FÖLDELÉS HATÁSOSSÁG ÉS TRANSZFER POTENCIÁL KAPCSOLATA

MEE 57. Vándorgyűlés és Kiállítás Siófok 2010. szeptember 15-17. A4 Szekció Alállomások műszaki kérdései FÖLDELÉS HATÁSOSSÁG ÉS TRANSZFER POTENCIÁL KAPCSOLATA Ladányi József egy. tanársegéd BME Villamos Energetika Tanszék Villamos Művek és Környezet Csoport

Tartalom Zárlati túlfeszültség fellépése, nagysága KÖF/KIF transzformátorállomások földelési ellenállás mérése Nullavezető bemenő impedanciájának szimulációs számítása 2

Probléma felvetés A fogyasztókhoz kijutó transzfer potenciál egyik fő forrása a KÖF/KIF tr.állomás potenciál emelkedése. Ennek két fő okozója lehet: NAF hálózat FN zárlata KÖF hálózat 2Ff zárlata A kérdés: Mi befolyásolja a fogyasztókhoz kijutó transzfer potenciál értékét és hogyan lehet csökkenteni azt? 3

KÖF hálózaton bekövetkező 2Ff zárlat áramútja és fogyasztókhoz kijutó transzfer potenciál Szabadvezeték hálózat Kábel hálózat 4

2Ff zárlati áramot befolyásoló paraméterek 1. Rövidzárlati teljesítmény (Tápláló transzformátor által megszabott). 2. A 120/közép feszültségű állomás földelésének ellenállása (Rf120 = 0,1 Ω ) 3. A középfeszültségű állomások földelésének ellenállása (Rf10 = 2 vagy 0,2 Ω ) 4. A középfeszültségű kábelek árnyékolásának (köpenyének) ellenállása (Rk10 = 0,8 0,6 0,2 Ω /km) 5. A hibahelyi ellenállások (Rh = 1 10 Ω ) 6. A hibahelyek elhelyezkedése: a tápponttól (Li = 0,2 0,6 1,8 km) egymástól (L1-2 = 0,6 km) Megjegyzés: zárójelben a paraméter-érzékenység vizsgálat értékei. 5

KÖF/KIF tr. állomás 2Ff zárlati pot.emelkedése 4000 3500 g=0 S/km Uf 10 g=0.05 S/km 3000 g=1 S/km 2500 2000 1500 1000 500 0 V Rh=1 Rh=0 Rh=10 Rh=1 Rh=0 Rh=10 Rh=1 Rh=0 Rh=10 Rh=1 Rh=0 Rh=10 Rh=1 Rh=0 Rh=10 Rh=1 Rh=0 Rh=10 Rh=1 Rh=0 Rh=10 Rh=1 Rh=0 Rh=10 Rf=2 Rf=0.2 Li=0.2 Rf=2 Rf=0.2 Li=0.6 Rf=2 Rf=0.2 Rf=2 Li=1.8 Rf=0.2 Li=5.4 Mennyi a KÖF/KIF tr.állomás szétterjedési ellenállása? 6

KÖF/KIF állomás egyenértékű szétterjedési impedanciája 7

KÖF/KIF tr.állomás szétterjedési ellenállás mérése A KÖF/KIF transzformátorállomás szétterjedési ellenállás mérésének elvi vázlata 8

Alkalmazott méréstechnika Jelcsatlakoztatás, szelektív mérés Nulla sín feszültség hullámalakja 9

Mért eredő szétterjedési ellenállás értékek a frekvencia függvényében 10

Mért eredő szétterjedési ellenállás jellegzetes frekvenciákon A tr. állomások eredő ellenállása (Zeqv) [Ω] Hálózati környezetek Frekv. f [Hz] Földelt fémköpenyű 20 kv kábel fémcsöves vízhálózat, 0.4 kv: síktartós szabadvezeték üdülő terült 20 kv szabadvezeték műanyag burkolatú kábeles becsatlakozással, 0,4 kv: kábel 20 kv szabadvezeték, oszloptranszformátor, 0,4 kv: szigetelt szabadvezeték Zamárdi Táncsics Zamárdi Gáspár u. Szántód (MÁV) Győr Ménfőcsanak Szombathely Koroncó V. oszlop tr. Koroncó II. oszlop tr. 501) 0,053 0,064 0,060 0,150 0,144 0,251 0,182 1900 0,330 0,295 0,224 0,300 0,980 0,617 0,599 80002) 0,977 0,360 0,422 0,480 1,684 1,260 1,245 Megjegyzések: 1) Az állomás egyenértékű (eredő) földelési ellenállása. 2)NEM az állomás saját földelésének a szétterjedési ellenállása! Oszlopföldelésnél az egyedi ellenállást adja meg, de alállomás esetében nem! 11

KÖF/KIF tr.állomások szétterjedési ell. kategóriái Földelt fémköpenyű KÖF (20 kv) kábellel táplált állomás, fémcsöves közművek (víz, gáz) esetén: 0,05 0,10 Ω; Szabadvezetékes középfeszültségű (20 kv-os) betáplálás és kábeles kisfeszültségű hálózatnál, fémcsöves közművek (víz, gáz) esetén (Győr-Ménfőcsanak) vagy az utcai elosztóknál alkalmazott jó helyi földelés (pl. Szombathely) esetén: 0,10 0,15 Ω; Szabadvezetékes középfeszültségű (20 kv-os) betáplálás és szabadvezetékes kisfeszültségű hálózatnál (Koroncó): 0,20 0,25 Ω 12

Nullavezető - föld hurok bemenő impedancia vizsgálata szimulációs számításokkal 13

KIF hálózatok által képviselt eredő szétterjedési ellenállást meghatározó tényezők I. 14

KIF hálózatok által képviselt eredő földelési ellenállást (bemenő imp.) meghatározó tényezők II. városi kábeles KIF hálózatok esetén: a hagyományos folyamatos földeléssel rendelkező (ólomköpenyű páncélozott) és az új műanyag szigetelésű és burkolatú kábelek részaránya; a kábelek köpenyének/árnyékolásának külső felületi impedanciája; a leágazások száma, hosszúsága. az utcai elosztóknál és a fogyasztói helyeken az EPH rendszerbe bevont fémes közműhálózatok részaránya. vidéki szabadvezetékes KIF hálózatok esetén: a nullavezető fogyasztóknál létesített földelései által képviselt földelés; a leágazások száma, hosszúsága; a fogyasztói helyeken az EPH rendszerbe bevont fémes közműhálózatok részaránya. a nullavezető körzetek közötti folytonosítás 15

Nullavezető és fém közmű kapcsolat vizsgált esetei csak a szabadvezetékes KIF rendszer nullavezetője van figyelembe véve, a szabadvezetékes KIF rendszerrel párhuzamosan fut a földbe fektetett fém közmű, de a két rendszer fémesen nincs közvetlenül összekötve a szabadvezetékes KIF rendszerrel párhuzamosan fut a földbe fektetett fém közmű, és a két rendszer fémesen össze van kötve. 16

Vizsgált paraméterek 95 mm2 keresztmetszetű alumínium sodrony, r*=0,576 mm, Rac = 0,309 Ω/km, Hossza: 1 km, Vonal végi lezárás: RE = 0,1 ; 0,5 ; 1,0 Ω vagy végtelen Ω, illetve a nullavezető-föld kör a vizsgálati frekvenciának megfelelő hullámimpedanciája, azaz a szomszédos körzet nullavezetőjének bemenő impedanciája. A diszkrét földelési helyek közötti távolság: Lt = 25, 100 vagy 250 m. A koncentrált földelési ellenállások értékei: Rf = 1, 3, 10, 30, 100 vagy 300 Ω. Rf reprezentálja a fogyasztói helyek és az oszlopföldelési ellenállások eredőjét. ( A feltételezett nagy értékek abból adódnak, hogy az elvégzett szimulációs számítás a CIGRE keretében végzett nemzetközi munkának is részét képezi, ezért feltételezni kellett a nagy fajlagos ellenállású területeken (pl. Skandinávia) fennálló viszonyokat is.) A szimulációs vizsgálatoknál figyelembe vett, a helyszíni méréseknél alkalmazottal megegyező frekvenciák [Hz] 40 50 65 79 179 279 379 579 979 1979 2979 3979 4979 5979 6979 7979 17

Megállapítások a feszültségáramprofilok alapján A transzfer potenciál csökken az Rf földelési ellenállás értékének csökkenésével, illetve a koncentrált földelési helyek sűrítésével. A nullavezető és a fémcső összekötése csökkenti a transzfer potenciál értékét, körülbelül 50 %-kal. Csökkenti a transzfer potenciál értékét a nullavezetők összekötése a szakaszhatáron, különösen, ha Rf nagy értékű 18

KIF hálózat bemeneti impedanciája Nullavezető-fémcső összekötve Nullavezető-fémcső szétválasztva Nullavezetőföld hurok bemeneti impedancia a frekvencia függvényében a) Rf hatása 19 b) Re = hatása

A nullavezető-föld hurok bemenő impedanciája A körzethatáron folytonosított nullavezető RE = 0,5 Ω Körzethatáron megszakított nullavezető RE = végtelen Ω 20

Megállapítások a nullavezető-föld hurok bemenő impedanciájára A fémcső összekötése a nullavezetővel jelentősen csökkenti a bemeneti impedanciát; Az RE lezáró ellenállásnak gyakorlatilag nincs hatása a bemeneti impedanciára a nagyobb frekvenciákon még az Rf = 300 Ω esetén sem; 21

Megállapítások a nullavezető-föld hurok 50 Hz-es bemenő impedanciájára 1. az értékek széles határok között változnak (0,17 75 Ω) bemeneti impedancia közelítőleg lineárisan nő a diszkrét földelések közötti távolsággal, abban az esetben, ha a nullavezető lezárása szakadás, azaz a szomszédos körzet nullavezetőjével nincs fémesen folytonosítva, a fém közmű és a nullavezető fémes összekötése (TN rendszer) csökkenti a bemeneti impedanciát. Folytonosított nullavezetőnél a fémcsővel való összekötés a bemenő impedancia felezését, sőt ritkább és nagyobb ellenállású egyedi földelések esetén harmadolását eredményezi 22

Megállapítások a nullavezető-föld hurok 50 Hz-es bemenő impedanciájára 2. Nem folytonosított nullavezetőnél a fémes csővezetékkel való összekötés hiánya esetén a nullavezető 50 Hz-es bemenő impedanciájának értéke a helyi földelések ellenállásának nagysága és a földelések sűrűsége szerint: kicsi ellenállásnál (Rf = 3 Ω) a sűrűségtől függően 2-3 szoros, közepes ellenállásnál (Rf = 30 Ω) a sűrűségtől függően 3-15 szeres, nagy ellenállásnál (Rf = 300 Ω) a sűrűségtől függően 15-150 szeres, 23

Köszönöm a megtisztelő figyelmet! E-mail: ladanyi.jozsef@vet.bme.hu