SISTEMSKA ZAŠTITA KOD NEŽELJENIH TOKOVA STRUJA U ...

HRVATSKI OGRANAK MEðUNARODNOG VIJEĆA
ZA VELIKE ELEKTROENERGETSKE SUSTAVE – CIGRÉ
10. savjetovanje HRO CIGRÉ
Cavtat, 6. – 10. studenoga 2011.
B5-16
Miljenko Boras, dipl.ing.el.
KONČAR Inženjering za energetiku i transport d.d.
miljenko.boras@koncar-ket.hr
Mr.sc. Ivan Goran Kuliš, dipl.ing.el.
KONČAR Inženjering za energetiku i transport d.d.
IvanGoran.Kulis@koncar-ket.hr
Darko Jergović, dipl.ing.el.
HŽ Infrastruktura d.o.o. Zagreb
darko.jergovic@hznet.hr
Jadran Franotović, dipl.ing.el.
KONČAR Inženjering za energetiku i transport d.d.
jadran.franotovic@koncar-ket.hr
SISTEMSKA ZAŠTITA KOD NEŽELJENIH TOKOVA STRUJA U ŽELJEZNIČKOJ
KONTAKTNOJ MREŽI 25 kV
SAŽETAK
Pruga Moravice-Rijeka-Šapjane je izrazito brdskog karaktera. Na dionicama željezničke kontaktne
mreže (KM) 25 kV je predviñen paralelan rad elektrovučnih podstanica (EVP) 110/25 kV koje su
priključene na 110 kV prijenosnu mrežu HEP-a. Razlika napona u 110 kV čvorištima paralelno spojenih
napojnih EVP-a uzrokuje struju izjednačenja koja se zatvara većim dijelom preko 110 kV vodova, ali
djelomično i kroz KM 25 kV. Struje izjednačenja koje teku i u neopterećenoj mreži 25 kV izmeñu paralelno
priključenih podstanica, stvaraju gubitke i druge neželjene posljedice.
Zadatak zaštite sustava kod neželjenih tokova struje u KM 25 kV je da pouzdano detektira takva
neželjena stanja. Kod većih iznosa struje izjednačenja sistemska zaštita će upozoriti operatera daljinskog
voñenja koji po potrebi može selektivno razdvojiti paralelno spojene sekcije KM. U slučaju prekida
paralelne veze izmeñu EVP-ova preko veza na prijenosnoj mreži 110 kV, može doći do većeg prijenosa
snage iz jednog dijela prijenosne mreže preko kontaktne mreže 25 kV u drugi dio mreže 110 kV (povrat
snage). Rješenje zaštite od takvog povrata snage je kompleksno; kod povrata električne energije u
prijenosnu mrežu 110 kV je teško razlučiti da li se radi o povratnim strujama (pretakanje energije) u
paralelnom rada EVP-a ili o vraćanju energije regenerativnim kočenjem vlaka.
Lokalna zaštita kod povrata snage koja je realizirana ureñajem zaštite u EVP-u ima ograničenu
osjetljivost. Sistemska zaštita se realizira na centralnoj razini u centru daljinskog voñenja (CDU) gdje se
prenose sva pogonska mjerenja, uklopna stanja EVP-a i KM te detektira neželjen povrat snage
uzrokovan prekidom paralelnog rada 110 kV prijenosne mreže HEP-a. Vektorskim sumiranjem pogonskih
radnih snaga EVP-a u paralelnom radu moguće je zaključiti da li je povrat radne snage u prijenosnu
mrežu uzrokovan kvarnim stanjem prijenosne mreže 110 kV ili električnim kočenjem lokomotive.
Ključne riječi: paralelni rad, regenerativno kočenje, elektrovučne podstanice, kontaktna mreža
SYSTEM PROTECTION FOR UNWANTED CURRENT FLOW IN 25 kV RAILWAY
CONTACT LINE
SUMMARY
Railway "Moravice-Rijeka-Šapjane“ has extremely mountainous profile. It is envisaged that
110/25 kV railway electirification substations over associated 25 kV network sections are in parallel
operation with transmission system. Voltage difference at 110 kV SS suppling electric traction system
causes current flows mostly over 110 kV network, but also partly couses circulating curents over 25 kV
railway electrification network. Circulating currents makes losses and other unintended consequences in
the railway electrification network.
System protection has to reliably detect such unwanted conditions. At higher circulating currents,
protection system will alert the operator who can afterwards separate railway electrification network
sections connected in parallel. Termination of the parallel connection between 110/25 kV railway
1

substations over transmission 110 kV network may led to the large power transfer from one part of the
transmission network to the second part over 25 kV railway electrification network (reverse power flow).
Reverse power flow protection scheme is complex. When reverse power occurs it is difficult to distinguish
whether it is caused by a reverse current in the parallel operation of network (energy transfer) or by the
train regenerative braking.
Local reverse power protection in the 110/25 kV railway substations has limited sensitivity due to
regenerative braking. System protection scheme in the dispatch control centre combines all available
measurements with actual railway electrification network connection diagram and can detect unwanted
reverse power caused by conditions in the transmission network. By active power vector summ of 110/25
kV railway substations it is possible to conclude whether reverse power is caused by conditions in the
transmission network or by regenerative breaking of the electrical veichles.
Key words: Parallel operation, Regenerative braking, Electric traction system, Electric network
1. UVOD
Nastavkom izmjene sustava vuče sa napona 3 kV istosmjerno na napon 25 kV, 50 Hz na pruzi
Moravice-Rijeka-Šapjane i Škrljevo-Bakar predviñeno je pet novih elektrovučnih podstanica (EVP) 110/25
kV i to: Delnice (2x7,5 MVA), Vrata (2x10 MVA), Plase (2x10 MVA), Sušak (2x10 MVA) i Matulji (2x7,5
MVA). EVP Delnice i Vrata priključiti će se na faze L2 i L3, a EVP Plase; Sušak i Matulji na faze L1 i L2
elektroenergetskog sustava 110 kV. Time će biti omogućen paralelni rad EVP Delnice i Vrata s prije
izgrañenom EVP Moravice i, u drugoj grupi EVP-a Plase, Sušak i Matulji.
Tri podstanice će biti u pogonu slijedeće godine, a dvije 2013. godine. Završetkom izmjene
sustava vuče 8 elektrovučnih podstanica 35 kV/3,4 kV istosmjerno prestati će sa radom, a jedna od njih
već je izvan pogona.
1.1. Paralelni rad elektrovučnih podstanica
Napajanje kontaktne mreže kod sustava vuče 25 kV, 50 Hz može biti radijalno i paralelno
Paralelni rad se ostvaruje prespajanjem tzv. neutralne sekcije. Neutralna sekcija (NES) se nalazi na
sredini izmeñu napojnih vodova kontaktne mreže dvije susjedne podstanice (slika 1). Neutralna sekcija je
dužine od 5 m do 50 m, ovisno o izvedbi, i normalno neutralni vod nije pod naponom. Elektrovučno vozilo
prolazi ispod neutralne sekcije s isključenim glavnim prekidačem. U slučaju da se elektrovučno vozilo
zaustavi ispod neutralne sekcije, tada se neutralni vod stavlja pod napon. Uz neutralnu sekciju nalazi se
postrojenje za sekcioniranje s neutralnim vodom (PSN). Prespajanje neutralne sekcije obavlja se
prekidačem u PSN-u. Osnovni uvjet za paralelni rad je da su susjedne podstanice priključene na dvije iste
faze prijenosne mreže 110 kV.
110 kV
110 kV
NES
25 kV 50 Hz
25-30 km (u ravnici) 25-30 km (u ravnici)
Slika 1. Shematski prikaz pretakanja električne energije
Paralelni rad EVP-a razmatran je kao stalno pogonsko stanje pri izradi tehničke dokumentacije za
zamjenu sustava vuče 3 kV istosmjerno u 25 kV 50 Hz na dionicima pruga Moravice - Rijeka, Rijeka -
Šapjane i Škrljevo - Bakar. U tu svrhu izrañen je i elaborat kojim se analiziraju nesimetrično opterećenje
2

prijenosne mreže 110 kV i uvjeti paralelnog rada EVP-a 110/25 kV na pruzi Moravice-Rijeka-Šapjane [5].
Kako je to vrlo teška brdska pruga (s usponom do 30%) uočena je potreba za stalnim paralelnim radom.
Prednosti paralelnog rada EVP-a su:
ravnomjernija opterećenja podstanica,
niža vršna opterećenja podstanica,
stabilniji napon kontaktne mreže,
znatno manji broj preklapanja regulacijskih sklopki učinskih transformatora podstanice,
manji gubici u prijenosu,
manji padovi napona,
manje struje u kontaktnoj mreži,
prilikom prelaska neutralne sekcije nije potrebno isključenje glavnog prekidača elektrovučnog
vozila,
veća prijevozna moć pruge uz istu instaliranu snagu podstanica.
Nedostaci paralelnog rada elektrovučnih podstanica su:
veće struje i snage kratkog spoja u kontaktnoj mreži i postrojenjima za električku vuču,
struje izjednačenja.
Posebno je značajna i ekonomska stavka, energija koja ulazi u postrojenja HŽ-a se naplaćuje, a
energija vraćena u prijenosnu mrežu 110 kV je izgubljena energija za HŽ.
1.2. Regenerativno kočenje elektrovučnih vozila
Regenerativno kočenje je kada elektrovučno vozilo prijeñe iz vožnje u kočenje, a vučni
elektromotori prijeñu iz motorskog u generatorski način rada. Proizvedena energija u postupku kočenja se
vraća natrag u napojni sustav i koristi bilo gdje u sustavu. Prilikom regenerativnog kočenja dio energije
povučene iz prijenosne mreže i utrošene za pogon vlaka vraća se u mrežu ili u željezničku kontaktnu
mrežu [4].
Korištenje regenerativne električne kočnice vozila ima sljedeće prednosti:
uštedu energije vraćanjem dijela energije u mrežu,
manje troškove održavanja s obzirom na smanjenje korištenja mehaničkog kočenja i tako
smanjeno trošenje kočnica,
veću udobnost za putnike zbog dobrog, mekog i stabilnog odaziva sile kočenja,
smanjenje količine prašine u okolišu uzrokovane mehaničkim kočnicama,
smanjenje buke kočenja,
i neizravno, kao posljedicu smanjene potrošnje energije vlakova, smanjenu emisiju CO 2 koja bi
nastala da je trebala biti proizvedena i ta ušteñena energija.
Ulaskom Hrvatske u Europsku uniju i Hrvatske željeznice (HŽ Infrastruktura) morat će osigurati
uvjete za korištenje regenerativnog kočenja na elektrovučnim vozilima.
2. PRIKAZ PROBLEMATIKE
2.1. Struje izjednačenja kod paralelnog rada EVP-a
Razlika napona u 110 kV čvorištima EVP-a u paralelnom radu uzrokuje struju izjednačenja koja
se zatvara većim dijelom preko 110 kV vodova, ali djelomično i kroz kontaktnu mrežu 25 kV, ovisno o
omjeru impedancija vodova 110 kV prema impedancijama transformatora i vodova kontaktne mreže.
Struje izjednačenja koje teku i u neopterećenoj mreži 25 kV izmeñu podstanica u paralelnom radu,
stvaraju gubitke i druge neželjene posljedice. Negativne posljedice struje izjednačenja mogu biti
neravnomjerno opterećenje kontaktne mreže (može doći i do preopterećenja) te povećani gubici
kontaktne mreže. Struja izjednačenja nije mjerljiva lokalno, ona je samo komponenta ukupne struje koja
je mjerljiva ureñajima u kontaktnoj mreži. Razlika napona je vektorska veličina, uzrokovana je razlikom
iznosa i kuta napona na 110 kV. Naponi na mjestu priključka podstanica uglavnom su odreñeni prilikama
u elektroprivrednoj mreži. Pri tome sam iznos struje izjednačenja vrlo malo ovisi od promjene opterećenja
vuče (može se zanemariti). Kako se napon na 25 kV regulira sa automatskim regulatorima napona
transformatora 110/25 kV, razlika napona na 25 kV se djelomično kompenzira ali regulacijom se ne
smanjuje kutna razlika napona čvorišta 110 kV.
Neki poremećaji u elektroprivrednoj mreži (ispadi vodova ili generatora) mogu uzrokovati loše
naponske prilike, a time i struje izjednačenja većih iznosa. Naročito su neugodne razlike kutova napona,
jer se i kod malih razlika javljaju znatnije struje, a razlike kutova teško je kompenzirati. Takve struje mogu
izazvati ne samo povećano zagrijavanje i gubitke u kontaktnoj mreži, već i poremećaj u pogonu kontaktne
3

mreže. Zbog toga treba spriječiti dulje trajanje ovakvih stanja. Negativne posljedice struje izjednačenja
mogu biti:
• neravnomjerno opterećenje kontaktne mreže (može doći i do preopterećenja),
• povećani gubici kontaktne mreže.
Sam iznos struju izjednačenja nije moguće direktno mjeriti (ona je samo komponenta pogonske
struje kontaktne mreže). Detekcija nepoželjnih iznosa struje izjednačenja može se povjeriti centralnom
sustavu za daljinski nadzor i voñenje.
Kod većih iznosa struje izjednačenja kod paralelnog rada EVP-a poželjno je automatski
signalizirati alarmno stanje KM. U tom slučaju operater može po potrebi razdvojiti dotične EVP-e iz
paralelnog rada. U tom slučaju je uputno isključiti paralelni pogon EVP-a pomoću prekidača u PSN-u i
svaka od sekcija EVP-PSN se napaja sa vlastitog EVP-a.
2.2. Povrat snage kod paralelnog rada EVP-a
Veći poremećaji/kvarovi u elektroprijenosnoj mreži (ispadi više vodova) bi mogli uzrokovati
gubitak 110 kV veze izmeñu TS 110 kV. U tom slučaju bi preko paralelno spojenih EVP-a 110/25 kV
potekla znatna snaga izmeñu dva razdvojena dijela prijenosne mreže. U daljem tekstu se ovaj slučaj radi
pojednostavljenja naziva povrat snage kod paralelnog pogona EVP-a.
Kod većih iznosa povrata snage pri paralelnom radu EVP-a poželjno je automatski isključiti
paralelni rad dotičnih EVP-a. Budući da se može smatrati da u izolirano TS 110/x kV ne postoji napajanje
na razini 110 kV vodova, potrebno je isključiti dotični EVP (dovoljno je isključiti 25 kV prekidače
transformatora 110/25 kV). U tom slučaju nije uputno isključiti paralelni pogon pomoću prekidača u PSN-u
jer bi tada sekcija od izoliranog EVP-a do PSN-a ostala praktički bez napajanja.
Detekcija povrata snage može se povjeriti:
• ureñajima relejne zaštite u postrojenju (EVP-u) - lokalna zaštita
• sustavu za daljinski nadzor i voñenje - centralna zaštita.
U slučaju da je pri tome u izoliranoj TS 110/x kV (ona koja više nema izravnu vezu sa 110 kV
EES-om) ostao priključen distribucijski transformator 110/10(20) kV, on se napaja preko 25 kV KM. Ovaj
teoretski moguć slučaj napajanja 10(20) kV distribucijske mreže u izoliranoj TS 110/x kV preko 25 kV
kontaktne mreže je nepovoljan za kontaktnu mrežu (znatno veći iznosi struja izjednačenja).
U slučaju da je pri tome u izoliranoj TS 110 kV ostao priključen generator u jednoj od obližnjih
elektrana, on praktički preko KM 25 kV dvofazno napaja prijenosnu mrežu. Ovaj mogući slučaj je
nepovoljan kako za KM tako i za generator (nesimetrično opterećenje).
2.3. Lokalna zaštita od povrata snage u elektrovučnim podstanicama
U elektrovučnim podstanicama predviñena je zaštita od povrata snage s usmjerenom strujnom
funkcijom releja tipa REF 543 (I·cosφ). Relej se priključuje na mjerne transformatore na 25 kV strani
transformatora 110 /25 kV. Predviñena su dva stupnja prorade alarm i isklop. Kako nije poželjno da do
prekida paralelnog rada doñe kod regenerativnog kočenja elektrovučnog vozila, podešenje funkcije
isklopa treba biti više od povratnih struja pri regenerativnom kočenju. Predviñena osjetljivost isklopa ove
zaštite je >90 A na 25 kV sa vremenom prorade od 5 s.
Pored zaštite od povrata snage predviñena je i usmjerena nadstrujna zaštita. Ova se zaštita
koristi kao rezervna zaštita u postrojenju 110 kV prvenstveno u slučaju kratkog spoja na mreži 110 kV
kod paralelnog rada elektrovučnih podstanica (smjer prorade je prema sabirnicama 110 kV). Zaštita je
izvedena pomoću funkcije releja RET 541 usmjerena nadstrujna zaštita i podnaponska zaštita.
3. SISTEMSKA ZAŠTITA
Ograničenja lokalne zaštite kod povrata snage mogu se uspješno riješiti tako da se ta funkcija
realizira u centru daljinskog upravljanja (CDU). Nadzorom pogonskih stanja cijele kontaktne mreže i
mjerenjem snaga u EVP-ima moguće je zaključiti je li povrat radne snage u prijenosnu mrežu uzrokovan
kvarnim stanjem prijenosne mreže 110 kV ili električnim kočenjem el. vučnog vozila.
Osjetljivost ovako realizirane sistemske zaštite (automatike) može biti znatno bolja od lokalne
zaštite. Vrijeme prorade za ovu funkciju nije zahtjevno, dovoljna su vremena prorade od više desetaka
sekundi. U centar daljinskog upravljanja kontaktne mreže prenose se sva uklopna stanja kontaktne mreže
i pogonska mjerenja.
4

3.1. Ulazne veličine sistemske zaštite
Za centralnu detekciju povrata snage potrebno je u CDU uključiti:
• stanje kontaktne mreže (EVP i PSN) na dionicama koje mogu biti u paralelnom radu,
• mjerenja električnih veličina izmeñu kontaktne i prijenosne mreže (napon,snaga)
3.1.1. Stanje kontaktne mreže
Paralelni rad EVP-a postoji ukoliko su na sekciji „Moravice-Delnice-Vrata“ odnosno „Plase-Sušak-
Matulji“ barem 2 od 3 EVP-a na sekciji meñusobno spojeni preko pripadnih PSN-a.
TS 110 kV
TS 110 kV
TS 110 kV
EVP
KM 25 kV
EVP
EVP
Rijeka
KVR
KVZ
KVR
KVZ
KVR
KVZ
Zagreb
R12
PSN
R12
PSN
R12
Vrata Lokve Delnice Skrad
Moravice
(Matulji) (Rijeka) (Sušak) (Kuzam)
(Plase)
Slika 2. Prikaz rasklopnih mjesta za odreñivanje uklopnog stanja
Na slici 2 prikazana su rasklopna mjesta na kojima se nadziru uklopna stanja. Signali uklopnih
stanja mogu biti: 1 = uključen i 0 = isključen. Nadzirana rasklopna mjesta su:
EVP = 1 u EVP-u jedan od transformatora 110/25 kV u EVP-u uključen na sabirnice 25 kV
(uključen prekidač i rastavljač na 110 kV i 25 kV strani dotičnog transformatora)
KVR = 1 u EVP-u uključen prekidač i rastavljač 25 kV kontaktnog voda - smjer Rijeka
KVZ = 1 u EVP-u uključen prekidač i rastavljač 25 kV kontaktnog voda - smjer Zagreb
R12 = 1 u EVP-u uključen poprečni rastavljač 25 kV - smjer Rijeka/Zagreb
PSN = 1 u PSN-u uključen prekidač i rastavljač 25 kV ili uključen poprečni rastavljač
3.1.2. Mjerne veličine
Sama struja izjednačenja nije mjerljiva veličina, pa se može izračunati korištenjem drugih ulaznih
veličina u EVP-ima i PSN-ima.
Mjerni ureñaji u EVP-ima i PSN-ima nemaju vremenski sinkronizirane mjerne podatke i svima je
referentan lokalni napon za koji im je po definiciji referentan kut od 0°.
Na raspolaganju su slijedeće pojedinačne mjerne veličine koje dolaze u obzir za korištenje:
U EVP-ima:
• naponi u poljima transformatora 110/25 kV na 110 strani - RET 541, apsolutni iznosi
• struje u poljima transformatora 110/25 kV na 110 kV strani - RET 541, apsolutni iznosi
• napon na sabirnicama 25 kV - REF 543, apsolutni iznos
• napon na sabirnicama 25 kV - ION 7330, apsolutni iznosi
• sumarne struje oba transformatora u EVP-u na 25 kV strani - ION 7330, mjere se apsolutni
iznosi i kutovi (kut napona je referentan i iznosi 0°)
• sumarna snaga oba transformatora u EVP-u - ION 7330 (radna, jalova i prividna snaga)
• naponi u poljima 25 kV kontaktne mreže - P438, apsolutni iznosi
• struje u poljima 25 kV kontaktne mreže - P438, mjere se apsolutni iznosi
• snage u poljima 25 kV kontaktne mreže - P438 (radna, jalova i prividna snaga)
• napon u polju kompenzacije na 25 kV - REF 543, apsolutni iznos
5

• struja i snage u polju kompenzacije na 25 kV - REF 543, (radna, jalova i prividna snaga)
Mjerenja iz polja vlastite potrošnje EVP-a i PSN-a su zanemarivih iznosa (transformator 25/0,23
kV, 50 kVA; nazivna struja je 2 A na 25.000 kV).
Radni opsezi korištenih mjernih veličina
Algoritam se provodi samo ukoliko su mjerne i izvedene veličine unutar podešenih granica.
Napon na 110 kV
Napon na svakom od priključenih transformatora u pojedinom EVP-u mora biti unutar podešenja
koja početno odgovaraju naponu u normalnom i u poremećenom pogonu (-15% do +15%). U protivnom
se signalizira alarmno stanje i algoritam se blokira. Ukoliko su u pojedinom EVP-u priključena oba
transformatora, srednja vrijednost mjerenih napona se uzima u algoritam. Pri tome njihova meñusobna
razlika ne smije biti veća od približno 1 kV. Ukoliko je razlika veća od podešene dozvoljene razlike,
signalizira se alarmno stanje i blokira algoritam.
3.2. Sistemski proračun struje izjednačenja
Ukoliko se topologijom ustanovi paralelni pogon EVP-a, proračun struje izjednačenja se provodi
na slijedeći način:
1. Računaju se razlike izmjerenih iznosa napona na 110 kV strani dotičnih EVP-a
2. Iznosi razlika napona se dijele ukupnom impedancijom (kontaktne mreže i transformatora u
EVP-ima) izmeñu dotičnih EVP-a čime se dobivaju struje izjednačenja
Pri tome su:
• impedancije vodova fiksne i poznate
• impedancije transformatora su poznate i djelomično promjenljive ovisno o položaju regulatora
napona. Ukupne pogonske impedancije uklopljenih transformatora u EVP-ima ovise i o
uklopnom stanju, npr. ako su u datom pogonskom slučaju uključena oba transformatora
(uklopljeni njihovi rastavljači i prekidači 110 kV i 25 kV) onda je njihova pogonska impedancija
pola impedancije jednog transformatora.
Utjecaj regulacije napona na 25 kV
Osnovna postavke algoritma su slijedeće:
• u pojedinom EVP-u su regulacijske sklopke transformatora na istim položajima (nije potrebno
algoritmom provjeravati),
• u susjednim EVP-ima regulacijske sklopke ne moraju biti u istim položajima (mogu biti
različito opterećeni). Utjecaj regulacije napona se u algoritmu struje izjednačenja zanemaruje.
Struja izjednačenja (na 110 kV)
Algoritam struje izjednačenja daje rezultat koji se provjerava u odnosu na podešene pragove:
• upozorenje (operater se samo upozorava i ne sugerira se poduzimanje konkretnih akcija)
• alarm (operater se alarmira i sugerira se poduzimanje konkretnih akcija)
Podešenja upozorenja i alarma su pojedinačni parametri, koji se podešavaju po pojedinom paru
EVP-a.
3.2.1. Brzina izvoñenja slijeda i potvrda
Zadovoljavajuće je da se cijeli slijed algoritma ponavlja svakih nekoliko sekundi.
Pouzdanost algoritma (uključujući topologiju i mjerenja) uvećava se uzastopnim ponavljanjem
algoritma. Primjereno je izvoñenje jednog slijeda algoritma svakih nekoliko sekundi, npr. svake 2 s. Ako
rezultat algoritma premaši podešenje upozorenja ili alarma, cijeli algoritam se ponavlja nakon vremena
potrebnog da se osvježe topologija i mjerenja (ovisno o podešenju SCADA i daljinskih stanica, kašnjenju
komunikacije, …; obično nekoliko sekundi). Ukoliko ponovljeni algoritam pokaže da su vrijednosti iznad
podešenja signalizira se upozorenje odnosno alarm.
6

3.3. Sistemska zaštita od povrata snage
Ukoliko se topologijom ustanovi paralelni pogon EVP-a, proračun povrata snage se provodi na
slijedeći način:
1. Računaju se razlike izmjerenih iznosa napona na 110 kV strani dotičnih EVP-a
2. Iznosi razlika napona se dijele ukupnom impedancijom (kontaktne mreže i transformatora u
EVP-ima) izmeñu dotičnih EVP-ova čime se dobivaju struje izjednačenja
3. Na 25 kV strani mjere se radne snage transformatora u EVP-ima. Snage transformatora se
sumiraju po EVP-ima.
4. Na osnovu sume radnih snaga EVP-a (u obzir se uzimaju predznaci) može se zaključiti
postoji li na nekom od EVP-a prevelik iznos povrata snage u mrežu
Pri tome su:
• impedancije vodova fiksne i poznate
• impedancije transformatora su poznate i djelomično promjenljive ovisno o položaju regulatora
napona. Ukupne pogonske impedancije uklopljenih transformatora u EVP-ima ovise i o
uklopnom stanju, npr. ako su u datom pogonskom slučaju uključena oba transformatora
(uklopljeni njihovi rastavljači i prekidači 110 kV i 25 kV) onda je njihova pogonska impedancija
pola impedancije jednog transformatora.
Utjecaj regulacije napona na 25 kV
Osnovna postavke algoritma su slijedeće:
• u pojedinom EVP-u su regulacijske sklopke transformatora na istim položajima (nije potrebno
algoritmom provjeravati),
• u susjednim EVP-ima regulacijske sklopke ne moraju biti u istim položajima (mogu biti
različito opterećeni), Utjecaj na računicu kod raskoraka manjeg od 2-3 položaja se može
zanemariti. Kod većeg raskoraka možda je potrebno predvidjeti mogućnost alarma i
eventualnu blokadu algoritma.
Utjecaj tereta na 25 kV kontaktnoj mreži
Utjecaj vuče odnosno kočenja je velik i stoga, parametri vezani za proračun radnih snaga moraju
uključivati podesive pragove kako bi se algoritam mogao optimirati.
Povrat snage
Algoritam povrata snage daje rezultat koji se provjerava u odnosu na postavljene pragove:
- alarma (operater se alarmira i sugerira se poduzimanje konkretnih akcija)
- isklopa (automatski se izdaje komanda za daljinsko isključenje dotičnog EVP-a)
Podešenja alarma i isklopa su pojedinačni parametri, koji se podešavaju po EVP-ima.
U algoritmu zaštite od povrata snage koriste se:
• izmjerene radne snage EVP-a (P EVP ), gdje se kao pozitivne uzimaju snage koje se uzimaju iz
110 kV mreže, a kao negativne one koje se daju u 110 kV mrežu
• razlike napona paralelno spojenih EVP-a
Povrat snage postoji ako su barem dva od tri EVP-a spojena preko kontaktne mreže i pri tome su
ispunjena tri uvjeta:
a) Razlika napona paralelno spojenih EVP-a na 110 kV strani je veća od podešenja (∆U min ); i
b) Snaga u jednom od EVP-a ima negativan predznak i iznos veći od podešenja (-P min ); i
c1) - ukoliko su u paraleli dva EVP-a, u drugom EVP-u snaga ima pozitivan predznak i iznos
veći od podešenja (P 2 ); ili
c2) - ukoliko su u paralelnom radu tri EVP-a, u druga dva EVP-u snaga ima pozitivan
predznak i iznos veći od podešenja (P 3 ).
3.3.1. Brzina izvoñenja slijeda i potvrda
Zadovoljavajuće je da se cijeli slijed algoritma ponavlja svakih nekoliko sekundi.
Pouzdanost algoritma (uključujući topologiju i mjerenja) uvećava se uzastopnim ponavljanjem
algoritma. Primjereno je izvoñenje jednog slijeda algoritma svakih nekoliko sekundi, npr. svake 2 s. Ako
rezultat algoritma premaši podešenja alarma ili isklopa, cijeli algoritam se ponavlja nakon vremena
7

potrebnog da se osvježe topologija i mjerenja (ovisno o podešenju SCADA i daljinskih stanica, kašnjenju
komunikacije, …; obično nekoliko sekundi). Ukoliko ponovljeni algoritam pokaže da su vrijednosti iznad
podešenja signalizira se upozorenje odnosno alarm.
3.3.2. Povrat snage u slučaju otočnog napajanje distribucije preko KM
Teoretski je moguće da kod paralelnog pogona dva EVP-a doñe do prekida svih 110 kV vodova u
jednoj od TS 110/x kV, a da pri tome ostane uključen distribucijski transformator 110/x kV sa pripadajućim
potrošačima na srednjem naponu. Predviñeni algoritam sistemske zaštite od povrata snage ne bi mogao
uvijek zadovoljavajuće detektirati nedozvoljeno stanje u tom slučaju. Na slici 3. je dana ilustracija tog
teoretskog slučaja.
110 kV
VL3
N
VL2
110 kV
VL3
N
VL2
U2 = 0
U2 >
L1
L1
L2
L3
L2
L3
25 kV 50 Hz
35 kV
Slika 3. Otočno napajanje distribucije preko KM
Kako je pri tome moguće da lokalna zaštita od povrata snage (koja zbog regenerativnog kočenja
mora biti relativno visoko podešena) ne pruža zadovoljavajuću osjetljivost, jedno od mogućih rješenja je
kombiniranje sistemske i lokalne zaštite. Predviñena je mogućnost dohvata stanja topologije KM u
pojedini EVP (da li on radi u paraleli ili ne) s ciljem uvjetnog povećanja osjetljivosti lokalne zaštite od
povrata snage. Drugo moguće rješenje je dodatno mjerenje inverzne komponente napona (U2>) na 110
kV koja je u tom slučaju znatna ili detekcija istovremenog pada oba fazne napona (V

5. LITERATURA
[1] M. Boras: „ISEV-Centralna zaštita kod povrata snage“, Idejno tehničko rješenje, Končar-Inženjering
za energetiku i transport, Zagreb, ožujak 2011.
[2] D. Jergović: „Relejna zaštita pri paralelnom radu elektrovučnih podstanica 110/25 kV“, 5.
savjetovanje HRO CIGRÉ, Cavtat, 4. - 8. studenoga 2001., referat broj R 34-04
[3] M. Lukač, Z. Dokaza, G. Ješe, D. Jergović, I.Bogutovac, Ž. Fak: „Izmjena sustava električne vuče
na pruzi Moravice-Rijeka-Šapjane i Škrljevo-Bakar“, 8. savjetovanje HRO CIGRÉ, Cavtat, 4. - 8.
studenoga 2007., referat broj B3-09
[4] G. Ješe, D. Jergović: „Regenerativno kočenje elektrovučnih vozila“, 9. savjetovanje HRO CIGRÉ,
Cavtat, 8. - 12. studenoga 2009., referat broj B3-17
[5] I. Uglešić, I. Pavić, A. Marušić, V. Milardić, M. Mandić, B. Filipović – Grčić: „Analiza nesimetričnog
opterećenja prijenosne mreže 110 kV i uvjeta paralelnog rada elektrovučnih podstanica 110/25 kV
na pruzi Moravice-Rijeka-Šapjane“, Fakultet elektrotehnike i računarstva, Zavod za visoki napon,
Zagreb, studeni 2007.
9