangolás injektálással C 0 /3 Io I C 3R FANOE 3L ~ C 0 R 0 U 0 - I L I 0 U 0 α Hatékony, ha az aszimmetria kicsi (az injektált áram a zérus sorrendű hálózatba folyik) I L I R 2017.05.12. 33
2017.05.12. 34
Adaptív kompenzálás Túl- vagy alulkompenzálás hátrányai: Nagy maradék áram Gyorsan visszatérő fázisfeszültség Romló ívoltás hatékonyság Nagy lépésfeszültség Földzárlatkor jó lenne pontos kompenzálás A pontos kompenzálás hátrányai: Nagy zérus sorrendű feszültség Aszimmetrikus fázisfeszültségek Probléma a hangoláskor Normál üzemben jó lenne túlkompenzálás 2017.05.12. 35
Adaptív kompenzálás Protecta megoldás: EuroProt+ IED 20kV CsillagpontképzőTr. Petersen tekercs Uo Vezérlő E A Petersen két szekunder tekercse Külső tekercs 2017.05.12. 36
Adaptív kompenzálás 2017.05.12. 37
Normál üzem Aszimmetria Petersen hangolás Adaptív kompenzálás Áttekintés Földzárlati tranziensek Tranziens érzékelés Állandósult földzárlat A hibás leágazás keresése 2017.05.12. 38
A földzárlatok csoportosítása Fellépés szerint Ugrás szerűen fellépő Felgerjedő Kialvás szerint Tartós földzárlatok Spontán múló földzárlatok Újra gyulladó földzárlat-sorozat Átterjedő zárlatok 2017.05.12. 39
Földzárati tranziensek A hibahelyi ellenállás hatása Ugrás-szerűen fellépő földzárlat Felgerjedő földzárlat 2017.05.12. 40
A tranziensek modellezése X 1m R h X 1 ~ C 1 R 1 X 2m R h X 2 Zárlat C 2 R 2 Ívkialvás X 0m R h X 0 3R FANOE 3L U 0 C 0 R 0 2017.05.12. 41
Az ívkialvás folyamata (modell) 100 75 [V] 1.00 [A] 0.75 50 0.50 25 0.25 0 0.00-25 -0.25-50 -0.50-75 -0.75-100 -1.00 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 [s] 0.30 (file Kornel_petersen.pl4; x-var t) v:ind c:gen -IND Ívkialvás a hibahelyi áram nulla-átmenetekor A zérus sorrendű feszültség lassan csillapodik 2017.05.12. 42
Tisztázatlan kérdések Mitől lesz kis impedanciás vagy nagy impedanciás egy földzárlat? Időjárás szerepe (eső, köd, zúzmara, villámcsapás, szél, stb.)? Hibahelyi események (égett faágak, madár vonulás, szennyezett szigetelők, stb.)? Átterjedő és kettős földzárlatok kialakulása? A maradék áram felharmonikus tartalma? STB.? 2017.05.12. 43
Újragyulladó földzárlat-sorozat 2017.05.12. 44
Újragyulladó földzárlat-sorozat 2017.05.12. 45
A zérus sorrendű hálózat részletes modellje Ép Zárlatos Petersen G U 0 Iép Izárlatos Protecta megoldás: EuroProt+ IED Wischer relé 2017.05.12. 46
Tranziens leágazási áramok Az Io leágazási áramok jellegzetes összetevői: 50 Hz körüli fo sajátfrekvencia Nagy kiegyenlítő impulzus Több nagyfrekvenciás komponens (soros L-ek!) 2017.05.12. 47
Normál üzem Aszimmetria Petersen hangolás Adaptív kompenzálás Áttekintés Földzárlati tranziensek Tranziens érzékelés Állandósult földzárlat A hibás leágazás keresése 2017.05.12. 48
A zárlatos leágazás azonosítása Állandósult földzárlat esetén lehetőségek a zárlatos leágazás azonosítására (A leágazások kapcsolgatása) Wattmetrikus érzékelés Földzárlati áram növelés Admittancia változtatás 2017.05.12. 49
Wattmetrikus kiválasztás Ép Zárlatos Petersen Protecta megoldás: EuroProt+ IED G U 0 Iép Izarlatos I ép I mért I zarlatos U 0 I ép I Petersen + I ép Ép leágazás I Petersen I ép Zárlatos leágazás U 0 A Wattos összetevő kis negatív érték 2017.05.12. 50
Áram növelés (FÁNOE) Ép Zárlatos 12 Petersen 12 FANOE Protecta megoldás: EuroProt+ IED G U 0 Iép Izarlatos I ép Zárlatos leágazás I ép I mért I zarlatos U 0 Ép leágazás U 0 I Petersen + I ép+ I FANOE I FANOE I ép I Petersen 2017.05.12. 51
Admittancia változtatás Protecta megoldás: EuroProt+ IED Ép Zárlatos Petersen Admittancia G YC U 0 YP Y Y Kikapcsolva Y bekapcsolva Különbség Ép leágazás YC YC 0 Zárlatos leágazás -(YC+YP) -(YC+YP+ Y) Y 2017.05.12. 52
Admittancia változtatás 2017.05.12. 53
Admittancia változtatás 2017.05.12. 54
Admittancia változtatás CSPK Zárlat egy elmenő vezetéken Petersen Admittancia Betáp Ép 1 Zárlatos YP Y G U 0 YC1 YCn Petersen Y Kikapcsolva Y bekapcsolva Különbség Ép leágazás YC YC 0 Zárlatos leágazás -(YC+YP) -(YC+YP+ Y) Y Betáp -YP -(YP+ Y) Y CSPK -YP -(YP+ Y) Y Petersen -YP -(YP+ Y) Y 2017.05.12. 55
Admittancia változtatás CSPK Zárlat a gyűjtősínen Petersen Admittancia Ép1 Betáp Épn YP Y G U 0 YC1 YCn Petersen Y Kikapcsolva Y bekapcsolva Különbség Ép leágazás YC YC 0 Zárlatos leágazás - - - Betáp -YP -(YP+ Y) Y CSPK -YP -(YP+ Y) Y Petersen -YP -(YP+ Y) Y 2017.05.12. 56
Admittancia változtatás CSPK Zárlat a transzformátorban Petersen Admittancia Betáp Ép1 Épn YP Y G U 0 YC1 YCn Petersen Y Kikapcsolva Y bekapcsolva Különbség Ép leágazás YC YC 0 Zárlatos leágazás - - - Betáp YC YC 0 CSPK -YP -(YP+ Y) Y Petersen -YP -(YP+ Y) Y 2017.05.12. 57
Admittancia változtatás Zárlat a csillagpontképzőben Petersen Admittancia Betáp CSPK Ép1 Épn YP Y G U 0 YC1 YCn Petersen Y Kikapcsolva Y bekapcsolva Különbség Ép leágazás YC YC 0 Zárlatos leágazás - - - Betáp YC YC 0 CSPK YC YC 0 Petersen -YP -(YP+ Y) Y 2017.05.12. 58
Admittancia változtatás Protecta megoldás: EuroProt+ IED Admit 20kV CsillagpontképzőTr. Petersen tekercs Uo Vezérlő E A Petersen két szekunder tekercse Külső tekercs 2017.05.12. 59
Kettős földzárlatok kezelése Egyszeres földzárlat Feszültségemelkedés az ép fázisokban az egész hálózaton Bárhol lehet újabb zárlat, másik vezetéken is A B ~ PhN_L1 PhN_L2 P ~ Q PhN_L1 PhN_L2 2017.05.12. 60
Kettős földzárlatok kezelése Kettős földzárlatkor elég az egyik földzárlatot kikapcsolni, a másikat a Petersen kiolthatja Fázisonkénti megszakítóval egyetlen fázisvezető kapcsolandó ki Közös hajtású megszakítóval az egyik érintett háromfázisú vezeték kapcsolandó ki DKTVA (középfeszültségű távolsági védelem) fázispreferencia logika választási lehetőséggel Cyc132,Cyc312, Acyc132,Acyc123,Acyc321,Acyc312,Acyc213,Acyc231 Például: Z L1L2 U I L1 L1 U I L2 L2 Z L1L2 _ php U L1 2I U Lx L2 2017.05.12. 61