SVEUILITE U ZAGREBUFAKULTET ELEKTROTEHNIKE I RAUNARSTVA

Sklopni i zatitni ureaji

Zatitni releji serije KONPRO - RIUX

Bruno Dan

Zagreb, sijeanj 2015.Sadraj

1. Uvod42. Kuite ureaja i spajanje52.1 Dimenzije52.2 Povezivanje releja63. Vrste zatite83.1 Zatita prstenastih i radijalnih mrea83.2 Otkrivanje uklopa transformatora83.3 Funkcija hladnog starta83.4 Nadstrujna zatita s definite time karakteristikom (50 Phase OC)83.5 Nadstrujna zatita s inverse time karakteristikom (51 Phase OC)93.6 Zemljospojna zatita s definite time karakteristikom (50N Earth OC)103.7 Zemljospojna zatita s inverse time karakteristikom (51N Earth OC)103.8 Usmjerena nadstrujna zatita s definite time karakteristikom (67DT Dir. OC)103.9 Usmjerena nadstrujna zatita s inverse time karakteristikom (67IT Dir. OC)113.10 Usmjerena zemljospojna zatita s definite time karakteristikom (67NDT Dir. OC)113.11 Usmjerena zemljospojna zatita s inverse time karakteristikom (67NIT Dir. OC)123.12 Usmjerena osjetljiva zemljospojna zatita (67Ns Dir. OC)123.13 Nadnaponska zatita (59)143.14 Zemljospojna zatita (59N)143.15 Podnaponska zatita (27-Phase UV)153.16 Zatita od inverzne komponente struje s definite time karakteristikom (46DT-NEG. SEQ.)153.17 Zatita od inverzne komponente struje s inverse time karakteristikom16(46IT-NEG. SEQ.)163.18 Zatita od prekida faze (46DP-UNBALANCE)163.19 Zatita od termikog preoptereenja kabela (49F-Thermal Ov.)163.20 Frekventna zatita (81-Freq. O/U)173.21 Automatski ponovni uklop (79-Auto recl.)173.22 Zatita od otkaza prekidaa (50BF-CBFP)183.23 Nadzor isklopnog kruga (74TC-Trip C.S.)194. Komunikacijske mogunosti215. Usporedba rada releja KONPRO RIUX s relejem PRIL2000 u analizi kvarova i poremeaja na 10kV nadzemnim vodovima235.1 Ugradnja KONPRO releja235.1.1 Nain ugradnje245.2 Rad releja u pogonskim uvjetima245.2.1 Vrste kvarova na tienim vodovima245.2.2 Dodatne zatitne funkcije i mjerenja releja276. Zakljuak28LITERATURA29

1. Uvod

Relej tipa RIUX predvodnik je KONPRO generacije zatitnih releja, namijenjene zatiti srednje naponskih energetskih postrojenja u distribuciji i industriji. RIUX nudi kompletan opseg svih zatitnih funkcija potrebnih za pouzdanu zatitu srednje naponskih vodnih polja. Zahvaljujui svojoj sklopovskoj arhitekturi i modularnom programskom rjeenju releji su primjenjivi za zatitu mrea sa svim tipovima uzemljenja zvjezdita. Integrirane usmjerene zatite s nadzorom smjera energije omoguuju brzu zatitu radijalnih i prstenastih mrea.Vremenske karakteristike odgode djelovanja prema IEC i IEEE standardima omoguuju jednostavnu integraciju releja u ve postojee sustave zatite, uz zadravanje vremenske selektivnosti primijenjene u sustavu. Tri grupe podeenja zatitnih funkcija omoguuju brzu prilagodbu zatite promjenama u sustavu. Visok stupanj programibilnosti izveden pomou programske matrice omoguuje jednostavno povezivanje signala s binarnim ulazima i relejnim izlazima ureaja.Modularno izvedena sklopovska i programska arhitektura releja omoguuje, uz primjenu osnovnih zatitnih funkcija sadranih u osnovnom programskom paketu ureaja, dodavanje dodatnih zatitnih funkcija, sukladno potrebama korisnika. Integrirana programska podrka omoguuje promjenu veine parametara zatitnih funkcija preko prednje ploe.

2. Kuite ureaja i spajanje

Kuite ureaja predvieno je za ugradnju na montanu plou s folijskom tastaturom s prednje strane i prikljunim stezaljkama sa stranje strane i prikljunim stezaljkama sa stranje strane.

Slika 2.1 Prednja strana releja Slika 2.2 Zadnja strana releja

2.1 Dimenzije

Dimenzije otvora na montanoj ploi su 268x174mm. Navigacijske tipke na prednjoj ploi omoguuju jednostavno kretanje kroz izbornike releja, dok se za lokalni prikaz stanja parametara i mjerenih veliina koristi grafiki zaslon te dodatnih 16 LED dioda.

2.2 Povezivanje releja

Povezivanje releja s postrojenjem izvodi se preko prikljunih stezaljki za prihvat vodia presjeka 10mm2 (na mjernim ulazima), 4mm2 (na relejnim izlazima) i 2.5mm2 (na binarnim ulazima). Ugrana jedinica analognih ulaza omoguava prihvat naponskih i strujnih signala nazivne struje 1A i 5A kod svih tipova ureaja. Za lokalnu komunikaciju s raunalom koristi se standardno serijsko suelje RS-232. Za realizaciju daljinske komunikacije koristi se optiko suelje za prihvat optikog plastinog voda s V-Pin konektorom smjeteno sa stranje strane ureaja. Na specijalni zahtjev relej se moe isporuiti i s optikim sueljem za prihvat optikog staklenog voda sa ST konektorom.Sklopovska arhitektura ureaja modularne je izvedbe, to kroz promjenu hardverskih modula omoguava jeftinije odravanje i jednostavnu prilagodbu ureaja gotovo svim zahtjevima postrojenja.Zahvaljujui takvoj izvedbi releje je mogue koristiti za zatitu gotovo svih izoliranih i uzemljenih mrea. Dodatni strujni ulaz za mjerenje nulte komponente struje te naponski ulaz za mjerenje nulte komponente napona omoguavaju otkrivanje zemljospoja kod razliitih vrsta kvarova. Ukoliko u postrojenju nema ugraenog naponskog transformatora nulta komponenta napona rauna se iz izmjerenih vrijednosti faznih napona. Tako izraunati nulti napon koristi se za generiranje svih potrebnih signala pridruenih pojavi zemljospoja.

Slika 2.3 Blok shema releja RIUXJednostavnom promjenom parametara koji opisuju spoj releja na naponske transformatore, relej se prilagoava slogu naponskih transformatora u postrojenju. Na naponske mjerne ulaze mogue je spojiti linijske ili fazne napone. Ukoliko se na relej prikljue linijski naponi, za potrebe mjerenja pomou odgovarajueg algoritma zasnovanog na simetrinim komponentama napona izraunavaju se fazni naponi. Kod podeavanja naponskih zatita za proradnu veliinu mogue je odabrati djelovanje na veliinu linijskog napona, direktnu ili inverznu komponentu napona. Uobiajeni naini spajanja releja prikazani su slikama 2.4 i 2.5.

Slika 2.. Shema spajanja releja RIUX na slog Slika 2.5 Dvopolno izolirani naponski transformator jednopolno izoliranih naponskih transformatora

3. Vrste zatite

3.1 Zatita prstenastih i radijalnih mrea

Usmjerene zatitne funkcije za zatitu radijalnih mrea izvedene su za zatitu od pojave kratkih spojeva i zemljospojeva. S podeenjem karakteristinog kuta od -90 do +90 te s promjenom parametra smjera djelovanja forward / reverse pokrivena su sva etiri kvadranta djelovanja usmjerene zatite.3.2 Otkrivanje uklopa transformatora

Kod uklapanja energetskog transformatora struje uklapanja mogu biti i desetak puta vee od nazivne vrijednosti. Kako se radi o prijelaznoj pojavi vrlo kratkog trajanja, ovakvo stanje ne smatra se stanjem kvara. Tipino obiljeje ovakvog stanja je pojava drugog harmonika struje u struji uklopa. Funkcija za otkrivanje takve pojave (InRush) mjeri veliinu drugog harmonika i koristi je za blokadu nadstrujnih zatita koje bi u ovakvim uvjetima mogle uzrokovati neeljen isklop prekidaa.3.3 Funkcija hladnog starta

Koristi se za zatitu mree u kojoj se nalazi velik broj ureaja koji nakon dugotrajnog beznaponskog stanja zahtijevaju veliku struju uklopa (npr. zbog klima ureaja, hladnjaka...). Pomou navedene zatitne funkcije registrira se trajanje beznaponskog stanja te se veliina podeene prorade nadstrujnih zatita podie do traene vrijednosti. Na taj nain spreava se neeljeno djelovanje zatite na isklapanje prekidaa.3.4 Nadstrujna zatita s definite time karakteristikom (50 Phase OC)

Funkcija je izvedena mjerenjem struje u sve tri faze, te usporedbom izmjerenih veliina s podeenim vrijednostima. Meusobno neovisni algoritmi za svaku fazu omoguavaju najkrae vrijeme otkrivanje kvara. Tri stupnja podeenja strujnog i vremenskog lana omoguavaju selektivno podeenje zatite. Da bi se omoguila pravilna prorada zatite pri intermitirajuem kvaru dodan je parametar t-drop, koji e funkciju drati u proradi u eljenom trajanju nakon nestanka poticajne veliine. Time e se omoguiti prorada zatite kod stanja kratkotrajnih uzastopnih kratkih spojeva. Vremenska odgoda prorade je neovisna o veliini struje.

Slika 3.1 Proradna karakteristika nadstrujne zatite s definite time karakteristikom

3.5 Nadstrujna zatita s inverse time karakteristikom (51 Phase OC)

Meusobno neovisni algoritmi nadziru iznos struja u sve tri faze. Implementirane karakteristike omoguuju ostvarivanje vremenske odgode prorade ovisno o veliinistruje po karakteristikama prema IEC ili ANSI standardima. Zatitna funkcija e proraivati u sluajevima kada struja prijee iznos za 10% vei od praga podeenja. Otputanje prorade dogaa se s padom struje ispod iznosa 1.05 I>.

Slika 3.2 Proradna karakteristika nadstrujne zatite s inverse time karakteristikom

3.6 Zemljospojna zatita s definite time karakteristikom (50N Earth OC)

Kao proradna veliina koristi se struja izmjerena na strujnom ulazu namijenjenom mjerenju struje zemljospoja. Za zatitu su na raspolaganju dvije grupe podeenja. Proradna karakteristika jednaka je proradnoj karakteristici nadstrujne zatite s definite time karakteristikom. Zatitna funkcija izvedena je tako da moe registrirati zemljospojeve sa strujom vrlo malog iznosa. Podeenje, a time i prorada zatite, mogue je ve za struju iznosa svega 1% nazivne vrijednosti.3.7 Zemljospojna zatita s inverse time karakteristikom (51N Earth OC)

Kao proradna veliina koristi se struja izmjerena na strujnom ulazu namijenjenom mjerenju struje zemljospoja. Karakteristika vremenske odgode prorade jednaka je karakteristici nadstrujne zatite s inverse time karakteristikom. Zatitna funkcija izvedena je tako da moe registrirati zemljospojeve sa strujom vrlo malog iznosa. Podeenje, a time i prorada zatite mogua je ve pri struji iznosa svega 1% nazivne vrijednosti.3.8 Usmjerena nadstrujna zatita s definite time karakteristikom (67DT Dir. OC)

Navedena funkcija prorauje po ispunjenju dva uvjeta. Prvi je da je izmjerena struja vea od podeenja, a drugi da smjer struje odgovara podeenom usmjerenju zatite. Usmjerenje zatite podeava se pomou parametra usmjerenja, tzv. RCA (eng. Relay Characteristic Angle). Podeenje navedenog parametra mogue je u granicama -9090, to uz mogunost promjene usmjerenja forward/reverse znai pokrivenost u sva etiri kvadranta. Tri grupe podeenja s dva parametra usmjerenja, zadovoljavaju i najzahtjevnije sluajeve zatite u oba smjera s razliitim strujnim i vremenskim podeenjima. Za odreivanje smjera koristi se struja kvarne faze i linijski napon dviju zdravih faza. Ukoliko je spomenuti napon premalog iznosa da bi se s dovoljno velikom sigurnou mogao odrediti smjer struje kvara (sluaj tropolnog kratkog spoja), koristi se odgovarajui napon prije kvara koji je spremljen u memorijskom elementu. Proradna karakteristika ove zatite za kvar u fazi A prikazana je na slici 3.3.

Slika 3.3. Proradna karakteristika usmjerene nadstrujne zatite

3.9 Usmjerena nadstrujna zatita s inverse time karakteristikom (67IT Dir. OC)

Usmjerena nadstrujna zatita s inverse time karakteristikom takoer prorauje po ispunjenju uvjeta smjera i uvjeta struje koji su opisani kod funkcije 67DT Dir. OC. Uvjet struje biti e zadovoljen kad struja prijee vrijednost 10% veu od podeenja. Za podeenje vremenske odgode prorade koriste se karakteristike odreene IEC i ANSI standardima, jednake kao i kod neusmjerene nadstrujne zatite.3.10 Usmjerena zemljospojna zatita s definite time karakteristikom (67NDT Dir. OC)

Usmjerena zamljospojna zatita potrebna je u sustavima u kojima postoji mogunost toka struje zemljospoja u oba smjera. Da bi zatita odradila selektivno, tj. isklopila samo onaj dio mree koji je zahvaen kvarom, potrebno je odrediti smjer kvara. Smjer kvara odreuje se na osnovu meusobnog poloaja vektora nulte komponente napona i struje, ili na osnovu meusobnog poloaja vektora inverzne komponente napona i struje. U praksi je ea metoda odreivanja smjera pomou nultih komponenti, dok e metoda s inverznim komponentama dati bolje rezultate u sluajevima gdje je mala nulta impedancija, tj. mali nulti napon. Zatitna funkcija prorauje po ispunjenju uvjeta struje i uvjeta smjera. Podeenje strujnog lana mogue je od 1% nazivne struje, to jami otkrivanje i najmanjih zemljospojnih struja. U sluaju kada se za odreivanje smjera kvara koriste inverzne komponente, podeenje proradne veliine i karakteristinog kuta odnosi se na inverznu komponentu struje i napona. Kako bi algoritam zatite mogao s dovoljno velikom tonou odrediti smjer kvara u svim kvarnim sluajevima prag podeenja nultog napona mogue je podesiti do 2% nazivnog napona.3.11 Usmjerena zemljospojna zatita s inverse time karakteristikom (67NIT Dir. OC)

Usmjerena zemljospojna zatita s inverse time karakteristikom kod odreivanja smjera koristi iste principe kao i usmjerena zemljospojna zatite s definite time karakteristikom, koja je opisana u prethodnom poglavlju. Vremenska odgoda prorade takoer je opisana kod drugih inverse time zatita. Zatita e generirati signal prorade nakon to struja prijee vrijednost 10% veu od podeenja, uz ispravan smjer kvara.3.12 Usmjerena osjetljiva zemljospojna zatita (67Ns Dir. OC)

Kao ulazne mjerne veliine zatite koriste se nulte komponente napona i struje. Ovisno o tipu mree mogu se koristiti dva moda rada zatite (sin i cos). Prvi sin-mode uobiajen je za zatitu izoliranih mrea gdje se kao proradna veliina uzima vrijednost relacije I0*sin .Cos-mode koristi se za zatitu uzemljenih mrea,a kao proradna veliina uzima se vrijednost relacije I0*cos .Kada vrijednost odgovarajue navedene relacije prijee parametrom podeene vrijednosti IEs>/>>, uz ispunjen uvjet smjera, zatita e generirati pridruene signale prorade. Za kompenzaciju fazne greke strujnog transformatora za mjerenje struje IE, koristi se parametar C.Angle podesiv u opsegu 45.Da bi se sprijeilo krivo odreivanje smjera kod velikih struja, proradna karakteristika je u graninom podruju stabilizirana sa nagibom od 8 za sve struje vee od 14*IEs>/>>.

Slika 3.4. Proradna karakteristika usmjerenezemljospojne zatite

Slika 3.5. Proradna karakteristika usmjerenezemljospojne zatite uz sin-mode

Slika 3.6. Proradna karakteristika usmjerenezemljospojne zatite uz cos-mode

3.13 Nadnaponska zatita (59)

Nadnaponska zatita realizirana je u dva stupnja s definite time karakteristikom. Tri meusobno nezavisna algoritma obrauju izmjereni napon na svakom mjernom ulazu.Kao proradnu veliinu mogue je koristiti linijske napone ili inverznu komponentu napona U2.Izraunata vrijednost napona U2 biti e tona samo u sluaju spoja releja na tri fazna napona. Ukoliko se relej spoji na linijske napone, vrijednost izraunatog napona U2 razlikovat e se od vrijednosti stvarnog napona za nultu komponentu. iroki opsezi podeenja naponskih i vremenskih lanova, te podeenje omjera otputanje/privlaenje (R-drop) omoguuju adekvatnu zatitu u gotovo svim uvjetima pogona.

Slika 3.7. Proradna karakteristika prenaponske zatite

3.14 Zemljospojna zatita (59N)

Zemljospojna zatita s mjerenjem nultog napona uobiajena je u izoliranim mreama, kod kojih se u sluaju zemljospoja javljaju male struje. Algoritam zatite kao proradnu veliinu uzima napon UE mjeren na naponskom ulazu predvienom za mjerenje. Zatita je realizirana sa dva stupnja podeenja prorade po naponu uz podeenje odgovarajue vremenske odgode.

3.15 Podnaponska zatita (27-Phase UV)

Podnaponska zatita izvedena je u dva stupnja s definite time karakteristikom. Kao mjerna veliina mogu se koristiti linijski naponi ili direktna komponenta napona.Kako bi se izbjegla nepotrebna prorada uzrokovana isklapanjem prekidaa iz bilo kojeg razloga, algoritam zatite nadzire struju kroz prekida. Ukoliko je struja kroz prekida manja od parametrom podeene vrijednosti Curr .tresh., funkcija zakljuuje da je tieno polje izvan pogona i ne generira nikakve signale vezane uz proradu zatite. Ako je potrebno da podnaponska zatita bude aktivna bez obzira na stanje prekidaa, tj. struju kroz prekida, nadzor struje kroz prekida moe se iskljuiti.3.16 Zatita od inverzne komponente struje s definite time karakteristikom (46DT-NEG. SEQ.)

Da bi se omoguilo eljeno djelovanje zatite u svim uvjetima kvara, zatita je izvedena u dva stupnja s definite time karakteristikom. Navedena zatita koristi se za otkrivanje kvarnih stanja koja mogu dovesti do oteenja opreme koja se napaja elektrinom energijom. Ta stanja mogu nastati npr. kod prekida faze, nesimetrinog optereenja u fazama, ili izostanka isklopa sva tri pola prekidaa. Na osnovu izmjerenih faznih struja, algoritam funkcije izraunava iznos inverzne komponente I2 te ga usporeuje s podeenom vrijednou.Prorada zatite kod pojave intermitirajue struje I2, ostvarena je produenjem prorade koje se podeava parametrom t-drop.

Slika 3.8. Raunanje struje I2 kod prekida jedne faze

3.17 Zatita od inverzne komponente struje s inverse time karakteristikom(46IT-NEG. SEQ.)

Navedena zatita za raunanje inverzne komponente I2 koristi isti algoritam kao u prethodno opisanoj zatiti. Razlika je jedino u vremenskoj odgodi prorade koja je ovdje strujno ovisna (inverse time) po karakteristikama prema IEC standardu. Zatita e generirati odgovarajue signale prorade kada inverzna komponenta struje prijee vrijednost za 10% veu od podeene.3.18 Zatita od prekida faze (46DP-UNBALANCE)

Zatita od prekida faze moe se koristi u distribucijskim i u prijenosnim mreama. Korisna je za otkrivanje prekida na vodovima u sluajevima kada su vodovi pod malim optereenjem te se kvar ne moe otkriti zatitom od inverzne komponente struje. Kao ulazne mjerne veliine funkcije uzimaju se efektivne vrijednosti struja u sve tri faze. Na osnovu izmjerenih vrijednosti rauna se razlika izmeu maksimalne i minimalne struje, tj. struja neravnotee.3.19 Zatita od termikog preoptereenja kabela (49F-Thermal Ov.)

Zatita od termikog preoptereenja kabela namijenjena je termikoj zatiti trofaznih energetskih kabela i nadzemnih vodova. Princip djelovanja funkcije zasniva se na termikom modelu s jednom vremenskom konstantom, koja se koristi kod zagrijavanja i hlaenja kabela. U oba sluaja algoritam zatite za izraun temperature koristi eksponencijalnu krivulju. Izraz koji se pritom koristi je:

Kada izraunata vrijednost struje poprimi vrijednost veu ili jednaku podeenoj vrijednosti, generirat e se predefinirani signali.

3.20 Frekventna zatita (81-Freq. O/U)

Frekvencija se mjeri na osnovu naponskog mjernog signala. Zatita je izvedena u etiri stupnja. Svaki od stupnjeva moe imati ulogu nadfrekventne i podfrekventne zatite, ovisno o podeenju. Ukoliko je podeenje praga vee od nazivne frekvencije (50Hz), stupanj radi kao nadfrekventna zatita, a ukoliko je manje stupanj e raditi kao podfrekventna zatita. Da bi se sprijeilo neeljeno djelovanje podfrekventne zatite u sluaju isklopa tienog polja, parametrom U-block podeava se iznos mjernog napona kod kojeg je zatita aktivna. Ako mjereni napon padne ispod podeenog nivoa, funkcija e se deaktivirati.3.21 Automatski ponovni uklop (79-Auto recl.)

Funkcija automatskog ponovnog uklopa (eng. Auto-reclosing) zahtijeva se najee kod pojave prolaznih kratkih spojeva. Izuzetno je korisna jer omoguava smanjenje beznaponske pauze na minimum. Ukoliko se na elektrinom vodu dogodi prolazan kvar, npr. grana drveta prisloni se na vod, Nadstrujna zatita isklopiti e vodni prekida. Nakon podeenog vremena zatezanja APU e dati ponovni nalog za uklop. Ako kvar vie nije prisutan vod e ostati u pogonu, a ako je prisutan i dalje Nadstrujna zatita e ponovno izbaciti vod. Ako se radi o grani, koja je pala na vod, nakon nekoliko pokuaja uklopa mogue je da grana bude spaljena, odnosno uzrok kvara uklonjen. Integrirana funkcija APU omoguava podeavanje pet pokuaja automatskih uklopa, nakon pet razliitih vremenskih odgoda.Programski je omogueno povezivanje meudjelovanja izmeu APU i zatitnih funkcija, to znai da korisnik moe odabrati koje e funkcije pokrenuti ciklus APU.APU ciklus moe biti pokrenut i blokiran preko binarnog ulaza. Predviena je i mogunost kontroliranog pokretanja ciklusa APU ovisno o vremenskoj odgodi prorade pojedine funkcije kao i blokiranje pokretanja APU kod tropolnog kratkog spoja (parametar Blk.KS3.)

Slika 3.9. Uspjean automatski ponovni uklop s jednim pokuajem

3.22 Zatita od otkaza prekidaa (50BF-CBFP)

Po generiranju naloga za isklop prekidaa, tzv. GENERAL TRIP, moe se dogoditi da prekida iz nekog razloga ne isklopi. Razlozi otkaza prekidaa mogu biti razliiti, od prekida linije prema isklopnom svitku do kvara u samom prekidau. Da bi se napajanje mjesta kvara ipak prekinulo, aktivira se funkcija za zatitu od otkaza prekidaa ija je zadaa da kontrolira da li se isklop po izdavanju naloga realizirao te ako nije, da isklopi prekida po drugom isklopnom krugu,ili da isklopi odgovarajui sljedei prekida preko kojeg se napaja kvar. Praenje stanja prekidaa mogue je na osnovu kontakata signalne sklopke i na osnovu veliine struje kroz prekida. Ukoliko se za parametar CB-contact odabere vrijednost ON, funkcija o stanju prekidaa zakljuuje na osnovu stanja kontakata signalne sklopke. Ako je odabrana vrijednost OFF, funkcija o stanju prekidaa zakljuuje na osnovu izmjerene struje kroz prekida. Ako je ta struja vea od parametrom podeene vrijednosti Curr. tresh. (0,05In=default) funkcija zakljuuje da je prekida ostao uklopljen. Nakon isteka vremenske odgode podeene parametrom t-BF funkcija e generirati signal isklopa na odgovarajui relejni izlaz.

3.23 Nadzor isklopnog kruga (74TC-Trip C.S.)

U sluaju kvara u isklopnom krugu komanda isklopa prekidaa nee uzrokovati isklapanje prekidaa. Takvo stanje izuzetno je opasno te se zbog toga esto koristi kontrola isklopnog kruga kako bi se to ranije upozorilo pogonsko osoblje na prisutan kvar. Kontrola isklopnog kruga izvedena je pomou odgovarajuih binarnih ulaza. Ovisno o stanju binarnih ulaza, funkcija zakljuuje da li je isklopni krug u ispravnom ili u neispravnom stanju. Mogue su dvije sheme spajanja s jednim ili s dva binarna ulaza. Kod nadzora isklopnog kruga s jednim binarnim ulazom (TCS2), binarni ulaz biti e u stanju voenja uz ispravan isklopni krug kod uklopljenog i kod isklopljenog prekidaa, uz uvjet da TRIP kontakt nije zatvoren. Kako se ne bi pojavio signal kvara isklopnog kruga kod prorade zatite, integrirana je vremenska odgoda s definite time karakteristikom. Signal kvara isklopnog kruga generirati e se tek po isteku vremenske odgode. Stoga je vremensku odgodu potrebo podesiti tako da vrijeme bude dulje od vremena u kojem je TRIP relej zatvoren (vrijeme isklopa prekidaa). Ovakav nain spajanja zadrati e signal kvara isklopnog kruga i u sluaju da kontakti TRIP releja nakon prorade ostanu trajno zalijepljeni. Odabir moda rada na dva binarna ulaza izvodi se parametrom Meas. mode. Kod praenja stanja s dva binarna ulaza (TCS1 i TSC2) funkcija zakljuuje da je isklopni krug ispravan ukoliko je minimalno jedan binarni ulaz u stanju voenja. U sluaju kvara isklopnog kruga esto se kao dodatan zahtjev pojavljuje potreba za blokiranjem uklopa prekidaa uz neispravan isklopni krug. Blokiranje uklopa prekidaa kod izdane komande te kod APU funkcije ostvaruje se podeenjem parametra TC fail blk. u stanje ON.

Slika 10. Nadzor isk. kruga sa TCS2

Slika 11. Nadzor isk. kruga sa TCS1 i TCS2

4. Komunikacijske mogunosti

Raspored i oznake tipki na prednjoj ploi omoguuju gotovo intuitivno koritenje lokalnog komunikacijskog suelja. USB suelje na prednjoj ploi te optika na stranjoj, omoguavaju lokalnu i daljinsku komunikaciju pomou protokola IEC 60870-5-103 i IEC 61850. Navedeni protokoli prihvaeni su kao meunarodni standard za prijenos parametara zatite i snimki kvarova.

Slika 4.1. Sheme komunikacijskog povezivanja u postrojenju

Na slici 4.2 prikazan je jedan nain povezivanja releja koji ima dva optika porta (servisni i sistemski) pomou kojih se moe releje spojiti prema SCADA sustavu i staninom raunalu. U svrhu postizanja optimalnih karakteristika preporuuje se upotreba komunikacijskih pretvaraa serije KONCOM.

Slika 4.2. Uobiajena shema spajanja osnovnog tipa releja RIUX na mjerne transformatore uz praenje stanja prekidaa

5. Usporedba rada releja KONPRO RIUX s relejem PRIL2000 u analizi kvarova i poremeaja na 10kV nadzemnim vodovima

Na distribucijskom podruju Elektre Bjelovar relejna zatita je izvedena numerikim relejima Konar PRIL2000. Zatita je prisutna u svim transformatorskim stanicama 35/10 kV, na 35 kV i 10 kV vodnim poljima i transformatorima. Zbog istovrsnosti numerikih zatitnih releja na cijelom podruju Elektre Bjelovar odravanje i ispitivanje zatite su pojednostavljeni, te se skupljaju vrijedna pogonska iskustva koja se prenose kroz suradnju s tvrtkom Konar. Uvaavajui iskustvene podatke i daljnjim razvojem dolo je do predstavljanja novog numerikog zatitnog releja KONPRO RIUX621 koji je ponudio neke novitete u odnosu na svog prethodnika, kao i naprednije funkcije i mogunosti podeavanja.

5.1 Ugradnja KONPRO releja

Kod izbora mjesta ugradnje releja KONPRO vodi se rauna o nekoliko faktora. Optimalno je mjesto, odnosno vodno polje na kojem su esti pogonski dogaaji, kao to su poremeaji, kvarovi, prekapanja i slino. Stoga su odabrana dva nadzemna 10 kV dalekovoda u dvije razliite transformatorske stanice koji su prema statistici imali najvie pogonskih dogaaja u odreenom periodu. To su vodna polja 10 kV dalekovoda imljanica iz TS 35/10 kV Ivanska i 10 kV dalekovod Kraljevac iz TS 35/10 kV Predavac. Zbog svoje konfiguracije i relativno duge trase, na ovim dalekovodima esti su prolazni kvarovi koji su obino rijeeni funkcijom automatskog ponovnog uklopa. Trase ovih dalekovoda djelomino prolaze umskim podrujem, pa se esto pojavljuju kvarovi u obliku dozemnog spoja (zvjezdite nije uzemljeno).

Tablica I. Karakteristike vodova na kojima je ugraen testni relej10 kv vodSinstalirano (kVA)Broj TS

imljanica162031

Kraljevac149014

5.1.1 Nain ugradnjeRelej KONPRO ugraen je paralelno releju PRIL2000 na odgovarajuem vodnom polju. To znai da su mu oienjem na ulaze spojeni isti signali koji dolaze i releju PRIL2000, s tom razlikom da relej KONPRO nije imao utjecaj na isklop prekidaa, bez obzira na pogonske uvjete. Podeenja zatite na novom releju podeena su na neto osjetljiviji nivo u odnosu na postojeem releju, te je komunikacijskim putem povezan s bazom u Zagrebu kako bi se mogao pratiti rad releja daljinskim putem.

5.2 Rad releja u pogonskim uvjetima

5.2.1 Vrste kvarova na tienim vodovima

Ugraeni releji tipa KONPRO RIUX621 takoer slue kao i kontrolni releji u analizi i praenju rada postojee ugraene zatite na 10 kV vodnim poljima. Tijekom perioda praenja releja, na spomenutim 10 kV izlazima zabiljeene su razliite vrste kvarova, ovisno o kojim je aktivirana odreena funkcija i stupanj zatite. Najee se radilo o jednopolnim kvarovima, odnosno spojevima sa zemljom koje karakterizira mala struja kvara, no zabiljeeni su i dvopolni i tropolni kvarovi sa vrijednostima struja mnogostruko veima od podeenih na relejima.

Slika 5.1. Ugradnja KONPRO releja u 35/10 kV postrojenju

5.2.1.1 Dvopolni kratki spoj na 10kV vodu imljanica

Na vodu imljanica zabiljeena je pojava dvopolnog kratkog spoja. Postojea ugraena zatita reagirala je ispravno i isklopila kvar, a naknadno su analizirani podaci prikupljeni u centru voenja i usporeeni s podacima prikupljenima iz testnog releja. Takoer, iskoritena je i funkcija registratora poremeaja koja biljei pogonske veliine odreeno vrijeme prije i poslije nastanka poremeaja. Dijagram kvara prikazan je na slici 5.2, gdje se mogu vidjeti struje odnosno naponi na sve tri faze.

Slika 5.2. Dijagram kvara na vodu imljanica

Usporedbom s kronolokim zapisom iz baze podataka u centru voenja dobiveni su vrlo slini podaci o mjernim veliinama koje su uzrokovale pobudu i proradu zatite. Razlika je u tome to kod mjerenja postojee zatite nisu dostupni podaci o stanju elektrinih veliina u trenutcima prije i nakon nastanka kvara. Usporedba struja mjerenja i prorada vidi se u tablici II.

Tablica II. Izmjerene vrijednosti releja prilikom kvaraMjerena veliinaMjerene vrijednosti struja (A)

KONPROPRIL

I1393,36342,05

I2391,41341,57

I330,0829,61

I00,030,00

5.2.1.2 Kvar na 10kV vodu Kraljevac

Na vodu Kraljevac analiziran je tropolni kratki spoj. Dijagram mjerenja sa releja moe se vidjeti na slici 5.3 koja prikazuje krivulje struje odnosno napona u sve tri mjerene faze. Ponovo je usporedbom s podacima iz centra voenja zakljueno kako su mjerenja podjednaka i oba releja reagiraju ispravno i u skladu s podeenjima u pogonskim uvjetima koji to zahtijevaju. Tablica III prikazuje usporeene podatke.

Slika 5.3. Dijagram kvara na vodu Kraljevac

Tablica III. Izmjerene vrijednosti releja prilikom kvaraMjerena veliinaMjerene vrijednosti struja (kA)

KONPROPRIL

I11,0791,058

I21,0821,061

I31,0791,059

I00,000,00

5.2.2 Dodatne zatitne funkcije i mjerenja releja

Osim funkcija zatite podeenima neto osjetljivije nego na postojeim ugraenim zatitnim relejima, releji KONPRO imaju mogunost mjerenja i djelovanja po zatitnim funkcijama koje nisu dostupne na postojeim PRIL relejima. Za odreene pogonske dogaaje su tako releji KONPRO mogli zabiljeiti poremeaje u mrei na koje releji PRIL ne bi djelovali. Radi se o funkcijama mjerenja frekvencije, odnosno podfrekventne i nadfrekventne zatite u dva stupnja, zatim usmjerene nadstrujne zatite od viepolnih kvarova, zatite po inverznoj komponenti struje, te funkcije mjerenja napona, odnosno podnaponske i nadnaponske zatite. Iako neke od ovih funkcija nisu kljune za zatitu 10 kV vodova, u usporedbi s PRIL-om se kod releja KONPRO primjeuje praktinost izvedbe i dostupnih funkcija zatite u jednom ureaju.Uglavnom su pobudu funkcija potaknuli poremeaji izvan tienog podruja ugraenog releja, preteno poremeaji iz 35 kV i 110 kV prijenosne mree. Tako je kod jednog dogaaja zabiljeena pobuda podfrekventne zatite, pojava nultog napona i prorada podnaponske zatitne funkcije.

6. Zakljuak

Zahvaljujui svojoj sklopovskoj arhitekturi i modularnom programskom rjeenju releji su primjenjivi za zatitu mrea sa svim tipovima uzemljenja zvjezdita. Integrirane usmjerene zatite s nadzorom smjera energije omoguuju brzu zatitu radijalnih i prstenastih mrea.Osim osnovne zatitne uloge, releji pruaju i niz drugih mogunosti koje se danas zahtijevaju od releja zatite, a koje omoguavaju smanjenje broja potrebnih ureaja u polju, to ima za posljedicu smanjenje trokova odravanja opreme. Kao najvanije mogunosti valja napomenuti lokalni i daljinski prikaz svih trenutno mjerenih veliina, nadzor aparata u polju, upravljanje prekidaem, snimanje poremeaja elektrinih veliina za vrijeme kvarova, mjerenje energije, mjerenje THD-a, lokator kvara te prijenos podataka prema SCADA sustavu.

LITERATURA

[1.] Hrvatski ogranak meunarodne distribucijske konferencije, S03-15, Umag, 2010.

[2.] Konar, TEHNIKI OPIS KONPRO RIUX, Numeriki releji zatite, Zagreb