Protecția barelor colectoareși a cuplelor

Dr. ing. Iulia CONSTANTIN

22 Noiembrie 2018

Cuprins

1. Principii generale legate de defectele pe bare

2. Funcții incluse în PDB

3. Defecte interne și defecte externe PDB

4. Arhitectura PDB

5. Zone de protecție PDB

6. Caracteristici de actionare cu frânare PDB

7. Defectul de capăt (End Fault Protection)

8. Declanșare de rezervă la refuz de întreruptor (DRRI)

9. PDB – Siguranța acționării

10. Exemplificare acționare PDB tip B30

11. Protecția cuplelor

1. Principii generale

Defectele pe bare:

• defecte severe, care pot genera instabilitate în SEN

• defecte de regulă rare

• acționarea intempestivă poate afecta sistemul mai mult decât defectul

• protecțiile adiacente elimină defectele de pe bare cu temporizare

(protecții de rezervă)

Două criterii sunt esențiale:

Rapiditate – evitare instabilitate sistem și limitare deteriorări

Stabilitate – pentru evitarea acționării intempestive

Cauze ale unor acționări incorecte:

Erori umane – parametrizare/reglare, șuntări ale curenților

Erori tehnice – saturare TC, inducția remanentă

Conditii tehnice impuse (PDB) (87BB) [PDIF]

Scopul functiei de protectie diferentiala a barelor este de a sesiza scurtcircuitele mono

și polifazate apărute pe bare, în oricare regim de funcționare a acestora, și de a

transmite comenzi de declanșare către toate întreruptoarele conectate pe bara

implicată de defect.

masoară currenții celor trei faze de la toate plecările (inclusive cupla) conectate la

barele colectoare protejate. Zona protejata este delimitata de amplasamentul

transformatoarelor de măsură de curent implicate.

principiul de actionare a Functiei protectiei diferențiale de bare trebuie să se bazeze

pe îndeplinirea simultana a două criterii (ambele criterii din algoritmul de calcul

trebuie să foloseasca exclusiv informatii asupra valorii curenților pe fază ale

plecărilor conectate la bara protejată.

De regulă, criteriile avute în vedere sunt:

(a) Valoarea curentului diferențial pe fiecare fază (calculat ca suma fazorială a

currenților tuturor plecărilor conectate la bara colectoare protejată), trebuie să fie mai

mare decât o valoare reglată și să se plaseze în zona de acționare a unei caracteristici

“de frânare” cu parametrii reglabili.

(b) Valoarea curentului diferential pe fiecare faza (calculat ca suma fazorială a curenților

tuturor plecărilor conectate la sistemul de bare din care face parte bara protejată),

trebuie să fie mai mare decât o valoare reglata și să se plaseze în zona de acționare a

unei caracteristici “de frânare” cu parametrii reglabili.

(c) Direcția (decalajul de fază) curentului de circulație în raport cu bara

colectoare a curenților pe fiecare faza a diferitelor plecari conectate la bara

colectoare protejata, care trebuie sa fie “în fază” în regim normal de sarcină,

<60O “la defecte spre bară” si >90O “la defecte exterioare

barei”.

Pentru aceasta functia de PDB trebuie sa stabilească cu algoritmi specifici

unghiurile

de fază ale curentilor analizați și sa le compare între ele.

Cele doua criterii asociate pot fi : criteriul (a) si criteriul (b), sau criteriul (a) si

criteriul (c).

ținând seama de posibile erori ale transformatoarelor de curent valoarea

minima de actionare trebuie sa fie reglabila la o valoare mai mare de zero, (1)

caracteristica de acționare trebuie să fie de tipul „cu frânare” (2),

curentul de acționare (curentul diferențial) trebuie să fie egal cu modulul

sumei fazoriale a curenților măsurați (3), iar curentul de frânare trebuie sa fie

egal cu suma modulelor fazorilor curenților măsurați (4).

(1) Idiferențial ≥ I min acționare

(2) Idiferențial = kfr I frânare

(3) Idiferential = 𝐼 𝑝𝑙𝑒𝑐𝑎𝑟𝑖(4) Ifrânare = I plecari

2. Funcții incluse în PDB

Protecția barelor colectoare, funcții:

87BB – protecție diferențială de bare (BBP- bus bar protection)

50BF – DRRI (BFP - breaker failure protection)

50EZ – protecție de capăt (EZP - end zone protection)

OBSERVAȚII:

Organizare descentralizată – unități de celulă (field units) și unitate centrală

(main unit) cu comunicație prin fibră optică (optical cable communication)

Baterii de acumulatoare și circuite Vcc separate, comutare automată (bucle

securizate)

TC – secundare separate

Comandă declanșarea întreuptoarelor pe ambele bobine de declanșare

TCTCTC

I1 I2 I3

I =Isc 1+I I2 3+

TCTCTC

I1 I2 I3

I1+I I2 3+ =0

I =Isc 2=I I1 3+

3. Defecte interne și defecte externe

Defect pe bare Defect in retea

Functii de protectie incluse:

PDB

DRRI

Protecție de capăt (End Zone)

4. Arhitectura PDB

TCTCTC

Q0 Q0 Q0

Q1 Q1 Q1

FU

CU

FU FU

Field Unit

Central Unit

I 1 I2 I3

321 IIII

TCTCTC

I1 I2 I3

5. Zone de protecție

Zona protejata de PDB

TC

Q1

Q0

B1-400 kV

Q9

TC

Q2

Q0

B2-400 kV

Q9

TC

Q1

Q0

Q9

LEA 400 kVSibiu Sud

AT-1 LEA 400 kVGadalin

Q12

TC

Q0

Q11

Zona 1 Zona 2

Zone de protectie. Sistem dublu de bare cu CT

Declansare selectiva a zonei cu defect

Q0/Gadalin si Q0/CT

TC

Q1

Q0

B1-400 kV

Q9

TC

Q2

Q0

B2-400 kV

Q9

TC

Q1

Q0

Q9

LEA 400 kV

Sibiu Sud

AT-1 LEA 400 kV

Gadalin

Zona 1 Zona 2

Q2

PDB – Zone de protectie. Cupla prin separatoare

O singura zona. Declansare spre toate intreruptoarele

Idif

Iact

Iact2

Ifr1 Ifr2

p

Ifr

6. Caracteristici de actionare cu frânare

(Asigurare stabilitate la defecte externe apropiate)

321

1

321

1

IIIIIfr

IIIIIdif

m

k

k

m

k

k

IscIfr

Idif

zoneiafarainDefect

IscIfr

IscIdif

zonainDefect

2

0

actionare

stabilitate

Exemplu defect extern:

Iact=0.4 A, p=0.4

Iact2=3.83 A

TCTCTC

Q0 Q0 Q0

Q1 Q1 Q1

FU

CU

FU FU

End Fault

Central Un it

I1

I2

I3

Defectul de capat

Q0 – deconectat

Actionarea PDB NU are rost

Se valideaza o protectie

maximala de curent cu

declansare Q0 capatul opus

7. Defectul de capăt (End Fault Protection)

8. Declanșare de rezervă la refuz de întreruptor (DRRI)

Protecția la refuz declanșare întreruptor trebuie să fie inițiată de la toate

funcțiile de protecție ale plecării protejate prevăzute să comande declanșarea

întreruptorului, conform matricii de declanșare asociată, prin transmiterea unui

semnal logic care indică emiterea unei comenzi de declanșare

trifazate/monofazate-cu specificarea fazei - către Unitatea de Celulă (locală) a

PDB/DRRI.

Funcția DRRI trebuie să acționeze în două trepte:

treapta I-a, la 0-30 ms (de regulă netemporizată), se transmite de la Unitatea

de Celula catre acelasi întreruptor, dar la ambele bobine de declansare, o

repetare a comenzii de declansare (retrip), trifazata / respectiv monofazata, ca

si comanda initiala. În cazul T/AT aceasta repetare a comenzii trebuie trasmisa

si la întreruptorul de la nivelul de tensiune opus si de asemenea la ambele

bobine de declansare.

treapta II-a transmite comenzi de teledeclanșare directa la întreruptoarele de la

capetele opuse ale liniilor, indiferent de mediul de comunicare și respectiv la

celelalte ramuri ale transformatoarelor și trebuie să blocheze functiile RAR precum

si comenzile manuale de conectare a întreruptoarelor deconectate.

Refuzul de declansare a intreruptorului trebuie recunoscut daca sunt îndeplinite

simultan criteriile:

(a) Persistenta, într-un interval de timp dupa emiterea comenzii de declansare prin

protectiile specifice celulei si/sau PDB, sau a comenzii de deconectare prin

actionare voita, a circulatiei unui curent pe plecarea respectiva, de o valoare

care depaseste un prag prereglat.

(b) Nerevenirea la starea de repaos a comenzii de declansare emisa de protectia

care a initiat DRRI.

(c) Declansarea prin protectiile tehnologice combinata cu controlul CSA întreruptor.

In treapta II-a, DRRI trebuie sa transmita comenzi de declansare trifazate, la

ambele bobine de declansare, catre toate întreruptoarele plecarilor adiacente.

Selectarea plecarilor care trebuie declansate se realizeaza conform statutului

separatorilor de bare ale acestora, continuta în Unitatea Centrala, iar comenzile

de declansare sunt transmise de Unitatile de Celula respective.

9. PDB – Siguranța acționării

Acționarea la îndeplinirea simultană a două condiții și blocaj la sesizarea saturației

TC.

De exemplu:

Zona diferențială și zona diferențială globală

Zona diferențială și criteriul de direcție

Zona diferențială și zona diferențială globală

Zona diferențială globală (check zone) utilizează curenții tuturor plecărilor din

stație și NU este supusă blocajelor. Se calculează pentru fiecare fază în parte, în

baza unei caracteristici cu frânare.

Zona diferențială (discriminating zone) se bazează pe poziția separatoarelor și

este blocată în caz de sesizare a saturației TC. Pentru acționare, cel puțin pe o

plecare este necesar ca I > Ireglat (sesizare defect). Se calculează pentru fiecare

fază în parte, în baza unei caracteristici cu frânare.

PDB – Siguranta acționării

Zona diferențială și criteriul de direcție

Zona diferentiala se bazeaza pe pozitia separatoarelor/intreruptoarelor si este

asociata caracteristicii de franare.

Criteriul de directie decide defect in zona daca toti curentii de defect au aceeasi

directie (spre bara cu defect).

11. Exemplificare acționare PDB tip B30

Defect in zona, pe B1

directieaceeasiaucurentiiToti

si

iKIfrIIdifm

k

k

max

1

Q0 Q0 Q0Q0 Q0

Q1

B1 B2

Q1 Q2Q2Q1 Q1 Q2

I1

i1 i2 i5i3

i4

i6

I2

I5

I3

I4

I6

Defect extern, pe B1

654

max

1

IIdefataopusadirectieI

si

iKIfrIIdifm

k

k

PDB este considerată grupa 1-a

Echipate cu o protecție de distanță tratată ca grupa 2-a

Se prevăd 5 trepte independent reglabile pe X, R și temporizări independent

reglabile

Fiecare treaptă (zonă) poate fi setata “nedirecționat”

Comenzile de declanșare sunt trifazate

11. Protecția cuplelor.

Cuple 400 kV sau 220 kV

QZ1 QZ2

P1

P2

BB

-1

QZ16 QZ26

BB1-110 kV

BB2-110 kV

BB

-2

Q0

T16 T26

T1

w1:0, 5 10VAw2: 0,5/3P 50VA

w3: 0,5/3P 30VA

w1:0,5 10VAw2: 0,5/3P 50VA

w3: 0,5/3P 30VA

1200/1

0 ,5FS510VA

1200/15P30

30VA

1200/15P30

30VA

1200/15P30

30VA

A101

A103 A104

F211

F870

A102

Usy

nc

Usy

nc

F211

2150, 5150N, 51N68ERDR

F870

87BB50BF50EZERDR

A101, A102 (BCUs)

25Interlocking

BB

-1

BB

-1

BB

-2

BB

-2

Funcții de protecție

CT - 110 kV