Standarder och generella krav

Transkript

1 ~ SVENSKA ^ KRAFTNÄT ENHET, VERKSAMHETSOMRÄDE ^«,.^ NK, Kontrollanläggningar ; VÅR beteckning TR DATUM samrad TEKNISK RIKTLINJE UTGÄVA 5 FASTSTÄLLD Standarder och generella krav SvK4005, v4.0,

2 2 (16) Uppdateringar Utgåva Ändringsnot Datum D Ny dokumentmall Uppdatering enligt gällande standarder. Revidering av text. Krav på dokumentation och symboler flyttat till TR08 och TR Krav på reläkontakter infört, i huvudsak enligt tidigare TR utg. C

3 3 (16) Innehåll 1 Allmänt Funktionskrav Allmänt Hjälpspänningsavbrott Självövervakning Livslängd Säkerhet Standarder Standardernas uppbyggnad Krav enligt rådande förhållanden SS-EN Mätande reläer och skyddsutrustningar SS-EN Elektromagnetisk kompatibilitet (EMC) Tekniska krav Allmänt Utanför manöverbyggnaden Sammanställning störmiljökrav Typtestprotokoll Utformning Indikeringar Utformning för provning Bilaga 1 Gällande standarder och krav Mätande reläer och reläskydd Elektromagnetisk kompatibilitet Elektromekaniska reläer... 15

4 4 (16) 1 Allmänt För att uppnå en hög teknisk kvalitet och möjliggöra standardiserade lösningar med utbytbara komponenter krävs att kontrollutrustningar uppfyller vissa generella krav. Kraven i dokumentet gäller för samtliga typer av kontrollutrustningar. I de fall krav kan frångås eller ska ersättas av andra krav anges det för varje specifik utrustning. Krav på systemuppbyggnad och montageprinciper beskrivs i TR respektive i TR Funktionskrav 2.1 Allmänt Utrustning skall alltid vara avsedd för användning under de förhållanden som råder där den finns installerad. Förhållandena påverkas av installationen (kapsling, montage), av anslutningar från annan utrustning och av den omgivande miljön. Utrustning skall uppfylla de krav som ställs i varje aktuellt fall, inklusive de generella krav som alltid ställs av gällande EMC-lagstiftning. I många fall ställs därför hårdare krav på leveranser till Svenska kraftnäts än de krav som finns uppställda av EMC-regelverket Hjälpspänningsavbrott Utrustningar får ej utföra oönskade funktioner i samband med avbrott i hjälpspänningsmatningen. De ska efter ett sådant avbrott automatiskt återstarta. IED:er ska ha sina parametrar lagrade så att inställningar finns kvar efter avbrott i hjälpspänningsmatningen. Indikeringar på IED:er får ej raderas vid hjälpspänningsavbrott Självövervakning Utrustningar försedda med mikroprocessor ska vara försedda med automatisk övervakning som minst övervakar arbetsminnet och att processorn arbetar Livslängd Utrustningar ska vara konstruerade för att fungera på avsett sätt under minst 15 år utan större underhållsinsatser (typ kortbyten, mm.). Reservdelar ska finnas att tillgå i minst 10 år efter att försäljningen upphört.

5 5 (16) Säkerhet Utrustningar med fjärrkommunikation ska med hjälp av verifiering av användarrättigheter, t.ex. med lösenord, förhindra att obehöriga kan hämta eller lämna information. 2.2 Standarder Bilaga 1 utgör en lista på gällande standarder och publikationer på området. Miljökrav framgår av bilagan och av kapitel Standardernas uppbyggnad Svensk standard (beteckning t.ex. SS, SS-EN) baseras ofta helt på en IEC-standard vilket känns igen på att numret efter bokstavskombinationen är samma för båda standarderna (exempel: SS-EN är i praktiken samma dokument som IEC 61000). Standardernas krav kan delas in i några olika kategorier: Allmänna krav Begrepp och definitioner. Mätprinciper. Provmetoder. Fysiska krav Mått. Kontaktprestanda. Brytförmåga. Livslängdsprovning. Isolationsprovning. Mekaniska krav. Tålighet mot vibration, stöt, skakningar. Störmiljökrav Störningar i försörjningen av LS-hjälpspänning. Radiofrekventa störningar (radiofrekventa elektromagnetiska fält). Nätfrekvensprov. EMC-krav (bl.a. MHz-frekvenser, stötspänningar, statisk elektricitet) Krav enligt rådande förhållanden För att bekräfta att utrustningen är avsedd att användas under rådande förhållanden kan protokoll från typtester enligt standard för relevant miljö användas. För att tillämpa standarder är det ofta nödvändigt att först definiera de förhållanden som råder på installationsplatsen. Vägledning för val av störmiljö i form av zon, eller nivå (level) enligt utvalda standarder ges i de följande kapitlen.

6 6 (16) SS-EN Mätande reläer och skyddsutrustningar SS-EN är en produktstandard giltig för olika typer av mätande reläer och automatiker, även sådana som inte direkt används som kontroll- och skyddsutrustning. SS-EN berör regler och krav för elektroniska utrustningar som används för skydd av kraftsystem. Del 22 beskriver tester för att verifiera störtålighet mot elektriska störningar. Del 26 beskriver krav på störtålighet (EMC) i olika miljöer. Krav enligt Zon B gäller i allmänhet utrustning som är installerad inomhus i manöverbyggnaden där åtminstone viss form av dämpning/lindring av störmiljön finns. Krav enligt standardens Zon A gäller i allmänhet utrustning som är installerad utomhus i högspänningsställverket utan någon form av dämpning/lindring av störmiljön SS-EN Elektromagnetisk kompatibilitet (EMC) Seriens uppbyggnad SS-EN är en serie av standarder som avser elektromagnetisk kompatibilitet, EMC. Standarderna beskriver generella krav för alla typer av produkter inom ett visst användningsområde (viss miljö). För utrustning där en produktstandard finns framtagen för aktuellt användningsområde skall produktstandarden ges företräde framför den generella standarden SS-EN vid motstridigheter mellan standarderna. SS-EN serien beskriver krav för många olika aspekter av EMC i olika miljöer. Del 1 ger generell beskrivning av standardens modell och koncept, del 2 berör miljöbeskrivningarna, del 4 berör test- och mätmetoder samt testnivåer. Krav på störtålighet i olika miljöer ges i del 6. Del 6 är vidare indelad i tre underkategorier för olika miljöer. Del 6-1 och 6-3 berör bostads- och kontorsmiljöer. Del 6-2 och 6-4 berör industrimiljö. Del 6-5 berör kraft- och transformatorstationer och liknande miljöer. Framförallt del 6-5 Immunitetsfordringar på utrustning för kraft- och transformatorstationer och liknande miljöer är därför relevant för kontrollutrustning och reläskydd i stamnätstationer. Område med dämpad störmiljö I standarden SS-EN används begreppet protected area som avser ett område i en installation där elektromagnetiska störningar är dämpade jämfört med andra områden i samma installation. Inuti en protected area kan utrustning användas som inte tål den störmiljö som i övrigt förekommer i installationen förutsatt att dämpningen av relevanta störningar är tillräckligt bra.

7 7 (16) De fenomenen som ger de kraftigaste elektromagnetiska störningarna (t.ex. samlingsskenefel) är sällsynta. Det är svårt att mäta och verifiera hur väl området verkligen skyddas mot kraftiga sällsynta störningar. Därför får protected areas som lösning för att installera störkänslig utrustning endast användas efter särskilt beslut av Svenska kraftnät. Skäl för sådant beslut kan vara att tillverkaren eller leverantören visar att utrustningen är väl beprövad från tidigare installationer i samma miljö. Störmiljöer Figur 2, 3 och 4 i kapitel 4 i SS-EN visar de områden och gränssnitt i en kraftstation, ett luftisolerat ställverk respektive ett GIS-ställverk för vilka kraven i standarden gäller. Gränssnitten numreras enligt: 1. Inom ett skyddat område ( protected area ). 2. Inom eller mellan fackskåpsrum och/eller kontrollrum, samt mellan protected area och övrigt kontrollrum. 3. Inom eller till/från mellanspänningsställverk (lokaltransformator). 4. Yttre anslutningar från utanför manöverbyggnaden, t.ex. från högspänningsställverket, samt inom yttre kopplingslådor. I SS-EN anges de testnivåer som skall tillämpas vid prov enligt SS-EN Se SS-EN för detaljerad beskrivning. Acceptanskriterier Uppfyllande av krav enligt SS-EN bedöms med acceptanskriterier (performance criteria): A Avsedd funktion under och efter provet, B- Avsedd funktion efter provet men viss avvikelse under provet, C Tillfälligt bortfall av funktion. Kriterierna och förslag på kriterier för prov av olika typer av utrustning ges i SS- EN , standardens kapitel 5, tabell 2. Om inte annat anges skall utrustningen uppfylla krav på acceptanskriterier enligt SS-EN , standardens kapitel 5, tabell 2.

8 8 (16) 3 Tekniska krav 3.1 Allmänt Utrustningen skall fungera korrekt under nedanstående förhållanden. Krav på reläskydd, reläer och automatiker Omgivningstemperatur Omgivningstemperatur i skåp Nominell sekundär mätström, I N Nominell sekundär mätspänning, U N Hjälpspänning Maximal börda strömingång Maximal börda spänningsingång Strömtålighet Spänningstålighet 0 till + 40 o C 0 till + 55 o C = 1 A eller 2 A = 110 V vs huvudspänning, 50 Hz = 110 V, 220 V ls, (för automatiker även V ls) = 5 VA = 1 VA = 2.4 * I N A kontinuerligt = 100 * I N A 1s = 1.4 * U N kontinuerligt = 2 * U N 1s Relativ luftfuktighet 0-95% Funktionskrav på reläer och reläkontakter framgår även av bilaga 1. Krav på övrig utrustning: Dimensionerande inomhusförhållanden för övrig utrustning anges i TR Utanför manöverbyggnaden Utrustningar för skydd och kontrollanläggning installerade utanför manöverbyggnaden skall fungera korrekt i det temperaturintervall och i den relativa luftfuktighet som förekommer utan växelströmsmatning. Skåpvärme ansluts ej till prioriterad matning. Kapslingar skall vara placerade och utformade för rådande temperatur- och nederbördsförhållanden.

9 9 (16) Dimensionerande utomhusförhållanden anges i TR Sammanställning störmiljökrav Utrustningar i stamnätstationer skall uppfylla de krav på elektromagnetisk kompatibilitet, EMC, i kraft- och transformatorstationer och liknande miljöer som anges i SS-EN Om tillämpbar produktstandard finns framtagen för aktuell typ av utrustning har produktstandarden företräde framför SS-EN Exempel på produktstandard är SS-EN för reläskydd. I tillägg gäller även kraven enligt bilaga Typtestprotokoll Protokoll från typtest enligt gällande standarder ska finnas för produkter som levereras till Svenska kraftnät, inklusive för IED:er och mätutrustning. Protokollet skall vara giltigt för den version av produkten med submoduler (IO-kort) som ingår i leveransen. I protokollet skall anges för vilken störmiljö (zone/level) som provet utförts och vilket acceptanskriterium som används. Resultat från utförda prov skall anges i protokollet. 4 Utformning 4.1 Indikeringar Då färger används för att indikera tillstånd finns följande restriktioner: > Grön färg får endast symbolisera friskt/normalt tillstånd. > Röd färg får endast symbolisera felaktigt/onormalt tillstånd. Indikeringarna kan till exempel vara utformade som flaggor eller lysdioder. 4.2 Utformning för provning Provning av skydd och automatiker ska normalt kunna ske utan att primära anläggningsdelar tas ur drift. För reläskydd innebär detta att de ska vara försedda med, eller externt kunna förses med, provdon. Provdonet ska vara så utformat att omkopplingar, frånskiljningar och kortslutningar av strömkretsar sker automatiskt. Det får ej kräva manuellt trådade kopplingar på sådant sätt att risk för öppen strömkrets föreligger. Mätspänningskrets ska automatiskt frånskiljas utan risk för kortslutning av primär mätspänningskrets. Utlösningssignal ska automatiskt blockeras vid insatt provhandtag. Systemet ska vara så utformat att inga oönskade signaler sänds ut från skyddet vid insättning

10 10 (16) eller borttagning av provhandtaget eller under provning. Kravet gäller även signaler och data som sänds via stationsbussen. Från provdonet ska det vara möjligt att mata in de hårdtrådade storheter som erfordras för att göra ett funktionsprov.

11 11 (16) 5 Bilaga 1 Gällande standarder och krav Reviderad Nedan listas standarder och krav som är relevanta för stamnätstationer. 5.1 Mätande reläer och reläskydd SS-EN , fastställd 2010 Mätande reläer och skyddsutrustningar - Del 1: Gemensamma fordringar. Measuring relays and protection equipment - Part 1: Common requirements. I standarden definieras krav på omgivningstemperatur, utlösningskontakter mm. samt många begrepp som används inom hela SS-EN serien. Utrustningen skall uppfylla krav enligt standarden. Utrustningen skall uppfylla de i standarden specificerade normala miljöförhållandena (normal environmental conditions) om inte annat krav anges. Utrustningen skall klara standardens rekommenderade tillåtna avvikelse i hjälpspänning på % av nominellt värde. Krav på reläkontakter i IED Utlösningsutgång Brytförmåga* Slutförmåga* Krav 30 W vid L/R = 40 ms W vid L/R = 40 ms. Strömbelastningsförmåga Kontinuerligt* 5 A 200 ms* 30 A Brytförmåga (kompletterande krav) Vid L/R 40 ms. 48 V 1,0 A 110 V 0,4 A 220 V 0,2 A *) Krav enligt SS-EN Utlösningsutgångar från IED som normalt ska driva flera objekt ska kunna förses med kraftigare kontakter än i ovanstående tabeller. Kraven för dessa kontakter specificeras i förekommande fall för dessa skydd.

12 12 (16) Signalutgång Strömbelastningsförmåga, kontinuerligt Slutförmåga, L/R > 10 ms Krav 0,4 A 0,4 A Brytförmåga likström, L/R < 40 ms 24 V 0,2 A 48 V 0,1 A 110 V 0,04 A 220 V 0,02 A SS-EN , fastställd 1996 Reläer - Del 21: Vibrations-, stöt-, skak- och vibrationsprovning av mätande reläer och skyddsutrustningar - Provning med sinusvibration Electrical relays - Part 21: Vibration, shock, bump and seismic tests on measuring relays and protection equipment - Section One: Vibration tests (sinusoidal) Utrustningen ska klara klass 1 (normal användning i kraftverk, ställverk och industri) enligt denna standard, med i standarden specificerad provutrustning och metoder. SS-EN , fastställd 1996 Reläer - Del 21: Vibrations-, stöt-, skak- och vibrationsprovning av mätande reläer och skyddsutrustningar - Stöt- och skakprovning Electrical relays - Part 21: Vibration, shock, bump and seismic tests on measuring relays and protection equipment - Section Two: Shock and bump tests. Utrustningen ska klara klass 1 (normal användning i kraftverk, ställverk och industri) enligt denna standard, med i standarden specificerad provutrustning och metoder. SS-EN fastställd 2013 Mätande reläer och skyddsutrustningar - Del 26: EMC-fordringar. Measuring relays and protection equipment - Part 26: Electromagnetic compatibility requirements. Utrustning skall i allmänhet klara krav enligt Zon B (typisk elmiljö). Zon B avser normal fackrums-miljö för ett luftisolerat högspänningsställverk. Zon A relaterar till utomhusmiljön i högspänningsställverket utan några dämpande åtgärder.

13 13 (16) Standarden anger EMC-krav specifikt för mätande reläer och skyddsutrustningar (produktstandard). Generella EMC-krav allmänt tillämpbara i stamnätstationer ges i SS-EN SS-EN fastställd 2014 Mätande reläer och skyddsutrustningar - Del 27: Fordringar avseende produktsäkerhet. Measuring relays and protection equipment - Part 27: Product safety requirements. Standarden är en produktstandard som behandlar produktsäkerhet. Utrustningen skall uppfylla kraven för den miljö där utrustningen finns installerad. Krav på isolation av kretsar Direkt anslutna till strömtransformatorer i ställverk (även återledare och summerade strömmar). Direkt anslutna till spänningstransformatorer i ställverk. 2 kv AC 1 min. 2 kv AC 1 min V LS systemspänning 2 kv AC 1 min V LS systemspänning 0,5 kv AC 1 min. 5.2 Elektromagnetisk kompatibilitet Val av testnivå utifrån störmiljö vid prov enligt SS-EN beskrivs i kapitel SS-EN , fastställd 2009 Elektromagnetisk kompatibilitet (EMC) - Del 4: Mät- och provningsmetoder - Provning av immunitet mot elektrostatiska urladdningar. Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-2: Testing and measuring techniques - Electrostatic discharge immunity test. Utrustningen ska klara krav för aktuell störmiljö enligt denna standard med där specificerad provutrustning och metoder. Om inte val av störmiljö kan göras enligt ovan skall utrustningen klara störmiljö (level) 3 enligt denna standard. SS-EN , fastställd 2006 Elektromagnetisk kompatibilitet (EMC) - Del 4-3: Mät- och provningsmetoder - Provning av immunitet mot utstrålade radiofrekventa elektromagnetiska fält. Electromagnetic compatibility (EMC) Part 4: Testing and measurement techniques-section 3: Radiated, radio-frequency, electromagnetic field immunity test.

14 14 (16) Utrustningen ska klara krav för aktuell störmiljö enligt denna standard med där specificerad provutrustning och metoder. Om inte val av störmiljö kan göras enligt ovan skall utrustningen klara störmiljö (level) 3 (typisk industrimiljö) eller 4 (miljö där fasta eller bärbara radiosändare används inom 1 m från utrustningen) enligt denna standard. Utrustning där fel kan leda till betydande konsekvenser (t.ex. personfara, eller felaktig/utebliven felbortkoppling) skall enligt standarden klara kraven för den högre störmiljönivån. SS-EN , fastställd 2012 Elektromagnetisk kompatibilitet (EMC) - Del 4: Mät- och provningsmetoder - Provning av immunitet mot snabba transienter och pulsskurar. Electromagnetic compatibility (EMC) Part 4: Testing and measurement techniques-section 4: Electrical fast transient/burst immunity test basic EMC publication. Utrustningen ska klara krav för aktuell störmiljö enligt denna standard med där specificerad provutrustning och metoder. Om inte val av störmiljö kan göras enligt ovan skall utrustningen klara (level) 3 (typisk industrimiljö) eller 4 (svår industrimiljö) enligt denna standard. Beskrivning av störmiljöerna enligt SS-EN : Störmiljö 3 är representativ för kontrollrumsmiljö då den förutsätter visst skydd, exempelvis i form av skilda kablar för kraft, kontroll och signaler samt jordade kabelstegar. Störmiljö 4 är representativt för fackskåpsmiljö med yttre anslutningar från ställverket och för utomhusmiljön i ställverket, då den inte förutsätter några särskilda dämpande åtgärder. Störmiljöerna beskrivs i Annex B till standarden. SS-EN , fastställd 2015 Elektromagnetisk kompatibilitet (EMC) - Del 6-5: Generella fordringar - Immunitetsfordringar på utrustning för kraft- och transformatorstationer och liknande miljöer. Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 6-5: Generic standards - Immunity for equipment used in power station and substation environment. Hjälpspänningsmatning LS. Test 4.7: Voltage dips and voltage interruptions: Om utrustning för skyddsfunktioner eller telesamverkan för skyddsfunktioner matas från gemensam LS-central för sub1 och sub2, eller saknar motsvarighet i den andra subben, skall den i samtliga störmiljöer ha förstärkt skydd så att utrustningen klarar hjälpspänningsavbrott i 200 ms utan att funktionen påverkas. En acceptabel

15 15 (16) lösning är att förse utrustningen med matningsdon som medför att hela funktionskedjan uppfyller kravet. Då utrustning installeras i en kraftstation tillkommer krav på immunitet mot ledningsbundna asymmetriska störningar (conducted, common mode disturbances) enligt standardens tabell 4, test Elektromekaniska reläer SS-EN fastställd 2015 Elektromekaniska elementarreläer - Del 1: Allmänna fordringar och säkerhetsfordringar. Electromechanical elementary relays - Part 1: General and safety requirements. Standarden ger allmänna krav och standardnivåer för egenskaper hos elektromekaniska reläer (spänningsnivåer, toleranser, mm.). Utrustningen skall uppfylla kraven enligt standarden. Utrustningens egenskaper skall beskrivas enligt definitionerna och standardnivåerna i standarden. Krav på elektromekaniska reläer i utlösningskretsar Hjälprelä med snabb funktionstid (snabbt relä) Märkspänning, U n 110 eller 220 V LS Kontakter per relä > 1 slutande Tillslagstid < 10 ms Frånslagstid < 10 ms Tillslagsvärde % av U n Frånslagsvärde > 5 % av U n Funktionsområde % av U n Kontakter: Isolationsspänning inom kontaktsats 300 V Isolationsspänning mellan kontaktsatser 300 V Strömbelastningsförmåga för sluten kontakt 200 ms 35 A 1 s 20 A Kontinuerligt 4 A Slutförmåga LS, L/R > 10 ms. 200 ms 30 A 1 s 10 A Brytförmåga LS, L/R < 40 ms. Vid Un = 110 V 0,35 A Vid Un = 220 V 0,17 A

16 16 (16) Hjälprelä med god brytförmåga (övertagande relä) Märkspänning, U n 110 eller 220 V LS Kontakter per relä > 1 slutande Tillslagstid < 40 ms Frånslagstid < 20 ms Tillslagsvärde < 80 % av U n Frånslagsvärde > 5 % av U n Funktionsområde % av U n Kontakter: Isolationsspänning inom kontaktsats 300 V Isolationsspänning mellan kontaktsatser 300 V Strömbelastningsförmåga för sluten kontakt 200 ms 55 A 1 s 30 A Kontinuerligt 6 A Slutförmåga LS, L/R > 10 ms. 200 ms 30 A 1 s 20 A Brytförmåga LS, L/R < 40 ms. Vid Un = 110 V 3 A Vid Un = 220 V 1 A SS-EN fastställd 2018 Elektromekaniska elementarreläer - Del 2: Funktionssäkerhet. Electromechanical elementary relays - Part 2: Reliability. Standarden ger metoder och krav för undersökning och redovisning av funktionssäkerhet hos elektromekaniska reläer. Utrustningens egenskaper skall beskrivas enligt definitionerna i standarden.