TEKNISK RIKTLINJE TR

Transkript

1

2 Utgåva Ändringsnot Datum 1 Första utgåva. Ersätter TR TR /16

3 Innehåll 1 Allmänt Reläskydd Reläskydd för reaktorer i enkelbrytarställverk Reläskydd för reaktorer i tvåbrytarställverk Funktionskrav Jordströmsdifferentialskydd(JDS) Funktioner vid utlöst reläskydd Kortslutningsskydd (ISm) Funktioner vid utlöst reläskydd Jordfelsskydd (JS och NIS) Funktioner vid utlöst reläskydd Vakter Gasvakt Funktioner vid utlöst gasvakt Temperaturvakter Funktioner vid utlöst temperaturvakt Tillmanöverblockering (TM-block) Övervakning av kylutrustning (kylautomatik) Fel i kylutrustningen Funktioner vid utlöst kylautomatik Efterkylning Brytarfelsskydd (BFS) Nollspänningsautomatik (U0) Extremspänningsautomatik Brytarsynkroniseringsdon Tekniska krav Jordströmsdifferentialskydd(JDS) Kortslutningsskydd (ISm) Jordfelsskydd (JS och NIS) Vakter Kylautomatik /16

4 4 Utformning Allmänt Skyddsbestyckning Händelsehantering och indikeringar Larmhantering Störningsskrivare integrerad i reläskydd Provning Utlösningar Bilagor Bilaga 1. Logik för övervakning av kylutrustning Bilaga 2 Enlinjeschema för tvåbrytarställverk Bilaga 3 Enlinjeschema för enkelbrytarställverk /16

5 1 Allmänt Denna TR omfattar grundkrav för alla reaktorer anslutna till stamnätet, vilket i detta fall innebär direktjordade nät med systemspänningarna 400 kv eller 220 kv. Reaktorer på stamnätet används under normal drift för spänningsreglering. De tilloch frånkopplas oftast dagligen. Undantag är om reaktorn har till uppgift att kompensera reaktivt vid långa kabelförband då de normalt alltid är tillkopplade. Reaktorer förses med extremspänningsautomatik, som kan koppla in och ur reaktorn automatiskt, beroende på vilka spänningsnivåer som råder i ställverket. Manöver av reaktorbrytarna sker via brytarsynkroniseringsdon. Utlösningar från reläskydd går dock inte via dessa don. Drift av en reaktor förorsakar i allmänhet så stora värmeförluster, att reaktorn måste förses med kylutrustning. För att kontrollera att kylsystemet fungerar korrekt, samt för att utföra erforderliga ingrepp i anläggningen (såsom utlösning m.m.) installeras en övervakningsutrustning för kylsystemet, benämnd kylautomatik. Då en stor del av kylutrustningen tillhör reaktorns utrustning är den individuella styrningen av pumpar och fläktar inte behandlad i detta dokument. Krav på utförande av reaktorer finns i TR Reläskydd Reaktorskyddet skall, förutom att skydda reaktorn, även skydda de delar av facket som inte skyddas av samlingsskeneskydd eller i förekommande fall linjeskydd. För fel i reaktorns skyddszon gäller att dessa alltid skall kopplas bort momentant, men beroende på ställverkstyp, kan utformningen på skydden skilja sig åt. I exemplen nedan förutsätts att tvåbrytarställverk alltid är utförda med redundanta samlingsskeneskydd medan enkelbrytarställverk är utförda med enkelt samlingsskeneskydd Reläskydd för reaktorer i enkelbrytarställverk I denna typ av stationer finns som regel inga strömtransformatorer i ställverksfacket utan reaktorskydden ansluts till strömtransformatorer i reaktorns genomföringar. Reaktorskyddet skall i normala fall bara omfatta själva reaktorn, medan övriga apparater i reaktorfacket, såsom brytare och jordningskopplare, normalt omfattas av samlingsskeneskyddet. Huvudskydd för reaktorn är jordströmsdifferentialskydd och vakter. Dessa skall vara placerade i olika subsystem. 5/16

6 Jordströmsskydd skall finnas i sub 1 och nollpunktsströmskydd skall finnas i sub 2. Överströmsskydd skall finnas i både sub 1 och sub 2. Brytarfelsskydd (BFS) skall finnas i både sub 1 och sub 2. Nollspänningsautomatik (U0) skall finnas i sub 1 eller i sub Reläskydd för reaktorer i tvåbrytarställverk I denna typ av stationer finns alltid strömtransformatorer i ställverksfacket som reaktorskydden skall vara anslutna till. Undantag gäller för jordströmsdifferentialskyddet som normalt skall vara anslutet till strömtransformatorer i reaktorns genomföringar. Reaktorskyddet skall även täcka in apparater som brytare och jordningskopplare i det egna facket. Momentan redundans för fel skall alltid finnas lokalt i denna typ av ställverk. För att åstadkomma det skall båda subsystemen vara försedda med momentana överströmsskydd, som alltid är kopplade till samma strömtransformator som samlingsskeneskydden. Jordströmsdifferentialskyddet omfattar enbart själva reaktorn då detta skydd skall vara så känsligt som möjligt. Då reaktorns strömtransformatorer är bättre anpassade mot reaktorns lastström skall dessa användas för detta skydd. Jordströmsskydd skall finnas i sub 1 och nollpunktsströmskydd skall finnas i sub 2. Överströmsskydd skall finnas i både sub 1 och sub 2. Brytarfelsskydd (BFS) skall finnas i både sub 1 och sub 2. Nollspänningsautomatik (U0) skall finnas i sub 1 eller i sub 2. 2 Funktionskrav 2.1 Jordströmsdifferentialskydd(JDS) Jordströmsdifferentialskydd är ett absolut selektivt skydd avsett att enbart fungera för interna jordfel i reaktorn. Skyddet skall mäta differensen mellan summan av strömmarna på reaktorns högspänningssida och nollföljdsströmmen i reaktorns nollpunkt. 6/16

7 Om skyddet skall kopplas mot annan strömtransformator än de i reaktorns genomföringar måste omsättningen på dessa vara anpassade mot reaktorns märkström. Detta för att inte få försämrad känslighet. Skyddet skall fungera momentant vid inre fel, och vara stabilt mot yttre fel även vid full mättning av en strömtransformator. Skyddet skall vara stabilt mot de differentialströmmar som förekommer vid inkoppling av reaktorn. Skyddet skall vara av lågimpedanstyp Funktioner vid utlöst reläskydd Utlösning från JDS skall: lösa ut reaktorbrytarna stoppa kylautomatiken ta extremspänningsautomatiken ur drift ge tillmanöverblockering av reaktorbrytaren starta brytarfelsskyddet (BFS) via utlösningskombinationen 2.2 Kortslutningsskydd (ISm) För reaktorer används överströmsskydd som kortslutningsskydd. Eftersom överström kan innebära inre fel i reaktorn så skall detta skydd stoppa kylautomatiken momentant. Utlöst överströmsskydd skall ge tillslagsblockering. Överströmsskyddet ska vara 3-fasigt och bestå av två strömsteg, ett momentant och ett tidsfördröjt. Tidsfördröjningen skall vara av typen konstanttid. För reaktorer som är anslutna till båda skenorna i tvåbrytarställverk skall detta skydd vara anslutet mot summakopplade strömtransformatorer Funktioner vid utlöst reläskydd Utlösning från ISm skall: lösa ut reaktorbrytarna stoppa kylautomatiken. ta extremspänningsautomatiken ur drift. ge tillmanöverblockering av reaktorbrytaren starta brytarfelsskyddet (BFS) via utlösningskombinationen 7/16

8 2.3 Jordfelsskydd (JS och NIS) Det skall finnas både nollpunktsströmsskydd, NIS, och jordströmsskydd, JS för reaktorn. Då dessa löser för fel även på angränsande objekt skall de vara fördröjda. På grund av det dagliga manövrerandet av reaktorbrytaren så har skydden en särskild betydelse då dessa löser bort reaktorn om någon brytarpol inte fungerar. Nollpunktsströmskydd och jordströmsskydd är reservskydd för reaktorns huvudskydd samt för de samlingsskenor till vilka reaktorn är ansluten. Jordfelsskydden utgörs av JS som mäter nollföljdsströmmen genom att summera fasströmmarna, medan NIS mäter ström i nollpunkten. JS placeras i sub 1 och NIS placeras i sub 2. Båda dessa skydd skall ha tidsfördröjning med inverttidskarakteristik. Skyddet skall vara stabiliserat mot andraton för att undvika funktion vid de inkopplingsströmstötar som förekommer vid inkoppling av reaktorn. NIS och JS skall lösa ut vid tillmanöver av reaktorn. Detta benämns som undertid. För denna funktion används lägesbesked från brytarna. Detta besked skall vara utformat så att det är aktivt så länge brytaren, eller vid tvåbrytarställverk brytarna, inte är i läge Till Undertidens funktion skall vara aktiv 5 s efter att reaktorn kopplats in Funktioner vid utlöst reläskydd Utlösning från JS och NIS skall: lösa ut reaktorbrytarna ta extremspänningsautomatiken ur drift starta brytarfelsskyddet (BFS) via utlösningskombinationen. 2.4 Vakter Reaktorn skall ha utlösningsfunktion för gasvakt och temperaturvakt, och skall bortkoppla reaktorn momentant vid fel. Vakterna skall vara anslutna via en vaktenhet som dels indikerar vilken funktion som aktiverats och dels säkerställer utlösningsimpulsens längd (impulskorrigering). Gasvakten utgör redundans för jordströmsdifferentialskyddet och får aldrig placeras i samma subsystem som det. Utlösning från gasvakten stoppar även kylautomatiken momentant då detta indikerar inre fel i reaktorn. Utlöst temperaturvakt indikerar felaktigheter i kylutrustningen, och därför skall utlösning från vakter ge tillmanöverblockering. 8/16

9 Gasvakten (Buchholzrelä) är den viktigaste vakten ur felbortkopplingssynpunkt. Förutom att den utgör redundans för överströmsskyddet vid fasfel och för jordströmsdifferentialskyddet vid jordfel, är den det enda skydd som kan detektera en överhettad skarv eller ett kärnfel. En överhettad skarv eller ett kärnfel ger i allmänhet en långsam utveckling av gas och är mindre tidskritisk än kortslutning av faslindningarna, som ger en mer explosionsartad utveckling. Temperaturvakten har till uppgift att övervaka temperaturen i oljan samt ge kriterium för styrning av kylutrustningen. Vid alltför hög oljetemperatur ska reaktorn frånkopplas. Detta dokument behandlar vaktenheten, dvs insamlingsenheten i kontrollanläggningen för signaler från vakterna på reaktorn Gasvakt Gasvakten har normalt två galvaniskt skilda kontakter med följande funktioner: En som sluter vid långsam gasutveckling, avsedd för felsignal En som sluter vid snabb gasutveckling, oljerusning och låg oljenivå. Kontakten är avsedd för utlösning. Pulsen från gasvakten skall impulsfångas samt tidkorrigeras, så att en definierad puls av bestämd längd erhålls vid funktion Funktioner vid utlöst gasvakt Utlösning från gasvakt skall: lösa ut reaktorbrytarna stoppa kylautomatiken ta extremspänningsautomatiken ur drift ge tillmanöverblockering av reaktorbrytaren starta brytarfelsskyddet (BFS) via utlösningskombinationen Temperaturvakter För detektering av hög temperatur i lindningar och olja finns det temperaturvakter. Vakt för oljetemperatur mäter i reaktorns topp och vakt för lindningstemperatur mäter temperaturen på utvalda ställen i lindningen. Vakten skall ha en signalnivå samt en nivå som ger utlösning Funktioner vid utlöst temperaturvakt Utlösning från temperaturvakt skall: 9/16

10 lösa ut reaktorbrytarna ta extremspänningsautomatiken ur drift ge tillmanöverblockering av reaktorbrytaren starta brytarfelsskyddet (BFS) via utlösningskombinationen 2.5 Tillmanöverblockering (TM-block) Skyddsutlösning för interna fel i reaktorn eller dess brytare skall initiera tillmanöverblockering (TM-block), som förhindrar inkoppling av reaktorn. 2.6 Övervakning av kylutrustning (kylautomatik) För reaktorer med självkylning, dvs som saknar pumpar och fläktar, utgår kraven på kylautomatik. Kylutrustningen startas samtidigt som reaktorn kopplas in. Som startkriterium används att reaktorströmmen överstiger ett inställt värde. Kretsen ska vara så utformad att kylningen bibehålls vid ett eventuellt bortfall av matningsspänningen till övervakningsutrustningen eller vid underhållsprov, dvs aktivering skall ske via en normalt sluten kontakt. Se även bilaga 1. Vid start av kylutrustning är det reaktorns oljecirkulationspumpar som startar. Fläktarna däremot startar efter att inställd temperaturnivå överskridits. Denna funktion ingår i den del av kylutrustningen som tillhör reaktorn Fel i kylutrustningen Samtidigt med start av pumpar enligt ovan, ska en tidkrets aktiveras. Denna skall ge utlösning av reaktorn efter en inställbar tid om inte kylsystemet fungerar. Kriterium på ej fungerande kylsystem ska initieras vid följande funktioner: strömningsvakt (låg strömningshastighet) utlöst säkring för pumpar och fläktar bortfall av matningsspänning (lik- och växelspänning) omkopplare i manöverlåda i felaktigt läge vid start av kylutrustning Inkopplad reaktor med ej fungerande kylsystem skall efter fördröjning ge: utlösning av reaktorbrytare extremspänningsautomatiken tas ur drift. 10/16

11 tillmanöverblockering start av brytarfelsskydd (via utlösningskombination) Funktioner vid utlöst kylautomatik Utlösning från kylautomatiken skall: lösa ut reaktorbrytarna ta extremspänningsautomatiken ur drift ge tillmanöverblockering av reaktorbrytaren starta brytarfelsskyddet (BFS) via utlösningskombinationen Efterkylning Då reaktorn frånkopplas för hand, av extremspänningsautomatiken eller från skydd som inte begränsas av interna reaktorfel, skall kylningen fortgå en inställbar tid efter frånkopplingen. Tiden måste kunna väljas så lång, att inga signaler för otillåtna temperaturer erhålls efter stopp av kylningen. Vid frånkoppling av reaktorn från skydd som ger tillmanöverblockering skall ingen efterkylning ske. 2.7 Brytarfelsskydd (BFS) Behandlas ej i detta dokument. Utlösning från objektets brytarfelsskydd skall ta extremspänningsautomatiken ur drift. 2.8 Nollspänningsautomatik (U0) Behandlas ej i detta dokument. 2.9 Extremspänningsautomatik Behandlas ej i detta dokument Brytarsynkroniseringsdon Behandlas ej i detta dokument. 11/16

12 3 Tekniska krav 3.1 Jordströmsdifferentialskydd(JDS) Funktionstid: < 30 ms Känslighet: < 0,1 gånger reaktorns märkström 3.2 Kortslutningsskydd (ISm) Skyddet skall ha två funktionssteg enligt följande: Inställningsområde steg 1: Funktionstid steg 1: Inställningsområde steg 2: Funktionstid steg 2: 2 till 10 gånger reaktorns märkström <40 ms vid 1,5 gånger ströminställning 1 till 3 gånger reaktorns märkström 0-1,0 s 3.3 Jordfelsskydd (JS och NIS) Inverttidskarakteristik: t = ln I Ia Kurvans startvärde, Ia inställbart: Minsta funktionsström ska vara inställbar: Kortaste funktionstid inställbar: Andratonsstabilisering, inställbar: 80 till 200 A Ia - 4 Ia (normal inställning 120 A). 1 2 s (normal inställning 1,2 s) % av uppmätt ström över hela funktionsområdet. Inverttidsfunktionen skall innehållas inom området Ia till 30 Ia Undertidsfunktion: Tid som undertid skall vara aktiverad: Fördröjning vid undertidsutlösning: 3.4 Vakter Tidkorrigering: Inställbart: Kortaste pulstid som ska kunna fångas: 0-5 s 0,1-0,5 s ms (normalt 120 ms) 10 ms 12/16

13 3.5 Kylautomatik Strömmätning för start av kylutrustning Inställningsområde: 0,4 till 1 gånger reaktorns märkström Tidmätning för efterkylning Inställningsområde: 3-60 min 4 Utformning 4.1 Allmänt Enligt tidigare avsnitt byggs skyddssystemet upp med redundanta system, sub 1 och sub 2. Utrustning för sub 1 och sub 2 får ej vara av samma fabrikat och ej heller installeras i samma skåp. Det är heller inte tillåtet att ha utrustning för flera objekt (fack) i samma skåp. Skydden inkluderas normalt i en eller flera IED som innehåller flera skyddsfunktioner. Skydden skall vara utförda för montage i 19-tums ramverk och vara försedda med ett eller flera 24-poliga provdon typ ABB, RTXP24. Varje IED skall vara tidsynkroniserad via tidstelegram, och ge larm vid utebliven tidsynkronisering. Skydden skall vara försedda med utlösningsindikeringar i form av t.ex. flaggrelä, lysdiod eller teckenfönster. Tillmanöverblockering, som initieras från reläskydd och vakter skall indikeras vid reaktorskydden och skall endast kunna upphävas lokalt t.ex. genom tryckknapp placerad i samma lokal som sub 1 skyddet och helst i samma skåp. Tryckknapp skall vara på lämplig höjd och tydligt markerad. Tillmanöverblockering skall indikeras med lampa samt fjärrindikeras. Tillmanöverblockering skall blockera samtliga tillmanövrar från såväl lokal arbetsplats som fjärrmanöverplats. Undantag kan göras för reservstyrningspaneler där det klart framgår att manöver saknar blockering. Tillmanöverblockering skall behålla läget även vid hjälpspänningsbortfall. 13/16

14 4.2 Skyddsbestyckning Följande skyddsuppsättning gäller för såväl tvåbrytarställverk som ställverk med enkelbrytare. Skyddens skyddszoner skiljer dock i dessa fall. Sub 1 JDS, Jordströmsdifferentialskydd Övervakning av kylutrustning U0, Nollspänningsautomatik (kan placeras i sub 2) ISm, Överströmsskydd i två strömsteg JS, Jordströmsskydd i ett steg med inverttidsfördröjning BFS, Brytarfelsskydd Sub 2 ISm, Överströmsskydd i två strömsteg NIS, Nollpunktströmskydd i ett steg med inverttidsfördröjning G, Gasvakt Temperaturvakt BFS, Brytarfelsskydd 4.3 Händelsehantering och indikeringar Händelser och indikeringar från skydd till signalutrustning sker normalt via stationsbuss, men i äldre stationer via utgångskontakter. 4.4 Larmhantering Signaler från skydd till signalutrustning sker normalt via stationsbuss, men i äldre stationer via utgångskontakter. Alla signaler skall dessutom ge reservlarm. För reservlarm skall skyddet ha egna kontakter för respektive larmgrupp som genereras i terminalen. Dessa skall även indikeras på skyddets front. Om skydden är blockerade skall dessa ge larm, även reservlarm, och detta skall även indikeras på skyddet. 14/16

15 Skyddsterminalen skall ge larm för såväl bortfall av matningsspänning som internt reläfel (IRF) och andra mjukvarubaserade övervakningsfunktioner och detta via såväl ordinarie system som reservlarm. 4.5 Störningsskrivare integrerad i reläskydd Störningsskrivare skall finnas i respektive skyddsterminal tillhörig reaktorn. Samtliga strömmar och spänningar som är anslutna till skyddet skall registreras. Nollföljdsström och nollpunktsspänning som beräknas internt i skyddet skall även registreras. Om teknisk möjlighet finns skall även beräknade värden för differentialström och bias registreras. Binära indikeringar som skall registreras är reläskyddshändelser samt brytarlägen om de är anslutna till skyddet. Om brytarsynkroniseringsdon finns för reaktorn skall det i ett av skydden finnas registrering av till- respektive från-manöver av brytarna per fas. Störningsskrivaren skall startas vid normal manöver av reaktorn och vid reläskyddsstart. Dessutom skall även blockeringar och intern övervakning indikeras. Störningsskrivaren skall inte blockeras vid provning. Ovanstående störningsskrivare ersätter inte den gemensamma störningsskrivaren som normalt finns i stationen. Start av denna skall blockeras vid provning av skydd. 4.6 Provning Alla mätvärden samt binära in- och ut- funktioner som är vitala för skyddets funktion skall anslutas via provdon typ ABB,RTXP24, och det skall vara möjligt att prova skyddets funktioner via detta. Instoppat provhandtag skall blockera samtliga skyddsfunktioner. Provning av ingående skydd skall kunna göras på ett säkert och entydigt sätt. Samtliga kontakter i provdonet skall vara tydligt märkta med funktion. Indikeringar skall även kunna levereras till lokal händelseskrivare. Normalt sker detta via stationsbuss, men i äldre stationer via utgångskontakter. Dessa skall blockeras vid provning. Start av central störningsskrivare skall normalt ske via Goosekommunikation, men i anläggningar utan stationsbuss via utgångskontakt. Start av central störningsskrivare skall blockeras vid provning. 4.7 Utlösningar Utlösning från skyddet skall ske via en fri kontakt, vara trefasig och gå via utlösningskombinationer som skall vara enkelt utförda och enkla att följa. Förutom att aktivera utlösningsmagneter skall de även användas för att aktivera brytarfelsskydd. 15/16

16 5 Bilagor 5.1 Bilaga 1. Logik för övervakning av kylutrustning. 5.2 Bilaga 2 Enlinjeschema för tvåbrytarställverk. 5.3 Bilaga 3 Enlinjeschema för enkelbrytarställverk. 16/16

17

18

19