Relejna zastita elektroenergetskog sustava_zbornik

Str. 87 Sve faze prekidača nadziru se neovisno i za svaku je potrebno podesiti zahtijevano trajanjeelektričnog luka prije dodira kontakata Tpretpaljenje. Zatezanje uklopa Tnadzor pojedine faze određeno je mehaničkim trajanjem uklopa, pretpaljenjemelektričnog luka Tpretpaljenja i ciljanim trenutkom pretpaljenja. Uređaj za nadzirano sklapanje trajno izvršava sljedeċe funkcije: a) mjeri pogonsku frekvenciju i izračunava trajanje periode; b) mjeri veličine koje zahtijevaju kompenzaciju (temperatura, upravljački napon); c) izračunava vrijeme potrebno za nadzirano sklapanje uz potrebne kompenzacije s obzirom na memorirane vrijednosti; d) trajno nadzire ulazne upravljačke naredbe; e) trajno prikupljanje podataka o faznim naponima i strujama i prolascima kroz nulu; f) nadzire i skuplja vrijednosti uklopnih struja i struja ponovnog paljenja električnog luka s obzirom na podešeni prag nakon isklopnih i uklopnih radnji. U trenutku prijema upravljačkog impulsa (isklop ili uklop), uređaj za nadzirano sklapanjeprovjerava ispravnost svih komponenti, obavlja potrebne proračune i vremensku kompenzacijutemperature, upravljačkog napona i mehaničkog stanja prekidača, te izvršava sljedeċe radnje: a) provjerava valjanost sinkronih upravljačkih naredbi; b) izdaje sinkronu upravljačku naredbu; c) prati redosljed izlaznog signala i odziva pripadnog prekidača po fazama; d) šalje signale i/ili alarme centralnom sustavu upravljanja postrojenjem.3. ZAŠTITA U KRUGU PARALELNE PRIGUŠNICE3.1 Utjecaj sklapanja na proradu zaštite Poznato je da prilikom nekontroliranog uklapanja prigušnice može doći do pojave nesimetričnihstruja čiji je iznos i nekoliko puta veći od nazivne. Uklopna struja sadrži i dugotrajnu istosmjernukomponentu koja može uzrokovati dodatne poteškoće odnosno lažnu proradu nekoliko vrsta zaštite. Nadstrujna zaštita može proraditi zbog uklopne struje koja može biti višestruko veća od nazivne.Zbog toga ovu zaštitu treba podesiti tako da se aktivira vremensko zatezanje kod iznosa struja koji semogu očekivati pri uklopu. Za struje veće od očekivanih zaštita ne smije imati zatezanje, kako bi seosigurao brzi isklop u slučaju stvarnog kvara. Diferencijalna zaštita može pogrešno djelovati u slučaju nejednakog zasićenja strujnihtransformatora. Kada uđu u zasićenje, transformatori pri istoj primarnoj struji mogu dati različitesekundarne iznose struja čija razlika može uzrokovati djelovanje diferencijalne zaštite. Zbog toga se zamale razlike struja usljed zasićenja strujnih transformatora koristi vremensko zatezanje, dok se za velikerazlike podešava djelovanje diferencijalne zaštite bez zatezanja, s ciljem brze prorade zaštite i isklopa uslučaju stvarnog kvara. Zaštita od jednopolnog kratkog spoja kao poticaj za djelovanje koristi nultu struju. Pri uklapanjuprigušnice nulta se struja javlja kao posljedica nesimetrije, što može uzrokovati proradu ove vrste zaštite,što treba uvažiti prilikom podešenja, odnosno predvidjeti vremensko zatezanje za vrijeme trajanjaprijelazne pojave. Kod nekih numeričkih releja moguća je blokada prorade zaštite u slučaju udjela drugogharmonika većeg od nekog podešenog iznosa, obično oko 10%. Kako pri uklapanju prigušnice struja imaznatan udio viših harmonika, može se primjeniti ova dodatna mjera za sprječavanje pogrešnog djelovanjai precizinije podešenje zaštite. Zaštitu prigušnice treba projektirati i podesiti za slučaj nenadziranog sklapanja, bez obzira nakorištenje uređaja za nadzirano sklapanje.3.2 Vrste kvarova u krugu paralelne prigušnice Vrste kvarova u krugu uljne prigušnice sa željeznom jezgrom općenito se mogu razvrstati u četiriskupine: a) kvarovi s velikim promjenama veličine fazne struje, npr. kvarovi na provodnom izolatoru, proboj izolacije itd.; b) međuzavojni kvarovi unutar namota prigušnice s malim promjenama veličine fazne struje – rezultiraju promjenom impedancije, te mogu uzrokovati povećanje pogonske temperature, 7

Str. 88 unutarnjeg tlaka uz razvoj i nakupljanje plinova - ukoliko se ne ustanove i isklope na vrijeme, mogu se razviti u kvar s velikom strujom i uzrokovati potpunu havariju prigušnice; c) kvarovi na izolaciji namota koji, zbog malih razmaka, mogu izazvati spoj s uzemljenim dijelovima (čelična jezgra, kotao prigušnice) s promjenom veličine fazne struje koja zavisi o mjestu proboja u odnosu na provodni izolator odnosno neutralnu točku – čim je mjesto kvara bliže neutralnoj točki, struja je manja; d) razni kvarovi kao npr. kvar na sustavu hlađenja, pad razine ulja, nesklad polova, kvarovi uzrokovani previsokim naponom itd.3.2 Zaštita prigušnice U slučaju kvara u krugu razmatrane prigušnice spojene na sabirnice postrojenja zaštita mora brzoi pouzdano isklopiti prekidač u polju prigušnice. Osnovna zaštita trofazne uljne prigušnice s čeličnom jezgrom i uzemljenom neutralnom točkommože biti diferencijalna, nadstrujma ili njihova kombinacija, uz zaštitu od dozemnih kvarova. Efikasna zaštita od kvarova koji uzrokuju veliki porast veličine fazne struje (npr. međufazni kratkispoj, proboj prema uzemljenim dijelovima, međuzavojni spoj blizu provodnog izolatora) se općenitorealizira kombinacijom nadstrujne (50/51) i diferencijalne (87) (slika 8.) ili distantne (21) zaštite. S ciljemizbjegavanja lažne prorade usljed navedenih pojava kod sklapanja prigušnice, preporučuje se upotrebavisokoimpedantne diferencijalne zaštite i sumacijski spojene niskoimpedantne nadstrujne zaštite. Umjestovisokoimpedantne može se koristiti i stabilizirana niskoimpedantna diferencijalna zaštita. Stabilizirana diferencijalna zaštita Nadstrujna zaštita Slika 8. Osnovna zaštita prigušnice Nadstrujna zaštita u fazama korisna je za velike iznose struja unutarnjih kvarova, pri čemutrenutna vrijednost struje prorade treba biti podešena iznad najveće struje u prijelaznom periodu kako jeranije navedeno. Isto tako, relej treba podesiti tako da reagira samo na osnovnu frekvenciju, kako bi seizbjegla lažna prorada koju mogu uzrokovati velike struje drugih frekvencija ili istosmjerne komponenteuzrokovane sklopnim radnjama. Podešenjem releja treba izbjeći i moguću proradu u slučaju prolaznihjednopolnih kvarova u mreži tijekom kojih napon zdravih faza u sustavu s kruto uzemljenom neutralnomtočkom može dostići vrijednost do 1,3 p.u. Podešenje od 150% struje uz nazivni napon običnozadovoljava zahtjeve sprječavanja prorade usljed prolaznih prenapona. Ovo treba razmotriti za svakipojedini slučaj i prilagoditi stvarnim uvjetima na mjestu ugradnje. Za kvarove prema zemlji (npr. premoštenje namota u kvaru i jezgre ili kotla) primarno se koristidiferencijalna zaštita (87/87N). Kao rezervna zaštita koristi se zemljospojna zaštita spojena na strujnitransformator u dozemnom spoju neutralne točke (50G/51G). Međuzavojni kvarovi, osobito u blizini neutralne točke, mogu rezultirati malim strujama kojenadstrujna i diferencijalna zaštita ne mogu detektirati. Određenu zaštitu pruža neusmjereni zemljospojninadstrujni relej uz koordinaciju kašnjenja zbog vanjskih kvarova i zasićenja strujnih transformatora. Bržuzaštitu predstavlja usmjereni nadstrujni zemljospojni relej uz uvjet dovoljne osjetljivosti usmjerenog člana ineosjetljivosti na zasićenje strujnih transformatora usljed sklapanja prigušnice. Dobra zaštita uzrazlikovanje struja nesimetrije usljed vanjskih kvarova i unutarnjih kvarova kao što su međuzavojnipostiže se nadstrujnom zemljospojnom zaštitom (50N) nadziranom od strane usmjerene zemljospojnezaštite (67N) u nultom spoju (slika 9.). Ovakvom shemom izbjegava se lažna prorada nadstrujnog iliusmjerenog člana usljed nejednakog zasićenja strujnih transformatora u fazama uzrokovanog dugačkom8

Str. 89vremenskom konstantom istosmjerne komponente uklopne struje. Usmjereni relej možda neće detektiratidozemni spoj namota u prigušnici, koji će, međutim, otkriti ranije navedene zaštite za velike struje. Zaštitaod međuzavojnih kvarova može se postići i odgovarajuće podešenim distantnim relejom (27). Slika 9. Zaštita od međuzavojnih kvarova detekcijom struje neimetrije Osim spomenutih, zaštite od međuzavojnih kvarova provode se i termičkom zaštitom odpreopterećenja, plinskim (Buchholz) relejom, nadtlačnim relejom na kotlu prigušnice, odnosno njihovimkombinacijama. Termička zaštita (49) koristi se i za zaštitu od gubitka hlađenja (kvar uljne pumpe i/ili ventilatora,nestanak pomoćnog napajanja i sl.). Može se koristiti i kontaktni termometar namota. Plinski (Buchholz) relej koristi se na prigušnicama opremljenim s konzervatorom.Niskoenergetska parcijalna pražnjenja, pregrijavanje usljed međuzavojnih kvarova ili velikog kontaktnogotpora uzrokuju degradaciju i razgradnju izolacije uz razvijanje plinova. Ovaj relej treba proraditi i uslučaju nastanka električnog luka u kotlu ili proboja uz veliku struju usljed čega može doći do naglogprotoka ulja kroz relej prije nego što se razviju plinovi. Nadtlačni relej montira ce na poklopac kotla prigušnice u području nakupljanja plinova. Proraditće u slučaju naglog porasta tlaka u kotlu usljed unutarnjeg električnog luka i naglog razvijanja plinova. Zaštita od previsokog napona u mreži i zasićenja jezgre postiže se nadnaponskim relejom (59N),u kojem slučaju treba isklopiti i pripadni dalekovod odnosno dio mreže s ciljem zaštite ostalih elemenatapostrojenja od proboja izolacije. Za automatsko upravljanje prigušnicom može se koristiti podnaponska(27) u kombinaciji s nadnaponskom (59) zaštitom. Nadnaponska zaštita od nesimetrije (59N) koristi se zadetekciju međuzavojnih kvarova. Koristimo li za sklapanje prigušnice prekidač koji nema mehanički spojene polove, nego jeopremljen jednopolnim pogonskim mehanizmima (tipično za prekidače 400 kV, ali i nižih napona),potrebno je predvidjeti zaštitu od nesklada polova. Polje prigušnice treba biti štićeno i sabirničkom zaštitom, te zaštitom od zatajenja prekidača(50/51BF). Primjer sheme potpune zaštite prigušnice prikazan je na slici 10. 50/51 BFSlika 10. Primjer sheme potpune zaštite paralelne prigušnice 9

Str. 904. ZAKLJUČAK Cilj ovog rada je pregledni prikaz dijela sekundarnog sustava specifičnog za trofaznu uljnuvisokonaponsku paralelnu prigušnicu s kruto uzemljenom neutralnom točkom. U prvom dijelu rada je sažeto prikazana problematika sklapanja visokonaponske paralelneprigušnice za kompenzaciju jalove snage slabo opterećenih dalekovoda s ciljem sniženja napona,korištenjem numeričkog uređaja za nadzirano sklapanje. Cilj korištenja ovog uređaja uz odgovarajućiprekidač, koji mora zadovoljiti normama propisane uvjete za sklapanje prigušnice, je ograničenjepranapona i struja prilikom uklopa i isklopa i time sprječavanje naprezanja, ubrzanog starenja i probojaizolacije u krugu prigušnice, te mehaničke degradacije prekidača. Uz nadzirano sklapanje, ograničenjeprenapona postiže se i izborom odgovarajućih odvodnika prenapona, što izlazi iz okvira ovog rada.Nakon teorijskog objašnjenja uklopnih struja i prenapona usljed rezanja male induktivne struje odnosnoponovnog paljenja električnog luka u prekidaču, opisan je princip rada uređaja za nadzirano sklapanje.Potrebno je naglasiti da uređaj za nadzirano sklapanje i prekidač koji predstavljaju jedinstveni sklopmoraju biti zajedno ispitani i atestirani. U drugom dijelu su sažeto opisani mogući kvarovi u krugu prigušnice i njihove posljedice uz opismogućeg djelovanja i utjecaja sklopnih prijelaznih pojava na lažnu proradu zaštite. Dat je prikaz mogućegizbora odgovarajućih zaštita za pojedinu vrstu kvarova te izbjegavanje njihove lažne prorade, uz shemespojeva. Uz osnovnu zaštitu koju predstavlja diferencijalna i nadstrujna, opisane su i ostale zaštite odmogućih kvarova visokonaponske prigušnice, uz primjer sheme potpune zaštite. Posebnu pažnju trebaposvetiti projektu sheme zaštite i njezinom podešenju u uvjetima nenadziranog sklapanja, bez obzira nakorištenje uređaja za nadzirano sklapanje. Zaštita mora biti neosjetljiva na zasićenje strujnihtransformatora i posljedične harmonike – ispitivanja su pokazala da su obično dominantni 2. i 3.harmonik, ali i 4. može imati visuke vršne vrijednosti. Treba napomenuti da svaki primjer korištenja razmatrane visokonaponske prigušnice trebaposebno sagledati i analizirati uvažavajući lokalne prilike na mjestu ugradnje, uvjete u mreži (kratki spoj,promjene opterećenja, porast napona neopterećenih vodova itd.) i konstruktivne karakteristike prigušnice,te sukladno izvršiti podešenje uređaja za nadzirano sklapanje, projektirati shemu zaštite i izvršiti njezinopodešenje uz usklađenje i koordinaciju sa zaštitom pripadnog postrojenja i mreže. Projektom je potrebno predvidjeti i odgovarajući nadzor i upravljanje poljem prigušnice, tepotrebne blokade kako bi se izbjeglo nenadzirano sklapanje prekidačima u drugim poljima uz mogućeneželjene sklopne prenapone i mehanička naprezanja, odnosno lažnu proradu zaštite.5. LITERATURA[1] Controlled Switching – Buyer’s and Application Guide, Document ID 1HSM 9543 22-01en, Edition 3.2, 2012-05, ABB AB High Voltage Products[2] IEC 62271-100:2008 High-voltage switchgear and controlgear – Part 100: Alternating-current circuit-breakers[3] IEC 62271-110:2009 High-voltage switchgear and controlgear – Part 110: Inductive load switching[4] IEC 62271-302:2010 High-voltage switchgear and controlgear – Part 302: Alternating current circuit-breakers with intentionally non-simultaneous pole operation[5] CIGRÉ WG 13.02: Interruption of Small Inductive Currents, 1995.[6] CIGRÉ WG A3.11: Guide for Application of IEC 62271-100 and IEC 62271-1, 2006.[7] S.A.Morais: Considerations on the Specification of Circuit-Breakers Intended to Interrupt Small Inductive Currents, Electra No. 147, April 1993.[8] IEEE Std 37.109-2006 Guide for the Protection of Shunt Reactors[9] Z.Gajić, B.Hillstrom, F.Mekić: „HV shunt reactor secrets for protection engineers“, 30th Western Protective Relaying Conference, Washington, 2003[10] S.Lindström, Z.Gajić, L.Koppari: „Application of Numerical Relays for HV Shunt Reactor Protection“10

Str. 91HRVATSKI OGRANAK MEĐUNARODNOG VIJEĆA B5-11ZA VELIKE ELEKTROENERGETSKE SUSTAVE – CIGRÉ12. savjetovanje HRO CIGRÉŠibenik, 8. – 11. studenoga 2015.Dino Masle, mag. ing. el. Josip Benović, ing. el.Hrvatski operator prijenosnog sustava d.o.o. Hrvatski operator prijenosnog sustava [email protected] [email protected] Tolić, dipl. ing. el. dr. sc. Predrag Marić, dipl. ing. el.Hrvatski operator prijenosnog sustava d.o.o. Elektrotehnički fakultet [email protected] [email protected] UTJECAJ POGONSKIH STANJA ENERGETSKOG TRANSFORMATORA NA POJAVU UDARNE STRUJE MAGNETIZIRANJA UZ OSVRT NA PODEŠENJA DIFERENCIJALNE ZAŠTITE SAŽETAK Izvedeno je snimanje uklopa transformatora s poznatim parametrima te je izvršeno modeliranjeuklopa u DIgSilent PowerFactory softveru za simulaciju. Rezultati simulacije su eksportirani uCOMTRADE format te je zaštita sekundarno ispitana u laboratorijskim uvjetima.Ključne riječi: relejna zaštita, sigurnost, energetski transformator, harmonici, inrush, udarna strujamagnetiziranja THE EFFECT OF TRANSFORMER OPERATING CONDITIONS ON OCCURRENCE OF INRUSH CURRENT WITH RESPECT TO DIFFERENTIAL PROTECTION SETTINGS SUMMARY Inrush waveform recording was made on transformer with known parameters and model wascreated in DIgSILENT PowerFactory simulation software. Simulation result were exported in COMTRADEformat and the protection system was tested by secondary injection in laboratory conditions.Key words: relay protection, security, power transformer, harmonics, inrush, magnetizing inrush current1. UVOD Neki od temeljnih zahtjeva na sustave relejne zaštite su ovisnost (dependability) i sigurnost(security). Ovisnost je aspekt pouzdanosti koji iskazuje vjerojatnost da će relej odraditi ispravno na pojavukvara, a sigurnost je aspekt pouzdanosti koji iskazuje vjerojatnost da relej neće odraditi neispravno [1,3].Kod diferencijalne zaštite transformatora aspekt sigurnosti se postiže oblikovanjem proradnekarakteristike, odnosno privremenim uvjetnim blokiranjem prorade pri detekciji karakterističnih pogonskihstanja. Postoje pogonska stanja energetskog transformatora koja diferencijalna zaštita mora prepoznati ipri čemu mora ostati zadovoljen aspekt sigurnosti. Kriteriji za detekciju takvih pogonskih stanja u realnimokolnostima najčešće nisu do kraja poznati, pa se kod udešenja relejne zaštite rukovodimo preporukamaproizvođača koje su nesumnjivo rezultat vrlo stručnih analiza i simulacija. U cilju boljeg sagledavanjastvarnih radnih uvjeta diferencijalnih zaštita ugrađenih u postrojenja te usporedbe diferencijalnih zaštitaraznih proizvođača, vrši se modeliranje dijela mreže za potrebe simulacije različitih pogonskih stanjaenergetskog transformatora za koje se očekuje da mogu izazvati pojavu udarne struje magnetiziranja. Uradu se koriste stvarni podaci prijenosne i distributivne mreže te energetskih transformatora. Promatrana 1

Str. 92pogonska stanja za koje se vrši simulacija su energizacija transformatora, oporavak naponskih prilika unadređenoj mreži te utjecaj položaja regulacijske preklopke prilikom energizacije transformatora. Dobivenisimulacijski rezultati se u COMTRADE formatu eksportiraju u uređaj za sekundarno ispitivanje zaštite, tese vrši provjera odziva diferencijalnih zaštita u laboratorijskim uvjetima. Na odabranim transformatorima izmreže snimaju se sklapanja u različitim pogonskim uvjetima te vrši usporedba rezultata simulacije sizmjerenim vrijednostima i na taj način verificira ispravnost modela. Testirani model je potom mogućekoristiti i za simulacije na transformatorima na drugim lokacijama u mreži.2. POJAM UDARNE STRUJE MAGNETIZIRANJA Udarna struja magnetiziranja je vrsta nadstruje koja se može pojaviti prilikom energizacijetransformatora, ali i drugim pogonskim stanjima. Pojava je uzrokovana vanjski narinutim naponom kojipod određenim uvjetima uzrokuje zasićenje jezgre transformatora i potencijalno ugrožava aspektsigurnosti diferencijalne zaštite transformatora.2.1. Fizikalno objašnjenje pojave udarne struje magnetiziranja Ukoliko se transformator isključi u trenutku kada je vrijednost magnetske indukcije blizu svogapozitivnog maksimuma (slika 1) jezgra transformatora ostaje magnetizirana, odnosno indukcija poprimaremanentni iznos Br [T] koji je proporcionalan iznosu remanentnog magnetskog toka ɸr [Vs] [2]. Slika 1.: Svojstvo magnetske remanencije u jezgri transformatora prilikom isključenja [2] Slika 2.: Superponiranje novonastalog toka na već postojeći remanentni tok u trenutku uključenja transformatora [2] Kako je tok u jezgri transformatora jednak integralu napona jasno je da među njima postoji faznipomak od devedeset stupnjeva kako je prikazano na slici 3. 2

Str. 93 (1)∅ሺ‫ݐ‬ሻ = ‫ݑ ׬‬ሺ‫ݐ‬ሻ݀‫ ׬ = ݐ‬sinሺ߱‫ݐ‬ሻ ݀‫ = ݐ‬−cosሺ ߱‫ݐ‬ሻ Slika 3.: Fazni pomak između toka u jezgri i vanjski narinutog napona Na slikama 4, 5 i 6 kvantitativno su prikazani karakteristični valni oblici magnetskog toka, krivuljemagnetiziranja transformatora i rezultirajuće struje magnetiziranja. Na svakoj od navedenih slika suprikazana tri grafa. Lijevi gornji graf prikazuje ovisnost toka o vremenu. Tok ima istu frekvenciju kao inapon ali je obzirom na njega pomaknut za devedeset stupnjeva. Desni gornji graf prikazuje ovisnosttrenutne vrijednosti struje magnetiziranja o trenutnoj vrijednosti toka. Takva karakteristika se možepreračunati iz krivulje prvog magnetiziranja transformatora ili iz snimke petlje histereze ukoliko su poznatipodaci o promatranom transformatoru. Skale su jednake na ɸ-t i ɸ-i grafu pa se vrijednosti toka mogudirektno uspoređivati. Donji desni graf prikazuje ovisnost struje magnetiziranja o vremenu. Slika 4.: Konstrukcija struje magnetiziranja u praznom hodu u nezasićenom području (2)Ovisnost i-t se analitički dobije na sljedeći način: ݅ሺ‫ݐ‬ሻ = ∅ሺ݅ሻିଵo ∅ሺ‫ݐ‬ሻ, Grafički se konstruira preslikavanjem točaka iz ɸ-t grafa u ɸ-i graf te spuštanjem očitanevrijednosti struje u donji grafikon, koristeći vremensku koordinatu iz ɸ-t grafa. Slika 4 prikazuje strujumagnetiziranja u nezasićenom području (ɸmax < ɸkoljena). Struja je simetrična obzirom na vremensku os teje sinusnog oblika jer se preslikavala samo iz relativno linearnog dijela ɸ-i krivulje. Rastav u Fourierovspektar bi otkrio da drugi harmonik u valnom obliku nije prisutan jer nije došlo do loma parne simetrije.Slika 5 je analogna prethodnoj s jednom razlikom – tok ima dovoljno veliku amplitudu da radna točkatransformatora uđe u nelinearni dio krivulje magnetiziranja. Posljedica je karakteristični oblik strujemagnetiziranja prikazan na desnom donjem grafu. 3

Str. 94 Slika 5.: Konstrukcija struje magnetiziranja u praznom hodu u zasićenom području Takvo pogonsko stanje transformatora se može pojaviti u dva slučaja; prvi je energizacijademagnetiziranog transformatora na napon koji je dovoljno visok da izazove pomicanje radne točke uzasićeni dio krivulje magnetiziranja, a drugi je polagano podizanje napona na transformatoru koji je već upogonu dok se ne dođe u istu radnu točku. Valni oblik je simetričan obzirom na vremensku os, a drugiharmonik nije prisutan. Slika 6.: Konstrukcija udarne struje magnetiziranja prilikom uključenja transformatora s magnetiziranom jezgrom Slika 6 prikazuje pojavu karakterističnog oblika udarne struje magnetiziranja prilikom uklopa. Uovom slučaju ɸ(t) u trenutku uključenja nije jednak nuli, odnosno jezgra je prethodno magnetizirana. Naremanentni tok u jezgri se superponira tok izazvan vanjskim naponom te je prvi maksimum toka dovoljnovisok da radna točka uđe u zasićeno područje. U ovom slučaju je remanentni tok imao pozitivan predznakpa je i udarna struja magnetiziranja bila nesimetrična obzirom na vremensku os u pozitivnu stranu što zaposljedicu ima lom parne simetrije pa se u Fourierovom rastavu pojavljuju parni harmonici. Gubitci ujezgri su povećani zbog vrlo visoke struje bogate višim harmonicima pa se radna točka s vremenomvraća u linearno područje, valni oblik postaje simetričniji, a time se i udio drugog harmonika u rastavusmanjuje i pojava iščezava.2.2. Pojava i prepoznavanje udarne struje magnetiziranja Koristeći ova saznanja, može se pretpostaviti najnepovoljniji slučaj uključenja transformatora. Uslučaju da se isključenje dogodi pri visokim pozitivnim vrijednostima magnetske indukcije odnosno toka(slika 1) jezgra će zbog svojstva remanencije ostati magnetizirana (slika 2). Dodatni pozitivni tok 4

Str. 95superponiran na već postojeći pozitivni tok je najnepovoljnija opcija jer će njihova suma dati još većipozitivni tok. Ukoliko se uključenje kruga dogodi u trenutku kada napon prolazi kroz nulu i ima tendencijurasta (ulazak u pozitivnu poluperiodu) tada će se na već postojeći remanentni tok superponirati naponomizazvani tok maksimalne moguće vrijednosti (slika 3) i izazvati snažnu udarnu struju magnetiziranja zbogdubokog zasićenja jezgre. Bitno je zamijetiti da uklopom transformatora na nazivni napon može doći dopojave udarne struje samo u jednom smjeru, bilo pozitivnom bilo negativnom, što za posljedicu imapojavu drugog harmonika. To saznanje se često u algoritmima za blokadu diferencijalne zaštiteprimjenjuje kao kriterij za prepoznavanje tog pogonskog stanja [5] Vršna vrijednost udarne struje je obično oko 2 do 5 puta veća od nazivne struje i polako opada,obično u trajanju od nekoliko minuta. Posljedično, udarna struja magnetiziranja može se greškomzamijeniti sa strujom kratkog spoja što rezultira nepotrebnim ispadom transformatora. Parametritransformatora i okolne mreže značajno utječu na udarnu struja magnetiziranja. Iz navedenih razloga vrloje važno poznavati parametre te struje zbog ispravnog razlikovanja od struje kratkog spoja.. Za prikazudarne struje magnetiziranja koristi se nadomjesna shema transformatora kao što prikazuje slika 7. Slika 7. Nadomjesna shema transformatora Kod idealnog transformatora (s prijenosnim odnosom 1:1) struje ‫ܫ‬ଵ i ‫ܫ‬ଶ su gotovo jednake tj.razlikuju se za struju magnetiziranja koja teče kroz elemente ܴ௠ i ܺ௠ (magnetska grana sheme). Uslučaju povećanja magnetskog toka uzrokovanog povećanjem napona, dolazi i do povećanja struje krozmagnetsku granu. Kod energizacije transformatora ta struja teče kroz jedan namot. U ovom slučaju je tostruja ‫ܫ‬ଵ. Udarna struja magnetiziranje ne mora biti izazvana isključivo energizacijom transformatora iakose njezina pojava često poistovjećuje s uklopom jer su tada posljedice najizraženije. Općenito govoreći,svaka nagla promjena napona izaziva i promjenu toka, koji ovisno o trenutku pojave može pomaknutiradnu točku u zasićeni dio krivulje magnetiziranja i izazvati pojavu veće struje magnetiziranja. Nekipogonski događaji za koje je poznato da izazivaju pojavu udarne struje su energizacija transformatora,energizacija paralelnog transformatora (simpatetski inrush), oporavak naponskih prilika u nadređenojmreži nakon nestanka kvara, uspješan automatski ponovni uklop, loša sinkronizacija na mrežu saznačajnim faznim pomakom ili razlikom napona te promjena vrste kvara (npr. prelazak zemljospoja ukratki spoj dvije faze sa zemljom).3. DJELOVANJE NA DIFERENCIJALNU ZAŠTITU TRANSFORMATORA Pretpostavka je da se transformator energizira prvo sa primarne, a zatim sa sekundarne strane.Između dva sklapanja prekidača (sa primarne i sekundarne strane) obično prođe od nekoliko sekundi donekoliko minuta. U trenutku sklapanja kroz primarnu stranu potekne struja magnetiziranja prema procesuopisanom u prethodnim poglavljima, dok kroz sekundar struja ne može poteći jer je strujni krug otvoren.Stvoren je disbalans između struje kroz primar i struje kroz sekundar (prilagođene za fazni pomak iprijenosni omjer između primara i sekundara) čime se u slučaju velike udarne struje stvaraju uvjeti zaproradu diferencijalne zaštite transformatora. Kako se radi o neizbježnoj i još ktome tranzijentnoj pojaviprorada diferencijalne zaštite bi bila neosnovana. Udarna struja magnetiziranja koja teče kroz primarninamot transformatora ujedno prolazi i kroz primarni strujni mjerni transformator te u njemu može izazvatizasićenje [4]. Time se unutrašnji kvarovi transformatora zbog zasićenja strujnih mjernih transformatoramogu krivo protumačiti kao udarna struja magnetiziranja. U tom slučaju su sigurnost i ovisnost zaštite usukobu jer pojava drugog harmonika može značiti i mogući unutarnji kvar i udarnu struju magnetiziranja. 5

Str. 96Protumjera je ispravno podešavanje trenutnog člana diferencijalne zaštite, odnosno izračun minimalnevrijednosti struje za koju se može reći da može biti izazvana samo teškim unutarnjim kvarom čime zaštitatrenutno djeluje na prekidač bez gubljenja vremena na rastav u harmonijski spektar radi prepoznavanjaudarne struje magnetiziranja [6]3.1. Detekcija udarne struje magnetiziranja struje iz harmoničke analize trenutne vrijednostidiferencijalne struje Za potrebe detekcije udarne struje magnetiziranja struje analizira se drugi harmonik struje. Kodtransformatora s manjom gustoćom magnetskog toka (<1,5 T) obično se zaštita transformatora podešavana 15-20% udjela drugog harmonika. Kod transformatora s većom gustoćom magnetskog toka (1,5-1,75T), ovakvo podešenje može uzrokovati krivu proradu zaštite prilikom energizacije transformatora pa sestoga zaštita transformatora podešava na 5-12% udjela drugog harmonika. Moderne tehnologijeproizvodnje jezgre transformatora smanjuju udio drugog harmonika prilikom energizacije transformatorašto može utjecati na sigurnost prorade zaštitnog releja.3.2. Detekcija udarne struje magnetiziranja struje iz valne analize trenutne vrijednostidiferencijalne struje Promatrajući valni oblik diferencijalne struje [2] uočavamo da u svakom periodu postoje kratkivremenski odsječci u kojima je struja magnetiziranja vrlo mala. Sukladno tome, kao kriterij za određivanjeudarne struje magnetiziranja može se uzeti trajanje takve male struje najmanje jednu četvrtinu perioda.Matematički se to može zapisati prema sljedećem izrazu: ቚడூ೏೔೑೑_ೌቚ ≤ ‫ܥ‬ଵ , (3) డ௧gdje je ‫ܫ‬ௗ௜௙௙_௔ trenutna diferencijalna struja, t vrijeme a ‫ܥ‬ଵ konstanta određena u algoritmu releja.3.3. Detekcija udarne struje magnetiziranja struje s pomoću adaptivne tehnike Kombinacija omjera drugog i osnovnog harmonika struje (‫ܫ‬ଶ/‫ܫ‬ଵ) i prethodno opisane valne analizeomogućava određena poboljšanja uz izbjegavanje nedostataka tih metoda. Postoje dva moguća načinaza kombinaciju metoda:a) Uvjetna kombinacija - Uključen ‫ܫ‬ଶ/‫ܫ‬ଵ i valni kriterij za određivanje početnih uvjeta - Isključen ‫ܫ‬ଶ/‫ܫ‬ଵ kriterij jednu minutu nakon uključenja transformatora - Uključenje ‫ܫ‬ଶ/‫ܫ‬ଵ kriterija na 6 sekundi nakon pojave vanjskog kvarab) Trajna kombinacija (tradicionalni pristup) – ovdje su ‫ܫ‬ଶ/‫ܫ‬ଵ i valni kriterij uključeni cijelo vrijeme i rade paralelno.5. SNIMANJE UKLOPA I SIMULACIJA PRORADE ZAŠTITE S ciljem izrade preporuka za podešenja diferencijalne zaštite kako bi se održala ovisnost proradezaštite prilikom pojave udarne struje magnetiziranja snimljeni su stvarni uklopi na 110/35 40 MVAtransformatoru u TS Slatina. Uklopi su snimljeni koristeći zapisivač poremećaja (disturbance recorder)samog zaštitnog releja te uređajem za kontrolu kvalitete električne energije. Zaštitni uređaj 7UT612 nemaanalogne naponske ulaze pa snimke napona nisu bile dostupne u njegovom zapisivaču poremećaja, alisu zato dostupni bili unutarnji signali o blokiranju diferencijalne zaštite, crossblocking funkciji i ostalerelevantne informacije. Snimke valnog oblika struje i napona su zabilježeni na uređaju za snimanjekvalitete električne energije. Snimljeno je sedam uklopa, od čega se tek u dva slučaja pojavilasignifikantna udarna struja magnetiziranja. Valni oblici struja po fazama se razlikuju: ako se prisjetimonajgoreg slučaja uklopa (najveći remanentni tok, uključenje kada napon prolazi kroz nulu i raste) i toproširimo na trofazni sustav jasno je da samo jedan od napona može izazvati maksimalnu strujumagnetiziranja, dok će druge dvije biti simetrična i znatno ograničenije. U općenitom slučaju, svaki naponće u ovisnosti o vlastitom kutu uključenja i zajedničkom remanentnom toku izazvati struju ovisnu o ta dvaparametra. 6

Str. 97 Na slici 8 je prikazan model u simulacijskom sučelju DigSILENT PowerFactory za simulacijuuklopa transformatora s odgovarajućim modelom zaštite čiji parametri odgovaraju onima na TR1 u TSSlatina. Rezultati simulacije se vrlo dobro slažu sa snimljenim valnim oblicima i djelovanjem stvarnogzaštitnog releja. Modeliran je energetski transformator sa svim poznatim parametrima (Sn, Un, uk%, PCu,PFe, i0% za sve položaje regulacijske preklopke, krivulja zasićenja, raspored rasipnih tokova). Strujnimjerni transformatori nisu modelirani detaljno, odnosno utjecaj zasićenja jezgre nije uzet u obzir. Slika 8. Simulacijski model u DigSILENT PowerFactory Postavke zaštitnog releja odgovaraju ugrađenom uređaju 7UT612 i modelirani relej se prilikomispitivanja sekundarnim injektiranjem dobivenim valnim oblicima minimalno razlikovao od stvarnoguređaja. Slika 9. Krivulja magnetiziranja transformatora u simulacijskom sučelju DigSILENT PowerFactory6. REZULTATI SNIMANJA I SIMULACIJA Slijede rezultati snimaka uključenja koje je dalo najveću udarnu struju magnetiziranja. Slika 10prikazuje rezultate iz zapisivača poremećaja zaštitnog uređaja 7UT612. Vršna struja iznosi 905,7 A što je4,27 puta veće od nazivne struje tog transformatora na primarnoj strani. U ovom slučaju sve tri faze suimale dovoljno visoku vrijednost struje da blokada diferencijalne zaštite na temelju drugog harmonika 7

Str. 98proradi. Ipak, crossblocking funkcija je aktivirana kako bi se izbjegla isključenja ukoliko se u samo jednojili dvije faze pojavi dovoljno snažna udarna struja. U ovom slučaju je i nadstrujna zaštita prepoznalavisoku struju i potaknut je vremenski član. Blokada na temelju drugog harmonika je aktivna i zanadstrujnu zaštitu, međutim struja u prvoj fazi se vrlo brzo smanjila ispod proradne vrijednosti (manje odjednog ciklusa) pa blokada nije imala vremena proraditi. Slika 11 prikazuje isto uključenje ali snimljenouređajem za snimanje kvalitete električne energije. Naponi su snimljeni sa 35kV strane, međutim kako jegrupa spoja transformatora YNyn0 fazni kutovi su isti kao i na primarnoj strani. Kut napona u trenutkuuključenja primarnog prekidača je parametar bitan za simulaciju jer uz remanentni tok (koji se može samopretpostaviti) određuje intenzitet udarne struje magnetiziranja. Slika 10. COMTRADE snimka uklopa iz zaštitnog uređaja 7UT612 Slika 11. Valni oblik struje i napona faze A te DFT analiza snimljenih uređajem za kvalitetu električne energije 8

Str. 99 Slika 12 prikazuje udarne struje magnetiziranja dobivene simulacijom u DiGSILENTPowerFactory softveru. Kut uklopa je identičan onome sa slika 11 i 12, a remanentni tok iznosi 0.65 p.u..Amplitude i smjer struja se poklapaju sa snimkama, dok se valni oblik nešto razlikuje. Uzrok mogu bitiidealni strujni mjerni transformatori u simulacijskom modelu (stvarni mogu ući u zasićenje), odstupanja ukrivulji magnetiziranja, odstupanja u modelu transformatora, netočni početni uvjeti i slično. Slika 12. Valni oblici struja dobivenih u simulacijskom sučelju DigSILENT PowerFactorySlika 13 prikazuje dva grafa, gornji je harmonijska analiza struja sa slike 11, a donji krivuljamagnetiziranja. Drugi harmonik je prilično zastupljen u spektralnom rastavu. Iz izgleda krivuljemagnetiziranja konstruirane na temelju struje magnetiziranja i magnetskog toka za sve tri faze se vidi dase zasićenje dogodilo u pozitivnom smjeru. Slika 13. Krivulja magnetiziranja i spektralni rastav faznih struja u simulacijskom sučelju DigSILENT PowerFactory 9

Str. 100Slika 14 prikazuje opadanje toka od početnog zasićenja na normalne vrijednosti. Proces smirivanja trajegotovo minutu, iako samo prvih nekoliko desetinki sekunde uzrokuje struje vrlo visokog iznosa tj. redaveličine prorade diferencijalne zaštite. Na donjem grafu se vidi trenutak uključenja primarnog namota naizvor napona - po pitanju mogućnosti pojave udarne struje magnetiziranja trenutak uklopa je gotovonajnepovoljniji, odnosno malo kasni za ulaskom napona u pozitivnu poluperiodu. Slika 14. Vrijednost toka i napona u trenutku uključenja te opadanje vrijednosti toka s vremenom (nije u istoj skali s gornjim grafom) u simulacijskom sučelju DigSILENT PowerFactoryZAKLJUČAK Ispitivanja i simulacije su pokazale da je uobičajeni odnos osnovnog i drugog harmonika uudarnoj strujni magnetiziranja oko 25% u najpogođenijoj fazi za ispitani tip transformatora. Preporuča sekorištenje crossblocking funkcije ali omogućavajući prepoznavanje jednopolnog kratkog spoja koji će serazlikovati po nedostatku drugog harmonika. Zaštita će moći odraditi na stvarni kvar čak i ako je u nekojdrugoj fazi istovremeno prisutna blokada diferencijalne zaštite usljed udarne struje magnetiziranja. Ostavlja se mogućnost proširivanja simulacijskog modela detaljnijim ekvivalentnim modelomstrujnih mjernih transformatora i istraživanjem različitih pogonskih stanja za koja je poznato da uzrokujuudarnu struju magnetiziranja. Posebnu pažnju treba posvetiti pojavama koje izazivaju lom parne simetrije,odnosno imaju izraženu DC komponentu. 10

Str. 101LITERATURA[1] Srete Nikolovski, Zaštita u Elektroenergetskom sustavu, Osijek 2005.[2] T.A. Short, Electric power distribution handbook, 2004., Press LLC[3] Alstom, Network Protection & Automation Guide, May 2011.,[4] J.Horak, J.Hrabliuk, Current Transformer Errors and Transformer Inrush as Measured by Magnetic, Optical and Other Unconventional CTs[5] L.G. Hewitson, M. Brown, R. Balakrishnan, Practical Power System Protection, Elsevier 2004.[6] R. Hunt, J. Schaefer, B. Bentert, „Practical Experience in Setting Transformer Differential Inrush Restraint“, Protective Relay Engineers, 2008 61st Annual Conference, 1-3 April 2008.[7] F. Mekić, R. Girgis, Z. Gajić, E. teNyenhuis, „Power Transformer Characteristics and Their Effect on Protective Relays“, 33rd Western Protective Relay Conference, October 17-19, 2006.[8] M. Jamali, M. Mirzaie, S. Asghar Gholamian, „Calculation and Analysis of Transformer Inrush Current Based on Parameters of Transformer and Operating Conditions“, Electronics And Electrical Engineering, 2011. No. 3(109) 11

Str. 102HRVATSKI OGRANAK MEĐUNARODNOG VIJEĆA 1-10ZA VELIKE ELEKTROENERGETSKE SUSTAVE – CIGRÉ12. simpozij o sustavu vođenja EES-aSplit, 14. – 16. studenoga 2016.Dino Masle, mag. ing. el. Mato Rošić. dipl. ing. El.Hrvatski operator prijenosnog sustava d.o.o. Hrvatski operator prijenosnog sustava [email protected] [email protected] Benović, ing. el. dr. sc. Predrag Marić, dipl. ing. el.Hrvatski operator prijenosnog sustava d.o.o. Elektrotehnički fakultet [email protected] [email protected] PROBLEMATIKA ŠTIĆENJA SREDNJENAPONSKE NEUTRALNE TOČKE U UVJETIMA JEDNOPOLNOG KVARA U MREŽI VIŠEG NAPONA SAŽETAK Energetski transformatori 110/35 kV na sučelju prijenosne i distributivne mreže vrlo često dijelejedan otpornik za uzemljenje na srednjenaponskoj strani. O prednostima i nedostacima rješenja s jednimotpornikom po transformatoru u odnosu na rješenja s otpornikom po trafostanici bilo je mnoštvo raspravajoš od sredine 80.-ih godina, kada se počeo mijenjati tretman neutralne točke srednjenaponske mreže, tese može reći da ni danas nema ujednačenog stava o najkvalitetnijem rješenju. Jedan od važnijihargumenata za primjenu rješenja s jednim otpornikom po trafostanici je ograničenje struje jednopolnogkvara u SN mreži na približno ujednačenu vrijednost (npr. 300 A), za razliku od drugog rješenja gdje sestruja jednopolnog kvara mijenja za dvostruku vrijednost. Također, rješenje s jednim otpornikom je neštojeftinije. Nadalje, u postrojenjima s jednim otpornikom po TS postoje dva osnovna rješenja obzirom nasmještaj strujnih transformatora: sa strujnim transformatorima u neutralnim točkama oba transformatoraodnosno sa strujnim transformatorom ispred samog otpornika za uzemljenje. Smještaj strujnihtransformatora određuje koje struje će se mjeriti i koje funkcije zaštite neutralne točke će se koristiti.Primijenjena rješenja zaštite neutralne točke razlikuju se. U ovom radu bit će prezentirana problematika zaštite neutralne točke s posebnim naglaskom nazaštitu od premoštenja otpornika za uzemljenje, karakterističnoj za postrojenja s jednim otpornikom potrafostanici. Analizirati će se prilike jednopolnog kratkog spoja u 110 kV, 220 kV i 400 kV mreži koje zaposljedicu imaju tokove struje kroz neutralne točke 35 kV paralelno spojenih energetskih transformatora.Te struje mogu imati negativan učinak na selektivnost sustava zaštite dijela mreže. Analiza će se temeljitina rezultatima simulacija na pripremljenom modelu mreže. Cilj istraživanja je odrediti kritične parametrekoji utječu na podešenje zaštite neutralne točke, energetskog transformatora, pa i dijela 110 kV prijenosnemreže. Bit će prikazana rješenja koja su se primjenjivala u analognim sustavima relejne zaštite u odnosuna rješenja za koja se treba zalagati u numeričkim sustavima zaštite.Ključne riječi: zaštita, nultočka, zemljospoj, premoštenje otpornika ON PROTECTION OF MEDIUM VOLTAGE NEUTRAL RESISTOR DURING SINGLE PHASE TO GROUND FAULT IN HIGH VOLTAGE GRID SUMMARY Power transformers 110/35 kV on the interface of transmission and distribution system often shareone neutral earthing resistor (NER) on the medium voltage side. Pros and cons of solution with single NERper power transformer as opposed to the solution with single NER per substation were discussed widelyduring middle 80s when neutral earthing of medium voltage grid began to change. It can be safely said thanthere is no unified opinion on the best solution even today. One of the main arguments for single NER persubstation is the limitation of single phase to ground fault to an unified value (e.g. 300 A), unlike with singleNER per substation where expected current amplitude can be doubled if both power transformers are

Str. 103paralleled. Single NER per substation is also somewhat cheaper. Further on, objects with shared NER aredivided into two groups: with CTs installed in neutrals of both transformers and with CT in front of NER.Placement of CTs conditions the currents that can be measured and what protection functions that can beused. Protection schemes used also differ. This paper will present the issues associated with neutral point protection with special emphasisplaced on arc-flash of NER, which is characteristic for single NER per substation. Conditions during singlephase to ground fault shall be analyzed for faults in 110kV, 220kV, and 400 kV - all of which can causecurrents to flow through 35kV neutral resistor. Those currents can have negative effect on the selectivity ofprotection. Analysis shall be based on model of the network. Goal is to determine critical parameters thathave effect on the magnitude of those currents. Some solution that have been used in analog protectiondevices shall be compared to modern solution used in numerical protection systems.Key words: relay protection, neutral, single phase to ground fault, NER arc-flash1. UVOD1.1. Razlozi uzemljenja nultočke SN Sredinom 80.-ih godina prošlog stoljeća u Hrvatskoj počinje intenzivnija primjena uzemljenjaneutralnih točki srednjenaponskih mreža. Osnovni razlozi su u sve većoj razgranatosti SN mreže,povećanje kapacitivnih struja u mreži (povećana primjena kabela uslijed urbanizacije) te povećanjaunutarnjih prenapona pri zemljospojevima što rezultira ugrozom primarne opreme te težeg udovoljenjatehničkim propisima vezanim za dozvoljene dodirne napone. Uzemljenjem neutralne točke stječu sepovoljniji uvjeti za detektiranje te selektivno i brzo odvajanje mjesta kvara djelovanjem relejne zaštite,nasuprot povećanim zahtjevima na uzemljivače radi povećanih struja koje se pojavljuju pri jednopolnimkvarovima. Uzemljenje neutralne točke SN mreže u pravilu se vrši u elektroenergetskom postrojenju ukojem postoji transformacija VN/SN. Donedavno je uzemljenje neutralne točke gotovo redovito izvođeno utransformatorskim poljima, putem maloomskog otpornika kojim se ograničava struja jednopolnog kratkogspoja na vrijednosti 300 A ili 150 A. Ove vrijednosti struje lako su prepoznatljive sustavima relejne zaštite ine zahtijevaju posebno složene algoritme zaštitnih funkcija, a s druge strane nisu toliko stresne zaenergetske transformatore i pripadajuću primarnu opremu. Rezonantno uzemljene mreže prisutnije su unovije vrijeme, najviše kao plod nastojanja da se održi i osigura kvaliteta isporuke električne energije, a sciljem zadovoljenja strožih propisa proisteklih uslijed razvoja tržišta električnom energijom.1.2. Izvedbe objekata s uzemljenom neutralnom točkom SN Energetski transformatori 110/35 kV redovito su grupe spoja YNyn0(d5), dakle s izvedenimneutralnim točkama VN i SN namota. Energetski transformatori 110/20 kV i 110/10 kV su grupe spoja YNd5(ili YNd7) pa za formiranje neutralne točke treba koristiti dodatni uređaj – posebno konstruirantransformator-prigušnicu za formiranje neutralne točke ili kućni transformator koji ima primar s izvedenimzvjezdištem. Od samih početaka primjene uzemljenja srednjenaponskih mreža vodile su se rasprave oko togakoja shema postrojenja za uzemljenje je adekvatnija – svako rješenje ima prednosti i nedostatke, a uprimjeni su različita rješenja, već prema odluci lokalnog korisnika postrojenja. Za mreže uzemljene prekomaloomskog otpornika rješenja se razlikuju po broju maloomskih otpornika u postrojenju i mogućnostimamanipulacija s istima te dozvoljenoj struji jednopolnog kvara. Osim toga, rješenja se razlikuju i po broju ismještaju strujnih mjernih transformatora u i oko postrojenja za uzemljenje neutralne točke, a posljedično ipo koncepciji štićenja, odnosno odabira i podešenja zaštitnih funkcija te mjesta obuhvata mjernih veličina.

Str. 104 Slika 1.: Izvedbe postrojenja s uzemljenom neutralnom točkom Na Slici 1 su prikazana tri najčešća rješenja za uzemljenje neutralne točke korištene u prijenosnomsustavu. Lijevo je prikazana izvedba postrojenja s dijeljenim otpornikom neutralne točke između dva 110/35kV Ynyn0(d5) energetska transformatora sa SMT smještenim tako da su dostupne struje iz nultočke i strujakroz maloomski otpornik. U sredini je prikazano slično postrojenje s razlikom da SMT nisu smješteni takoda mjere struje iz nultočke transformatora već samo struju kroz maloomski otpornik. Desno je prikazanorješenje uzemljenja nultočke s pojedinačnim maloomskim otpornikom za svaki 110/20 kV YNd5 energetskitransformator s posebno konstruiranom transformator-prigušnicom koja omogućuje uzemljenje namota uspoju trokut. SMT su smješteni tako da mjere struju kroz maloomski otpornik.1.3. Stanje u PrP Osijek U postrojenjima u nadležnosti HOPS Prijenosno područje Osijek se na transformaciji 110/35 kV odpočetka primjenjuje uzemljenje neutralne točke 35 kV mreže po principu jednog otpornika po postrojenjupod uvjetom da je postrojenje opremljeno s dva energetska transformatora koja mogu raditi u paraleli. Karakteristično postrojenje prikazano je na Slici 1 – lijevo. Zvjezdišta 35 kV namota transformatorapovezana su krutom vezom male impedancije (jednožilni kabel, bakrena cijev ili kombinacija) koja sadržirastavljače za potrebe odvajanja od otpornika za uzemljenje (odnosno osiguranje mjesta rada pri radu natransformatoru). Između zvjezdišta svakog transformatora i otpornika ugrađeni su strujni mjernitransformatori čiji su sekundari spojeni na odgovarajuće numeričke zaštitne uređaje. Sustav zaštitepostrojenja neutralne točke obuhvaća i mjerenje 3Io na sekundarnoj strani energetskog transformatora zapotrebe ograničene zemljospojne zaštite i rezervne zemljospojne zaštite SN mreže. Zaštita neutralne točke 35 kV štiti otpornik za uzemljenje od nedozvoljeno dugog trajanja jednopolnogkvara u 35 kV mreži, energetski transformator od struja jednopolnih kvarova koje mogu nastati pripremoštenju otpornika za uzemljenje, te osigurava rezervu zemljospojnim zaštitama 35 kV izvoda.Selektivnost sa zaštitama 35 kV izvoda ostvaruje se pravilnim odabirom vremenske karakteristikedjelovanja, što mora biti predmetom usklađenja između HOPS i HEP-ODS. Zaštitne funkcije koje seostvaruju uz postrojenje za uzemljenje neutralne točke 35 kV mreže su: - nadstrujna zaštita neutralne točke, čije strujno podešenje mora biti dovoljno osjetljivo da detektira većinu jednopolnih kvarova u 35 kV mreži, vrijeme djelovanja mora biti iznad vremena djelovanja zemljospojnih zaštita 35 kV odvoda, te blisko ili jednako vremenu djelovanja standardne nadstrujne zaštite transformatora. - kratkospojna zaštita neutralne točke ili zaštita od premoštenja otpornika za uzemljenje, čije strujno podešenje treba biti iznad nazivne struje otpornika, a vremenska odgoda iznad vremena djelovanja kratkospojnih zaštita 35 kV izvoda. - zaštita od visokoomskih kvarova, tj. kvarova karakteriziranih povećanim otporom na mjestu kvara. Osjetljivo podešena na iznos blizu trajno dozvoljene struje kroz otpornik za uzemljenje, a vrijeme djelovanja je dulje od vremena djelovanja svih zemljospojnih zaštita u pripadajućoj 35 kV mreži povećano za koeficijent koji dozvoljava da kvar iz visokoomskog pretvori u klasičan kvar karakteriziran većom strujom koju će detektirati neki ''brži'' zaštitni stupanj. Ova funkcija isključuje transformatore iz pogona.