FI109246B - Menetelmä ja laitteisto viallisen johtolähdön tunnistamiseksi sähkönjakeluverkon maasulkutilanteessa - Google Patents
Menetelmä ja laitteisto viallisen johtolähdön tunnistamiseksi sähkönjakeluverkon maasulkutilanteessa Download PDFInfo
- Publication number
- FI109246B FI109246B FI981248A FI981248A FI109246B FI 109246 B FI109246 B FI 109246B FI 981248 A FI981248 A FI 981248A FI 981248 A FI981248 A FI 981248A FI 109246 B FI109246 B FI 109246B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- current
- network
- zero
- output
- earth
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/38—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to both voltage and current; responsive to phase angle between voltage and current
- H02H3/382—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to both voltage and current; responsive to phase angle between voltage and current involving phase comparison between current and voltage or between values derived from current and voltage
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
- H02H3/081—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current and depending on the direction
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
- H02H9/08—Limitation or suppression of earth fault currents, e.g. Petersen coil
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
- Locating Faults (AREA)
Description
109246
Menetelmä ja laitteisto viallisen johtolähdön tunnistamiseksi sähkönjakeluverkon maasulkutilanteessa
Keksinnön tausta
Keksintö liittyy menetelmään viallisen johtolähdön tunnistamiseksi 5 sähkönjakeluverkon maasulkutilanteessa, joka sähkönjakeluverkko on monivaiheinen ja käsittää ainakin yhden syöttöpisteen, josta lähtee ainakin kaksi johtolähtöä, menetelmän käsittäessä vaiheet: mitataan sähkönjakeluverkon tähtipisteen ja maan välinen jännite eli nollajännite tai sen kanssa tunnetussa vaihesiirrossa oleva suure, kuten tähtipisteimpedanssin virta tai syötön nolla-10 virta, mitataan johtolähdöittäin johtolähdön vaiheiden summavirta eli nollavirta, verrataan johtolähdöittäin johtolähdön nollavirran vaihekulmaa nollajännitteen vaihekulmaan, tunnistetaan johtolähtö vialliseksi, jos johtolähdön nollavirran vaihekulma verrattuna nollajännitteen tai sen kanssa tunnetussa vaihesiirrossa olevan suureen vaihekulmaan on tietyllä ennalta määrätyllä alueella.
15 Maasulkuviat, joissa johtolähdön jokin vaihe joutuu kosketuksiin maan kanssa, muodostavat huomattavan suuren osan sähkönjakeluverkkojen vioista. Maasulkuvikoja aiheuttavat esimerkiksi kaapeleiden eristeiden vikaantumiset tai ulkopuoliset tekijät kuten puun kaatuminen avojohdolle. Maa-sulkusuojauksen tavoitteena on poistaa mahdollisesti vaaraa aiheuttava vika 20 verkosta mahdollisimman nopeasti kuitenkin siten, että asiakkaiden sähkönsaanti häiriintyy mahdollisimman vähän. Tällöin onkin olennaista, että vain vi-kaantunut johtolähtö erotetaan verkosta ja muiden johtolähtöjen sähkönsaanti \:. jatkuu häiriöttä.
iSähkönjakeluverkko on tavallisesti joko maasta erotettu tai maa-' ; 25 doitettu tähtipisteestään kompensointikuristimen tai resistanssin kautta.
t I · * · ; Maasta erotetussa verkossa vikavirtapiiri sulkeutuu terveiden johtimien maa- » * » '·'· kapasitanssien kautta, koska verkon tähtipiste on maasta erotettu eikä tarjoa v : paluutietä maahan johtuneelle vikavirralle. Kompensoidussa verkossa on ver kon tähtipisteeseen kytketty yksi tai useampi kompensointikuristin eli Peterse-30 nin kela. Kompensointikuristimen tarkoituksena on aiheuttaa vikapaikkaan in-•" ’: duktiivinen virta, joka on vastakkaissuuntainen kapasitiiviseen maasulkuvirtaan verrattuna. Tällöin vikapaikan virta pienenee. Ideaalitapauksessa kuristin kompensoi koko kapasitiivisen maasulkuvirran, jolloin vikapaikkaan jää aino-’ ·* astaan pieni, lähinnä kuristimen häviöistä ja verkon vuotoresistansseista ai- : : 35 heutuva, resistiivinen jäännösvirta. Kuristinta ei kuitenkaan normaalisti voi vi- ; ‘ . rittää täydelliseen kompensointiin, koska tästä seuraava kuristimen ja kapasi- 2 109246 tanssien resonanssi nostaa terveen tilan nollajännitteen liian suureksi. Terveen tilan nollajännitteen nousu on sitä pienempi mitä symmetrisempi verkko on. Kompensointi voidaan toteuttaa joko keskitetysti tai hajautetusti. Keskitetyssä kompensoinnissa kompensointikuristin sijaitsee sähköasemalla ja se on 5 yleensä automaattisesti säätyvä. Hajautetussa kompensoinnissa sijoitetaan pieniä kompensointiyksiköitä hajautetusti verkkoon. Tällöin kompensointiteho muuttuu verkon kytkentätilanteen mukaan. Resistanssin kautta maadoitetussa verkossa vikavirtapiiri sulkeutuu osin terveiden johtimien maakapasitanssien kautta ja osin maadoitusresistanssin kautta. Kompensointikuristimella maa-10 doitetussa verkossa voidaan joissakin tapauksissa käyttää kompensointikuris-timen rinnalle kytkettyä vastusta. Lisäksi voidaan todeta, että kompensointikuristin jo sinälläänkin aiheuttaa pienen resistiivisen komponentin maasulkuvir-taan johtuen kuristimen omasta resistanssista.
Selektiivinen maasulkusuojaus on tekniikan tason mukaisesti Ιοί 5 teutettu käyttämällä ns. suunnattuja maasulkureleitä. Suunnattujen maasulku-releiden toiminta perustuu siihen, että ne mittaavat vikatilanteessa esiintyvien verkon nollajännitteen ja johtolähtöjen nollavirtojen välistä vaihekulmaa. Nol-lajännitteellä tarkoitetaan tässä sähkönjakelujärjestelmän tähtipisteen ja maa-pisteen välistä jännitettä eli vaihejännitteiden summaa ja nollavirralla vaihevir-20 tojen summavirtaa jossakin järjestelmän pisteessä. Nollajännite on likimain samansuuruinen koko järjestelmässä, kun taas nollavirta vaihtelee mittauspisteestä riippuen. Jatkossa oletetaan, että nollavirran positiivinen suunta on johdolta kiskolle päin. Lisäksi, jos ei toisin mainita, positiivisella nollajännitteen ··· ja nollavirran välisellä vaihekulmalla tarkoitetaan, että nollajännite on vaiheel- ·. : 25 taan edellä nollavirtaa. Vastaavasti negatiivinen etumerkki tarkoittaa, että nol- lajännite on vaiheeltaan jäljessä nollavirtaa.
Terveen johtolähdön nollavirran vaihekulma on suunnilleen 90° jäljessä verrattuna verkon nollajännitteen kulmaan. Tämä vaihe-ero ei riipu ver-’·’ kon tähtipisteen käsittelytavasta. Poikkeuksen muodostaa hajautetun maasul- 30 kuvirran kompensoinnin käyttö, kun kompensointikuristimen rinnalle on kyt-•. ·: ketty vastus. Vastus aiheuttaa nollavirtaan pätökomponentin, joka saattaa suu- rentaa terveiden johtolähtöjen nollavirtojen kulmaa nollajännitteeseen verrat-tuna muutamia kymmeniä asteita edellämainitusta arvosta 90°.
’··, Viallisen johtolähdön nollavirran ja verkon nollajännitteen välinen 35 vaihekulma sen sijaan riippuu suuresti verkon tähtipisteen käsittelytavasta. Jos : tähtipiste on maasta erotettu, niin nollavirta on 90° nollajännitettä edellä. Vas- 3 109246 tuksella maadoitetuissa verkoissa vaihe-ero riippuu vastuksen syöttämän re-sistiivisen maasulkuvirran ja verkon maakapasitanssien syöttämän kapasitiivi-sen maasulkuvirran suuruuksien suhteesta ja nollavirran vaihekulma on 0°-90° nollajännitteen vaihekulmaa edellä. Maasulkuvirran kompensointikuristi-5 mella maadoitetussa verkossa vaihe-ero riippuu kuristimen induktiivisen reak-tanssin ja verkon kokonaismaakapasitanssin muodostaman reaktanssin suu-ruussuhteesta. Jos kuristimen reaktanssi on suurempi kuin verkon kapasitiivi-nen reaktanssi, niin nollavirta on vaiheeltaan nollajännitettä edellä. Kuristimen reaktanssin ollessa pienempi kuin verkon kapasitiivinen reaktanssi on nollavir-10 ta vaiheeltaan nollajännitettä jäljessä. Mikäli verkon kapasitiivinen reaktanssi ja kuristimen induktiivinen reaktanssi ovat yhtäsuuret, on nollavirta samassa vaiheessa kuin nollajännite.
Tekniikan tason mukaisissa maasulkureleissä on tavallisesti tarjolla ns. suuntakulma-asettelu, jonka avulla otetaan huomioon verkon tähtipisteen 15 käsittelytapa ja varmistetaan siten selektiivinen maasulkusuojaus. Suuntakulma on muotoa: α±β, jossa a on varsinainen suuntakulma ja β määrittelee ns. laukaisusektorin leveyden eli rajat, joiden puitteissa viallisen johtolähdön irti-laukaisu tapahtuu. Tekniikan tason mukaisesti β on ollut n. 70°-88°, jolloin laukaisualue on <180°. Suuntakulma a asetellaan verkon tähtipisteen 20 käsittelytavan mukaan ja tavallisesti sen arvoksi asetellaan kompensointikuristimella varustetussa verkossa 0°, maasta erotetussa verkossa -90° ja resistanssin kautta maadoitetussa verkossa esimerkiksi -30° tai -60°. Tällainen tekniikan tason mukainen ratkaisu maasta erotetun verkon ja kompensointikuristimella varustetun verkon osalta on esitetty esimerkiksi ·. : 25 julkaisussa E. Lakervi & E. J. Holmes: Electricity distribution network design,
Institution of Electrical Engineers Power Engineering Series 9, Peter ; , Peregrinus Ltd., 1989, ISBN 0 86341 151 7, sivu 140, Fig. 7.10, jossa esitetyt laukaisualueet ovat alle 180°. Ongelmana yllä kuvatussa järjestelyssä on se, ‘ että releiden suuntakulma-asettelu on vaihdettava välittömästi, kun verkossa 30 kytketään kompensointikuristin tai maadoitusvastus päälle tai pois.
s'·! Suuntakulman vaihto voidaan tehdä joko manuaalisesti tai automaattisesti.
.·' Manuaalinen suuntakulman vaihto tehdään joko paikallisesti tai kaukokäytön kautta releen asetteluja muuttamalla. Automaattinen suuntakulman vaihto tapahtuu joko langoittamalla kompensointikuristimen tai maadoitusvastuksen 35 kytkimen apukosketintieto releen loogiseen tuloon tai lähettämällä apukosketintieto sanomana sähköaseman sarjaväylää pitkin. Jos : suuntakulman vaihto tehdään manuaalisesti, on vaarana, että vaihto 4 109246 tä vaihto unohdetaan tehdä. Vaihto edellyttää myös asiantuntemusta ja aikaa, jolloin sitä ei voi tehdä reaaliajassa. Rele saattaa tämän seurauksena olla pitkänkin aikaa väärin aseteltu. Automaattinen vaihto puolestaan lisää järjestelmän monimutkaisuutta ja siten vika-alttiutta. Lisäksi jokin osa verkosta saattaa 5 jossain muualla verkossa tapahtuvan kytkentätilanteen muutoksen johdosta olla toisinaan maasta erotettu ja toisinaan maadoitettu tai kompensoitu. Tällöin vaaditaan releiden asettelujen hallitsemiseksi verkkotietojärjestelmän hyväksikäyttöä. Sellaista ei välttämättä ole ennestään käytössä ja sen hankkiminen aiheuttaa huomattavia taloudellisia kustannuksia.
10 Tavallisten maasulkujen lisäksi etenkin kompensoidussa verkossa esiintyy ns. katkeilevia maasulkuja. Katkeileva maasulku syntyy esimerkiksi maakaapelin eristeessä, jossa läpilyöntivalokaari välillä sammuu ja syttyy taas uudelleen, kun täysi jännite palaa vikapaikkaan. Katkeilevan maasulun läpilyönnit synnyttävät kapeita nollavirtapiikkejä, jotka levennetään suojareleen 15 analogiasuodattimella likimain verkkotaajuisiksi. Suojarele käsittelee muodostettuja verkkotaajuisia nollavirtasignaaleja kuten tavalliseen maasulkuun liittyviä nollavirtasignaaleja. Tekniikan tason mukaisen ratkaisun mukaisesti suunnatulla maasulkureleen toimintakarakteristikalla saattaa toiminta olla epäselek-tiivistä katkeilevilla maasuluilla johtuen katkeilevan maasulkuvian satunnaises-20 ta luonteesta, jolloin mitattu vaihekulma voi joutua tekniikan tason mukaisen suuntareleen toimintasektorin ulkopuolelle. Viallinen johtolähtö ei välttämättä tule laukaistuksi pois ja tällöin maasulkureleiden varasuojana toimiva nollajän-,;:': niterele tai suuntaamaton nollavirtarele laukaisee epäselektiivisesti kaikki joh- tolähdöt jännitteettömiksi.
25 Keksinnön lyhyt selostus • ’ Keksinnön tavoitteena on siten kehittää menetelmä, joka ratkaisee yllä mainitut ongelmat. Keksinnön tavoitteet saavutetaan menetelmällä, jolle v : on tunnusomaista, että mainittu ennalta määrätty alue on laajuudeltaan olen naisesti yli 180° ja samaa ennalta määrättyä aluetta voidaan käyttää viallisen : '. i 30 johtolähdön tunnistamiseen ainakin kahdessa seuraavista sähkönjakeluverkon . ” ‘; vaihtoehtoisista tähtipisteen käsittelytavoista: maasta erotettu verkko, tähtipis- teestään resistanssilla maadoitettu verkko, maasulkuvirran kompensointikuris-; ’ timella varustettu verkko tai kahden edellisen yhdistelmä.
Keksintö perustuu siihen, että laajennetaan suunnatun maasulkure-35 leen toiminta-aluetta siten, että sitä voidaan asetuksia muuttamatta käyttää 1. t; verkon tähtipisteen ainakin kahden vaihtoehtoisen käsittelytavan yhteydessä.
5 109246
Keksinnön mukaisen menetelmän ja järjestelmän etuna on se, että releen suuntakulman asettelua ei tarvita, vaikka tähtipisteen maadoitustapaa muutettaisiin. Tämä helpottaa ja yksinkertaistaa verkon käyttöä, vähentää tarvittavia investointeja ja lisää maasulkusuojauksen toimintavarmuutta. Lisäksi 5 laajempi toiminta-alue parantaa maasulkusuojauksen toimintavarmuutta katkeilevissa maasulkuvioissa sekä maasulkuvioissa, joissa vikaimpedanssi on suuri. Kompensoidussa verkossa keksintö parantaa maasulkusuojauksen toimintavarmuutta tilanteessa, jossa verkon kompensointi on voimakkaasti vino-vireessä ja vikavastus suuri, jolloin nollajännitteen ja nollavirran välinen vaihe-10 kulma voi joutua tekniikan tason mukaisen suuntareleen toimintasektorin ulkopuolelle.
Keksinnön kohteena on lisäksi laitteisto viallisen johtolähdön tunnistamiseksi sähkönjakeluverkon maasulkutilanteessa, joka sähkönjakeluverkko on monivaiheinen ja käsittää ainakin yhden syöttöpisteen, josta lähtee ainakin 15 kaksi johtolähtöä, laitteiston käsittäessä: välineet sähkönjakeluverkon tähtipisteen ja maan välisen jännitteen eli nollajännitteen mittaamiseksi, välineet johtolähdön vaiheiden summavirran eli nollavirran mittaamiseksi johtolähdöittäin, välineet johtolähdön nollavirran vaihekulman vertaamiseen nollajännitteen vaihekulmaan johtolähdöittäin, laitteiston ollessa sovitettu havaitsemaan johtoläh-20 tö vialliseksi, jos johtolähdön nollavirran vaihekulma verrattuna nollajännitteen tai sen kanssa tunnetussa vaihesiirrossa olevan suureen vaihekulmaan on tietyllä ennalta määrätyllä alueella, jolloin laitteistolle on tunnusomaista se, että .I:*: mainittu ennalta määrätty alue on laajuudeltaan olennaisesti yli 180° ja samaa ennalta määrättyä aluetta voidaan käyttää viallisen johtolähdön tunnistami-25 seen ainakin kahdessa seuraavista sähkönjakeluverkon vaihtoehtoisista tähti- * ; pisteen käsittelytavoista: maasta erotettu verkko, tähtipisteestään resistanssilla ; , maadoitettu verkko, maasulkuvirran kompensointikuristimella varustettu verkko • * * tai kahden edellisen yhdistelmä.
‘ Tällaisen laitteiston avulla voidaan keksinnön mukaisen menetel- 30 män tarjoamat edut saavuttaa yksinkertaisella ja edullisella tavalla.
Kuvioiden lyhyt selostus >
Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yh-teydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joista:
Kuvio 1 esittää maasulkuvikaa maasta erotetussa verkossa; 35 Kuvio 2 esittää maasulkuvikaa kompensoidussa verkossa; » > * ·
t * I
6 109246
Kuvio 3a esittää nollajännitteen ja viallisen johtolähdön nollavirran maasta erotetussa verkossa maasulkutilanteessa;
Kuvio 3b esittää nollajännitteen ja viallisen johtolähdön nollavirran vastuksella maadoitetussa verkossa maasulkutilanteessa; 5 Kuvio 3c esittää nollajännitteen ja viallisen johtolähdön nollavirran kompensoidussa verkossa maasulkutilanteessa;
Kuvio 4a esittää nollajännitteen ja terveen johtolähdön nollavirran maasta erotetussa verkossa maasulkutilanteessa;
Kuvio 4b esittää nollajännitteen ja terveen johtolähdön nollavirran 10 vastuksella maadoitetussa verkossa maasulkutilanteessa;
Kuvio 4c esittää nollajännitteen ja terveen johtolähdön nollavirran hajautetusti kompensoidussa verkossa, jossa lisäksi käytetään kompensointi-kuristimen rinnalle kytkettyä lisävastusta, maasulkutilanteessa.
Keksinnön yksityiskohtainen selostus 15 Vaikka seuraava keksinnön erään sovellutusmuodon selostus poh japuukin keskijännitejakeluverkoissa yleisesti käytettäviin periaatteisiin, ei tämä rajoita keksintöä mihinkään tiettyyn jännitetasoon tai verkkotyyppiin.
Kuviossa 1 on esitetty maasulku maasta erotetussa verkossa. Selkeyden vuoksi on esitetty yksinkertainen kokoonpano, jossa on yksi verkkoa 20 syöttävä muuntaja HV/MV, joka kiskoston välityksellä syöttää kahta johtoläh-töä. Verkon kolme vaihetta on merkitty symboleilla L1, L2 ja L3. Maasulku ta- i , , pahtuu pisteessä a ja vikakohdan virta on If. Vikaresistanssia on merkitty sym- bolilla Rf. C1 kuvaa terveen lähtö 1:n yhden vaiheen L1, L2 tai L3 maaka-• pasitanssia ja C2 vikaantuneen lähtö 2:n yhden vaiheen L1, L2 tai L3 maaka- 25 pasitanssia. Maasulkuvirta kulkee pisteestä a vikaresistanssin Rf läpi maahan.
'i”: Maasta maasulkuvirta kulkee johtimien maakapasitanssien C1 ja C2 kautta :’v kiskoston ja muuntajan HV/MV kautta takaisin pisteeseen a. Maasulkuvirran kulkusuuntaa järjestelmän eri pisteissä on kuvattu johtimiin piirretyillä nuolilla.
Suunnattu maasulkusuojaus toimii seuraavasti: mitataan verkon , , : 30 nollajännite. Nollajännite voidaan mitata esimerkiksi jännitemuuntajan (ei esi- ,'*] tetty) avokolmiokäämityksestä tai verkon tähtipisteen ja maan välille kytketyn yksivaihemuuntajan (ei esitetty) toisiosta. Maadoitetussa ja keskitetysti kom-V pensoidussa verkossa voidaan nollajännitteen asemesta käyttää polarisoivana suureena virtamuuntajalla mitattua tähtipisteimpedanssin virtaa tai syötön nol-, 35 lavirtaa. Maadoitetussa verkossa kyseinen nollavirta on samassa vaiheessa nollajännitteen kanssa ja kompensoidussa verkossa 90° jäljessä nollajännitet-
» I
7 109246 tä. Lisäksi mitataan johtolähtöjen nollavirrat eli johtolähtöjen 1 ja 2 vaiheiden L1, L2 ja L3 summavirrat ΣΙ1 ja ΣΙ2. Nollavirta voidaan mitata esimerkiksi summakytkennän tai kaapelivirtamuuntajan avulla (ei esitetty). Summakytken-tä muodostetaan kytkemällä eri vaiheiden L1, L2 ja L3 virtamuuntajien (ei esi-5 tetty) toisiot rinnan. Kun nollajännite ja nollavirrat on mitattu, verrataan niiden kunkin nollavirran vaihekulmaa nollajännitteen vaihekulmaan. Jos johtolähdön nollavirran vaihekulma on tietyllä alueella verrattuna nollajännitteen vaihekulmaan voidaan johtolähtö todeta vialliseksi ja se erotetaan jännitteettömäksi.
Jos nollavirran vaihekulma on tämän alueen ulkopuolella, todetaan johtolähtö 10 terveeksi eli vika ei todennäköisesti ole kyseisellä johtolähdöllä. Lisäksi edellytyksenä maasulkusuojauksen käynnistymiselle on tavallisesti se, että nollajännitteen ja nollavirran täytyy ylittää tietyt ennalta määrätyt minimiarvot. Verkon terveessäkin tilassa yleensä esiintyy verkon epäsymmetriasta johtuen pieniä nollajännitteitä ja nollavirtoja, jotka saattaisivat aiheuttaa maasulkusuojauksen 15 virheellisen toiminnan, jos minimiarvoehtoa ei käytettäisi. Varasuojana suunnatulle maasulkureleistykselle voidaan käyttää esimerkiksi epäselektiivistä nol-lajänniterelettä, joka kytkee kaikki kiskoon kytketyt johdot jännitteettömiksi, jos nollajännite nousee tietyn rajan yli.
Kuviossa 2 on esitetty kompensoitu verkko, johon edellä esitetty ku-20 vion 1 yhteydessä esitetty kuvaus pätee soveltuvin osin. Erona kuvion 2 verkossa on muuntajan HV/MV alajännitepuolen tähtipisteeseen kytketty kom-pensointikuristin, jota on kuvattu induktiivisella osalla L ja resistiivisellä osalla V, R. Kompensointikuristin voidaan kytkeä myös esimerkiksi erillisen maadoitus- ‘ ; muuntajan avulla, jos käytössä ei olisi muuntajan HV/MV tähtipistettä. Kom- 25 pensoidussa verkossa maasulkuvirta If jakautuu johtimien maakapasitanssien kautta kulkevaan osaan IC ja kompensointikuristimen kautta kulkevaan osaa : : IL+IR, jossa IL on kompensointikuristimen kautta kulkevan maasulkuvirran in- :duktiivinen komponentti ja IR resistiivinen komponentti. Jos kompensointikuris-v : tin on täydellisesti vireessä, ovat virrat IL ja IC yhtäsuuret ja vastakkaissuun- 30 täisinä kumoavat toisensa. Tällöin vikapaikan virta If on likimain yhtäsuuri kuin I ' -. * kompensointikuristimen resistiivinen komponentti IR.
‘. Kuvioissa 3a, 3b ja 3c on esitetty nollajännitteen U0 ja nollavirran I0 osoittimien suuntia viallisella johtolähdöllä verkon tähtipisteen eri käsittelytavoilla siten, että 3a esittää osoittimet maasta erotetussa verkossa, 3b vastuk- »» 35 sella maadoitetussa verkossa ja 3c kompensoidussa verkossa. Maasta erote-tussa verkossa (3a) nollavirta I0 on keskimäärin 90° edellä nollajännitettä U0.
8 109246
Vastuksella maadoitetussa verkossa (3b) vastaava keskimääräinen vaihekul-maero on 0°-90° (nollavirta edellä nollajännitettä) ja kompensoidussa verkossa (3c) likimain 0°. Kuviossa 3c on esitetty tapaukset, joissa kompensointiku-ristimen induktiivinen reaktanssi XL on suurempi kuin verkon johtimien maa-5 kapasitanssien kapasitiivinen reaktanssi XC, sekä päinvastainen tapaus, jolloin XL<XC.
Kuvioissa 4a, 4b ja 4c on esitetty nollajännitteen U0 ja nollavirran I0 osoittimien suuntia terveellä johtolähdöllä verkon tähtipisteen eri käsittelytavoilla siten, että 4a esittää osoittimet maasta erotetussa verkossa, 4b vastuksella 10 maadoitetussa verkossa ja keskitetysti kompensoidussa verkossa ja 4c hajautetusti kompensoidussa verkossa, jossa kompensointikuristimen rinnalle on kytketty vastus. Terveen johtolähdön nollavirta on lähes aina likimain 90° nolla-jännitettä jäljessä. Poikkeuksen muodostaa hajautetun kompensoinnin käyttö, jossa lisäksi käytetään lisävastusta kompensointikuristimen rinnalle kytkettynä.
15 Hajautetussa kompensoinnissa kuviosta 2 poiketen kompensointiyksiköt on sijoitettu hajautetusti verkkoon eikä keskitetysti syöttävään pisteeseen. Jos kompensointiyksikkö sijaitsee johdolla ja se käsittää lisäksi kompensointikuristimen rinnalle kytketyn lisävastuksen, joka aiheuttaa resistiivisen komponentin kompensointiyksikön kautta kulkevaan maasulkuvirtaan, kulkeutuu tämä resis-20 tiivinen komponentti johdolta kiskostoon ja tämä muuttaa kyseisen johtolähdön nollavirran vaihekulmaa suurentaen vaihe-eroa mainitusta 90° muutamia kymmeniä asteita kompensointiyksikön lisävastuksen suuruudesta riippuen. Kuviossa 4c onkin havainnollistettu terveen johtolähdön nollavirtojen I0(R1) ja ’ ; _ I0(R2) kulmia nollajännitteeseen verrattuna, kun kyseisellä johdolla on hajaute- *;' ‘. 25 tun kompensoinnin kompensointiyksikkö lisävastuksella varustettuna, kahdella eri lisävastuksen arvolla R1 ja R2. Edellä on oletettu, että hajautetussa kom- « | 1 t · : ' pensoinnissa kunkin johdon induktiivinen reaktanssi XLj on suurempi tai yhtä suuri kuin saman johdon kapasitiivinen reaktanssi XCj. v : Suunnatussa maasulkureleistyksessä tekniikan tason mukaisesti 30 käytetyt laukaisusektorit verkon eri tähtipisteen käsittelytavoilla ilmenevät kuvi-| ,! öistä 3a, 3b ja 3c. Viivoitetut alueet ilmaisevat sen alueen, jossa nollavirran osoittimen tulee olla, jotta johtolähtö todettaisiin vialliseksi. Tekniikan tason mukaisesti on laukaisusektorien sijainti nollajännitteeseen nähden on vaihdel-lut sen mukaan, onko verkko maasta erotettu (3a), vastuksella maadoitettu 35 (3b) vai kompensoitu (3c). Lisäksi laukaisusektorin leveys on tekniikan tason mukaisesti ollut alle 180°.
109246 θ
Keksinnön mukaisen menetelmän mukaisesti edellä esitetystä poiketen käytetään kaikille verkon eri tähtipisteen käsittelytavoille soveltuvaa lau-kaisusektoria, jota on havainnollistettu kuvioissa 4a, 4b ja 4c viivoitetulla alueella. Käyttämällä nollajännitteeseen nähden sopivasti sijoiteltua olennaisesti 5 yli 180° kattavaa laukaisusektoria, voidaan yhdellä laukaisusektorilla kattaa viallisen johtolähdön nollavirran kaikki todennäköiset vaihekulmat nollajännitteen vaihekulmaan nähden riippumatta verkon tähtipisteen käsittelytavasta. Lau-kaisusektorin ulkopuolelle jätetään ainoastaan se alue, jolla terveen johtolähdön nollavirran vaihekulma saattaa olla. Jos halutaan, että laukaisusektori kat-10 taa sekä maasta erotetun, vastuksella maadoitetun, kompensoidun että hajautetusti kompensoidun verkon, voidaan laukaisusektorin rajat asettaa esimerkiksi -170°-+80°. Jos verkossa ei käytetä lainkaan hajautettua kompensointia ja terveen johtolähdön nollavirran vaihekulma verrattuna nollajännitteen vaihe-kulmaan siis hyvin lähellä 90°, voidaan rajat asettaa vieläkin laajemmiksi, esi-15 merkiksi -260°-+80°, jolloin laukaisusektorin laajuus olisi 340°. On huomattava, että tässä esitetyt laukaisusektorin mahdolliset reuna-arvot eivät ole mitään keksintöä rajoittavia arvoja vaan esimerkkejä mahdollisista keksinnön sovellutusmahdollisuuksista. Laukaisusektoria ei kuitenkaan välttämättä kannata tehdä mahdollisimman laajaksi pyrittäessä optimaaliseen lopputulokseen. Tietyis-20 sä tilanteissa saattaa liian laaja laukaisusektori aiheuttaa aiheettomia laukaisuja esimerkiksi katkeilevien maasulkujen yhteydessä. Hakija onkin suorittamissaan kokeissa havainnut, että tällaisissa tilanteissa sopiva laukaisusektorin alue on noin -120°-+80°. Keksinnön erään edullisen sovellutusmuodon mu-' kaan laukaisusektori reuna-arvot ovat säädettävissä toisistaan riippumatta.
25 Keksinnön mukainen laitteisto voidaan toteuttaa myös siten, että toinen lau-'· kaisusektorin reuna-arvoista on säädetty kiinteästi noin +80° ja käyttäjä voi va- : ' Iita toisen reuna-arvon esimerkiksi väliltä -80°- -260°.
vv Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että tekniikan kehittyessä keksin- : non perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Keksintö ja sen suoritus- 30 muodot eivät siten rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaihdel-: ’ . la patenttivaatimusten puitteissa.
I »
Claims (5)
1. Menetelmä viallisen johtolähdön tunnistamiseksi sähkönjakelu-verkon maasulkutilanteessa, joka sähkönjakeluverkko on monivaiheinen ja kä-5 sittää ainakin yhden syöttöpisteen, josta lähtee ainakin kaksi johtolähtöä, menetelmän käsittäessä vaiheet: mitataan sähkönjakeluverkon tähtipisteen ja maan välinen jännite eli nollajännite tai sen kanssa tunnetussa vaihesiirrossa oleva suure, kuten tähtipisteimpedanssin virta tai syötön nollavirta, 10 mitataan johtolähdöittäin johtolähdön vaiheiden summavirta eli nol lavirta, verrataan johtolähdöittäin johtolähdön nollavirran vaihekulmaa nollajännitteen vaihekulmaan, tunnistetaan johtolähtö vialliseksi, jos johtolähdön nollavirran vaihe-15 kulma verrattuna nollajännitteen tai sen kanssa tunnetussa vaihesiirrossa olevan suureen vaihekulmaan on tietyllä ennalta määrätyllä alueella, tunnet-t u siitä, että mainittu ennalta määrätty alue on laajuudeltaan olennaisesti yli 180° ja samaa ennalta määrättyä aluetta voidaan käyttää viallisen johtolähdön 20 tunnistamiseen ainakin kahdessa seuraavista sähkönjakeluverkon vaihtoehtoisista tähtipisteen käsittelytavoista: maasta erotettu verkko, tähtipisteestään re-. . sistanssilla maadoitettu verkko, maasulkuvirran kompensointikuristimella va- ": ’ rustettu verkko tai kahden edellisen yhdistelmä.
• 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, ·. i 25 että mainittu ennalta määrätty alue kattaa koko sen kulma-alueen, jolla maa- sulkutilanteessa vikaantuneen johtolähdön nollavirran vaihekulma, verrattaes-sa sitä nollajännitteen tai sen kanssa tunnetussa vaihesiirrossa olevan suu-reen vaihekulmaan, todennäköisesti sijaitsee, riippumatta siitä onko sähkönjakeluverkko maasta erotettu, tähtipisteestään resistanssilla maadoitettu, maa-' : 30 sulkuvirran kompensointikuristimella varustettu vai kahden edellisen yhdistel- ·, mä.
3. Laitteisto viallisen johtolähdön tunnistamiseksi sähkönjakeluver-kon maasulkutilanteessa, joka sähkönjakeluverkko on monivaiheinen (L1, L2 " ja L3) ja käsittää ainakin yhden syöttöpisteen (HV/MV), josta lähtee ainakin 35 kaksi johtolähtöä, laitteiston käsittäessä: 11 109246 välineet sähkönjakeluverkon tähtipisteen ja maan välisen jännitteen eli nollajännitteen mittaamiseksi, välineet johtolähdön vaiheiden (L1, L2 ja L3) summavirran (ΣΙ1, ΣΙ2) eli nollavirran mittaamiseksi johtolähdöittäin, 5 välineet johtolähdön nollavirran (ΣΙ1, ΣΙ2) vaihekulman vertaami seen nollajännitteen vaihekulmaan johtolähdöittäin, laitteiston ollessa sovitettu havaitsemaan johtolähtö vialliseksi, jos johtolähdön nollavirran (ΣΙ1, ΣΙ2) vaihekulma verrattuna nollajännitteen tai sen kanssa tunnetussa vaihesiirrossa olevan suureen vaihekulmaan on tietyllä en-10 naita määrätyllä alueella, tunnettu siitä, että mainittu ennalta määrätty alue on laajuudeltaan olennaisesti yli 180° ja samaa ennalta määrättyä aluetta voidaan käyttää viallisen johtolähdön tunnistamiseen ainakin kahdessa seuraavista sähkönjakeluverkon vaihtoehtoisista tähtipisteen käsittelytavoista: maasta erotettu verkko, tähtipisteestään re-15 sistanssilla maadoitettu verkko, maasulkuvirran kompensointikuristimella varustettu verkko tai kahden edellisen yhdistelmä.
4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mainittu ennalta määrätty alue kattaa koko sen kulma-alueen, jolla maasul-kutilanteessa vikaantuneen johtolähdön nollavirran (ΣΙ1, ΣΙ2) vaihekulma, ver-20 rattaessa sitä nollajännitteen tai sen kanssa tunnetussa vaihesiirrossa olevan suureen vaihekulmaan, todennäköisesti sijaitsee, riippumatta siitä onko sähkönjakeluverkko maasta erotettu, tähtipisteestään resistanssilla maadoitettu, maasulkuvirran kompensointikuristimella varustettu vai kahden edellisen ' ; yhdistelmä. ; *:, 25
5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen laitteisto, tunnettu sii- tä, että mainitun ennalta määrätyn alueen rajaavat rajakulmat ovat säädettä-! ' vissä toisistaan riippumatta. 12 109246
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI981248A FI109246B (fi) | 1998-06-02 | 1998-06-02 | Menetelmä ja laitteisto viallisen johtolähdön tunnistamiseksi sähkönjakeluverkon maasulkutilanteessa |
| EP19990660092 EP0963025B1 (en) | 1998-06-02 | 1999-05-27 | Faulted feeder detection in earth fault in electricity distribution network |
| DE69941918T DE69941918D1 (de) | 1998-06-02 | 1999-05-27 | Detektion eines fehlerhaftes elektrisches Leistungskabels bei Erdschluss in einem elektrischen Verteilernetz |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI981248A FI109246B (fi) | 1998-06-02 | 1998-06-02 | Menetelmä ja laitteisto viallisen johtolähdön tunnistamiseksi sähkönjakeluverkon maasulkutilanteessa |
| FI981248 | 1998-06-02 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI981248A0 FI981248A0 (fi) | 1998-06-02 |
| FI981248A FI981248A (fi) | 1999-12-03 |
| FI109246B true FI109246B (fi) | 2002-06-14 |
Family
ID=8551884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI981248A FI109246B (fi) | 1998-06-02 | 1998-06-02 | Menetelmä ja laitteisto viallisen johtolähdön tunnistamiseksi sähkönjakeluverkon maasulkutilanteessa |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0963025B1 (fi) |
| DE (1) | DE69941918D1 (fi) |
| FI (1) | FI109246B (fi) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT413447B (de) * | 2000-08-11 | 2006-02-15 | Adaptive Regelsysteme Ges M B | Verfahren und vorrichtung zum orten von einpoligen erdfehlern |
| DE102009020908A1 (de) * | 2008-10-17 | 2010-04-22 | Edc Gmbh | Erweitertes Verfahren zur Erkennung der Richtung eines Erdschlusses |
| CN101950957A (zh) * | 2010-09-27 | 2011-01-19 | 思源电气股份有限公司 | 一种消弧线圈分布式补偿的运行方式 |
| EP2639914B1 (en) * | 2012-03-16 | 2015-07-22 | ABB Technology AG | Method and apparatus for adapting earth-fault protection settings in a three-phase electric network |
| ES2431763B2 (es) * | 2012-05-23 | 2014-06-16 | Universidad Polit�Cnica De Madrid | Método y sistema de protección para redes eléctricas con neutro aislado de tierra |
| CN103346539B (zh) * | 2013-07-04 | 2016-05-11 | 南华大学 | 一种基于绝缘电阻测量的母线保护方法 |
| FI126434B (fi) * | 2015-06-03 | 2016-11-30 | Jyväskylän Energia Oy | Menetelmä kolmivaiheisen sähköverkon maasulkusuojauksessa |
| CN105449651B (zh) * | 2015-10-12 | 2019-01-11 | 国家电网公司 | 一种配电网可控消谐装置 |
| CN105552867A (zh) * | 2015-12-21 | 2016-05-04 | 中国西电电气股份有限公司 | 一种高压电网gis中铁磁谐振的抑制装置和方法 |
| SE539916C2 (sv) * | 2016-05-11 | 2018-01-16 | Dlaboratory Sweden Ab | Metod och anordning för bortkoppling av fel i elnät |
| CN108365681A (zh) * | 2018-02-28 | 2018-08-03 | 国网江苏省电力有限公司徐州供电分公司 | 多台消弧线圈综合管理器及监测方法 |
| JP7068046B2 (ja) * | 2018-05-31 | 2022-05-16 | 三菱電機株式会社 | 地絡方向継電器、電力システム、および地絡方向継電器の角度範囲の整定方法 |
| CN111725794B (zh) * | 2020-06-03 | 2021-05-14 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种消弧线圈并联低电阻接地装置的控制方法及控制装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FI100922B (fi) * | 1996-11-04 | 1998-03-13 | Abb Transmit Oy | Menetelmä sähkönjakeluverkon suuriresistanssisen maasulkuvian havaitse miseksi ja paikallistamiseksi |
-
1998
- 1998-06-02 FI FI981248A patent/FI109246B/fi not_active IP Right Cessation
-
1999
- 1999-05-27 EP EP19990660092 patent/EP0963025B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-05-27 DE DE69941918T patent/DE69941918D1/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0963025A2 (en) | 1999-12-08 |
| DE69941918D1 (de) | 2010-03-04 |
| EP0963025B1 (en) | 2010-01-13 |
| FI981248A0 (fi) | 1998-06-02 |
| EP0963025A3 (en) | 2002-12-04 |
| FI981248A (fi) | 1999-12-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI109246B (fi) | Menetelmä ja laitteisto viallisen johtolähdön tunnistamiseksi sähkönjakeluverkon maasulkutilanteessa | |
| CN100454707C (zh) | 用于补偿的配电网中的接地故障检测*** | |
| EP3616285B1 (en) | A device for earth fault current compensation in power networks | |
| US7973537B2 (en) | Corrective device protection | |
| US10333291B2 (en) | Multiple generator ground fault detection | |
| EP1195874B1 (en) | Method for identification of a faulting or faulted sending end or feeder branch in an electrical distribution system | |
| RU2644584C2 (ru) | Устройство, содержащее управляемый заземляющий трансформатор | |
| CN111226363B (zh) | 用于多端子混合线路中的故障区段识别的方法和装置 | |
| MXPA01012753A (es) | Metodo mejorado de conmutacion mediante reles protector de diferenciales de corriente en linea y rele para transformadores de tomas intermedias dentro de la zona. | |
| US20220107351A1 (en) | Apparatus and method for operating arc suppression coil | |
| US20150124358A1 (en) | Feeder power source providing open feeder detection for a network protector by shifted neutral | |
| Hagh et al. | Faulted feeder identification in active grounded networks | |
| US5559439A (en) | Method and device for measuring the compensation tuning and detuning of an electrical distribution network | |
| Gulachenski et al. | New England electric's 39 years of experience with resonant neutral grounding of unit-connected generators | |
| CN107561404B (zh) | 一种谐振接地***的电压选线方法 | |
| Zipp et al. | Protective relaying considerations for transmission lines with high voltage AC cables | |
| EP1065510A1 (en) | Location of restriking and transient earth faults | |
| Gilany et al. | Generator stator winding protection with 100% enhanced sensitivity | |
| Folliot et al. | Neutral grounding reactor for medium voltage networks | |
| Kasztenny et al. | Applying distance protection to cable circuits | |
| FI108166B (fi) | Johdinkatkoksen havaitseminen sähköverkossa | |
| Jahanger et al. | A compensated impedance based ground fault locator for an unearthed power system | |
| Chen et al. | Zero-sequence current and new method of fault line location in distribution network. | |
| RU2442258C2 (ru) | Электростанция для передачи энергии к удаленно расположенной нагрузке | |
| Pekkala | Challenges in extensive cabling of the rural area networks and protection in mixed networks |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC | Transfer of assignment of patent |
Owner name: ABB SCHWEIZ AG |
|
| MA | Patent expired |