TEKNISK RIKTLINJE TR

Transkript

1

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

3 Innehåll 1 Allmänt Reläskydd Reläskydd för transformatorer i ställverk med enkelskena eller ställverk med ABC-skenor Reläskydd för transformatorer i tvåbrytarställverk Funktionskrav Differentialskydd (DS och JDS)) Impedansskydd (ZS) Jordfelsskydd (JS och NIS) Vakter Gasvakt (G) Temperaturvakter Tryckvakt för lindningskopplare (P) Lindningskopplarautomatik Tillmanöverblockering (TM-block) Brytarfelsskydd (BFS) Nollspänningsautomatik (U0) Brytarsynkroniseringsdon Tekniska krav Differentialskydd (DS och JDS) Jordfelsskydd (JS och NIS) Vakter Utformning Allmänt Skyddsbestyckning För transformatorer med tvåbrytarställverk på båda sidor För transformatorer med tvåbrytarställverk på en sida och enkelbrytarställverk på andra sidan /16

4 4.2.3 För transformatorer med enkelbrytarställverk på båda sidorna Händelsehantering och indikeringar Larmhantering Störningsskrivare integrerad i reläskydd Provning Utlösningar Bilagor Bilaga 1. Enlinjeschema för tvåbrytarställverk på båda spänningsnivåerna Bilaga 2 Enlinjeschema för tvåbrytarställverk på en spänningsnivå och enkelbrytarställverk på andra Bilaga 3. Enlinjeschema för enkelbrytarställverk på båda spänningsnivåerna /16

5 1 Allmänt Denna TR omfattar grundkrav för alla transformatorer anslutna till stamnätet, vilket i detta fall innebär direktjordade nät med systemspänningarna 400 kv eller 220 kv. De speciella krav som transformatorer med andra typer av nollpunktsjordning ställer, behandlas inte här. För att begränsa felströmmen vid jordfel installeras ibland strömbegränsare (reaktor) i nollpunkten. Denna utrustning behandlas inte i detta dokument. 1.1 Reläskydd Transformatorskyddet skall, förutom att skydda transformatorn, även skydda de delar i transformatorfacket som inte omfattas av samlingsskeneskydd eller i förekommande fall ledningsskydd. För fel i transformatorns skyddszon gäller att dessa alltid skall kopplas bort momentant, men beroende på ställverkstyp, kan utformningen på skydden skilja sig åt. I exemplen nedan så förutsätts att tvåbrytarställverk alltid är utförda med redundanta samlingsskeneskydd medan enkelbrytarställverk är utförda med enkla samlingsskeneskydd Reläskydd för transformatorer i ställverk med enkelskena eller ställverk med ABC-skenor I denna typ av stationer finns som regel inga strömtransformatorer i ställverksfacket utan transformatorskydden ansluts till strömtransformatorer i transformatorns genomföringar. Transformatorskyddet skall i normala fall bara omfatta själva transformatorn, medan övriga apparater i transformatorfacken, såsom brytare, frånskiljare samt eventuell spänningstransformator, normalt omfattas av samlingsskeneskydd (SS skydd). Huvudskydd för transformatorn är differentialskydd och transformatorvakter. Dessa skall vara placerade i olika subsystem. Differentialskydd utgörs av strömdifferentialskydd samt jordströmsdifferentialskydd. Om samlingsskeneskydden inte är i redundant utförande så utgör transformatorskyddet också en del av redundansen för samlingsskenefel. Det innebär att transformatorn skall vara utrustad med impedansskydd på uppsidan som inte får tillhöra samma sub som samlingsskeneskyddet. Nollpunktsströmskydd (NIS) och jordströmsskydd (JS) skall finnas i sub 2. 5/16

6 Brytarfelsskydd (BFS) skall finnas i båda subsystemen för alla typer av ställverk, och för alla brytare runt transformatorn, dock inte för brytare ansluten till oklindning på transformatorn. Nollspänningsautomatik (U0) skall finnas i något av subsystemen. Denna automatik skall lösa bort samtliga brytare som ingår i transformatorfacket Reläskydd för transformatorer i tvåbrytarställverk I denna typ av stationer finns alltid strömtransformatorer i ställverksfacket som transformatorskydden skall vara anslutna till. Undantag gäller för jordströmsdifferentialskydd som skall vara anslutet till strömtransformatorer i transformatorns genomföringar. Jordströmsdifferentialskyddet skall endast finnas i en sub. Transformatorskyddet skall även täcka in apparater, som brytare och mättransformatorer, i de egna facken. Momentan redundans för fel skall alltid finnas lokalt i denna typ av ställverk. I de fall man enbart har tvåbrytarställverk på uppsidan av transformatorn, och enkelskena på andra så kan detta åstadkommas med differentialskydd i ena subsystemet och impedansskydd med riktad momentan funktion i andra subsystemet. Finns det däremot tvåbrytarställverk på båda sidor, så skall differentialskydd finnas i båda subsystemen, då kravet på momentan och selektiv bortkoppling är lika på båda sidorna. Nollpunktsströmskydd (NIS) och jordströmsskydd (JS) skall finnas i sub 2. Brytarfelsskydd (BFS) skall finnas i båda subsystemen för alla typer av ställverk, och för alla brytare runt transformatorn, dock inte för brytare ansluten till oklindning på transformatorn. Nollspänningsautomatik (U0) skall finnas i något av subsystemen. Denna automatik skall lösa bort samtliga brytare som ingår i transformatorfacket. 2 Funktionskrav 2.1 Differentialskydd (DS och JDS)) Strömdifferentialskydd är ett absolut selektivt skydd vars huvuduppgift är att detektera interna fel i transformatorn. Skyddszonen begränsas av 6/16

7 strömtransformatorerna till vilka skyddet är anslutet. Skyddszonen kan variera från att enbart omfatta transformatorn, till att även omfatta andra apparater i ställverket. Beroende på ställverksutformningen skall differentialskydd ingå i en sub eller, då redundanta differentialskydd krävs, i både sub 1 och sub 2. För direktjordade lindningar skall dessutom ett jordströmsdifferentialskydd finnas i sub 1 som är ett känsligare jordfelsskydd för själva transformatorn. Normalt ansluts det till strömtransformatorer i genomföringarna, men om skyddet är anpassat för, och tillräcklig känslighet kan uppnås, kan det även anslutas till strömtransformatorer i ställverket. Strömdifferentialskyddet (DS) skall vara trefasigt och mäta differensen mellan fasströmmarna i transformatorns lindningar och skall fungera för såväl kortslutning som för jordfel. Jordströmdifferentialskyddet (JDS) skall mäta differensen mellan nollföljdsströmmen på fassidan av transformatorn och nollpunktströmmen. Differentialskydden skall med olika inställningar kunna anpassas till olika omsättningar och kopplingsarter som förekommer på transformatorer. Skydden skall vara av lågimpedanstyp. 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 samt för övermagnetisering av transformatorn. Utlösning från differentialskydden skall ge tillmanöverblockering av transformatorn samt starta brytarfelsskydd (BFS) via utlösningskombinationen. 2.2 Impedansskydd (ZS) I stationer där det inte finns redundans för momentan bortkoppling av samlingsskenefel skall ett impedansskydd installeras i den sub där samlingsskeneskydd inte ingår. Impedansskyddet skall anslutas till den sida man spänningssätter transformatorn från, vilket normalt är den med högsta spänningen. Impedansskyddet är i grundutförande ett distansskydd (ZS) som skall ha möjlighet att ha olika räckvidd för bakomliggande respektive framförliggande fel, och att varje steg skall ha en individuellt inställningsbar fördröjning. Skyddet skall ha funktion för såväl jordfel som två och trefasfel. På transformatorer, där det finns flera lindningar och där det är stor skillnad i märkeffekt på dessa, kan ett överströmsskydd med två steg installeras för den lindning 7/16

8 som har lägst märkeffekt i stället för impedansskydd. Anledningen är att impedansskyddet inte kan ställas in med lämplig räckvidd i dessa fall. Impedansskydd som används som transformatorskydd skall ha minst fyra mätsteg (zoner). Det skall vara möjligt att ställa två steg framåt (dvs riktat mot transformatorn) och två steg bakåt (dvs riktat mot bakomliggande samlingsskena). Inställningen för respektive mätsteg skall vara individuell. Jordfelsmätning skall vara möjlig att ställa av för respektive mätsteg. Skyddet skall vara stabilt mot inkopplingsströmstötar samt skall blockeras vid säkringsbrott i mätspänningskretsen. Utlösning från impedansskyddet skall starta brytarfelsskydd (BFS) via utlösningskombinationen. 2.3 Jordfelsskydd (JS och NIS) Nollpunktsströmskydd och jordströmsskydd är reservskydd för transformatorns huvudskydd samt för de samlingsskenor till vilka transformatorn är ansluten. För transformatorer med direktjordad nollpunkt skall denna ha ett nollpunktsströmsskydd (NIS), som mäter ström i nollpunkten. För fulltransformatorer skall varje jordad lindning ha ett eget NIS. I stationer där det inte finns redundans för momentan bortkoppling av samlingsskenefel skall JS och NIS placeras i den sub där samlingsskeneskydd inte ingår. Sparkopplade transformatorer skall utöver NIS även ha ett jordströmsskydd (JS) som mäter nollföljdsström på högspänningssidan. Både NIS och JS skall vara fördröjda då dessa löser för fel även på angränsande objekt. För lindningar som inte är direktjordade eller saknar jordpunkt, typ deltalindning, gäller fortfarande kravet att jordfelsskydd skall finnas, som mäter exempelvis nollpunktsspänning. Hur detta skall vara utfört anges i sådana fall i tekniska beskrivningen för respektive projekt. NIS och JS skall bestå av två oriktade mätsteg, enligt följande specifikation. Steg 1 har konstanttidfördröjning. Detta steg skall vara möjligt att blockera med hjälp av en binär ingång vid tex inkoppling. Steg 2 skall ha tidsfördröjning med inverttidskarakteristik och dessutom vara stabiliserat mot andraton för att undvika funktion vid de inkopplingsströmstötar som förekommer vid inkoppling av både egen och andra krafttransformatorer i nätet. 8/16

9 NIS och JS skall på dess känsligaste steg lösa ut på kortare tid vid inkoppling av transformatorn. Detta benämns som undertid. För denna funktion används lägesbesked från brytarna. Detta besked skall vara utformat så att det är aktivt så länge någon brytare inte är i läge Till, och det är beskedet från brytaren som sist manövreras Till för att transformatorn skall komma i drift (dvs att transformatorbrytarna är Till på båda spänningsnivåerna) som styr undertiden. Undertidsfunktionen skall vara aktiv 5 s efter att sista brytaren tillmanövrerats. Utlösning från jordfelsskydden skall starta brytarfelsskydd (BFS) via utlösningskombinationen. 2.4 Vakter En transformator är utrustad med vakter som utgör en viktig del av skydds- och övervakningsutrustningen. De vanligaste vakterna är gasvakt, temperaturvakt, nivåvakt och strömningsvakt. Om transformatorn är bestyckad med lindningskopplare tillkommer ofta en tryckvakt för den. Dessutom förekommer mellanlägesvakt och temperaturvakt. Av dessa är det normalt endast gasvakt och tryckvakt för lindningskopplaren som löser ut brytarna. För transformatorn är gasvakten den viktigaste vakten. Förutom att den utgör redundans för differentialskyddet, är den det enda skyddet som kan detektera överhettad skarv eller kärnfel. En överhettad skarv eller ett kärnfel ger i allmänhet en långsam utveckling av gas och är mindre tidskritiskt än kortslutning av faslindningarna, som ger en mer explosionsartad utveckling. Denna skillnad i händelseförlopp ska beaktas vid gasvaktens konstruktion. Detta dokument behandlar vaktenheten, dvs insamlingsenheten i kontrollanläggningen för signaler från vakterna på transformatorn Gasvakt (G) Gasvakten (Buchholzrelä) 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. Utlösning från gasvakt skall ge tillmanöverblockering av transformatorn samt starta brytarfelsskydd (BFS) via utlösningskombinationen. 9/16

10 2.4.2 Temperaturvakter För detektering av hög temperatur i lindningar och olja finnas det temperaturvakter. Vakt för oljetemperatur mäter i transformatorns topp och vakt för lindningstemperatur mäter medellindningstemperatur kalibrerad till hotspot temperatur. Temperaturvakter skall endast ge signal men kan i undantagsfall ge utlösning. På vissa transformatorer ska vakt för hög temperatur i lindningskopplare ge utlösning. Om temperaturvakten skall ge utlösning framgår i tekniska beskrivningen för respektive projekt. Om vakten ger utlösning skall den ge tillmanöverblockering av transformatorn samt starta brytarfelsskydd (BFS) via utlösningskombinationen Tryckvakt för lindningskopplare (P) Tryckvakten har normalt en fri kontakt för utlösning. Pulsen från tryckvaktens utlösningskontakt skall impulsfångas samt tidkorrigeras, så att en definierad puls av bestämd längd erhålls vid funktion. Den skall automatiskt brytas ned efter utlöpt tid. Utlösning från tryckvakt skall ge tillmanöverblockering av transformatorn samt starta brytarfelsskydd (BFS) via utlösningskombinationen. 2.5 Lindningskopplarautomatik Transformatorer med lindningskopplare skall ha ytterligare funktioner såsom lindningskopplarautomatik. Till detta behövs ett överströmsskydd, ISM, som momentant blockerar manöver från lindningskopplarautomatiken. Normalt ingår det i lindningskopplarautomatiken. ISM skall utföras med trefasig mätning och ha ett steg. Detta steg dimensioneras efter hur stor ström som lindningskopplaren kan hantera vid manöver. 2.6 Tillmanöverblockering (TM-block) Fel som kan hänföras till transformatorn skall ge tillmanöverblockering (TM-block), som förhindrar inkoppling av transformatorn. Om någon brytare saknas, det vill säga om transformatorns primärbrytare finns i annan station, skall redundanta fjärrutlösningskanaler användas. Denna brytare skall då kunna tillmanöverblockeras på samma sätt som övriga brytare, och deblockering av denna brytare skall endast kunna ske från stationen där transformatorn (skydden) finns. Manövern Deblockering via telesamverkan behöver dock inte vara i redundant utförande. 10/16

11 2.7 Brytarfelsskydd (BFS) Behandlas ej i detta dokument. 2.8 Nollspänningsautomatik (U0) Behandlas ej i detta dokument. 2.9 Brytarsynkroniseringsdon Behandlas ej i detta dokument. 3 Tekniska krav 3.1 Differentialskydd (DS och JDS) Funktionstid: <30 ms Stabiliserat funktionsvärde för DS inställbart: % av transformatorns märkström Stabiliserat funktionsvärde för JDS inställbart:5-35 % av transformatorns märkström Övertonsstabilisering, inställbar: % av uppmätt ström över hela funktionsområdet. Skyddet skall kunna användas på en transformator där en anslutningsledning (kabel) på upp till två km ingår i skyddsområdet. 3.2 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 120A). 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: 0-5 s 11/16

12 Fördröjning vid undertidsutlösning: 3.3 Vakter Tidkorrigering: Inställbar inom Kortaste pulstid som ska kunna fångas: 0,1-0,5 s ms (normalt 120 ms) 10 ms 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 installeras i samma skåp. Det är heller inte tillåtet att ha utrustning för flera objekt (fack) i samma skåp. Reläskydd i sub 1 respektive sub 2 skall vara av olika fabrikat. 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 denna skall vara övervakad 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 transformatorskydden och skall endast kunna deblockeras 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. Inkopplingsblockering skall visas via indikeringslampa samt även 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. 12/16

13 4.2 Skyddsbestyckning För transformatorer med tvåbrytarställverk på båda sidor Denna applikation förutsätter att ingående tvåbrytarställverk har redundanta samlingsskeneskydd installerade för dessa. SUB 1 SUB2 DS, differentialskydd JDS, jordströmsdifferentialskydd BFS, ett brytarfelsskydd per brytare U0, nollspänningsautomatik DS, differentialskydd JS, jordströmsskydd i två steg varav ett med inverttidsfördröjning NIS, nollpunktströmskydd i två steg varav ett med inverttidsfördröjning BFS, ett brytarfelsskydd per brytare G, gasvakt P, tryckvakt (endast om det finns lindningskopplare) För transformatorer med tvåbrytarställverk på en sida och enkelbrytarställverk på andra sidan SUB 1 SUB2 DS, differentialskydd JDS, jordströmsdifferentialskydd BFS, ett brytarfelsskydd per brytare U0, nollspänningsautomatik ZS, impedansskydd JS, jordströmsskydd i två steg varav ett med inverttidsfördröjning 13/16

14 NIS, nollpunktströmskydd i två steg varav ett med inverttidsfördröjning BFS, ett Brytarfelsskydd per brytare G, gasvakt P, tryckvakt (endast om det finns lindningskopplare) För transformatorer med enkelbrytarställverk på båda sidorna SUB 1 SUB2 DS, differentialskydd JDS, jordströmsdifferentialskydd BFS, ett brytarfelsskydd per brytare U0, nollspänningsautomatik ZS, impedansskydd JS, jordströmsskydd i två steg varav ett med inverttidsfördröjning NIS, nollpunktströmskydd i två steg varav ett med inverttidsfördröjning BFS, ett Brytarfelsskydd per brytare G, gasvakt P, tryckvakt (endast om det finns lindningskopplare) 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 genererade felsignaler och detta via såväl ordinarie system som reservlarm. 4.5 Störningsskrivare integrerad i reläskydd Störningsskrivare skall finnas i respektive skyddsterminal tillhörig transformatorn. 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 diffström och bias registreras. Binära indikeringar som skall registreras är reläskyddshändelser samt brytarlägen om de är anslutna till skyddet. Om brytarsynkroniseringsdon finns för transformatorn skall det i ett av skydden finnas registrering av tillmanöver av brytarna per fas. Störningsskrivaren skall startas vid normal manöver av transformatorn 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 RTXP24, och det skall vara möjligt prova skyddets funktioner via detta. Instoppat provhandtag skall blockera samtliga skyddsfunktioners utlösningar. Provning av ingående skydd skall kunna göras på ett säkert och entydigt sätt. Samtliga kontakter i provdonet skall vara tydligt märkta med funktion. Vid provning skall rapportering av händelser samt start av central störningsskrivare blockeras. 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 samt aktivera eventuell fjärrutlösning. 15/16

16 5 Bilagor 5.1 Bilaga 1. Enlinjeschema för tvåbrytarställverk på båda spänningsnivåerna 5.2 Bilaga 2 Enlinjeschema för tvåbrytarställverk på en spänningsnivå och enkelbrytarställverk på andra 5.3 Bilaga 3. Enlinjeschema för enkelbrytarställverk på båda spänningsnivåerna 16/16

17

18

19