Maasulkusuojauksen ratkaisut kaapeloidussa jakeluverkossa
-
Upload
abb-suomi -
Category
Presentations & Public Speaking
-
view
341 -
download
0
description
Transcript of Maasulkusuojauksen ratkaisut kaapeloidussa jakeluverkossa
© ABB| Slide 1
Kaapeliverkkojen haasteet ja ratkaisutMaasulkusuojaus jakeluverkoissa
Antti Hakala-Ranta, Medium Voltage Products, Menestyksen tekijät –juhlaseminaari, 29.8.2014
August 28, 2014
© ABB| Slide 2
Vaatimukset sähkön laadulle ja saatavuuden luotettavuudelle kasvavat jatkuvasti
Maasulut ovat yleisin vikatyyppi keskijänniteverkoissa – erityisesti maakaapeli-verkoissa
Luotettava ja turvallinen maasulkusuojauksen toiminta on äärimmäisen tärkeää
Sähköturvallisuus
Vahinkojen minimointi
Keskeytyskustannusten minimointi
Uudella tekniikalla maasulkusuojaukseen parempaa vianhallintaa
August 28, 2014
Taustaa
© ABB| Slide 3
Maasulkuvirran kompensointi käyttämällä sammutuskuristinta yleistyy koko ajan
Erityisesti kaapeliverkkojen myötä
Kuristimen kautta kulkeva induktiivinen virta kompensoi kapasitiivisen maasulkuvikavirran
Vikavirta laskee 90…95%
Valokaaret sammuvat itsestään
Pikajälleenkytkennät (PJK) vähenevät 80-90%
Mahdollista jatkaa verkon käyttöä maasulun aikana
Viallinen verkon osa on kuitenkin löydettävä ja korjattava nopeasti, koska vakavamman vian riski kasvaa
Uudella tekniikalla maasulkusuojaukseen parempaa vianhallintaa
August 28, 2014
Maasulkuvirran kompensointi
L1L2
L3IRES
IRES = Residual current
IL
IC IC
CO
IL
© ABB| Slide 4
Maasulkuvirran kompensoinnilla saadaan etuja verkon operoimiseen – mutta maasulkusuojaus muuttuu huomattavasti vaikeammaksi
Erittäin alhaiset vikavirrat
Herkkyysvaatimukset ja riski, ettei vikaa huomata, tai sen suuntaa tulkita oikein
Katkeilevat maasulut – kaapeliverkkojen ominaisuus
Riski epäselektiiviseen laukaisuun
Riski koko sähköaseman laukaisuun
Tarve erikoisjärjestelyille suojauksessa
Uusi tekniikka maasulkusuojauksessa parantaa luotettavuutta
August 28, 2014
Erityistarpeet suojaukselle
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
3Io
Uo
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
© ABB| Slide 5
Uusi tekniikka maasulkusuojauksessa parantaa luotettavuuttaEsimerkki haasteista
Io
Uo
110kV sekä 20kV katkaisijoiden laukaisukäsky
Vaihevirta
© ABB| Slide 6
”Wischer”-rele vertaa maasulun transienttien polariteettia
Menetelmän haasteita:
Tarve erilliselle analogiatekniikkaan perustuvalle laitteelle
Transienttien magnitudi ja taajuus vaihtelee
Erityisesti pitkillä lähdöillä haasteita
Verkossa myös muita transientteja
Tarve uudelle, digitaaliselle adaptoituvalle suojaustoiminnalle joka integroituu muuhun suojausjärjestelmään
Uusi tekniikka maasulkusuojauksessa parantaa luotettavuutta
August 28, 2014
Perinteinen ratkaisu, “Wischer” -menetelmä
Residual voltage Uo
Io faulty feeder
Io healthy feeder
Io ja Uo transientit samaa polariteettiä Viallinen lähtö
© ABB| Slide 7
”Wischer”-rele vertaa maasulun transienttien polariteettia
Menetelmän haasteita:
Tarve erilliselle analogiatekniikkaan perustuvalle laitteelle
Transienttien magnitudi ja taajuus vaihtelee
Erityisesti pitkillä lähdöillä haasteita
Verkossa myös muita transientteja
Tarve uudelle, digitaaliselle adaptoituvalle suojaustoiminnalle joka integroituu muuhun suojausjärjestelmään
Uusi tekniikka maasulkusuojauksessa parantaa luotettavuutta
August 28, 2014
Perinteinen ratkaisu, “Wischer” -menetelmä
Io ja Uo transientit vastakkaista polariteettiä Terve lähtö
Residual voltage Uo
Io faulty feeder
Io healthy feeder
© ABB| Slide 8
Digitaalinen integroitu ratkaisu katkeileviin maasulkuihin
Erittäin herkkä – toimii luotettavasti pitkilläkin lähdöillä ollen immuuni muille transienteille
Luotettava ja varma selektiivisyys
Integroitu johtolähtösuojaan
Ei erityisiä mittamuuntajavaatimuksia
Ratkaisu pohjautuu
Vuosien tutkimustyöhön maasulkujen detektoinnissa ja paikannuksessa
Esim. nolla-admittanssin monitaajuusanalyysi
Nykyaikaiseen digitaaliseen signaalinkäsittelyyn ja laitteistoon
Uusi tekniikka maasulkusuojauksessa parantaa luotettavuutta
August 28, 2014
Patentoitu, digitaalinen ratkaisu katkeileviin maasulkuihin
Transient detector
General fault
detection Uo>
Directional evaluation
Current magnitude supervision
TR
IP L
OG
IC
START
OPERATE
BLK_EF
Io
Uo
PROTECTION FUNCTION INTRPTEF
© ABB| Slide 9
Erittäin laajasti testattu sekä kenttätesteillä että simulaatioilla
ABB tehnyt Suomessa ja Ruotsissa lähes 2000 maasulkukoetta kehittäessään uusia maasulkusuojatoimintoja sekä vianpaikannusominaisuuksia.
Validoinnissa varmistettiin erityisesti erilaiset verkon rakenteet, mm. hajautettu vikavirran kompensointi ja erittäin pitkät kaapelilähdot
Tulokset osoittavat toiminnon luotettavuuden ja selektiivisyyden
Ratkaisu kaapeliverkkojen maasulkuhaasteisiin
Uusi tekniikka maasulkusuojauksessa parantaa luotettavuuttaRatkaisun validointi
August 28, 2014
© ABB| Slide 10
Uusi tekniikka maasulkusuojauksessa parantaa luotettavuuttaRatkaisun validointi
August 28, 2014
0.5 1 1.5 2 2.5-20
0
20
40RESIDUAL VOLTAGE U0
kV, p
rim
0.5 1 1.5 2 2.5-200
0
200
400
600RESIDUAL CURRENT 3I0
Time (sec.)
A, p
rim
0.5 1 1.5 2 2.5
BINARY SIGNALS
Time (sec.)
BlkEF_Intrptf
Op_Intrptef
St_Intrptef
0.5 1 1.5 2 2.5-20
-10
0
10
20
30RESIDUAL VOLTAGE U0
kV, p
rim
0.5 1 1.5 2 2.5-60
-40
-20
0
20
40RESIDUAL CURRENT 3I0
Time (sec.)
A, p
rim
0.5 1 1.5 2 2.5
BINARY SIGNALS
Time (sec.)
BlkEF_Intrptf
Op_Intrptef
St_Intrptef
TEST NUMBER:104
Viallinen lähtö Terve lähtö
Todettu vika Laukaisu Todettu terveeksi
© ABB| Slide 11
Uusi algoritmi ja toiminnallisuus takaavat turvallisen ja luotettavan katkeilevien ja transientti maasulkujen hallinnan
Menetelmä löytää luotettavasti matalimmatkin virtapiikit katkeilevien maasulkujen aikana, joka helpottaa erityisesti keskijännitejakeluverkkojen kaapeloinnin tuomaa haastetta suojaukselle
Aikainen katkeilevan maasulun havainnointi mahdollistaa vian korjaamisen ennen sen leviämistä kaksoismaasuluksi ja isommaksi keskeytykseksi
Uusi menetelmä on yksinkertaisempi ja kustannustehokkaampi kuin perinteiset ratkaisut
Uusi tekniikka maasulkusuojauksessa parantaa luotettavuutta
August 28, 2014
Yhteenveto
© ABB| Slide 12
Maasulun havainnointimetodit
August 28, 2014
Katsaus eri tekniikoihin ABB:n ratkaisuissa
3I0, U0
Virtapohjaiset (3I0)
Teholaskenta pohjaiset (Po)
Admittanssipohjaiset (Yo)
Transienttimenetelmät
Io, Iocos, Iosin, ph angle (EFxPTOC, DEFxPDEF)
Wattmetric/Varmetric (WPWDE)
Neutral admittance (EFPADM)
Intermittent/transient (INTRPTEF)
f=50Hz
f>>50Hz
Yliaaltoihin perustuvatf=n*50Hz
Harmonic based (HAEFPTOC)
Sormenjälkimenetelmät (HIZ)