! Védelmek és automatikák! 5 eloadás Differenciál-elvű védelmek 1 rész 2002-2003 év, I félév " Előadó: Póka Gyula BME-VMT PÓKA GYULA 1
Differenciál-elvű védelmek BME-VMT PÓKA GYULA 2
Differenciál-elvű védelmek (Differential Protection, Differencialschutz) Lényege: a védett elem két (vagy több) végpontján uralkodó villamos mennyiségek összehasonlítása útján dönt! belso! vagy külso! Három alapvető tulajdonság: 1) minden belső zárlatra pillanatműködésű (t = 0): mert határai egzaktak 2) külső zárlatra érzéketlen: nem ad rá tartalékvédelmet 3) a védett elem két (több) végpontja között információs összeköttetést (csatornát) igényel Mennyiségek, melyeket összehasonlít: a) áramok összegezése b) áramirány-összehasonlítás c) teljesítményirány-összehasonlítás d) távolsági védelmi mérésösszehasonlítás (lásd később a védelmi parancs-átvitelnél) Két alapvető csoport szakasz- védelem: differenciál védelem: végpontok azonos különböző állomásban vannak BME-VMT PÓKA GYULA 3
Differenciál-elvű védelmek csatornái Differenciálvédelemnél: végpontok saját állomáson belül: maga az állomási szekunderezés (újabban néha fénykábel) Differenciálvédelem alapkapcsolása: belső zárlat külső zárlat X Klasszikus differenciálvédelem, belső és külső zárlat Belső:I>=Iz Külső:I>=0 Védett objektum X X X X X X X X X X X X Szakaszvédelemnél: (Longitudinal Differential Protection, Pilot Wire Protection, Phase Comparison Protection, Streckenschutz) végpontok különböző állomáson: α) kábel (erosáramú, postai) β) vivofrekvenciás csatorna γ) mikrohullámú összeköttetés δ) fénykábel (pl védovezetoben) NF GÉP HULLÁMZÁR CSATORNA NF GÉP Kirchhoff Itörvénye: áramirány-összehasonlítás elve Vivőfrekvenciás összeköttetés x BME-VMT PÓKA GYULA 4 MSZ CSATOLÓ- KONDENZÁTOR MSZ
Stabilizálás, fékezés PROBLÉMA: Kirchhoff I törvénye csak akkor igaz, ha az áramváltók pontosan képezik le a primer áramot a szekunder oldalra, nagyságra, alakra és szögre egyaránt Módszerei: 1) Nagy árambeállítás ΣI beállítás = nagy érték Fékezés megvalósítása fázisáramokkal (az F-tekercsekkel): 2) Áramirány-stabilizálás Pl: ΣI + I A I B cos α 1 (α: szög I A és I B között, pozitív irányok befelé) 3) Fékezéses stabilizálás Pl: ΣI β( I A + I B + + I C + ) 1, vagy ΣI β I A I B 1 (részletesen most következik) 4) Nagyimpedanciájú differenciálvédelem (részletesen késobb) BME-VMT PÓKA GYULA 5
I szek I T Lineáris és nemlineáris I Z I hiba Idealizált áramváltókarakterisztika fékezés I pr I kioldó ΣI, I I ALAP Töréspontok 2xI T I fékező I A + I B + BME-VMT PÓKA GYULA 6 KIOLD I T Külső zárlat, egyező áramváltó-áttétel BELSŐ ZÁRLAT VONALA KIOLD NEMLINEÁRIS KARAKTERISZTIKA RETESZEL RETESZEL KÜLSŐ ZÁRLAT TERÜLETE Lineáris karakterisztika I HATÁR Külső zárlat, nem egyező áramváltó-áttétel Fékezéssel stabilizált karakterisztika
A nemlineáris fékezés viszonyai és feltételei BME-VMT PÓKA GYULA 7
Id Itrn 100 % A DTD2-EP / DTD3-EP differenciálvédelem kioldási karakterisztikái 400 300 f3=200% 200 M E G S Z Ó L A L f3=500% f3=1000% 100 f1=50% 50 20 f2=50% f2=20% R E T E S Z E L f1=20% 100 200 300 400 500 600 I1 I2 + Itrn1 Itrn2 DTD2-EP típusnál: Is = 100 % 2 Is % DTD3-EP típusnál: Is = I1 Itrn1 I2 + + Itrn2 3 I3 Itrn3 100 % BME-VMT PÓKA GYULA 8
védett objektum A B C D ΣI=I h Z I A R I B I C Diffrelé ΣI Nagyimpedanciájú differenciálvédelem R V R S Diffrelé ΣI Többvégpontú (többlábú) differenciálvédelem Külső zárlat a D leágazáson I D I g Z g U> I D Beállítási egyenletek: Ki kell számítani az U M mértékadó feszültséget: Pl: ' U M = I Zmax α(r V + R S ) 100 V U beállítás 2xU M 200 V U feszfüggő ell 2xU beállítás 400 V U ÁV könyök > U feszfüggő ell 600 V R F feszültségfüggő ellenállások BME-VMT Önálló áramváltó-magot igényel (belső zárlat) PÓKA GYULA 9 D áramváltó R C ΣI ΣI Differenciál-relé
Transzformátor differenciálvédelem BME-VMT PÓKA GYULA 10
Transzformátor differenciálvédelem Egyetlen diff védelem az transzformátor mindkét (mindhárom) tekercsére ΣI ΣI ΣI áramváltócsoport Kéttekercselésű tr diff védelem Háromtekercselésű tr diff védelem Nagyimpedanciájú tr diff védelem BME-VMT PÓKA GYULA 11 ΣI Külön diff védelem a nagyfeszültségű, és külön a szekunder oldali tekercselésekre
Nagyimpedanciájú transzformátor differenciálvédelem D C áramváltó differenciálrelék A 120 kv Pl: 400/120/10,5 kv-os boostertranszformátor c b a P n = 250/250/50 MVA, I n = 361/1146/2749 A D d a A a D B 400 kv B b 10,5 D C d b kv C c Áramváltó-áttételek kötöttsége: külön a primer és külön a szekunder oldal áramváltói azonos áttételűek legyenek Például: 400-120 kv: 1200/1 A 10,5 kv: 3000/1 A BME-VMT PÓKA GYULA 12 d c
Transzformátor differenciálvédelem problémái 1) Bekapcsolási áramlökés Hibás megszólalást okozhat mert a bekapcsolási áramlökés csak az egyik lezáró áramváltó-csoporton folyik át Görbealak: I g gerjesztőáram szinuszos görbéjének minden második (pl pozitív) félhullámához csúcsosan kiugró lökés adódik Megoldások a hibás megszólalás elkerülésére: táblarajz! A) Galvanikusan összetartozó részekre bontás + nagy impedanciájú differenciálvédelem alkalmazása I100 B) Felharmonikus reteszelés vagy fékezés: I 100 >, vagy > x% C) Egyenirányítás után: minden félhullám nagy: zárlat, I50 csak minden második félhullám nagy: bekapcsolási áramlökés D) Nagymértékű érzéketlenítés (elmech: (3 3,5)I tr n, elektr: (6 8)I tr n ; nem jó, mert érzéketlen, néha nem is muködik E) Késleltetés; nem jó, mert a legfobb elonyét veszti el; hidegen hengerelt lemez! BME-VMT PÓKA GYULA 13
" Köszönöm a figyelmet BME-VMT PÓKA GYULA 14
Vége az 5 előadásnak Kezdődik a 6 előadás: Transzformátor differenciálvédelem, 2 folytatás: Szögforgatás BME-VMT PÓKA GYULA 15
! Védelmek és automatikák! 6 eloadás Differenciál-elvű védelmek, 2 rész Transzformátor differenciálvédelem (2 folytatás) Szakaszvédelem " Előadó: Póka Gyula BME-VMT PÓKA GYULA 16
Transzformátor differenciálvédelem problémái 2) Szögforgatás (A) CSAK FÁZISBAN LÉVŐ ÁRAMOK HASONLÍTHATÓK ÖSSZE! Megoldás: Szétválasztott differenciálvédelem alkalmazása, VAGY a transzformátor áramait vissza kell forgatni 1) Szögforgatást okoz " / / " a csillag/delta/zegzug kapcsolás: ha a két oldali kapcsolás nem azonos, U pr és U szek, valamint I pr és I szek között (azonos) szögeltérés létezik 2) Transzformátorok kapcsolási csoportja: Y, D vagy Z + óraszám Például: Yod11 : primer csillag (+ földelt: o), szekunder delta kapcsolású, és az azonos fázisok közötti szögeltérés: Primer feszültség, 12 h Szekunder feszültség, 11 h 11 h u a 12 h U A BME-VMT PÓKA GYULA 17
Transzformátor differenciálvédelem problémái 2) Szögforgatás (B folytatás) Módszer a visszaforgatásra az áramváltók szekunderében: 1) Ciklikus fáziscsere, illetve polaritáscsere 2) Csillag-kapcsolás, illetve delta-kapcsolás Segítő szabály: A) Ha a transzformátor kapcsolási csoportja páros: ÁV szekunder legyen Y/Y vagy / + a fenti 1) módszer Például: 6 h egyik oldalon polaritáscsere 4 h egy ciklikus fáziscsere (nx4 órát forgat) B) Ha a transzformátor kapcsolási csoportja páratlan: ÁV szekunder legyen Y/ vagy /Y + a fenti 1) módszer BME-VMT PÓKA GYULA 18
Transzformátor differenciálvédelem problémái 2) Szögforgatás (C folytatás) A I A U A a i a u ac B I B U B b i b u ba C I C U C c i c u cb Pozitív irányok I i U A azonos oszlopon u a 11 h 12 h U A U u u ac u b u a U C U B u c BME-VMT PÓKA GYULA 19
Transzformátor differenciálvédelem problémái 2) Szögforgatás (D folytatás) A variáció B variáció I A i a I A i a I B i b I B i b I C i c I C i c I A -I B i a I A i a -i c -I B -i c Diff- védelem i a I A Diff- védelem a Bármelyik kapcsolás jó DE: ha egyik b oldal földelt csillagpontú: ott kötelező a BME-VMT delta (hálózati FN zárlat miatt) C B c PÓKA GYULA 20 20 A i a I A
Transzformátor differenciálvédelem problémái 3) Áttétel-kiegyenlítés (A folytatás) 1 módszer: eredő áttétel számítása 0,8 Eredő áttétel számítása (áramváltó-áttételek kötöttsége): ÁiÁ á á 1,25 Áramváltó-áttételt meg kell szorozni az alábbival (nyílirányban véve) 1 csillag/delta kapcsolás: 3 delta/csillagkapcsolás: 3 BME-VMT BME VMT PÓKA PÓKA GYULA GYULA 21 21 U u n n i k k
Transzformátor differenciálvédelem problémái 3) Áttétel-kiegyenlítés (B folytatás) 2 módszer: áramazonosság számítása PR I tr névleges ΣI m 1 m 2 i = I tr névleges m 1 S1 S2 i = I tr névleges m 2 áramváltócsoport Itt NE i tr névleges, hanem a PRIMERBŐL ÁTSZÁMÍTOTT áram legyen! m 1 = U PR /U S1 m 2 = U PR /U S2 A védelemnél kb relé-névleges legyen (pl 1 A) (áramváltó-áttételek kötöttsége) Példa: háromtekercselésű transzformátor-differenciálvédelem BME-VMT PÓKA GYULA 22
Gyűjtősín-differenciálvédelem Lehet: nemlineáris fékezésű, áramirány-összehasonlító, nagyimpedanciájú Külső zárlat áramképe BME-VMT PÓKA GYULA 23
Szakaszvédelem Hasonlítás lehet: lineáris jel: áram, vele arányos feszültség nemlineáris jel: fázishelyzet, félhullám (nagyság nélkül) logikai: zárlati teljesítmény, távolsági védelmi jel Alapvető problémák: 1) csatorna igénye, 2) mindkét oldalon kell kioldás, tehát relé Lineáris jel: pl: Soros relékkel F = fékező tekercs, R = diffrelé F F R F Kábel F R Fesz összehasonlító szakvéd I x U> U> U x Kábel U y = I y Párh relékkel F F R R F Kábel F (csatorna) Egy kábelér Z Z R Kábel R Külső zárlat: I x = I y, és így a hurokra: U x + U y = 0 BME-VMT PÓKA GYULA 24
Fázis- + 3/1 fázisú átalakító össze- hasonlító szakaszvédelem Nemlineáris jel: áramfázishelyzet összehasonlítása (nagysága nélkül) PÓKA GYULA BME-VMT 25 PÓKA GYULA 25
Numerikus (mikroprocesszoros, digitális) szakaszvédelem Mikroprocesszoros szakaszvédelem elvileg minden módszert használni tud Példaként jó megoldás: - ha fénykábel összeköttetést alkalmaz - ha mindhárom fázisáram pillanatértékét hasonlítja BME-VMT PÓKA GYULA 26
" Köszönöm a figyelmet BME-VMT PÓKA GYULA 27