analyses of the protection at hydro power plant „djerdap 1“ with guidelines for its...

1

ANALIZA STANJA ZATITE NA OBJEKTU HE ERDAP 1

I SMERNICE ZA NJENU REKONSTRUKCIJU

Dragan P. Dabi, Branka B. Kosti*,

Miljana Z. Zindovi, Goran . uki, Marko G. Gostovi, Pavle N. Krika**,

Vukain . Masnikosa, Sran Z. Zdravkovi***

Univerzitet u Beogradu, Elektrotehniki institut Nikola Tesla, Beograd, Koste Glavinia 8A*

Saturn Electric, Beograd, Inenjera Kapusa 6**

JP Elektroprivreda Srbije, Beograd, Vojvode Stepe 412***

Apstrakt: U radu je prikazan deo detaljnog modela elektrane u programskom paketu CAPE, sa

pripadajuom zatitom elemenata i njihovih podeenja. Selektivnost se ispituje zakljuno sa

glavnim osiguraima u razvodnim ormanima 0.4 kV. Model elektrane je povezan sa kompletnim

modelom mree jugoistone Evrope, uvezenim iz programskog paketa PSS. Analizirane su

podeene vrednosti releja za vie uklopnih stanja u elektrani. Pri kvarovima (trofaznim, dvofaznim i

dvofaznim sa zemljom) na bilo kom 6.3 kV kablu koji se napaja sa jedne sekcije 6.3 kV sabirnica,

podnaponska zatita 6.3 kV motora (napajanih sa iste 6.3 kV sekcije) deluje suvie brzo. Trenutnim

podeenjem prekostrujne zatite transformatora sopstvene potronje nije obezbeena zatita od

preoptereenja. Na osnovu simulacija kvarova su dati predlozi za prepodeavanje zatita koje su

neselektivne i/ili nekoordinisane sa osnovnim zatitama pojedinih elemenata. Predloena je zamena

releja kod kojih potrebne uslove koordinisanosti, pouzdanosti i selektivnosti nije mogue postii

podeavanjem postojeih.

Kljune rei: relej, selektivnost, koordinisanost, kratak spoj, CAPE

ANALYSES OF THE PROTECTION AT HYDRO POWER PLANT

DJERDAP 1 WITH GUIDELINES FOR ITS RECONSTRUCTION

Dragan P. Dabi, Branka B. Kosti*,

Miljana Z. Zindovi, Goran . uki, Marko G. Gostovi, Pavle N. Krika**,

Vukain . Masnikosa, Sran Z. Zdravkovi***

Uni. of Belgrade, Electrical Engineering Institute Nikola Tesla, Belgrade, Koste Glavinia 8A*

2

Saturn Elestric, Belgrade, Inenjera Kapusa 6**

PE Electric Power Industry of Serbia, Belgrade, Vojvode Stepe 412***

Abstract: This paper presents a part of detailed model of power plant with corresponding protection

for some facility elements and their settings, which are created within CAPE software. Selectivity

has been analyzed up to the main fuses in switchboards 0.4 kV. The power plant model is a part of a

complete model of southeast European power system, which is imported from PSS software. Relay

parameter settings have been analyzed for the few switching schemes. For the faults (three phase,

two-phase and two-phase to earth) at any 6.3 kV cable feeder, undervoltage protection of 6.3 kV

motors (connected to the same bus as faulted feeder) reacts too fast. Actual settings of the

overcurrent protection of the own consumption transformer do not provide its adequate overload

protection. Based on the fault simulation, suggestions for readjustment of the non-selective and/or

uncoordinated (with the basic protection of individual elements) relays have been given. It was also

proposed that relays, which can not be adjusted to meet necessary conditions for coordination,

reliability and selectivity, should be replaced.

Key words: relay, selectivity, coordination, short circuit, CAPE

1. UVOD

Hidroenergetski i plovidbeni sistem erdap 1, kompleksan i vienamenski objekat, izgraen je na

943. kilometru Dunava od ua u Crno more. Jo uvek najvea hidrotehnika graevina na Dunavu,

ukupne duine 1278 m, potpuno je simetrina i projektovana tako da svaka zemlja (Srbija i

Rumunija) raspolae istim delovima glavnog objekta, koje odravaju i koriste shodno sporazumu i

konvencijama o izgradnji i eksploataciji.

Svaka strana raspolae sa po jednom elektranom, brodskom prevodnicom i po 7 prelivnih polja od

ukupno 14, koliko ih ima u zajednikoj prelivnoj brani. Simetralu objekta ini dravna granica.

U elektrani je montirano est hidroagregata snage po 190 MVA, sa Kaplanovim turbinama, iji

prenik kola iznosi oko 9.50 m.

Elektrane erdap sa instalisanom snagom od 1328 MW, ukljuujui i snagu dodatnih agregata,

uestvuju sa oko 15% u snazi elektrana EPS-a i sa 20% u ukupnoj proizvodnji elektrine energije.

3

2. TEHNIKI PODACI

Matematiki model HE erdap 1 je formiran u okviru postojeeg matematikog modela mree

realizovanog u programskom paketu PSS/E. Postojei matematiki model pokriva 400 kV, 220 kV i

110 kV naponske nivoe UCTE mree u okviru koje radi Elektroprivreda Srbije (EPS). Na ovaj

nain je izbegnuta komplikovana i manje tana metodologija prorauna struja kratkih spojeva

bazirana na principu odreivanja mrenih ekvivalenata na krajevima svakog od dalekovoda 400 kV

koji polaze iz razvodnog postrojenja HE erdap 1, odnosno iskoriena je tanija metodologija.

2.1. JEDNOPOLNA EMA 6.3 kV II SEKCIJE

Sl. 1: Jednopolna ema razvoda 6.3 kV II sekcija uvezena iz CAPE softvera

2.2. PARAMETRI ELEMENATA JEDNOPOLNE EME 6.3 kV II SEKCIJE

Tab. 1: Srednjenaponski kablovi i parametri transformatora 6.3/0.4 kV/kV

elija

Tip i

presek

kabla

[mm2]

Duina kabla

[m]

Naziv transformatora Sn

[kVA]

Sprega i

spreni broj uk

[%]

PCu

[kW]

PFe

[kW]

i0

[%]

1 PP44 350 420 1T5 prelivna brana 1000 Dyn5 5.99 8.756 1.5 0.37

4 PP44 350 345 TS obala 2T6 630 Dyn5 4.3 7.325 1.253 1.19

5 PP44 350 410 Brodska prevodnica

nizvodna glava 630 Dyn5 5.93 7.339 1.263 0.53

6 PP44 350 103 Crpna stanica T2 630 Dyn5 5.98 6.441 1.187 0.37

9 PP44 350 420 2T5 prelivna brana 1000 Dyn5 5.91 8.834 1.5 0.31

Tab. 2: Srednjenaponski kablovi i parametri 6 kV motora

elija Tip i presek kabla

[mm2]

Duina kabla

[m] Naziv motora Pn [kW] In [A]

n [%]

cosn Ip /In nn

[o/min]

7 PP44 350 113 Crpna stanica M3 600 78 92.5 0.8 6 590

8 PP44 350 116 Crpna stanica M2 600 78 92.5 0.8 5.5 590

4

2.3. PODACI O ZATITI 6.3 kV II SEKCIJE

Tab. 3:Tabelaran prikaz zatita na razvodu 6.3 kV II sekcija

Pozicija i prenosni

odnos mernog

transformatora

Opis Tip releja Aktivirane zatitne funkcije u releju

Podeenja zatita modelovanih u CAPE-u (i odgovarajue vrednosti na primarima mernih transformatora)

1 (100/5/5 A/A) 1T5 prelivna

brana PZ 300T Prekostrujna I>= 6 A (I>= 120 A), T-I>= 2 s

2 (300/5/5 A/A) Generator 5 PZ 300T Prekostrujna I>= 6 A (I>= 360 A), T-I>= 2 s

3 (300/5/5 A/A) Generator 3 PZ 310T Prekostrujna I>= 6 A (I>= 360 A), T-I>= 2 s

4 (50/5/5 A/A) TS obala 2T6 PZ 300T Prekostrujna I>= 6 A (I>= 60 A), T-I>= 2 s

5 (50/5/5 A/A) Brodska

prevodnica

nizvodna glava

PZ 300T Prekostrujna I>= 6 A (I>= 60 A), T-I>= 2 s

6 (75/5/5 A/A) Crpna stanica

T2 PZ 300T Prekostrujna I>= 6 A (I>= 90 A), T-I>= 2 s


M3

PZ 300T Prekostrujna I>= 6 A (I>= 90 A), T-I>= 2.5 s

PZ 310T Kratkospojna I>>= 40 A (I>>= 600 A), T-I>>= 0 s


M2

PZ 300T Prekostrujna I>= 6 A (I>= 90 A), T-I>= 2.5 s

PZ 310T Kratkospojna I>>= 40 A (I>>= 600 A), T-I>>= 0 s

9 (100/5/5 A/A) 2T5 prelivna

brana PZ 300T Prekostrujna I>= 6 A (I>= 120 A), T-I>= 2 s

10 (6.3/3)/ (0.1/3)/ (0.1/3) kV/kV

Merna RUf2 Podnaponska

U= 2 s

13 (300/5/5 A/A) Spojno polje PZ 300T Prekostrujna I>= 10 A (I>= 600 A), T-I>= 0.5 s

3. KRIVE KOORDINISANOSTI ZATITA I PROVERA SELEKTIVNOSTI ZATITA U

HE ERDAP 1

Kriterijumi za evaluaciju sistema zatite u HE erdap 1 definisani su kroz sledee etiri take:

1. Minimiziranje trajanja kvara.

2. Izolovanje mesta kvara od strane rasklopne opreme (jednog ili vie prekidaa snage) koja

odgovara elementu koji je pod kvarom.

3. Minimalno vreme koordinacije izmeu glavne zatite (zatite koja odgovara zadatom kvaru) i

zatite koja se pobuuje za isti kvar a nije glavna zatita, na osnovu koga su formirane tabele

selektivnosti, je 400 ms za mehanike i statike zatite, odnosno 300 ms za numerike zatite.

Ukoliko postoji kombinacija mehanikih i statikih sa numerikim zatitama, uzima se stroiji

kriterijum za minimalno vreme koordinacije, odnosno 400 ms.

4. Minimizacija ispada elektroenergetskih elemenata pri otkazu prekidaa ili odgovarajueg releja.

Tipovi kvarova za evaluaciju sistema zatite za sabirnice: K3, K2, K2Z, K1Z.

Tipovi i pozicije kvarova za evaluaciju sistema zatite za srednjenaponske izvode: K3, K2,

K2Z, K1Z i to na 50% i 100% duine kabla.

5

U cilju provere selektivnosti zatite analizirano je tri izabrana uklopna stanja posredstvom

kojih su sagledane oekivane struje kratkih spojeva po elementima u uobiajenim reimima rada sa

aspekta napajanja sopstvene potronje elektrane i funkcionisanja prenosne mree, i to:

- Prvo uklopno stanje: u pogonu je samo generator G5 i dva 400 kV dalekovoda: 401/2 -

Drmno i 405 - Portile de Fier. Iskljuen je dalekovod sa drugim najveim doprinosom struji

tropolnog kratkog spoja na glavnim 400 kV sabirnicama, odnosno dalekovod 402 - Bor 2.

Sopstvena potronja na 6.3 kV II sekcije se napaja preko blok transformatora 1 i

transformatora sopstvene potronje 1.

- Drugo uklopno stanje: u pogonu je samo generator G1 i dva 400 kV dalekovoda: 401/2 -

Drmno i 402 - Bor 2. Iskljuen je dalekovod sa najveim doprinosom struji tropolnog

kratkog spoja na glavnim 400 kV sabirnicama, odnosno dalekovod 405 - Portile de Fier.

Sopstvena potronja na 6.3 kV I sekciji se napaja preko blok transformatora 3 i

transformatora sopstvene potronje 3.

- Tree uklopno stanje: u pogonu je svih est generatora i sva tri 400 kV dalekovoda.

Kako bi se odredio dalekovod sa najveim i sa drugim po veliini doprinosom struji kratkog

spoja, simuliran je trofazni kratak spoj na sabirnicama 400 kV, pri emu su dobijeni sledei

rezultati:

Tab. 4: Doprinosi struji tropolnog kratkog spoja na sabirnicama 400 kV

Dalekovod Struja kratkog spoja [A]

Razvodno postrojenje erdap 1 - Portile de Fier 11606.6

Razvodno postrojenje erdap 1 - Bor 2 3204.6

Razvodno postrojenje erdap 1 - Drmno 3051.0

Prilikom predstavljanja rezultata simulacija, bie razlikovane tri kategorije odziva sistema zatite na

kvarove:

- Zatita reaguje u skladu sa navedenim kriterijumima, prema mogunostima postojee

opreme (bela polja).

- Kvar je ispravno izolovan, ali su naruena definisana vremena koordinacije (plava polja) ili

je distantna zatita reagovala u stepenu koji ne odgovara mestu zadavanja kvara.

- Zatita je neselektivno odreagovala (siva polja). Pretpostavljeno je da je sa koordinacionim

vremenom izmeu odgovarajue zatite i zatite koja se dodatno pobudila manjim od 50 ms

naruena selektivnost.

Prilikom formiranja tabela, u zagradama su beleena vremena zatite uveana za vreme zatezanja

iskljuenja, tanije vremena nakon kojih bi zatitni releji delovali na iskljuenja prekidaa, ili

vremena koordinacije (CTI Coordination Time Interval) izmeu odgovarajue zatite za zadati

6

kvar i zatita koje su se dodatno pobudile. CTI je definisan kao razlika sume vremena zatita, tj.

algoritma, i vremena zatezanja dva posmatrana releja.

3.1. KRIVE KOORDINISANOSTI NA KARAKTERISTINIM POZICIJAMA

Na Sl. 2 i Sl. 3 su prikazane krive koordinisanosti zatita na transformatorima i srednjenaponskim

izvodima za trofazne kratke spojeve (k3). Karakteristika prekostrujne zatite transformatora TSP3

(1RT_TSP3,I>) je svedena na 6.3 kV stranu tako to je vrednost strujnog podeenja pomnoena sa

prenosnim odnosom transformatora nsnpn UUm .

Sl. 2: Karakteristike prekostrujne zatite transformatora TSP3 (svedeno na 6.3 kV nivo), prekostrujne zatite na dovodu sa generatora 5 na 6.3 kV II sekciju, prekostrujne i kratkospojne zatite na motoru

crpne stanice M2

7

Sl. 3: Karakteristike prekostrujne zatite transformatora TSP3 (svedeno na 6.3 kV nivo), prekostrujne zatite na dovodu sa generatora 5 6.3 kV II sekcije i prekostrujne zatite na transformatoru 1T5

3.2. PROVERA SELEKTIVNOSTI

Tab. 5: Kvarovi na kablu ka prelivnoj brani 1T5

50% 100%

k3 Pobuuju se podnaponska zatita u mernoj eliji razvoda 6.3 kV II sekcija (0.050 s) i prekostrujna

zatita transformatora TSP3 (1.530 s).

Pobuuju se podnaponska zatita u mernoj eliji razvoda 6.3 kV II sekcija (0.050 s) i prekostrujna

zatita transformatora TSP3 (1.530 s). k2

k2z

k1z Ne pobuuje se nijedna zatita. Ne pobuuje se nijedna zatita.

Tab. 6: Kvarovi na kablu dovoda sa generatora G5

50% 100%

k3 Zatita ispravno reaguje (diferencijalna transformatora TSP3).

Zatita ispravno reaguje (diferencijalna transformatora TSP3).

k2

k2z


Tab. 7: Kvarovi na kablu ka motoru crpne stanice M3

50% 100%

k3 Pobuuju se kratkospojna zatita na posmatranoj poziciji (iskljuenjemotora crpne stanice M3, 0.030 s) i podnaponska zatita u mernoj eliji razvoda 6.3 kV II sekcija (CTI=0.020 s) i alje nalog za iskljuenje motora crpne stanice M2.

Pobuuju se kratkospojna zatita na posmatranoj poziciji (iskljuenje motora crpne stanice M3, 0.030 s) i podnaponska zatita u mernoj eliji razvoda 6.3 kV II sekcija (CTI=0.020 s) i alje nalog za iskljuenje motora crpne stanice M2.

k2

k2z


8

Tab. 8: Kvarovi na kablu ka motoru crpne stanice M2

50% 100%

k3 Pobuuju se kratkospojna zatita na posmatranoj poziciji (iskljuenje motora crpne stanice M2, 0.030 s) i podnaponska zatita u mernoj eliji razvoda 6.3 kV II sekcija (CTI=0.020 s) i alje nalog za iskljuenje motora crpne stanice M3.

Pobuuju se kratkospojna zatita na posmatranoj poziciji (iskljuenje motora crpne stanice M2, 0.030 s) i podnaponska zatita u mernoj eliji razvoda 6.3 kV II sekcija (CTI=0.020 s) i alje nalog za iskljuenje motora crpne stanice M3.

k2

k2z


4. ZAKLJUCI I PREPORUKE

Formiranu bazu u CAPE softverskom paketu je mogue koristiti ne samo za potrebe selektivnosti

sistema zatite nego i za ostale vrste analiza u predmetnom postrojenju (prorauni stacionarnih

reima u samom postrojenju za karakteristina uklopna stanja, proraun struja kratkih spojeva za

izbor novih komponenti koje e se ugraivati u ovom postrojenju, podaci o svim elementima

postrojenja, rezultati svih periodinih ispitivanja pripadajue opreme).

4.1. ZAKLJUCI NA OSNOVU SIMULACIJA KVAROVA NA RAZVODU 6.3 kV II

SEKCIJA

Prilikom simulacija kvarova na razvodu 6.3 kV II sekcija, uoeni su sledei vei nedostaci:

- Za sve kvarove tipa K3, K2, K2Z na izvodnim kablovima ka transformatorima, ceo razvod

ostaje bez napajanja.

- Za kvarove tipa K3, K2, K2Z na bilo kom od izvodnih kablova (motornih i

transformatorskih), ispadaju oba motora od podnaponske zatite.

- Za sve kvarove tipa K1Z na izvodnim kablovima, ne pobuuje se nijedna zatita.

Prva od navedenih situacija, da za sve kvarove tipa K3, K2, K2Z na izvodnim kablovima ka

transformatorima, ceo razvod ostaje bez napajanja, se deava iz razloga to na svim

transformatorskim izvodima postoje samo prekostrujne zatite, vremenski zategnute na 2 s, dok je

kratkospojna na transformatoru sopstvene potronje, koji sa jednog namotaja napaja sabirnice II

sekcije, vremenski zategnuta na 1.5 s.

Kako bi se smanjilo vreme trajanja navedenih kratkih spojeva i ostvarila selektivnost za ove

kvarove, neopohodno je uvoenje kratkospojnih zatita na svim transformatorskim pozicijama.

Na transformatorskim izvodima se predlae uvoenje kratkospojnih zatita sa definisanim

vremenom reagovanja i prekostujnih sa inverznom karakteristikom reagovanja. Naime,

prepodeenja e biti ostvarena sa uvaenjem principa da se svi kvarovi na niskonaponskoj strani

transformatora iskljuuju od strane zatite u elijama 6.3 kV postrojenja sa vremenom zatezanja

veim od 500 ms, kako bi se ostvarila selektivnost sa zatitama na niskonaponskoj strani

9

transformatora, ako postoje, i niskonaponskim izvodima (pretpostavlja se da su ove zatite bre

od 500 ms).

Uz svako prepodeenje e biti analizirano da li se sa novim podeenjima transformator dovodi u

opasnost od oteenja (na osnovu krivih termikih i mehanikih oteenja transformatora iste snage

po ANSI/IEEE standardu). Jednaina veoma inverzne krive reagovanja po IEC standardu, na

osnovu koje su odreene vrednosti vremenskih multiplikatora, je:

1

5.13

MTDt p

gde su:

tp - proradno vreme

M - odnos struje kvara i podeene vrednosti struje ( nI1.1 transformatora)

TD - vremenski multiplikator

Vrednosti struja tropolnih kratkih spojeva za III uklopno stanje na 0.4 kV sabirnicama

transformatora razvoda 6.3 kV sekcija II, svedene na visokonaponsku stranu, su date u sledeoj

tabeli (prefault voltage=1.1 p.u.):

Tab. 9: Struje na visokonaponskoj strani transformatora za trofazan kratak spoj na niskonaponskim

sabirnicama - Razvod 6.3 kV II sekcija

Broj elije Struja na 6.3 kV strani za kvar na 0.4 kV sabirnicama

1 (Transformator 1T5, 1000 kVA) 1250.9 A


5 (Transformator TNG, 630 kVA) 877.4 A

6 (Transformator T2, 630 kVA) 883.3 A


U Tab. 10 je dat predlog podeenja zatita na transformatorskim izvodima razvoda 6.3 kV II sekcija.

Tab. 10: Predlog podeenja transformatorskih zatita na razvodu 6.3 kV II sekcija

Oznaka Zatitna funkcija Podeenje proradne vrednosti (primarno)

Podeeno vreme

1T5 I>, t (IEC VI) 100 A Td = 0.48

I>> 1400 A 0 s

2T6 I>, t (IEC VI) 63 A Td = 0.69

I>> 1250 A 0 s

TNG I>, t (IEC VI) 63 A Td = 0.55

I>> 1000 A 0 s

T2 I>, t (IEC VI) 63 A Td = 0.55

I>> 1000 A 0 s

2T5 I>, t (IEC VI) 100 A Td = 0.48

I>> 1400 A 0 s

10

Podeenja proradnih vrednosti kratkospojnih zatita su predloena na osnovu struja kratkih spojeva

iz Tab. 9, sa uvaenim koeficijentom sigurnosti ( k 1.1 ) koji je uzet u obzir zbog odstupanja

rezultata modelovanog i stvarnog sistema. Time se postiglo da se transformatorski kablovi i okvirno

90% transformatora, za kvarove u sluaju treeg uklopnog stanja gde su struje kratkih spojeva

najvee (radne struje su uvaene kroz vrednost za poetni napon od 1.1 p.u.) tite kratkospojnom

zatitom, za kvarove K3, K2, K2Z, bez vremenskog odlaganja. Kako na struje kratkih spojeva u

najveoj meri utie impedansa transformatora, neophodno je uveriti se da se vremenom ove

impedanse nisu promenile i u skladu sa tim je mogue uvesti dodatni koeficijent (koji bi dodatno

poveao struju prorade kratkospojne zatite), koji bi uvaio i ove uticaje. U tom sluaju je

neophodno prilagoditi i inverznu krivu, adekvatnim poveanjem vremenskog multiplikatora.

Drugi nedostatak, a koji se tie kvarova tipa K3, K2, K2Z na bilo kom od izvodnih kablova

(motornih i transformatorskih), pri kojima ispadaju oba motora od podnaponske zatite, je mogue

reiti vremenskim zatezanjem delovanja podnaponske zatite na motorne prekidae na 350 ms,

ukoliko bi to bilo prihvatljivo sa strane tehnikih karakteristika tienih motora.

Trei veliki nedostatak postojeeg reenja je nepostojanje zatite koja bi otklonila bilo koji

jednofazan kratak spoj na izvodnim kablovima ili sabirnicama. Predlae se uvoenje osetljive

usmerene zemljospojne zatite na svim izvodima i homopolarne zatite. Struje jednofaznih kratkih

spojeva na izvodnim kablovima postrojenja se nalaze u rasponu od 600 mA do 800 mA.

4.2. SMERNICE ZA REKONSTRUKCIJU HE ERDAP 1

1. Potrebno je razmotriti rekonstrukciju sistema zatite transformatora sopstvene potronje

15.75/6.3/0.4 kV/kV (TSP1, TSP2 i TSP3). Ona je neophodna jer su ovi transformatori trenutno

neadekvatno tieni bilo zastarelim elektromehanikim zatitama bilo kombinacijom zastarelih

elektromehanikih zatita i elektronskim relejima sa samo osnovnim setom funkcija, odnosno

relejima koji su najveim delom ve izvan svog ivotnom veka, ali su u pitanju i releji koji su

koncepcijski prevazieni. S obzirom na ulogu ovih transformatora u funkcionisanju elektrane,

rekonstrukcija sistema zatite sa dva terminala (Main 1 i Main 2) od razliitih proizvoaa, sa

identinim funkcijama zatite u oba terminala.

Funkcije Main 1 i Main 2 sistema zatite transformatora sopstvene potronje

15.75/6.3/0.4 kV/kV/kV, od dva razliita proizvoaa, trebalo bi da budu sledee:

- Diferencijalna zatita blok-transformatora (ANSI 87T) sa blokadom baziranom na drugom,

etvrtom i petom harmoniku i jednosmernoj komponenti struje

- Prekostrujne zatite definisanog vremena reagovanja (ANSI 50P, 50Q (opciono), 50G/50N),

ove funkcije moraju biti obezbeene za svaki namotaj transformatora

11

- Prekostrujne zatite sa inverznom karakteristikom reagovanja (ANSI 51P, 51Q (opciono),

51G/51N), ove funkcije moraju biti obezbeene za svaki namotaj transformatora

- Zatita od otkaza prekidaa snage (ANSI 50BF)

- Ograniena zemljospojna zatita (ANSI 67G/REF, opciono)

- Kuina zatita (opciono, tamo gde postoje uslovi za izvoenje ove funkcije)

- Zatita od preoptereenja preko RTD modula (ANSI 49)

- Termika slika (Thermal model, opciono, jer ova funkcija moe biti izvedena i drugim

hardverski nezavisnim ureajem)

- Zatita od natpobude (ANSI 24, opciono)

- Podnaponska zatita (ANSI 27, opciono)

- Prenaponska zatita (ANSI 59, opciono)

- Pod/nadfrekventna zatita (ANSI 81, opciono)

- Kombinovana prekostrujna zatita sa inverznom karakteristikom reagovanja (ANSI 51P-

51P, 51G-51G, opciono)

Trebalo bi razmotriti i rekonstrukciju mikroprocesorkih releja PZ 300T, PZ 310T i PZ-40T

(nakon isteka njihovog ivotnog veka) jer nemaju mogunosti kao dananji mikroprocesorski releji.

Kod rekonstrukcije sistema zatite i upravljanja u razvodima 6.3 kV preporuuje se da svi

releji za zatitu imaju usmerenu prekostrujnu zatitu kako bi se obezbedila adekvatna selektivnost,

ali i bra i efikasnija detekcija izvoda pogoenog kvarom. Asinhroni motori, npr. kao aktivni

elementi, u sluaju kvarova iza svojih zatitnih releja daju odreeni doprinos u struji kratkog

spoja koji moe u nekim situacijama dovesti do pobuivanja i nepotrebnog reagovanja

prekostrujnih elemenata releja i samim tim dovesti do iskljuenja odgovarajuih motora. Ovakve

situacije bi bile izbegnute ugraivanjem zatitnih releja sa usmerenom prekostrujnom zatitom. Za

zatitu asinhronih motora sa novim mikroprocesorskim zatitama se, pored karakteristike sa

definisanim vremenom reagovanja, preporuuje i aktiviranje prekostrujnih zatita sa inverznim

karakteristikama reagovanja.

2. Zatita asinhronih motora

- Prekostrujne zatite definisanog vremena reagovanja (ANSI 50P, 50Q (opciono), 50G/50N)

- Prekostrujne zatite sa inverznom karakteristikom reagovanja (ANSI 51P)

- Usmerena prekostrujna zatita (ANSI 67P)


- Zatita od preoptereenja preko RTD ili PTC modula (ANSI 49)

- Podnaponska zatita (ANSI 27)

- Prenaponska zatita (ANSI 59)

- Rezervna zemljospojna zatita (ANSI 59G)

12


- Zatita od povratne snage (ANSI 32, opciono)

- Podstrujna zatita (ANSI 37, opciono)

- Zatita od nesimetrinog optereenja motora (ANSI 46)

- Zatita bazirana na debalansu napona (ANSI 47, opciono)

- Zatita bazirana na faktoru snage (ANSI 55, opciono)

- Zatita bazirana na gubitku potencijala (ANSI 60, opciono)

- Zatita od predugog starta, tj. zakoenog rotora (LOCKED ROTOR)

- Zatita bazirana na detekciji gubitka optereenja (Load Jam/Loss)

- Zatita bazirana na dozvoljenom broju startovanja u definisanom intervalu vremena

(ANSI 66)

- Zatita bazirana po nivou reaktivnog optereenja (VAR, opciono)

- Zatita bazirana na brzini obrtanja motora (ANSI 14, opciono)

- Zatita bazirana na redukovanoj vrednosti napona pri startovanju motora (ANSI 19,

opciono)

- Nadzor temperature (ANSI 38, opciono)

- Zatita bazirana na kontroli nivoa optereenja (ANSI LC/71, opciono)

3. Zatita mernih polja

- Podnaponska zatita (27)

- Prenaponska zatita (59, 59N)

4. Zatita transformatora sa pripadajuim kablovima, odnosno zatita kablova

- Prekostrujne zatite sa inverznom karakteristikom reagovanja (ANSI 51P, 51Q, 51G/51N);

ove funkcije moraju biti obezbeene za svaki namotaj transformatora


- Prekostrujne zatite definisanog vremena reagovanja (ANSI 50P, 50Q, 50G/50N); ove

funkcije moraju biti obezbeene za svaki namotaj transformatora

- Usmerena zatita (ANSI 32, 67P, 67Q, 67G/67N, opciono)

- Sinhroek funkcija (ANSI 25, opciono)

- Podnaponska zatita (ANSI 27, opciono)

- Prenaponska zatita (ANSI 59, opciono)


5. Zatita sabirnica

Ove zatite na naponskom nivou 6.3 kV treba realizovati kao funkcije u okviru postojeih zatita

izvoda (bilo da je re o transformatorskim ili o motornim izvodima), gde je zatite sabirnica

13

potrebno reiti logikim povezivanjem svih terminala na naponskim nivoima, odnosno razvodu

6.3 kV.

Zajednike karakteristike novih sistema zatita definisanih u takama 1, 2, 3, 4 i 5:

- adekvatan broj strujnih i naponskih ulaza

- adekvatan broj binarnih ulaza i izlaza (standardnih, velike brzine, velike struje, velike

brzine-velike struje)

- komunikacioni port sa prednje strane za pristup ureaju u lokalu kao i adekvatan broj

komunikacionih portova sa zadnje strane ureaja

- adekvatan broj grupa podeenja

- adekvatne karakteristike u smislu radne temperature i vlanosti

- adekvatan napon pomonog napajanja

- RTD i PTC ulaze, tamo gde je to neophodno

- sinhrofazorska merenja na mestima gde je to neophodno

- nadzor kola za iskljuenje prekidaa (Trip Coil Monitor)

- Event Report (Multicycle Data)

- SER (Sequential Events Recorder)

- merenje svih elektrinih veliina (Instantaneous Meter, Demand Meter)

- profil optereenja na mestima gde je to neophodno

- registrator dogaaja za vreme kvara (Disturbance Recorder)

- nadzor kola naponskih i strujnih transformatora

- nadzor stanja baterije sistema pomonog napajanja

- nadzor stanja prekidaa

- mogunost definisanja kontrolnih jednaina

- komunikaciju na nivou relej-relej tamo gde je to neophodno

- blokade na nivou polja

- lokalna i daljinska signalizacija stanja rasklopnih ureaja

- lokalna i daljinska signalizacija prorade pojedinih vrsta zatite.

6. Nepostojanje funkcije samonadzora postojeih starih statikih i elektromehanikih zatita moe

dovesti do toga da se njihova neispravnost ili gubitak podeenosti jako teko registruju, po pravilu

ili u toku redovnog godinjeg ispitivanja, to je jedanput godinje, ili kada se ispostavi da doe do

neselektivnog ili lanog reagovanja zatite. Ovo predstavlja jo jedan od brojnih razloga za

preporuku o zameni starih zatita sa novim mikroprocesorskim zatitama koje po pravilu imaju

funkciju samo nadzora.

14

7. Jedan od nedostataka starih elektromehanikih i statikih zatita je svakako i nepostojanje

adekvatnih oscilografskih zapisa, kako normalnih radnih stanja, tako i reima sa kvarom (SER i

Disturbance Recorder) to po pravilu oteava rekonstrukciju uzroka neselektivnih ispada ili ak

uslovljava pogrene zakljuke u vezi neselektivnih ispada maina. Ugradnja modernih

mikroprocesorskih ureaja, koji po pravilu imaju mogunost oscilografskih zapisa i snimanja

dogaaja, omoguila bi daleko jednostavniju i pouzdaniju rekonstrukciju dogaaja i redosleda

pobuivanja/reagovanja zatitnih funkcija to bi dalje pomoglo u poboljanju selektivnosti zatite u

postrojenju, odnosno u korekciji i koordinaciji podeenja zatitnih releja.

8. Svi novi mikroprocesorski releji imaju mogunost sinhronizacije preko GPS asovnika ime se

postie da svi releji unutar elektrane imaju istu vremensku referencu to kasnije za posledicu daje

jednostavnije poreenje oscilografskih zapisa i donoenje pravilnih zakljuaka o redosledu

dogaaja. Za sve nove releje koji bi imali podatke o elektrinim veliinama generatora se

preporuuje da poseduju i funkciju sinhrofazorskih merenja (kao bitne funkcije u okviru novog

sistema zatite i upravljanja) pre svega u smislu predupreivanja gubitka stabilnosti sistema kao i

kod brzog (ponovnog) uspostavljanja radnog reima u sistemu (od strane operatera celog sistema).

9. Potrebno je realizovati verifikaciju karakteristika strujnih i naponskih transformatora ali i izvriti

adekvatna merenja parametara motora (pre svega odnos polaznih i nominalnih struja koji jako utie

na proraun struja kratkih spojeva u postrojenju) koji direktno utiu na valjanost rada zatite, a

samim tim i na selektivnost, kako bi se analiza mogla sprovesti detaljnije i kako bi se imali

pouzdaniji podaci na osnovu kojih bi se mogla izgenerisati korekcija podeenja releja u sopstvenoj

potronji (prvenstveno releja za zatitu motora) ime bi se mogla postii poveana selektivnost i

pouzdanost itavog sistema zatite u HE Djerdap 1. U konkretnom sluaju broj asinhronih motora

nije veliki i ova aktivnost svakako nee praviti veliki problem niti pak veliki finansijski troak.

Doprinos bi se svakako imao i ukoliko bi se dodatno verifikovali podaci (poduni parametri i

duine) o postojeim energetskim kablovima u sopstvenoj potronji.

10. U postrojenju postoji neadekvatan nadzor temperature na veem broju bitnih elemenata

postrojenja ili se postojei davai temperature uopte ne koriste u svrhu zatite tamo gde postoje ili

pak isti ovi davai ne egzistiraju tamo gde bi to bilo bitno.

11. Za izvesne pozicije u elektrani svrsishodno bi bilo dodatno definisati uvoenje funkcije

sinhrofazorskih merenja pre svega u smislu dodatnog predupreivanja neselektivnih ispada kao i

kod brzog (ponovnog) sinhronizovanja maine na mreu.

12. Kod novih mikroprocesorskih zatita potrebno je iskoristiti injenicu da one poseduju vei

broj razliitih grupa podeavanja to je neophodno iskoristiti za formiranje razliitih adekvatnih

podeenja releja koja bi bila odgovarajua za razliita uklopna stanja u okviru elektrane (na ovaj

15

nain bi se imala vea osetljivost releja za razliita uklopna stanja i istovremeno bi se izbegla

eventualna prepodeavanja i svakako bi se postigla vea selektivnost).

13. Ispitivanje sistema zatite mora se realizovati minimalno jedanput na godinjem nivou uz

uvoenje elektronske baze ispitnih protokola.

14. Kod svih buduih rekonstrukcija sistema zatite, shodno prethodnim zakljucima i

preporukama, neophodno je zahtevati i Projekat prorauna i podeenosti releja, odnosno sistema

zatite kao celilne. Ovo je od posebnog znaaja u onim postrojenjima gde su istovremeno u pogonu

razliite generacije releja jer se u tim situacijama ima maksimalna kompleksnost u pogledu

selektivnosti.

Ovaj rad je napisan na osnovu rezultata istraivanja realizovanih u okviru projekta

finansiranog od strane Ministarstva prosvete, nauke i tehnolokog razvoja: Poveanje energetske

efikasnosti, pouzdanosti i raspoloivosti elektrana EPS-a utvrivanjem pogonskih dijagrama

generatora i primenom novih metoda ispitivanja i daljinskog nadzora.

5. LITERATURA

Studije

[1] Analiza stanja zatite na objektu HE erdap 1 i smernice za njenu rekonstrukciju, Elektrotehniki institut Nikola Tesla, Beograd, 2011.

[2] Analiza stanja sistema zatite u elektroenergetskim objektima TE Kolubara A sa smernicama za njihovu rekonstrukciju, Elektrotehniki institut Nikola Tesla, Beograd, 2009.

Dokumenta

[3] Tehnika preporuka EMS-a Tehniko uputstvo za podeavanje zatita visokonaponskih vodova

[4] Tehnika preporuka EPS-a Tehnika preporuka br. 4a Zatita elektrodistributivnih vodova 10 kV, 20 kV, 35 kV i 110 kV, Beograd, 2001.

[5] Tehnika preporuka EPS-a Tehnika preporuka br. 4b Zatita distributivnih energetskih transformatora u TS 35/10(20) kV i TS 110/X kV, Beograd, 2001.

Knjige

[6] uri, Milenko, Relejna zatita, Beograd, 2003.

Uputstva

16

[7] Network Protection and Automation Guide, Alstom Grid Manual, 2011.

[8] Generation System Protection, Student Manual, SEL University

analyses of the protection at hydro power plant „djerdap 1“ with guidelines for its...

Documents