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