SO1 - ho-cired
SO1 - ho-cired
SO1 - ho-cired
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
HRVATSKI OGRANAK MEUNARODNE<br />
ELEKTRODISTRIBUCIJSKE KONFERENCIJE – HO CIRED<br />
1. savjetovanje<br />
Šibenik, 18. - 21. svibnja 2008.<br />
Zdenko Strmeki, dipl.ing.<br />
HEP-ODS d.o.o., Elektroslavonija Osijek<br />
zdenko.strmecki@hep.hr<br />
UZEMLJENJE VODA 10(20) kV S TROPOLOŽAJNIM RASTAVLJAEM<br />
UGRAENIM U KOMPAKTNI SKLOPNI MODUL<br />
SAŽETAK<br />
Danas na tržištu postoje metalom oklopljeni i plinom izolirani sklopni moduli za postrojenja 24 kV.<br />
Serija KSMV predstavlja novu generaciju takvih sklopnih blokova. Modul vodnog polja KSMV 24-VP ine<br />
prekida i tropoložajni rastavlja. Upravljanje sa rastavljaem je dozvoljeno samo kada je prekida<br />
iskljuen.<br />
U radu je dano rješenje elektrine blokade uzemljenja voda kada je prisutan povratni napon.<br />
Upotrebom indikatora napona kao autonomnog ureaja s pomonim napajanjem koji pouzdano javlja<br />
postojanje povratnog napona mogue je pored opisane blokadne funkcije ostvariti takoer i lokalnu<br />
svjetlosnu signalizaciju. U logiku rada ureaja ukljuen je povratni napon na vodu i pomoni napon za<br />
napajanje samog ureaja. Ureaj se montira na vrata poslužnog ormaria sklopnog bloka.<br />
U Biltenu HEP-a broj 94, lanak 10.5.19 dopušta uzemljenje voda s daljinski upravljanim<br />
zemljospojnikom. Kroz opisano rješenje u radu bi se izbjegle sve pogrešne manipulacije prilikom<br />
uzemljenja voda ako je prisutan povratni napon.<br />
Kljune rijei: Uzemljenje vodnog polja, indikator napona, blokada uzemljivanja<br />
GROUNDING 10(20) kV FEEDERS BY USING THREE-STATE DISCONNECTOR<br />
MOUNTED INSIDE COMPACT MODULES<br />
SUMMARY<br />
<strong>SO1</strong> – 08<br />
Mario Pisa, dipl.ing.<br />
HEP-ODS d.o.o., Elektroslavonija Osijek<br />
mario.pisacic@hep.hr<br />
Today on the market there are metal encloused and gas- insluated compact modules for 24 kV<br />
facilities. KSMV series is representative of the new generation of that type of the compact modules.<br />
Feeder bay module KSMV 24-VP consists of the circuit breaker and the three-state disconnector.<br />
Manipulation with the disconnector is allowed only when the circuit breaker is switched off.<br />
This article provides the solution for electrical locking of the feeder disconnector and its<br />
grounding function in case when we have voltage still present. By using separate voltage detecting<br />
system with its auxiliary supply voltage, that insures us the indication of the presence of the voltage, it is<br />
also possible to have a local luminous indication along with the locking function. In the logic of the device,<br />
the recovery voltage on the feeder and auxiliary votage to power the device, are included. The device is<br />
being mounted on doors of the control lockers of the compact modules.<br />
In HEP Bilten no. 94, section 10.5.19 is allowing grounding of the feeder by using remotely<br />
controlled grounding part of the feeder disconnector. With the solution described in this article it is<br />
possible to avoid faulty manipulations while trying to ground the feeder when the voltage is still present.<br />
Key words: Feeder grounding, capative voltage indicator, interlocking<br />
1
1. UVOD<br />
1.1. Kratak opis<br />
Serija KSMV predstavlja novu generaciju metalom oklopljenih i plinom izoliranih sklopnih modula.<br />
U modulima su sklopni aparati vakuumski prekida i tropoložajni rastavlja. Upravljanje rastavljaem<br />
mogue je samo kada je prekida iskljuen. Rastavlja ima tri položaja:<br />
a) zatvoren<br />
b) otvoren<br />
c) uzemljen<br />
To su u cijelosti tvorniki dogotovljeni i ispitani moduli. Sklopni moduli namijenjeni su za ugradnju<br />
u zatvorene prostore i normalne pogonske uvjete. Sklopni moduli serije KSMV grade se u etiri osnovne<br />
izvedbe:<br />
a) modul vodnog polja za nazivnu struju 630 A, tipske oznake KSMV 24-VP<br />
b) modul transformatorskog polja za nazivnu struju 2500 A, tipske oznake KSMV 24-TP<br />
c) modul polja za sekcioniranje sabirnica za nazivnu struju 2500 A, tipske oznake KSMV 24-SE<br />
d) modul mjernog polja, tipske oznake KSMV 24-Mp<br />
Upravljanje može biti mehaniko i elektriko (daljinsko).<br />
Mehaniko upravljanje se izvodi sa samog sklopnog modula i detaljno je opisano u uputama<br />
proizvoa [1]. Takvo upravljanje je omogueno nakon otvaranja prednjih vrata modula na odjeljku<br />
pogonskog mehanizma. Upravljanje tropoložajnim rastavljaem je dozvoljeno samo kad je prekida<br />
iskljuen. Upravljanje prekidaem nije ni na koji nain blokirano. Moduli imaju mogunost daljinskog<br />
upravljanja sa svakim od aparata. Ta injenica omoguuje potpunu automatizaciju energetskog<br />
postrojenja izvedenog s ovakvim sklopnim modulima.<br />
Stanje navijenosti uklopne opruge kao i položaj aparata signalizira se s pokazivaima položaja na<br />
slijepoj shemi na prednjem poklopcu mehanizma.<br />
1.2. Definiranje problema<br />
Neka je srednjenaponsko postrojenje izvedeno s kompaktnim sklopnim modulima serije KSMV.<br />
Proizvo sklopnog modula je definirao proceduru uzemljenja na nain da se prvo tropoložajni rastavlja<br />
dovodi u uzemljen položaj i nakon toga se uklapa prekida u polju. Na slici 1. prikazana je jednopolna<br />
shema i mjerna skica modula vodnog polja.<br />
Promatramo modul opremljen za elektriko upravljanje i sa prekidaem i tropoložajnim<br />
rastavljaem. Obzirom da prekida nema blokadni uvjet postavlja se zadatak kako sprijeiti ukljuenje<br />
uzemljivaa u sljedeim sluajevima:<br />
a) prisutan povratni napon u dovodnom polju (prstenasti pogon)<br />
b) energetski transformator je u praznom <strong>ho</strong>du, tj. prisutan napon na sekundarnoj strani<br />
transformatora<br />
c) obje sekcije su pod naponom i želi se uzemljiti jedna polusekcija<br />
Uklapanjem prekidaa uz uzemljen rastavlja dovelo bi do tropolnog kratkog spoja sa zemljom u<br />
sva tri gornja sluaja sa svim njegovim negativnim efektima u postrojenju.<br />
Kako to sprijeiti?<br />
Autori referata predlažu rješenje u nastavku referata.<br />
2
Slika 1. Jednopolna shema i mjerna skica<br />
Sva tri sluaja e biti detaljno analizirana u nastavku referata.<br />
2. RJEŠENJE PROBLEMA<br />
2.1. Uvod<br />
Da bi se prikazala cijela ideja autori predlažu da se analizira realan sklopni modul opremljen<br />
terminalom polja iz familije REF koji se uobiajeno koristi kao sekundarni ureaj u našim postrojenjima.<br />
Dodatno modul treba opremiti s kapacitivnim indikatorom napona familije CAVIN. Oba ureaja su visoko<br />
profesionalna, testirana za sve uvjete i pouzdana obzirom da se trebaju koristiti u upravljakim<br />
krugovima.<br />
2.2. Indikatori napona<br />
Kao što je poznato postoji nekoliko tipova indikatora napona. Svima je zajedniko da na<br />
odgovarajui nain prikazuju postojanje napona ili svjetlosnim signalom ili simbolom. Prema IEC 61243-5<br />
indikacija «ima napona» mora se pojaviti kada je fazni napon u podruju od 45% do 120% nazivnog<br />
linijskog napona. Detaljnije u [2].<br />
Odabrani indikator napona imaju autonomno pomono napajanje. Pomoni napon može biti<br />
24..220 VDC ili 110 230VAC. Predlaže se da se na jedan strujni krug pomonog napona vežu indikator<br />
napona i terminal polja.<br />
Ureaj treba montirati na vrata poslužnog ormaria. Dimenzije ureaja su 144x48x64 mm.<br />
Vlastita potrošnja je max. 1VA, a snaga kontakata kod 30 VDC je 5 A. Cijeli sustav za indikaciju napona je<br />
prikazan na slici 2.<br />
3
4<br />
Slika 2. Integrirani sustav za detekciju napona CAVIN<br />
Kao što se vidi na slici 2. indikator napona je dodatno opremljen s relay 1 i relay 2. Izlazni kontakti<br />
dojavljuju stanje pomonog napona kojim se napaja sam ureaj i stanje napona na vodu. Oni se vladaju u<br />
skladu s tablicom stanja danom na slici 3. Kontakti se mogu koristiti u blokadne i signalne svrhe. Za<br />
blokadne svrhe interesantno je stanje kada je kontakt releja 2 zatvoren. To stanje nastupa samo u<br />
jednom sluaju. Taj sluaj je kada ureaj ima pomoni napon i napon na vodu je simetrian i manji od<br />
graninog kada se dojavljuje da ima napona. Gore reeno se vidi iz tablice stanja na slici 3. To praktino<br />
znai da na vodu nema napona ni u jednoj fazi kada je izlazni kontakt releja 2 zatvoren.<br />
Autori smatraju da je to dovoljno pouzdana informacija na temelju koje se može sigurno zakljuiti<br />
da na vodu nema napona. Zato predlažu kao dalje u referatu, tj. da se tako dobivena informacija iskoristi<br />
u blokadnom krugu upravljanja s tropoložajnim rastavljaem kada ga se želi dovesti u uzemljen položaj.<br />
Relej 1 ima izlazni kontakt. Taj kontakt je izveden kao radni (zatvarajui) i može se koristiti u<br />
signalne svrhe. Pogledajmo koja su stanja pridružena zatvorenom kontaktu.<br />
Slika 3. Tablica stanja releja 1 i releja 2
Kontakt releja 1 je zatvoren kao što se vidi iz tablice stanja u dva sluaja.<br />
a) na vodu je napon simetrian, tj. napona ima<br />
b) na vodu je napon simetrian, ali manji od granice kad dojavljujemo da ga ima, tj. nema<br />
napona<br />
Od proizvoa indikatora napona CAVIN treba tražiti pojašnjenje dali se HV naponi kompariraju<br />
kao fazorske veliine! To svakako treba ispitati u realnim pogonskim uvjetima.<br />
2.3. Terminal polja<br />
Svaki sklopni modul treba opremiti s vlastitim terminalom polja kao osnovnim ureajem preko<br />
kojeg se komunicira sa procesom. Na slici 4. je prikazan zaslon terminala polja s opisom. Detaljnije o<br />
terminalu polja u [3].<br />
Slika 4. Zaslon terminala polja<br />
Predlaže se kao što je ranije kazano za analizu promatrati terminal polja REF 543. Taj ureaj ima<br />
mogunost formiranja blokadne logike za upravljanje s dva tropoložajna rastavljaa unutar funkcijskog<br />
bloka. Ureaj se montira na vrata poslužnog ormaria sklopnog modula KSMV. Slika 5. prikazuje primjer<br />
blokadnog kruga formiranog s terminalom polja.<br />
Slika 5. Primjer sheme blokadnog kruga<br />
5
2.4. Zakljuno u prijedlogu rješenja<br />
Stanje kad je kontakt releja 2 zatvoren, a koje nastupa samo ako indikator napona ima pomoni<br />
napon potreban za vlastiti rad i kad je napon u polju simetrian i manji od graninog proglasimo za<br />
logiku «1». Kroz blokadnu logiku u terminalu polja ostvarimo da je za zatvaranje tropoložajnog<br />
rastavljaa u položaj uzemljen nužan i dovoljan uvjet zatvoreno stanje kontakta releja 2 na pridruženom<br />
binarnom ulazu na terminalu polja.<br />
Autori smatraju da je predložena blokadna logika u ovom referatu korektna i dovoljna za siguran<br />
rad u smislu dovoenja tropoložajnog rastavljaa u uzemljen položaj.<br />
Dodatno treba naglasiti da terminal polja ima signal IRF (internal relay fault) koji se signalizira<br />
lokalno i u nadreeni dispeerski centar. Ukoliko terminal polja otkrije neispravnost u svom radu, blokira<br />
svoje djelovanje i dojavljuje kvar.<br />
U nastavku referata e se napraviti detaljna analiza kada su sklopni moduli KSMV ugraeni u<br />
vodno polje, trafo-polje i sekcijsko polje TS 35/10(20) kV. Neki od vodova 10(20) kV su u prstenastom<br />
pogonu, a neki su radijalni.<br />
3. UZEMLJENJE ZATVARANJEM RASTAVLJAA U SKLOPNOM MODULU KSMV 24<br />
3.1. Vodno polje 24 kV<br />
U nastavku referata se analizira ranije izneseno primijenjeno na dovodnom polju 24 kV u<br />
prstenastoj mreži u kojem je modul KSMV 24-VP. Jednopolna shema vodnog polja prikazana je na slici 6.<br />
Kapacitivni indikator napona dojavljuje postojanje napona na mjestu izmeu strujnih mjernih<br />
transformatora T1 i prekidaa Q. Ako je vodno polje spojeno na sabirnice i želimo ga iskljuiti radi<br />
manevra u mreži ili nekog drugog razloga moramo redom prvo iskljuiti prekida Q, i zatim dovesti<br />
tropoložajni rastavlja Q1 u položaj otvoreno. Na taj nain smo iskljuili vodno polje sa sabirnica. Sljedea<br />
aktivnost je uzemljenje polja dovoenjem rastavljaa Q1 u uzemljen položaj. Obzirom da nemamo<br />
informaciju o postojanju povratnog napona, postoji mogunost da kroz zatvaranje prekidaa bude<br />
napravljen tropolni kratki spoj sa zemljom.<br />
Kako se manipulacija s prekidaem ne blokira, treba uvesti blokadnu logiku kod upravljanja<br />
rastavljaem u smislu dovoenja u uzemljen položaj. Smisao uvoenja blokadne logike je onemoguiti<br />
dovoenje rastavljaa u uzemljen položaj ako postoji povratni napon na vodu.<br />
6<br />
Vodno polje<br />
Slika 6. Jednopolna shema KSMV 24-VP<br />
Q1 tropoložajni rastavlja<br />
Q0 vakuumski prekida<br />
T1 strujni mjerni transformatori<br />
T2 strujni mjerni transformatori<br />
C kapacitivni indikatori napona<br />
Dakle, poštivajui logiku rada KSMV modula, a da bi sprijeili dovoenje tropoložajnog<br />
rastavljaa Q1 u uzemljen položaj, na odgovarajui binarni ulaz terminala polja treba dovesti stanje releja<br />
2 kada je njegov kontakt zatvoren. Iz tablice stanja na slici 3. se vidi da je kontakt releja 2 zatvoren kad je<br />
pomoni napon priveden ureaju i kada su sva tri napona manja od granice «ima napona». Na taj nain<br />
smo definirali bitnu i dovoljno pouzdanu informaciju za formiranje blokadnog kruga. U funkcijskom bloku<br />
CO3DC1 treba omoguiti zatvaranje tropoložajnog rastavljaa u uzemljen položaj samo ako i samo ako je<br />
na pripadajui binarni ulaz dovedena logika jedinica.
Drugim rijeima, tropoložajni rastavlja se može dovesti u uzemljen položaj samo ako nema<br />
napona. Ako je taj uvjet ispunjen, zatvaranjem prekidaa se ostvaruje uzemljenje ali bez mogunosti da<br />
se napravi kratki spoj sa zemljom.<br />
Uvoenjem ove blokadne logike je mogue elektriki upravljati aparatima u sklopnom modulu<br />
vodnog polja bilo sa nivoa terminala polja, bilo sa staninog raunala, bilo iz dispeerskog centra, a da se<br />
ne dogodi uzemljenje voda koji je pod naponom.<br />
3.2. Trafo polje 24 kV<br />
Neka je trafo-polje na sekundarnoj strani opremljeno modulom KSMV 24-TP. Jednopolna shema<br />
sekundarne strane trafo-polja prikazana je na slici 7. Kapacitivni indikator napona dojavljuje postojanje<br />
napona na mjestu izmeu prekidaa i strujnih mjernih transformatora. Ako je energetski transformator u<br />
praznom <strong>ho</strong>du i ako želimo napojiti sabirnice, sljedea akcija je stavljanje tropoložajnog rastavljaa Q1 u<br />
položaj zatvoreno. Dalje ukljuenjem prekidaa Q se zatvara strujni krug i sabirnice su pod naponom.<br />
Obzirom tropoložajni rastavlja Q1 može biti doveden u uzemljen položaj kao rezultat ne<strong>ho</strong>tine akcije ili<br />
greške, ukljuenje prekidaa proizvelo bi tropolni kratki spoj sa zemljom sekundarne strane energetskog<br />
transformatora. Velike struje kratkog spoja bi sigurno proizvele velike štete na energetskom<br />
transformatoru.<br />
Kako se u sklopnom bloku KSMV manipulacija s prekidaem ne blokira, treba i u ovom sluaju<br />
uvesti blokadnu logiku kod dovoenja rastavljaa u uzemljen položaj.<br />
Slika 7. Jednopolna shema KSMV 24-TP<br />
Transformatorsko polje<br />
Q1 tropoložajni rastavlja<br />
Q0 vakuumski prekida<br />
T1 strujni mjerni transformatori<br />
T2 strujni mjerni transformatori<br />
T3 strujni mjerni transformatori<br />
C kapacitivni indikatori napona<br />
Dakle, poštivajui logiku rada KSMV modula, a da bi kao rezultat pogrešne akcije sprijeili<br />
dovoenje tropoložajnog rastavljaa u uzemljen položaj, na odgovarajui binarni ulaz terminala polja<br />
treba dovesti stanje releja 2 kada je njegov kontakt zatvoren. U funkcijskom bloku CO3DC1 terminala<br />
polja treba omoguiti zatvaranje tropoložajnog rastavljaa u uzemljen položaj samo ako i samo ako je na<br />
pripadajui binarni ulaz dovedena logika jedinica sa kontakta releja 2.<br />
Drugim rijeima, u ovom sluaju tropoložajni rastavlja se može dovesti u uzemljen položaj samo<br />
ako nema napona tj. ako transformator nije u praznom <strong>ho</strong>du. Ako je pak transformator u praznom <strong>ho</strong>du,<br />
indikator napona signalizira postojanje simetrinog napona, kontakt releja 2 je otvoren, i tropoložajni<br />
rastavlja se kroz blokadnu logiku nemože dovesti u položaj uzemljen bilo sluajno bilo namjerno.<br />
Obzirom je rastavlja u zatvorenom a ne u uzemljenom položaju, zatvaranjem prekidaa se ostvaruje<br />
napajanje sabirnica sa energijom bez mogunosti da se napravi tropolni kratki spoj energetskog<br />
transformatora.sa zemljom.<br />
Uvodei blokadnu logiku mogue je elektriki upravljati aparatima u sklopnom modulu bilo sa<br />
nivoa terminala polja, bilo sa staninog raunala, bilo iz dispeerskog centra, a da se ne dogodi<br />
uzemljenje transformatora koji je u praznom <strong>ho</strong>du.<br />
3.3. Sekcijsko polje 24 kV<br />
Neka je sekcijsko polje na sekundarnoj strani opremljeno modulom KSMV 24-SE. Jednopolna<br />
shema prikazana je na slici 8. Kao što se vidi iz jednopolne sheme, ono je sastavljeno iz dva sklopna<br />
modula. Svaki od modula mora biti opremljen sa svojim indikatorom napona. Neka lijevom sklopnom<br />
7
modulu na jednopolnoj shemi pripada indikator napona oznake A1. Indikator napona koji pripada desnom<br />
sklopnom modulu neka nosi oznaku A2. Jedan terminal polja pripada cijelom sekcijskom polju.<br />
U lijevom sklopnom modulu kapacitivni indikator napona A1 dojavljuje postojanje napona na<br />
mjestu izmeu tropoložajnog rastavljaa Q1 i prekidaa Q. U desnom sklopnom modulu kapacitivni<br />
indikator napona A2 dojavljuje postojanje napona na mjestu izmeu tropoložajnog rastavljaa Q2 i<br />
strujnih mjernih transformatora T1.<br />
Ako je sekcijsko polje zatvoreno, tj. svi aparati su zatvoreni i ako želimo uzemljiti desnu<br />
polusekciju moramo napraviti sljedee akcije. Prvo treba iskljuiti prekida Q. Sljedea akcija je<br />
dovoenje tropoložajnog rastavljaa Q1 u uzemljen položaj i ukljuenjem prekidaa se uzemljuje desna<br />
polusekcija. Obzirom tropoložajni rastavlja Q1 može biti doveden u uzemljen položaj iako desna<br />
polusekcija može biti iz nekog razloga pod naponom, ukljuenje prekidaa Q proizvelo bi tropolni kratki<br />
spoj sa zemljom.<br />
Kako se manipulacija s prekidaem ne blokira, treba uvesti blokadnu logiku kod upravljanja<br />
rastavljaem Q1 u smislu dovoenje u uzemljen položaj.<br />
8<br />
Sekcijsko polje<br />
Slika 8. Jednopolna shema KSMV 24-SE<br />
Q1 tropoložajni rastavlja<br />
Q2 tropoložajni rastavlja<br />
Q0 vakuumski prekida<br />
T1 strujni mjerni transformatori<br />
T2 strujni mjerni transformatori<br />
C1 kapacitivni indikatori napona<br />
C2 kapacitivni indikatori napona<br />
Dakle, poštivajui logiku rada KSMV modula, a da bi kao rezultat pogrešne akcije sprijeili<br />
dovoenje tropoložajnog rastavljaa Q1 u uzemljen položaj, na odgovarajui binarni ulaz terminala polja<br />
treba dovesti zatvoren kontakt releja 2 pripadajueg indikatoru napona A2. U funkcijskom bloku CO3DC1<br />
terminala polja treba omoguiti zatvaranje tropoložajnog rastavljaa Q1 u uzemljen položaj samo ako i<br />
samo ako je na pridruženi binarni ulaz dovedena logika jedinica sa kontakta releja 2 pripadajueg<br />
indikatoru napona A2.<br />
Drugim rijeima, u ovom sluaju tropoložajni rastavlja Q1 se može dovesti u uzemljen položaj<br />
samo ako i samo ako nema napona na desnoj polusekciji. Zatvaranjem prekidaa Q se ostvaruje<br />
uzemljenje desne polusekcije sabirnica.<br />
Identino je ako želimo uzemljiti lijevu polusekciju, ali uz funkcijski blok CO3DC2 na terminalu<br />
polja za dovoenje u uzemljen položaj rastavljaa Q2 i indikator napona A1.<br />
Gore iznesena blokadna logika omoguuje sigurno elektriko upravljanje aparatima u sklopnom<br />
modulu sekcijskog polja bilo sa nivoa terminala polja, bilo sa staninog raunala, bilo iz dispeerskog<br />
centra, a da se ne dogodi uzemljenje polusekcije sabirnica koja je pod naponom.<br />
4. ZAKLJUAK<br />
Autori referata smatraju da e se pomou predloženog tehnikog rješenja blokade tropoložajnog<br />
rastavljaa izbjei kratki spojevi koji mogu nastati zatvaranjem prekidaa kao zadnje akcije u nizu kad se<br />
želi izvršiti uzemljenje u postrojenju izvedenom s KSMV modulima.<br />
Predloženo u referatu treba testirati u ispitnoj stanici i ponuditi proizvou sklopnih modula kao<br />
gotovo rješenje.
LITERATURA<br />
[1] Metalom oklopljeni i plinom izolirani kompaktni sklopni blokovi za gradnju elektrinih sklopnih<br />
postrojenja srednjeg napona, KONAR EASN d.d. Zagreb, 2003.<br />
[2] Integrated capacitive voltage detecting system CAVIN, Georg JORDAN GmbH, Sigburg, Operating<br />
instructions<br />
[3] Zaštitni i upravljaki terminali RE_54_, Prirunik za operatere, ABB d.o.o. Zaštita i upravljanje,<br />
Zagreb<br />
9
Change language