Relejna zastita elektroenergetskog sustava_zbornik

Str. 371 TABLICA II: Izračunati parametri 35 kV vodova 34-03Al-Če uže, čelično-rešetkasti stupovi: 120 0,3864 S (mm2) R0 (Ω/km) 1,05 X0 (Ω/km)R (Ω/km) 0,2374 Z0 (Ω/km) 1,1188X (Ω/km) 0,413 120 0,3864 R0 (Ω/km) 0,9386Z (Ω/km) 0,476 X0 (Ω/km) 1,015 Z0 (Ω/km)Al-Če uže, betonski stupovi: S (mm2)R (Ω/km) 0,2374X (Ω/km) 0,377Z (Ω/km) 0,44552. IZRAČUNAVANJE IMPEDANCIJE VODA DO MJESTA KVARA I UDALJENOSTI KVARA Spomenuta mikroprocesorska relejna zaštita bilježi samo iznose efektivnih vrijednosti struja inapona, ali ne i fazni pomak među njima. Zbog toga se za određivanje udaljenosti do mjesta kvara koristisamo iznos impedancije, koji se dobije na osnovu zabilježenih iznosa napona i struje tijekom kvara.Ovisno o vrsti kvara, impedancija voda do mjesta kvara računa se prema slijedećim relacijama:2.1. Višepolni kvarovi Z kv = U - za tropolne kvarove (1) 3 ⋅ Ikv Z kv = U - za dvopolne kvarove (2) 2 ⋅ Ikvgdje je: U - izmjereni linijski napon među fazama u kvaru Ikv - izmjerena struja kvaraUdaljenost do mjesta kvara na vodu s homogenom impedancijom dobije se slijedećom relacijom: l = Zkv (3) Z1gdje je: l - udaljenost do mjesta kvara Z1 - jedinična direktna impedancija voda Za vod s nehomogenom impedancijom (različit presjek vodiča ili različita geometrija na pojedinimdionicama) ukupna impedancija dobije se sumiranjem impedancija pojedinih homogenih dionica.Udaljenost kvara dobiva se sumiranjem duljina tih dionica: Zkv = Z1 + Z2 + K + Zn (4) l = l1 + l2 + K + ln (5)gdje su: Z1, Z2,…, Zn - impedancije pojedinih homogenih dionica l1, l2,…, ln - duljine pojedinih homogenih dionica l - udaljenost do mjesta kvara 29

Str. 37234-032.2. Jednopolni kvarovi u mrežama s uzemljenim zvjezdištem U SN distributivnim mrežama u pravilu zvjezdište se uzemljuje preko otpornika za ograničenjestruje jednopolnog kvara. Pri tome je udio otpornika u ukupnoj impedanciji kojom protječe struja kvaraznatno veći od udjela impedancije voda. Unatoč tomu, moguće je približno locirati kvar jer postoji ovisnostiznosa struje o udaljenosti kvara. Buduću da je struja kvara u pravilu ograničena na iznos od 150 do 300 A, pri takvim strujamakvara ne dolazi do bitnog sniženja napona kvarne faze prema zemlji. Stoga se za izračunavanjeimpedancije do mjesta kvara u račun uzima nazivni napon mreže, iznos struje kvara i nulta impedancijaizvora. Relacija za određivanje impedancije voda do mjesta kvara je slijedeća: Z 0kv = Un − Z 0i (6) 3 ⋅ I 0kv Un - nazivni napon mreže gdje je: I0kv - izmjerena struja kvara Z0i - nulta impedancija izvora Udaljenost do mjesta kvara na vodu s homogenom impedancijom dobije se slijedećom relacijom: l = Z 0kv (7) Z0 gdje je: l - udaljenost kvara Z0 - jedinična nulta impedancija voda Za vodove s nehomogenom nultom impedancijom primjenjuje se isti postupak kao i kodvišepolnih kvarova.2.3. Jednopolni kvarovi u mrežama s izoliranim zvjezdištem Postupak nije primjenjiv za vodove u mrežama s izoliranim zvjezdištem zbog same prirodenastanka struje jednopolnog kvara, tj. činjenice da njen iznos ne ovisi o udaljenosti do mjesta kvara. Isto tako na ovaj način ne može se locirati dvostruki kvar prema zemlji, iako struja kvara ovisi oudaljenosti mjesta kvara. Naime, impedancija do mjesta kvara sastoji se od impedancije voda iimpedancije zemlje koje se dijele u nepoznatom omjeru.3. POUZDANOST POSTUPKA I PROCJENA POGREŠKE Pouzdanost rezultata dobivenih proračunom, osim o već navedenim ograničenjima vezanim uzogranke na vodu i mogućnost pojave višestrukih kvarova preko zemlje, ovisi o pogreški samog proračuna.Na veličinu pogreške utječu: a) točnost ulaznih podataka b) točnost samog postupka a) točnost ulaznih podataka (struje, naponi) ovisi o pogreškama strujnih i naponskih mjernih transformatora, te mjernih krugova relejne zaštite. Ove pogreške navode se od strane proizvođača pojedinih elemenata i poznate su. Mnogo je složenija situacija s poznavanjem karakteristika samog voda (duljina i presjeci vodiča pojedinih dionica). Pojedini vodovi tijekom eksploatacije više su puta nadograđivani, dijelovi trase izmještani su ili su ubačene kabelske dionice, tako da je ponekad teško doći do dovoljno točnih podataka. To se odražava i na određivanje stvarne udaljenosti do mjesta kvara, jer točnost njezina određivanja ovisi o točnosti podataka o vodu.30

Str. 373 34-03 b) točnost postupka ovisi o više elemenata, od kojih se utjecaj jednih dade procijeniti, dok je utjecaj drugih nepoznat. U prve mogu se ubrojiti: – zanemarenje kapaciteta i odvoda. Kapacitivne struje i struje odvoda za približno tri reda veličine manje su od struje kvara, te su zanemarene. – ukupna impedancija voda s različitim impedancijama po pojedinim dionicama dobivena je skalarnim, a ne vektorskim sumiranjem pojedinih impedancija. – utjecaj tereta uzduž voda na struju kvara. Za bliske međufazne kvarove utjecaj tereta zanemaruje se jer većina tereta tijekom kvara dobiva znatno snižen napon. Isto tako zanemaren je doprinos tereta struji kvara. Kod udaljenih međufaznih kvarova struje kvara relativno su male, sniženje napona je malo pa struju tereta treba uzeti u obzir tako da se oduzima od izmjerene struje tijekom kvara. Pri tome opet nije uzet u obzir fazni pomak među njima jer je on i za jednu i za drugu struju nepoznat, budući da relejna zaštita nema mogućnosti bilježenja tih veličina. – promjena parametara voda uslijed različitih utjecaja, npr. temperatura, vlažnost i sl. U drugu skupinu mogu se ubrojiti: – vrijednost prijelaznog otpora na mjestu kvara, koji u pravilu nije poznat. S obzirom da se radi o nižim, distributivnim naponima, za preskok je potreban relativno mali razmak, te je opaženo da međufazni kvarovi najčešće završavaju dodirom dvaju vodiča, bilo direktno ili preko drugih metalnih dijelova. U tom slučaju prijelazni otpor relativno je malen i uz njegovo zanemarenje dobiveni su još uvijek prihvatljivi rezultati. – prijelazni otpori na spojnim mjestima vodiča. Praktično iskustvo stečeno je na 11 vodova u razdoblju od oko godinu dana. Zabilježeno jeukupno 14 kvarova s poznatim veličinama relevantnim za postupak lociranja kvara, te stvarnim mjestomkvara. Rezultati analize prikazani su u tablici III. (u prilogu). Vidljivo je da je najveća postotna pogreška u proračunima 15 %, uz pripadajuću apsolutnupogrešku od 428 m. Najveća apsolutna pogreška je 729 m, uz pripadajuću relativnu pogrešku od 11,1 %.Rezultati su u praksi upotrebljivi, jer je odstupanje računske od stvarne lokacije kvara svega nekolikoraspona u vodu.4. POBOLJŠANJA POSTUPKA LOCIRANJA KVAROVA U cilju postizanja veće pouzdanosti, moguća su različita poboljšanja, bilo u sklopovlju koje sekoristi, bilo u samom postupku. Razvojem i primjenom numeričkih zaštita koje bi bile prilagođene ovakvom postupku lociranjakvarova, pouzdanost cijele metode mogla bi biti znatno veća. Prilagođenje bi se trebalo sastojati uslijedećem: – ostvariti bilježenje linijskih napona i struja tijekom kvara u sve tri faze. – ostvariti bilježenje faznih pomaka među naponima i strujama u sve tri faze. – bilježenje struja, napona i faznog pomaka neposredno prije kvara radi točnijeg uzimanja u obzir struje tereta. – bilježenje vremena nastanka kvara u samoj zaštiti radi mogućnosti usporedbe kvarova na osnovu poznate kronologije kvarova. Sam postupak moguće je u potpunosti automatizirati ako se izradi odgovarajuća podrška naračunalu. Koraci k automatizaciji bili bi ovi: – uvođenje SCADA sustava za upravljanje i nadzor mreže – stvaranje baze podataka i topološkog prikaza mreže u odgovarajućem mjerilu. – kreiranje programske podrške koja bi, povezana sa SCADA sustavom, pri pojavi kvara u realnom vremenu obavila očitanje podataka iz relejne zaštite i eventualno indikatora kvara u mreži, zaključila o kakvom se kvaru radi te izvršila algoritam za određivanje lokacije kvara. – označavanje vjerojatnih lokacija kvara na topološkom prikazu mreže. 31

Str. 37434-03 Poznavanjem faznog pomaka struje i napona tijekom kvara dobiva se mogućnost eliminacijedjelatne komponente struje kvara. Na taj način moguće je izuzeti prijelazni otpor na mjestu kvara, kao idjelatni otpor voda koji su podložni različitim utjecajima čija je veličina nepoznata. Bilježenje struja, napona i faznog pomaka neposredno prije kvara omogućava uzimanje u obzirstruje tereta. Pri tome se zbog međusobne ovisnosti struje tereta i struje kvara pretpostavlja iterativnipostupak njihova izračunavanja, sličan onome opisanom u lit. [ 3] . Točno vrijeme nastanka kvara, zabilježeno u samoj zaštiti, omogućilo bi dobivanje jednoznačnih iispravnih podataka o kvaru. Naime, ovdje primijenjene zaštite, iz kojih su uzimani podaci za analizukvarova, bilježe podatke o zadnjih pet, odnosno samo o jednom (kronološki posljednjem) kvaru, ali bezpodataka o vremenu nastanka kvara. Struje kvara zabilježene su u releju nadstrujne ili zemljospojnezaštite, dok je međufazni napon zabilježen u releju podnaponske zaštite. Bez kronologije moguće jepovezivanje podataka dvaju različitih kvarova , a time i dobivanje potpuno krivih rezultata tijekomproračuna. Automatizacijom postupka lociranja kvara pomoću programske podrške na računalu, postupak bise mogao provoditi neposredno po nastanku kvara i u vrlo kratkom vremenu. Uz odgovarajućepovezivanje sa sustavom daljinskog nadzora i vođenja postrojenja, mogao bi se provoditi od strane ljudizaduženih za održavanje postrojenja, koji ne moraju biti stručnjaci iz područja relejne zaštite. Sličnorješenje opisano je u lit. [ 1] .5. ZAKLJUČAK Ovdje opisani postupak lociranja kvarova tek je prvi korak ka cjelovitoj i pouzdanoj metodilociranja kvarova u distributivnim mrežama na temelju zabilježenih veličina osnovnog harmonika struja inapona tijekom kvara. Nastojalo se što je moguće više iskoristiti mogućnosti opreme kojom seraspolagalo, s obzirom da ona u osnovi nije prilagođena primijenjenom postupku. Uza sve nedostatke postupak je ipak dao u praksi upotrebljive rezultate, čime se bitno skraćujevrijeme potrebno za lociranje kvara. Time je postignuto: – bitno skraćenje zastoja u opskrbi potrošača el. energijom. – smanjenje broja ljudi angažiranih na traženju kvara. – manja naprezanja opreme u postrojenju jer se izbjegavaju probni uklopi na kvarno stanje. – neposredna i posredna materijalna ušteda radi smanjenog angažmana tehnike i smanjenja neisporučene el. energije. LITERATURA:[1] D. Karavidović, S. Miletić: “Automatsko lociranje mjesta kvara, izdvajanje kvara i restauracija pogona SN mreže”, Drugi simpozij o elektrodistributivnoj djelatnosti, Trogir, 10.-13. svibnja 1998., Zbornik radova, Hrvatski komitet CIGRE.[2] Matti Lehtonen, Matti Seppänen, Erkki Antila & Esa Markkila: “Automatic Fault Location and Fault Isolation in Distribution Networks”, 12 CEPSI, Pattaya, Thailand, 2.-6. November 1998.[3] M. S. Sachdev, R. Das, T. S. Sidhu: “Determining Locations of Faults in Distribution Systems”, Developments in Power System Protection, 25.-27. March 1997., Conference Publication No. 434,  IEE, 1997.[4] Jun Zhu, D. L. Lubkeman, A. A. Girgis: Automated Fault Location and Diagnosis on Electric Power Distribution Feeders”, IEE Transaction on Power Delivery, Vol. 12, No. 2, April 1997.[5] Zoran M. Radojević, Milenko B. Djurić: “Arcing Faults Detection and Fault Distance Calculation on Transmission Lines Using the Least Square Technique”, International Journal of Power and Energy Systems, Vol. 18, No. 3, 1998.[6] M.B. Djurić, Z.M. Radojević and V.V. Terzija: “Time Domain Solution of Fault Distance Estimation and Arcing Faults Detection on Overhead Lines”, IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 14, No. 1, January 1999.[7] KONČAR, Tehnički priručnik, četvrto izdanje, Zagreb 1980.[8] ABB Network Control & Protection, Feeder Terminal SPAC 535 C, Feeder Terminal SPAC 531 C, Overvoltage, Undervoltage and Residual Voltage Relay, User′ s Manual.32

Str. Prilog: TABLICA III. Rezultati lociran Redni Datum Objekt Faze u Struja Struja Iznos Iznos broj kvaru Kvara tereta napona kvara 1. 10.09.97. VP 35 kV Brod. Brdo L1 (A) (A) (V) 8, 2. 06.11.97. VP 10 kV Jakšić L1, L2 258 0 35000 2, 3. 11.11.97. VP 10 kV Kuzmica L2, L3 1390 8, 4. 22.01.98. VP 35 kV Brod. Brdo 630 40 6500 14 5. 01.03.98. VP 10 kV Radovanci L1 240 50 10000 1, 6. 05.03.98. VP 10 kV Jakšić L1, L2 1850 35000 7, 7. 09.04.98. VP 10 kV Radovanci L2, L3 610 0 1, 8. 01.06.98. VP 10 kV Jakšić L1, L2 1850 40 5300 0,9 9. 11.06.98. VP 10 kV Trnovac L2, L3 2740 70 8000 3, 10. 11.06.98. VP 10 kV Jakšić L1, L2 910 40 5200 2, 11. 11.06.98. VP 10 kV Kuzmica L1, L3 1530 5400 1, 12. 28.06.98. VP 10 kV Kuzmica L2, L3 1960 0 6900 13. 01.07.98. VP 35 kV Velika L1, L2 2240 20 8600 1 14. 14.09.98. VP 35 kV Ferovac 255 30 7400 9, 15. 29.10.98. VP 35 kV Brod. Brdo L1 264 46 6600 6, L1 1940 40 35000 4, L1, L3 35000 0 15600 0 033

375nja kvarova na 35 i 10 kV vodovima.s imped. Računska Stvarna Apsolutna Relativna pogreškaa po fazi udaljenost udaljenost pogreška Opis kvara (%)(Ω) kvara (m) kvara (m) (m) -4,8 Proboj prema stablu u trasi -7,3 Dodir vodiča na stupu,323 8200 8616 -416 4,9 Dodir vodiča u rasponu -2,8 Proboj izolatora na stupu,407 5277 5692 -415 -11,6 Proboj kabel. završetka 0,7 Dodir vodiča u rasponu,621 7495 7142 353 -8,7 Proboj kabel. završetka 8,1 KS na rastavljaču4,197 13987 14393 -406 -8,1 Dodir vodiča u rasponu 1,9 Dodir vodiča u rasponu,464 2276 2576 -300 15,0 Dodir vodiča u rasponu 10,5 Dodir vodiča u rasponu,407 12729 12637 92 -2,9 Proboj prema stablu u trasi -11,1 Proboj izolatora na stupu,436 2243 2456 -213 0,5 Dodir vodiča u rasponu9854 2161 2000 161,876 5664 6165 -501,867 5970 5857 113,933 3278 2850 4281,5 2596 2350 246,244 8263 8512 -249,543 5843 6572 -729,021 9025 8981 44 34-03

Str. 376HRVATSKI KOMITET MEĐUNARODNE KONFERENCIJE 34-04ZA VELIKE ELEKTRIČNE SISTEME, ZAGREB, Berislavićeva 6ČETVRTO SAVJETOVANJECAVTAT, 17-21. listopada 1999.Dragan Mučić, dipl. ing.HEP – DP Elektrodalmacija Split, tehnička službaMr. sc. Ranko Goić, dipl. ing.Fakultet elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje – SplitPRORAČUN I EKSPERIMENTALNA PROVJERA STRUJA KVARAU SREDNJENAPONSKOJ DISTRIBUTIVNOJ MREŽI OMIŠA KAO PODLOGA ZA UDEŠENJE NUMERIČKE ZAŠTITE SAŽETAK U ovom članku opisan je proračun tropolnog kratkog spoja, te struja zemljospoja 30 i 10 kV-tnedistributivne mreže vezane za TS Omiš 30/10 kV. Proračun je napravljen programskim paketomTOKSwin, dok su rezultati proračuna eksperimentalno potvrđeni izmjerenim vrijednostima. Vrijednoststruje tropolnog kratkog spoja provjerena je usporedbom s vrijednošću registriranom na numeričkomreleju prilikom stvarnog kratkog spoja u trafostanici, dok su vrijednosti struja zemljospoja uspoređene svrijednostima izmjerenim pri pokusu zemljospoja izvršenom radi provjere usmjerenosti zemljospojnezaštite na 10 kV-tnim izvodima. Rezultati proračuna i mjerene vrijednosti poslužile su za udešenjenumeričke zaštite u trafostanici. Ključne riječi: proračun struja kvara, distributivna mreža, numerička zaštitaCALCULATION AND EXPERIMENTAL CHECKING OF FAULT CURRENTS IN THE MEDIUM-VOLTAGE DISTRIBUTION NETWORK OF OMIŠ AS THE BASIS FOR TUNING OF NUMERICAL PROTECTION ABSTRACT This paper describes the calculation of three phase short circuit currents and single-phase earthfault currents for 30 and 10 kV distribution network connected to 30/10 kV TS Omiš. Calculations areperformed by TOKSwin software and results are checked with measured values. Three phase shortcircuit currents are checked comparing with values registered on the numerical relay during the real shortcircuit in TS Omiš, and values of the earth fault currents are compared with experimental measurementsperformed for checking of direction validation of earth fault protection for 10 kV bays. The results of thecalculations and measured values are used for tuning of numerical protection in substation. Key words: calculation of the fault currents, distribution network, numerical protection 35

Str. 37734-041. UVOD Danas se pri rekonstrukcijama i izgradnji novih energetskih postrojenja redovito ugrađujenumerička zaštita. Da bi se maksimalno iskoristile brojne prednosti numeričke zaštite neophodno jepoznavati vrijednosti kratkospojnih i dozemnih struja, te uvjete u mreži kao što je način napajanjaštićenog objekta i način uzemljenja neutralne točke transformatora. Novi programski paketi na osobnimračunalima za proračun kratkih i dozemnih spojeva sa kvalitetnom grafičkom podrškom i pripadajućombazom podataka pomažu pri rješavanju ovog problema, tj. služe za proračun struja kvara, koji se ukombinaciji s mjerenim veličinama mogu iskoristiti kao podloga za definiranje parametara zaštite. Za potrebe rekonstrukcije TS 30/10 kV Omiš, u koju je ugrađena nova numerička zaštita, pomoćuprogramskog paketa TOKSwin napravljen je proračun očekivanih struja zemljospoja, struja jednopolnih itropolnih kratkih spojeva. Ovaj proračun je poslužio kao podloga za udešenje numeričke zaštite. Nakonpuštanja u pogon napravljena su pogonska mjera u cilju provjere točnosti rezultata proračuna odnosnoudešenja zaštite.2. NUMERIČKA ZAŠTITA Koncepcija zaštite je prikazana u blok shemi zaštite na slici 1, a opisana je u daljnjem tekstu.2.1. Zaštita 10 kV-tnih vodnih polja Za zaštitu 10 kV-tnih vodova koriste se releji: § KCEU 150 trofazni nadstrujni i osjetljivi usmjereni zemljospojni relej, § KVTR 100 relej za automatski ponovni uklop (APU), Za zemljospojnu zaštitu koristi se prvi stupanj (to>) i to usmjeren. Za nadstrujnu zaštitu koriste sesva tri stupnja (t>, t>> i t>>>). Prvi stupanj koristi se za zaštitu od preopterećenja voda. Strujno seudešava nešto iznad trajno dozvoljene struje voda, a može se koristiti vremenski ovisna (invers time)karakteristika. Drugi stupanj se može koristiti za zaštitu od kratkih spojeva na čitavoj dionici. Strujno seudešava na vrijednost veću od maksimalnih struja tereta, a djelovanje je zategnuto. Treći stupanj koristise za zaštitu od bliskih kratkih spojeva. Strujno se udešava na vrijednost minimalne struje kvara na 10kV-tnim sabirnicama, a djelovanje je trenutno.2.2. Zaštita 10 kV-tne strane transformatora Za zaštitu 10 kV-ne strane transformatora koristi se relej: § KCEU 140 trofazni usmjereni nadstrujni i osjetljivi usmjereni zemljospojni relej, Za zemljospojnu zaštitu koristi se prvi stupanj (to>) i to usmjeren prema transformatoru. Zanadstrujnu zaštitu koriste se dva stupnja (t>, t>>), i to neusmjerena. Prvi stupanj koristi se za zaštitu odpreopterećenja transformatora. Strujno se udešava nešto iznad trajno dozvoljene struje transformatora.Drugi stupanj koristi se za zaštitu od kratkih spojeva na 10 kV-tnim sabirnicama, te kao rezervna zaštitaod kvarova na 10 kV-tnim odvodima. Strujno se udešava na vrijednost veću od maksimalnih struja tereta,a djelovanje je usporeno za 200 ms. Prorada isklopnog releja RL3 aktivira interni vremenski član tBF koji nakon udešenog vremena(ako relej RL3 ne otpusti, što znači da prekidač nije isključio kvar) otpusti relej RL4 (startni član) i timedozvoli rad drugog stupnja nadstrujne zaštite 30 kV-tne strane transformatora.2.3. Zaštita 30 kV-tne strane transformatora Za zaštitu 30 kV-tne strane transformatora koriste se releji: § KCGG 140 trofazni nadstrujni i zemljospojni relej § KBCH 120 diferencijalni relej36

Str. 378 34-04 Za zaštitu od jednopolnog kratkog spoja koristi se prvi stupanj (to>). Za nadstrujnu zaštitu koristese sva tri stupnja (t>, t>> i t>>>). Prvi stupanj koristi se za zaštitu od preopterećenja transformatora.Strujno se udešava iznad trajno dozvoljene struje transformatora, a može se koristiti vremenski ovisna(invers time) karakteristika. Drugi stupanj se koristi za zaštitu od preopterećenja na transformatoru, te kaorezervna zaštita od kvarova na 10 kV-tnim sabirnicama i odvodima. Strujno se udešava na vrijednostveću od maksimalnih struja tereta, a djelovanje je usporeno za 200 ms. Treći stupanj koristi se za zaštituod bliskih kratkih spojeva a djelovanje je trenutno. Start prvog stupnja zemljospojne i nadstrujne zaštite aktivira relej RL4 kojim se blokira trećistupanj zemljospojne/nadstrujne zaštite 30 kV-tnog voda. Treći stupanj nadstrujne zaštite 30 kV-tnogvoda je neusmjeren, a strujno je udešen tako da ne ugrožava rad voda, ali da vidi i minimalni kvar na 30kV-tnim sabirnicama. U slučaju kvara na trafo odvodu ili na 10 kV-tnom postrojenju ovaj će stupanj biti zablokiranstartom prvog stupnja nadstrujne zaštite trafo odvoda, a za slučaj kvara na 30 kV-tnom postrojenju odvišepolnih kvarova. Relej diferencijalne zaštite transformatora koristi oba stupnja (Id>, Id>>). Prorade vlastitih zaštitatransformatora (Bucholz i kontaktni termometar) dovode se na ulaze L0, L1, L2 i L3 kako bi se informacijeo tim zaštitama mogle prenijeti u stanično računalo.2.4. Zaštita 30 kV-tnih vodnih polja Za zaštitu 30 kV-tnih vodnih polja koristi se relej: § KCEG 140 trofazni usmjereni nadstrujni i usmjereni zemljospojni relej Za zaštitu od jednopolnog kratkog spoja koriste se prvi i treći stupanj (to> i to>>>), prvi usmjerenprema vodu, a treći (u funkciji zaštite 30 kV-tnih sabirnica) neusmjeren. Za nadstrujnu zaštitu koriste sesva tri stupnja (t>, t>> i t>>>), prvi i drugi usmjereni prema vodu, a treći (u funkciji zaštite 30 kV-tnihsabirnica) neusmjeren. Prvi stupanj koristi se za zaštitu od preopterećenja voda. Strujno se udešavanešto iznad trajno dozvoljene struje voda, a može se koristiti vremenski ovisna (invers time)karakteristika. Drugi stupanj koristi se za zaštitu od kratkog spoja na čitavoj dionici. Strujno se udešavana vrijednost veću od maksimalnih struja tereta, a djelovanje je usporeno. Treći stupanj zaštite od jednopolnog kratkog spoja i nadstrujne zaštite ima vremensku odgodu od200 ms čime osigurava brzo čišćenje sabirničkog kvara (<300 ms s prekidačem). Ti treći stupnjeviblokiraju se startnim članovima \"smjer naprijed\" vlastitog releja (relejni izlaz RL4) i releja za zaštitutransformatora 30 kV-tne strane preko ulaza L4. Na ulaz L5 dovodi se djelovanje zaštite od otkaza prekidača 30 kV-tne strane transformatora. Tajulaz bez vremenskog zatezanja djeluje na izbacivanje prekidača. U slučaju kvara na vodu i zakazivanjaprekidača relej će nakon vremena tBF otpustiti startni relej i skinuti blokadu I>>> drugog vodnog polja.Tako će se lokalno spriječiti nastajanje kvara, ali kvar će ostati napajan s druge strane voda u kvaru, tega mora očistiti zaštita na drugoj strani voda. U slučaju ispada automata mjernog napona relej prelazi u drugu grupu udešenja, u kojoj radineusmjereno a treći stupnjevi (zaštita sabirnica) su onemogućeni. 37

38 Str. Slika 1: Blok shem

379 34-04ma zaštite TS Omiš

Str. 380 34-043. PRORAČUN I ANALIZA REZULTATA 30 kV-tni rasplet sastoji se od kabelskih izvoda prema TS 110/30 kV Dugi Rat, HE Zakučac i TS30/10 kV Ravnice, kao što je prikazano na slici 2. U normalnom uklopnom stanju TS 30/10 kV Omiš senapaja iz HE Zakučac i prosljeđuje energiju u TS 30/10 kV Ravnice. Rezervna varijanta je napajanje izTS 110/30 kV Dugi Rat. 10 kV-tna mreža je radijalna i napaja se preko odgovarajućih 10 kV-tnih vodnihpolja (K1, K2, .., K13). Slika 2: 30 kV-tna mreža3.1. Proračun struja tropolnog kratkog spoja Pri dimenzioniranju postrojenja u glavnom projektu za struju tropolnog kratkog spoja 30 kV-tnihsabirnica uzeta je vrijednost I\"K3=12.5 kA. Pomoću programskog paketa TOKSwin izračunata jemaksimalna struja tropolnog kratkog spoja. Za ekvivalente 110 kV-tne mreže u Dugom Ratu i Zakučcuuzete su maksimalne vrijednosti, tj vrijednosti dobivene proračunom tropolnog i jednopolnog kratkogspoja u prijenosnoj mreži pri maksimalnim snagama elektrana:§ TS Dugi Rat: IK3=13.49 kA IK1=14.85 kA§ HE Zakučac IK3=16.7 kA IK1=20.15 kA Za najnepovoljniji slučaj odabrano je uklopno stanje kada se TS 30/10 kV Omiš istovremenonapaja iz TS 110/30 Dugi Rat i iz HE Zakučac. Pri ovom uklopnom stanju proračunata maksimalna strujatropolnog kratkog spoja na 30 kV-tnim sabirnicama iznosi IK3=9.563 kA, što je manje od glavnimprojektom predviđene maksimalne struje, tj. ugrađena primarna oprema ispravno je dimenzionirana. U glavnom projektu je za 10 kV-tne sabirnice određena maksimalna vrijednost struje tropolnogkratkog spoja I\"K3=12.5 kA. Proračunata vrijednost u najnepovoljnijem uklopnom stanju iznosi IK3=7.332kA tako da je i u ovom slučaju proračunata vrijednost manja od projektom predviđene vrijednosti, štopotvrđuje da je ugrađena oprema ispravno dimenzionirana. Struje minimalnog kratkog spoja za ekvivalente 110 kV mreže također su dobivene proračunomprijenosne mreže, u varijanti kad su sve bliske elektrane van pogona. Vrijednosti minimalnih struja kratkihspojeva na ekvivalentima iznose:§ TS Dugi Rat: IK3=9 kA IK1=10.9 kA§ HE Zakučac IK3=10.3 kA IK1=13.4 kA 39

Str. 38134-04Izračunate minimalne vrijednosti struja tropolnih kratkih spojeva na krajevima pojedinih izvoda iznose: § K2 Vodno polje Omiš IK3=3752.0 A § K3 Vodno polje Gata IK3= 314.3 A § K7 Vodno polje Galeb IK3=6789.0 A § K8 Vodno polje Duće IK3= 955.8 A § K9 Vodno polje Priko IK3= 5528.0 A § K11 Vodno polje Omial IK3=6359.0 A § K12 Vodno polje Tugare IK3= 282.0 A Poznavajući iznose minimalnih struja tropolnog kratkog spoja, može se odrediti udešenjenadstrujne zaštite sa sigurnošću da će kvarovi na dugim dalekovodima biti selektivno otklonjeni.Pogonsko mjerenje struje tropolnog kratkog spoja se u praksi ne provodi zbog velikih naprezanjapostrojenja. Međutim, numerička zaštita ima mogućnost da sačuva podatke o vrsti kvara, iznosima struja inapona, tako da su, umjesto mjerenja struja kratkog spoja, iskorišteni podaci s numeričkih releja koji suzabilježeni za vrijeme kvara. Za vrijeme rekonstrukcije, zbog dinamike radova, uklopno stanje je bilo izmjenjeno u odnosu nanormalno uklopno stanje. Umjesto energetskih transformatora 2x5.25 MVA korišten je jedantransformator nazivne snage 8 MVA. Pri tom uklopnom stanju dogodio se tropolni kratki spoj na kućnomtransformatoru. U pogonskom dnevniku je zabilježeno da je kućni transformator zbog radova narekonstrukciji bio premješten iz svoje ćelije na plato u blizini zgrade trafostanice. Kućni trafo bio jeprovizorno spojen trožilnim kabelom XHP48A, dužine 30m. Numerički releji u ćelijama H2 i K4 kojepredstavljaju nadstrujnu zaštitu u trafo polju 30 kV i trafo polju 10 kV selektivno su otklonili kvar i zabilježilislijedeće podatke o kvaru: H2 TP TRAFO 1 (30 kV) I> 12. Nov 1998 Ia=1.566 kA Ib=1.552 kA Ic=1.539 kA Io=37.95 A K4 TP TRAFO 1 (10 kV) I> 12. Nov 1998 Ia=4.465 kA Ib=4.428 kA Ic=4.409 kA Io=22.96 A Vab=135 V Vbc=176 V Vac=251 V Vo=546 V Proračunom struja tropolnog kratkog spoja na navedenom mjestu pomoću programskog paketaTOKSwin dobijeni su slijedeći rezultati: Trafo polje br.1 30 kV H2 Ia=Ib=Ic=1.552 kA Trafo polje br.1 10 kV K4 Ia=Ib=Ic=4.435 kA Vab=Vac=Vbc=141.3 V Dakle, može se zaključiti da se proračunate vrijednosti struja tropolnog kratkog spoja gotovo upotpunosti slažu sa zabilježenim vrijednostima za vrijeme stvarnog kratkog spoja, pa se rezultatiproračuna pri stvarnoj konfiguraciji mogu uzeti kao mjerodavni prilikom definiranja parametara numeričkezaštite.40

Str. 382 34-043.2. Proračun struja jednopolnog kratkog spoja 30 kV-tne mreže Zemljospojna zaštita tj. zaštita od jednopolnog kratkog spoja je određena uzemljenjem 30 kV-tnemreže pomoću malog otpora koji ograničava struju jednopolnog kratkog spoja na iznos manji od 300 A.Proračun jednopolnog kratkog spoja pomoću programskog paketa TOKSwin daje iznos strujejednopolnog kratkog spoja IK1=284.5A, za slučaj da jednopolni kratki spoj nastane na 30 kV-tnimsabirnicama u TS 30/10 kV Omiš. Doprinosi kapacitivnih struja pojedinih 30 kV-tnih kabela su: § KB Omiš - Ravnice - 13.86 A § KB Omiš - Dugi Rat - 17.2 A § KB Omiš - Zakučac - 5.9 A S poznatim kapacitivnim strujama navedenih kabela može se odrediti udešenje zaštite odjednopolnog kratkog spoja. Struja prorade releja za zaštitu od jednopolnog kratkog spoja uzima se 20%veća od pripadajuće kapacitivne dozemne struje.3.3. Proračun i mjerenje struja zemljospoja 10 kV-tne mreže Nakon završene rekonstrukcije TS 30/10 kV Omiš i nakon proračuna s programskim paketomTOKSwin, napravljen je pokus zemnog spoja u samom postrojenju na 10 kV-nim sabirnicama, u svrhumjerenja struje zemnog spoja i provjere usmjerenosti zemljospojne zaštite. Pokus zemljospoja je napravljen na 10 kV sabirnicama tj. u ćeliji K1 VP 10 kV Zakučac, koja jeprivremeno u funkciji rezervnog vodnog polja. Zemljospoj je napravljen 17. 12. 1998. u 1130 h, po suhom ihladnom vremenu. Sam zemljospoj je napravljen na način da je jedan pol izlaznog rastavljača direktnouzemljen, dok je prekidač bio isključen. Nakon obavljenih pripremnih radova prekidač je uključen, tako daje 10 kV-tna mreža kratko vrijeme bila u režimu zemljospoja, kojeg je selektivno \"očistila\" zemljospojnazaštita. Usmjerenost zemljospojne zaštite je potvrđena. Osim usmjerenosti zemljospojne zaštite pokuszemnog spoja je iskorišten i za mjerenje odgovarajućih struja zemljospoja. Iznosi struja zabilježeni su napripadajućim numeričkim relejima K-serije KCEU 150. Vrijednosti struja zemljospoja proračunate su i pomoću programskog paketa TOKSwin za svakiizvod. Struja zemljospoja, odnosno kapacitivna struja doprinosa cijele mreže iznosi 35.87 A. U Tablici 1prikazani su usporedno rezultati mjerenja i proračunate vrijednosti.Tablica 1: Izmjerene i izračunate struje zemljospoja po izvodima K2 Vodno polje Omiš Proračun TOKSwin Numerička zaštita KCEU 150 K3 Vodno polje Gata 3.08 3.17 K8 Vodno polje Duće 4.4 3.3 K9 Vodno polje Priko 19.38 16.62K11 Vodno polje Omial 2.86 2.74K12 Vodno polje Tugare 1.43 1.45 4.72 4.84 ∑ 35.87 32.12 Iz gornjih podataka vidljivo je vrlo dobro slaganje rezultata proračuna sa izmjerenimvrijednostima. Bitnije odstupanje (15-25%) zabilježeno je kod vodnih polja Duće odnosno Gata.Najvjerojatniji uzrok ovih neslaganja bi trebala biti netočnost ulaznih parametara odnosno konfiguracijemreže prilikom proračuna, ali su moguće i određene pogreške pri mjerenju. Pomoću proračunatih i izmjerenih rezultata, te poznavanjem 10 kV-tne mreže određeno jeodgovarajuće udešenja usmjerene zemljospojne zaštite. 41

Str. 38334-044. ZAKLJUČAK Ugradnjom sve složenijih i kvalitetnijih uređaja numeričke zaštite, jača potreba za što preciznijim itočnijim podacima koji bi poslužili kao kvalitetna podloga za udešenje zaštite, a time i boljeg iskorištenjasvih mogućnosti koje ona nudi. U ovom radu je prikazan proračun struja kvara pomoću programskog paketa TOKSwin iusporedba s odgovarajućim vrijednostima dobivenim mjerenjem, odnosno zabilježenim na numeričkomreleju za vrijeme stvarnog kratkog spoja u mreži. Proračun struja kvara napravljeni su za potreberekonstrukcije TS 30/10 kV Omiš, tj. kao podloga za udešenje numeričke zaštite i analizu režima radaneutralne točke 30 kV-tne i 10 kV-tne mreže. Visok stupanj podudarnosti proračunatih sa izmjerenim vrijednostima ukazuje na opravdanostkorištenja ovog programskog paketa i njemu sličnih kao podloge za definiranje parametara zaštite, ali išire. LITERATURA[1] Zaštita od kvarova mreža i postrojenja 35, 20 i 10 kV; Institut za elektroprivredu Zagreb, 1979[2] TOKSwin - upute za rad; FRACTAL d.o.o., Split, 1998.[3] M. Jurković, dipl. ing. : Projekt ormara zaštite TS 30/10 kV Omiš[4] H. Požar: \" Visokonaponska rasklopna postrojenja \", Zagreb 1988[5] Podaci DP Elektrodalmacija Split, PITANJA ZA DISKUSIJU− Mogućnost koncipiranja i realizacije tehničke baze podataka sa pripadajućim tipskim parametrima lemenata mreže na nivou HEP-a− Utjecaj pripreme ulaznih parametara na učinkovitost sustava numeričke zaštite− Pouzdanost mjernih i računatih veličina struja kvara u distributivnoj mreži42

Str. 384HRVATSKI KOMITET MEĐUNARODNOG VIJEĆA 34-09ZA VELIKE ELEKTRIČNE SISTEME, ZAGREB, Berislavićeva 6PETO SAVJETOVANJECAVTAT, 04. - 08. studenoga 2001.Silvano Drandić, dipl. ing.Nenad Rudan, dipl. ing.HEP d.d. Zagreb, DP “Elektroistra” Pula IZBOR I PODEŠAVANJE RELEJNE ZAŠTITE MALOOHMSKOG OTPORNIKA ZA UZEMLJENJE SN MREŽE PRIMJENOM DIGITALNIH RELEJA SAŽETAK U srednjenaponskim elektroenergetskim mrežama uzemljenim putem maloohmskog otpornikapostoji mogućnost pogrešnih prorada relejne zaštite u krugu maloohmskog otpornika. U radu suprikazane mogućnosti podešavanja digitalnih zaštitnih releja s ciljem smanjenja spomenutih nepotrebnihprorada relejne zaštite. Istovremeno se razmatra mogućnost zaštite maloohmskog otpornika sukladnonjegovoj tehničkoj karakteristici. Ključne riječi: otpornik za uzemljenje, termička slika, inverzna I-t karakteristika, digitalni releji. CHOICE AND SETTING OF RELAY PROTECTION OF LOW-OHMIC GROUNDING RESISTOR IN MV ELECTRICAL NETWORKS USING DIGITAL RELAYS ABSTRACT In MV electrical networks grounded via low-ohmic resistor a possibility of false protection relayoperation in grounding resistor circuit persists. The paper presents the analysis of digital protection relayssetting aiming to avoid mentioned unnecessary operation. At the same time grounding resistor protectionis considered congruently with its technical characteristics. Key words: grounding resistor, thermal picture, invert-time characteristic, digital relay.1. UVOD Transformatorske stanice 110/35 kV i 35/10 kV koje napajaju distributivnu mrežu Hrvatske, upogonu su uglavnom sa dva transformatora kojima je neutralna točka uzemljena po shemi jedan otpornikpo transformatorskoj stanici. Veličina struje i dužina trajanja prelazne pojave kod uključenja energetskihtransformatora u paralelan rad, te veličina otpora na mjestu jednopolnog kratkog spoja bitni su parametrikoji uvjetuju ispravan rad relejne zaštite otpornika. Dosljedna primjena tipskog rješenja podešenja zaštiteotpornika, odnosno rezervne zaštite vodova može dovesti do pogrešnog djelovanja relejne zaštite. Kakobi se izbjegle pogrešne prorade, inženjeri specijalisti relejne zaštite iskustveno su povećavali struju ivrijeme prorade zaštite. Povećanjem vrijednosti struje podešenja zaštite smanjuje se osjetljivost nakvarove uslijed jednopolnog kvara preko prelaznog otpora, što može dovesti do oštećenja otpornikauslijed prekomjernog zagrijavanja. Povećanje vremena trajanja struje uslijed premoštenja otpornika možedovesti do visokih napona dodira u mreži te do oštećenja uzemljivača naročito ako se radi o strujamaiznad nekoliko kA. 65