shuntkondensatorskydd - svk.se · pdf filevarav ett konstanttidssteg och ett inverttidssteg...

SVENSKA KRAFTNÄT

ENHET, VERKSAMHETSOMRÅDE AS, Skyddssystem och nätdata

SAMRÄD AF, AU, NK

DATUM 2017-03-23

/VA •f-

VAR BETECKN ING TR02-05-6

TEKNISK RIKTLINJE

UTGAVA 1

FASTSTÄLLD TD

Shuntkondensatorskydd

TEKNISK RIKTLINJE 2017-03-23 TR02-05-6 utg 1

1/12

väng.


2/12

Uppdateringar Utgåva Ändringsnot Datum

1 Första utgåva. Ersätter TR02-05-6-1 t.o.m. TR02-05-6-5 2017-03-23

väng.


3/12

Innehåll

1 Allmänt ...................................................................................................................... 5

1.1 Reläskydd ..................................................................................................... 5

2 Funktionskrav ........................................................................................................... 6

2.1 Allmänna funktionskrav ............................................................................. 6

2.2 Överströmsskydd ......................................................................................... 6

2.3 Jordströmsskydd ......................................................................................... 7

2.4 Överlastskydd .............................................................................................. 7

2.5 Obalansskydd ............................................................................................... 7

2.6 Tillmanöverblockering ............................................................................... 8

2.7 Temporär tillmanöverblockering .............................................................. 8

2.8 Brytarfelsskydd ........................................................................................... 8

2.9 Nollspänningsautomatik ............................................................................ 8

2.10 Extremspänningsautomatik ...................................................................... 8

2.11 Brytarsynkroniseringsdon ......................................................................... 8

3 Tekniska krav ............................................................................................................ 9

3.1 Överströmsskydd ......................................................................................... 9

3.2 Jordströmsskydd ......................................................................................... 9

3.3 Överlastskydd .............................................................................................. 9

3.4 Obalansskydd ............................................................................................. 10

4 Utformning .............................................................................................................. 10

4.1 Allmänt ....................................................................................................... 10

4.2 Händelseregistrering ................................................................................ 11

4.3 Felsignalsystem .......................................................................................... 11

4.4 Störningsskrivare i IED ............................................................................ 11

4.5 Provning ..................................................................................................... 11

4.6 Utlösningskretsar ...................................................................................... 12

5 Bilagor ...................................................................................................................... 12

väng.


4/12

Bilaga 1. Enlinjeschema för tvåbrytarställverk ................................................... 12

Bilaga 2. Enlinjeschema för enkelbrytarställverk ............................................... 12

Bilaga 3. Spänningskaraktäristik enligt IEC 60 871-1 ........................................ 12

väng.


5/12

1 Allmänt

Denna TR omfattar grundkrav för alla shuntkondensatorer anslutna till stamnätet

vilket innebär direktjordade nät med systemspänningarna 400 kV eller 220 kV.

Shuntkondensatorer på stamnätet används under normal drift för spänningsreglering.

Shuntkondensatorer förses med extremspänningsautomatik som kan koppla in och ur

shuntkondensatorn automatiskt beroende på vilka spänningsnivåer som råder i ställ-

verket.

I de fall ett ställverk är bestyckat med fler än en shuntkondensator kan strömbegräns-

ningsreaktor installeras i serie medshuntkondensator. Det görs för att reducera storle-

ken på inkopplingsströmstötar och felströmmar samt för att förhindra resonans mel-

lan shuntkondensator och nätets kortslutningsreaktans. Hänsyn måste då tas till att

dämpreaktorns termiska hållfasthet kan vara mycket lägre än shuntkondensatorns.

I samband med överspänning och övertoner kommer shuntkondensatorn att generera

mer ström. Om strömökningen blir för stor och pågår för länge kan termiska problem

uppstå i kondensatorelementen. Shuntkondensatorer är dock känsligare för förhöjd

spänning än förhöjd ström där toppvärdet i spänningen som funktion av tiden har stor

inverkan på kondensatorernas elektriska hållfasthet.

Manöver av brytarna för shuntkondensatorer ska ske via brytarsynkroniseringsdon

medan relässkyddsutlösningar alltid sker separat och direkt till brytarens manöver-

don.

Kontrollanläggningen ska förses med en förregling, som automatiskt förhindrar ny

inkoppling av shuntkondensatorn efter reläskyddsutlösning eller frånslagsmanöver.

Förreglingen ska automatiskt återgå då shuntkondensatorn är tillräckligt urladdad för

att åter kunna kopplas in till nätet.

Krav på utförande av shuntkondensatorer finns i TR01-17.

1.1 Reläskydd Reläskyddsfunktioner för en shuntkondensator ska, förutom att skydda själva konden-

satorn, även skydda de delar av facket som inte skyddas av ställverkets samlingsske-

neskydd. Här omfattas anslutningen mellan fack och shuntkondensator. Vid shuntfel i

anslutningen till eller på shuntkondensatorn ska dessa alltid kopplas bort momentant.

Reläskyddsfunktioner för en shuntkondensator ska vara lika oberoende om ställverket

är i enkel- eller tvåbrytarutförande.

väng.


6/12

Funktionskraven i detta dokument baseras på en direktjordad shuntkondensator som

fasvis är kopplad i H-brygga eller kopplad som dubbelt Y. Dessa kopplingsarter är

vanligast förekommande vid större direktjordade shuntkondensatorer.

2 Funktionskrav

2.1 Allmänna funktionskrav Överströmsskyddet utgör huvudskydd för detektering av shuntfel på kondensatorn och

dess anslutning. För att detektera inre fel på shuntkondensatorn används obalans-

skyddet. Överlastskyddet är avsett att skydda kondensatorn mot överbelastning orsa-

kad av överspänningar och övertonsströmmar. Jordströmsskydd utgör reservskydd för

uppkomna jordfel på shuntkondensatorn, och fel i nätet samt skydd för seriefel i bry-

tare.

Shuntkondensatorn ska ha följande reläskyddsfunktioner:

Sub1

Överströmsskydd (Ism)

Jordströmsskydd (JS)

Överlastskydd (Ith)

Obalansskydd (Iob)

Brytarfelsskydd (BFS)

Nollspänningsautomatik (U0)

Sub2

Överströmsskydd (Ism)

Jordströmsskydd (JS)

Brytarfelsskydd (BFS)

2.2 Överströmsskydd Överströmsskyddet ska vara grundtonsmätande och stabilt mot inverkan av övertoner

i mätströmmen. I de fall shuntkondensatorn är ansluten till tvåbrytarställverk ska

skyddet mäta totala fasströmmen från båda strömtransformatorerna.

väng.


7/12

Överströmsskyddet ska mäta alla tre fasströmmar och bestå av två strömsteg, ett mo-

mentant och ett konstanttidsfördröjt.

Förutom utlösning av egen brytare ska skyddet starta brytarfelsskydd och ta extrem-

spänningsautomatiken ur drift.

2.3 Jordströmsskydd Jordströmsskyddet ska vara grundtonsmätande och stabilt mot inverkan av övertoner

i mätströmmen. Skyddet ska dessutom blockeras om andratonshalten överstiger en

inställbar nivå. Skyddet ska mäta summan av fasströmmarna, 3I0, och bestå av ett

strömsteg med konstanttidsfördröjning. I de fall shuntkondensatorn är ansluten till

tvåbrytarställverk ska skyddet mäta den totala 3I0-strömmen från båda strömtrans-

formatorerna.

Skyddet ska vara försett med undertidsfunktion som aktiveras vid brytarläge från och

ska då fungera på en inställbar kortare tid. Funktionen ska vara aktiv under en inställ-

bar tid efter tillslag av brytaren.



2.4 Överlastskydd Överlastskyddet ska mäta strömmens toppvärde i samtliga tre faser för att sedan om-

vandla dem till spänning för ett mått på överbelastning av shuntkondensatorn. I de fall

shuntkondensatorn är ansluten till tvåbrytarställverk ska skyddet mäta totala

fasströmmen från båda strömtransformatorerna. Skyddet ska vara utformat i två steg

varav ett konstanttidssteg och ett inverttidssteg enligt IEC 60 871-1.

Förutom utlösning av egen brytare, ska skyddet starta brytarfelsskydd och ta extrem-


2.5 Obalansskydd Obalansskyddet ska mäta den obalansström som uppstår vid genomslag i enskild en-

het och ges sådan inställning att kondensatorelementens spänningstålighet innehålls.

Obalansskyddet ska fasvis anslutas till strömtransformator placerad i shuntkondensa-

torns elektriska mittpunkt vid en H-kopplad shuntkondensator. För en dubbel Y-

kopplad shuntkondensator kan obalansströmmen uppmätas på olika sätt från de två

Y-halvornas respektive nollpunkt och ses därför som leverantörsspecifik.

Mätprincipen ska baseras på mätning av strömmens grundton och bestå av två ström

respektive tidssteg med konstanttidsfördröjning. Det känsligaste steget ska endast ge

larm efter inställd tid medan det andra steget ska frånkoppla shuntkondensatorn.

väng.


8/12

Obalansskyddets funktionsvärde ska rekommenderas av shuntkondensatorns leveran-

tör.



2.6 Tillmanöverblockering Då tillmanöverblockering initierats från reläskyddsfunktioner som kan innebära fel på

shuntkondensatorn ska upphävning enbart kunna ske manuellt och lokalt via tryck-

knapp. Berörda reläskyddsfunktioner är utlösning från obalansskyddet och över-

strömsskyddets momentana steg. Tillmanöverblockering ska då behålla läget även vid

hjälpspänningsbortfall.

2.7 Temporär tillmanöverblockering Då shuntkondensatorn kopplas från, oavsett reläskyddsfunktion, automatik eller ma-

nuellt frånslag, ska alltid en tidsbegränsad tillmanöverblockering för brytare och jord-

ningskopplare ske tills dess shuntkondensatorn är urladdad. Blockeringen ska auto-

matiskt återgå efter den tid som finns specificerad för den aktuella shuntkondensa-

torn. Temporär tillmanöverblockering ska behålla läget även vid hjälpspänningsbort-

fall.

2.8 Brytarfelsskydd Utlösning från shuntkondensatorns brytarfelsskydd ska ta extremspänningsautomati-

ken ur drift.

Brytarfelsskydd utförs enligt TR02-05-4.

2.9 Nollspänningsautomatik Nollspänningsautomatik utförs enligt TR02-06-04.

2.10 Extremspänningsautomatik Extremspänningsautomatik utförs enligt TR02-5-11-03.

2.11 Brytarsynkroniseringsdon Brytarsynkroniseringsdon utförs enligt TR02-06-06.

väng.


9/12

3 Tekniska krav

3.1 Överströmsskydd Inställningsområde strömsteg 1: 2-10 ggr märkström för EK

Funktionstid steg 1: <40 ms vid 1,5 ggr valt funktionsvärde

Inställningsområde tidssteg 1: 0-1,0 s (momentant)

Återgångsförhållande steg 1: > 0,9

Återgångstid steg 1: <40 ms

Inställningsområde strömsteg 2: 1 - 3 ggr märkström för EK

Inställningsområde tidssteg 2: 0-1,0 s

3.2 Jordströmsskydd Karakteristik: konstanttid

Inställningsområde strömsteg: 80 - 200 A (normalt 80 A)

Inställningsområde tidssteg: 0 – 2 s (normalt 1 s)

Andratonsstabilisering, inställbar: 15-35 % av uppmätt ström över hela

funktionsområdet

Undertidsfunktion:

Aktiveringstid efter tillslag: 0-5 s

Inställningsområde tidssteg 0,1-0,5 s

3.3 Överlastskydd Karakteristik steg 1: konstanttid

Inställningsområde strömsteg 1: 100-200 % U (normalt 120%)

Inställningsområde tidssteg 1: 0-100 s (normalt 60 s)

Karakteristik steg 2: Inverttidssteg enligt IEC 60 87-1

Inställningsområde strömsteg 2: 100-200% U (normalt 115 %)

Lutningskoefficient steg 2: 0,1-1,5 (normalt 1)

väng.


10/12

3.4 Obalansskydd Inställningsområde strömsteg 1: 0-5 A

Inställningsområde tidssteg 1: 0-1 s

Återgångsförhållande steg 1: > 0,9

Återgångstid steg 1: < 40 ms

Inställningsområde strömsteg 2: 0-5 A

Inställningsområde tidssteg 2: 0-10 s

4 Utformning

4.1 Allmänt En IED innehållande reläskyddsfunktioner ska vara av olika fabrikat i sub 1 och sub 2

samt installeras i olika skåp tillhörande eget skyddsobjekt. En IED ska vara utförd för

montage i 19-tums ramverk och vara försedd med ett eller flera 24-poliga provdon av

typ ABB, RTXP24.

En IED ska vara tidsynkroniserad via tidstelegram och ge larm vid utebliven tidsyn-

kronisering.

En IED innehållande reläskyddsfunktioner ska vara försedda med utlösningsindike-

ringar i form av lysdioder.

Tillmanöverblockering som initieras från reläskyddsfunktioner som löser för interna

fel på shuntkondensatorn ska endast kunna upphävas lokalt genom en tryckknapp

installerad i reläskåpet för sub 1. Tillmanöverblockeringen ska utformas med ett ex-

ternt hjälprelä som blockerar samtliga tillmanövrar inklusive tillmanöver från reserv-

styrningspanel. Tryckknappen ska vara placerad på lämplig höjd och tydligt markerad.

Tillmanöverblockering ska indikeras med lampa samt indikeras både lokalt och till

fjärr som inkopplingsförbud.

Temporär tillmanöverblockering som initieras vid frånkoppling av shuntkondensatorn

och oavsett orsak ska under en tidsbegränsad period blockera samtliga tillmanövrar

inklusive tillmanöver från reservstyrningspanel. Temporär tillmanöverblockering ska

upphävas automatiskt, indikeras med lysdiod på IED i sub1 samt indikeras både lokalt

och till fjärr som temporärt inkopplingsförbud.

väng.


11/12

4.2 Händelseregistrering Händelser och indikeringar från en IED till signalutrustning sker normalt via stations-

buss medan det i äldre stationer sker via utgångskontakter. Händelseregistrering ut-

förs enligt TR02-08-03.

4.3 Felsignalsystem Signaler från en IED till signalutrustning sker normalt via stationsbuss medan det i

äldre stationer sker via utgångskontakter. Alla signaler ska dessutom ge reservlarm.

För reservlarm ska en IED ha egna kontakter för respektive larmgrupp som genereras.

De ska även indikeras på frontsidan.

En IED ska ge larm för såväl bortfall av matningsspänning som internt reläfel, IRF,

och andra mjukvarubaserade övervakningsfunktioner. Det ska ske både via ordinarie

larmsystem och via reservlarmssystemet.

Felsignalsystem utförs enligt TR02-08-02.

4.4 Störningsskrivare i IED Störningsskrivare ska finnas i samtliga IED innehållande reläskyddsfunktioner.

Samtliga strömmar och spänningar som är anslutna till IED ska registreras. Nollföljds-

ström som beräknas internt i IED ska även registreras. Binära indikeringar som ska

registreras är reläskyddshändelser, blockeringar, interna larm och brytarlägen. Då

brytarsynkroniseringsdon används för in och urkoppling av shuntkondensatorer ska

det i en IED finnas fasvis registrering av till- respektive från-manöver av brytarna.

Störningsskrivaren ska startas vid manöver av brytare för shuntkondensatorn samt vid

reläskyddsstart. Störningsskrivaren ska inte blockeras vid provning.

Ovanstående störningsskrivare ersätter inte den centrala störningsskrivaren som nor-

malt finns i stationen. Start av den centrala störningsskrivaren ska blockeras vid prov-

ning av IED.

Störningsskrivare i IED utförs enligt TR02-08-1.

4.5 Provning Alla mätvärden samt binära in- och ut- funktioner som är vitala för skyddsfunktioner i

en IED ska anslutas via provdon av typ ABB RTXP24. Det ska vara möjligt att prova

samtliga skyddsfunktioner och automatiker via provdonet. Instoppat provhandtag ska

blockera samtliga skyddsfunktioner från att påverka primäranläggningen.

Provning av ingående skydd och automatiker ska kunna göras på ett säkert och enty-

digt sätt. Samtliga kontakter i provdonet ska vara tydligt märkta med funktion.

väng.


12/12

Indikeringar ska även kunna levereras till lokal händelsehanterare. Normalt sker detta

via stationsbuss, men i äldre stationer via utgångskontakter.

4.6 Utlösningskretsar Utlösningskretsar utformas enligt TR02-05-09 .

5 Bilagor

Bilaga 1. Enlinjeschema för tvåbrytarställverk

Bilaga 2. Enlinjeschema för enkelbrytarställverk

Bilaga 3. Spänningskaraktäristik enligt IEC 60 871-1

[Skriv text] Spänningskarakteristik enligt IEC 60 871-1-1 [Skriv text]


Bilaga 3

Sida 1 av 1

Tabell för kortvarig spänningstålighet för shuntkondensatorer enligt IEC 60 871-1

Typ U alt. I (rms) [p.u] Max varaktighet

50 Hz 1,0 Kontinuerligt 50Hz 1,1 12 h under varje

dygn 50 Hz 1,15 30 min under

varje dygn 50 Hz 1,2 5 min 50Hz 1,3 1 min 50 Hz +övertoner

1,3In vid 1,0Cn 1,43In vid 1,1Cn

kontinuerligt Undantag för korta perioder < 5min i samband med låglast och tillåtna spänningsgränser enligt ovan

Ström och spänning för shuntkondensatorn är proportionell och i samband med provning kan Y-axeln istället relateras till märkström.

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

2,2

2,4

2,6

0,01 0,1 1 10 100 1000 10000

U [p.u]

Tid [s]

Spänningstålighet för Shuntkondensatorer vid grundton enligt IEC 60 871-1

shuntkondensatorskydd - svk.se · pdf filevarav ett konstanttidssteg och ett inverttidssteg...

Documents