Gönyű MAVIR 400 kV-os kapcsolóállomás és Gönyű …...Gönyű MAVIR 400 kV-os kapcsolóállomás és Gönyű erőmű udvartér 400 kV-os kapcsolóberendezés területén létesített

Gönyű MAVIR 400 kV-os kapcsolóállomás és Gönyű erőmű udvartér 400 kV-os kapcsolóberendezés területén létesített földelő-hálózatok összekötéseinek

vizsgálata

Szerzők:Dr. Varjú György (BME) - Ladányi József (BME)

Szilágyi Ferenc (ETV

1

MEE 57. Vándorgyűlés és Kiállítás Siófok 2010. szeptember 15-17.

Témakörök:

A vizsgálandó helyzet és feladat ismertetése

MEE 57. Vándorgyűlés, Siófok2010. szeptember 14-17.

BME VET Villamos Művek [email protected]

2

A földelőrendszer szimulációs vizsgálata

• Földelési ellenállás vizsgálat

• Árameloszlás és potenciálemelkedés számítás különböző összekötési esetekre

• Potenciál eloszlás vizsgálat az elhatározott összekötési esetre

• Összehasonlítás a megengedett határértékekkel, értékelés

A vizsgált állomások elrendezés

A Gönyűben létesítendő KCE a 400 kV-os átviteli hálózatra csatlakozik. A csatlakozás megvalósíthatóságához két 400 kV-os kapcsolóberendezés létesül, amelyek kb. 600 m hosszúságú távvezetékkel vannak összekötve. Az állomások földelőhálói kb. 380 m távolságra vannak egymástól a következő elrendezés szerint:

Az erőmű területén, közvetlenül a blokktranszformátor mellett az un. Udvartér kapcsolóberendezés.

Az erőműtől délre egy másfél-megszakítós kialakítású MAVIR tulajdonú kapcsolóállomás



3

Árameloszlás és földpotenciál-emelkedés



4

Hálózatkép az árameloszlás vizsgálathoz

A földelőrendszer elrendezése és összekötési módok



5

A tervezési folyamat:



6

1. ETV- ERŐTERV Zrt.: A kapcsolóberendezések építési engedélyezési, építési kiviteli és villamos primer diszpozíciós kiviteli terveit;

2. Siemens E D SE PTI (Energy Sector – Power Distribution, Service – Power Technology International Network Consulting): jelentést készített a földelési rendszer tervezésére és a talaj fajlagos ellenállására vonatkozó előzetes vizsgálatáról.;

Földelőháló tervezés a megengedett érintési feszültségre és A talaj fajlagos ellenállás analizálása

• ETV-ERŐTERV Zrt: vállalta az egymás potenciálterében lévő kapcsolóállomási földelő hálózatok összekötésével kapcsolatos kérdések tisztázását; A fő kérdés: Kell-e összekötő kábel is?

• Dr. Varjú György vezetésével végzett, számítógépes földelőrendszer szimuláció képezte a kérdések megválaszolásának alapját

Földelőrendszer szimulációs vizsgálat témakörei:



7

• Földelési ellenállás vizsgálat

• Árameloszlás és potenciálemelkedés számítás különböző összekötési esetekre

• Potenciál eloszlás vizsgálat a javasolt összekötési esetre

• Összehasonlítás a megengedett határértékekkel, értékelés

Földelőrendszer szimulációs vizsgálat :Alkalmazott szoftverek



8

CDEGSÁrameloszlás, elektromágneses terek, földelés és talajszerkezet analizálása

Current Distribution, Electromagnetic Fields, Grounding and Soil Structure Analysis (CDEGS) Software package manuals, Safe Engineering Services & Technologies Ltd., Montreal, Quebec, Canada. Application Version 13

MULTCF. Jonas and Gy. Varjú: Általános modell és numerikus eljárás többvezetékes rendszerek vizsgálatára a frekvencia tartományban

“A general model and numerical method for multiconductor systems in frequency domain”. Proceedings of the IEEE/KTH Stockholm Power Tech Conference, Stockholm, Sweden, June 18-22, 1995, pp. 227-232

Földelőrendszer szimulációs vizsgálat:



9

Földelési ellenállás vizsgálat

Földelőrendszer szimulációs vizsgálata:



10

A Wenner módszerrel mért talaj fajlagos ellenállás értékek

Az elektródok közötti távolság

[m]

Mért fajlagos ellenállás

[Ωm]1 381,052 532,825 654,2610 450,13

20 231,9940 80,41

Siemens által figyelembe vett egyenértékű fajlagos talajellenállás érték (Tagg módszerrel):

ρE = 104 Ωm




11

A CDEGS programmal meghatározott 4 rétegű talajmodell fajlagos talajellenállás értékei:

Rétegek 4 rétegű talaj

No. neveResistivityEllenállás

(Ωm)

Thikness depthVastagság

(m)

0 levegő ∞ ∞

1

talaj

483 0 – 0,7

2 60* 0,7 – 0,9

3 483 0,9 - 13,4

4 43 13,4 - ∞

Megjegyzés:*csak a MAVIR hálónál alkalmazva




12

Az egyenértékű földelési és csatoló ellenállások meghatározására végzett szimulációs számítások áraminjektálási módjai




13

Az egyenértékű helyettesítésre számított feszültségek és áramok

1000 A injektált áram esetén 1

No. Csatolás Gönyű-MAVIR Udvartér-Erőmű Transfer

feszültség I1 U1 I2 U2 [A] [º] [V] [º] [A] [º] [V] [º] %

1 Csak talajon 1000 0 370 0,6 0 0 20,7 2,1 6%

0 0 20,8 1,8 1000 0 232 4 9%

1000 0 350 0,7 1000 180 212 -176 (61%)

2 Összekötő réz

sodronyon (4x95 mm2)

1000 0 179 14 0 0 138 -10 77%

0 0 138 -10 1000 0 167 11 83%

1000 0 80 62 1000 180 64,6 -116 (81%)




14

Egyenértékű impedancia a MAVIR és az Udvartér állomásokra

csak természetes csatolás és összekötés esetén 1

No. Csatolás módja

Gönyű-MAVIR

ZfM

Udvartér-Erőmű

ZfU

Csatoló impedancia,

Zf(U-M)=Z12

Ω fok Ω fok Ω fok

1. Csak a talajon 0,403 0,4 0,244 4,1 4,275 3,2

2. Összekötő réz sodronyokon is (4x95 mm2) 0,338 0,4 0,276 3,2 0,159 76,0

Árameloszlás a hálórészek közötti összekötésekben és

földpotenciál-emelkedés (EPR)



15




16

Hálózatkép az árameloszlás vizsgálathoz




17

Az összekötő kábel két nyomvonal változata(2x240 mm2 Cu kábel, kábelek közötti távolság: 0,5 m, névleges feszültség 1 kV)




18

Földzárlati (FN) hibahelyi és betáplálási áramok

IFN,A IFN,B IFN,C Fault location Current injection

[kA] [º] [kA] [º] [kA] [º]

FN fault current 19,32 99,75 0 0 0 0

Erőmű generátor – transzf. 3,25 103,34 1,64 80,73 0,71 65,27

MAVIR-Bicske HV line 3,34 98,47 0,42 -104,8 0,13 -154,8 Udvartér 400 kV

MAVIR- Győr HV line 12,74 99,17 1,22 -97,40 0,62 -107,0

FN fault current 19,58 -80,25 0 0 0 0

Erőmű generátor – transzf. 3,23 103,42 1,63 80,72 0,70 65,11

MAVIR-Bicske HV line 3,40 98,50 0,41 -104,9 0,13 -155,6 MAVIR 400 kV

MAVIR- Győr HV line 12,95 99,16 1,22 -97,37 0,61 -107,1




19

1

FN zárlat helye

Alállomások közötti

fémes összekötések

Passzív áramút (vezető) megnevezése

Összekötő

kábelek

Rézsodrony és

földcsatolás

Távvezetéki védővezető

alállomások között becsatlakozó

rézsodrony kábel [A] [fok] [A] [fok] [A] [fok] [A] [fok]

Udvartér

Nincs nincs --- --- 179 235.96 8945 292,92 7241 289,12 útnál 3466 211,35 104 244,04 9074 310,41 7239 287,12

távvezeték alatt 5174 256,65 85 241,41 5594 316,48 7272 286,69

Van nincs --- --- 2902 188,28 10341 302,47 7157 286,46 útnál 3446 223,33 1689 190,67 9596 314,63 7230 285,60


MAVIR

Nincs nincs --- --- 210 107,15 7623 93,36 8129 282,50

út mentén 3639 41,20 172 129,20 6397 114,87 8065 284,32 távvezeték alatt 3631 39,31 223 124,49 6014 115,98 8226 283,85

Van nincs --- 3062 53,37 6171 110,10 7822 284,18 útnál 2483 48,18 2501 67,35 5216 123,25 7761 284,70


A passzív vezetőkben folyó áram az Udvartér vagy MAVIR alállomásokban fellépő FN zárlat esetén




20

1

FN zárlat helye

Alállomások közötti

fémes összekötések

Passzív áramút (vezető) megnevezése

Összekötő

kábelek

Rézsodrony és

földcsatolás

Távvezetéki védővezető

alállomások között becsatlakozó

rézsodrony kábel [A] [fok] [A] [fok] [A] [fok] [A] [fok]

Udvartér

Nincs nincs --- --- 179 235.96 8945 292,92 7241 289,12 útnál 3466 211,35 104 244,04 9074 310,41 7239 287,12


Van nincs --- --- 2902 188,28 10341 302,47 7157 286,46 útnál 3446 223,33 1689 190,67 9596 314,63 7230 285,60


MAVIR

Nincs nincs --- --- 210 107,15 7623 93,36 8129 282,50

út mentén 3639 41,20 172 129,20 6397 114,87 8065 284,32 távvezeték alatt 3631 39,31 223 124,49 6014 115,98 8226 283,85

Van nincs --- 3062 53,37 6171 110,10 7822 284,18 útnál 2483 48,18 2501 67,35 5216 123,25 7761 284,70


A passzív vezetőkben folyó áram az Udvartér vagy MAVIR alállomásokban fellépő FN zárlat esetén




21

A passzív vezetőkben folyó áram Udvartér FN zárlat esetén




22

A passzív vezetőkben folyó áram MAVIR FN zárlat esetén




23

Cu összekötő sodronyok vannak.

Összekötő kábel nincs.

A védővezetőben folyó áram az Udvartér állomástól mért távolság függvényében (a véghatás szemléltetése)




24

FN helyeFöldelő összekötés típusa EPR nagysága [V]Cu sodrony Összekötő kábel Udvartér MAVIR

Udvartér

Nincs

Nincs 1278 744

Az út mentém 1174 818

NAF vezeték alatt 1138 856

Van

Nincs 1240 801



MAVIR

Nincs

Nincs 597 1488



Van

Nincs 791 1224Az út mentém 865 1164


Az alállomási földelőhálók potenciál-emelkedése (EPR)




25

Az alállomási földelőhálók potenciál-emelkedése (EPR)FN zárlat a MAVIR állomásban




26

Az alállomási földelőhálók potenciál-emelkedése (EPR)FN zárlat a UDVARTÉR állomásban




27

Javaslat a hálórészek közötti összekötésre:

(1) A 4x95 mm2 Cu összekötő sodrony legyen beépítve.

(2) A 2x240 mm2 Cu összekötő kábel elhagyható.

Potenciál eloszlás vizsgálatok a javasolt összekötési (referencia) esetre:



28

a) Földfelszíni potenciál

b) Lépésfeszültség

c) Kerítés érintési feszültség

Potenciál eloszlás vizsgálat a referencia esetre:



29

Áraminjektálások: FN zárlati hely Transzformátor csillagpont hálócsatlakozási helye Védővezetők csatlakozási helyei Összekötő Cu sodrony csatlakozási helyei




30

Az injektált áramok értékei

Háló potenciálok értékek: Potenciál-emelkedés számításból Injektálási helyeken




31

Az injektált áramok értékei

Háló potenciálok értékek: Potenciál-emelkedés számításból Injektálási helyeken




32

Földfelszíni potenciál: FN zárlat Udvartér állámásban




33

Földfelszíni potenciál: FN zárlat MAVIR állámásban




34

Lépésfeszültség eloszlása: FN zárlat Udvartér állomásban




35

Lépésfeszültség eloszlása: FN zárlat MAVIR állomásban

Kerítés feszültség és érintési feszültség vizsgálat a referencia esetre



36

MAVIR állomás körüli kerítésre

Kerítés feszültség és érintési feszültség vizsgálat



37

MAVIR állomás körüli vizsgált kerítés nyomvonal profiljai




38

Kerítés érintési feszültség értelmezése:

A kerítés érintési feszültség a következő két feszültség különbsége fence ():

•A földelőhálóval a hálóvezetékek (rácspontok) helyén összekötött kerítés feszültség (profil ) () •A kerítés külső oldalán attól 1 m távolságban lévő felszíni talajpotenciál (profil) ()




39

Kerítés érintési feszültség és összetevői; Udvarhely zárlat

Gönyű-Udvartér zárlat

0

200

400

600

800

1000

1200

1 50 100

125 1 50 10

016

4 1 50 100

125 1 50 10

016

4

[m]

[V]

0

20

40

60

80

100

120Pro

fil 1

Profil

2

Profil

3

Profil

4

[fok]

fence potential Abs(V) earth potential Abs(V) touch voltage Abs(V)

fence potential Deg.(V) earth potential Deg.(V) touch voltage Deg(º)

Feszültég típusa: kerítés földfelszín érintési




40

Kerítés érintési feszültség és összetevői; MAVIR zárlat

Feszültég típusa: kerítés földfelszín érintési

Gönyű-Mavir zárlat

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1 50100 125 1 50

100

164 1 5010

0125 1 50 100 164

[m]

[V]

102

104

106

108

110

112

114

116Pro

fil 1

Profil

2

Profil

3

Profil

4

[fok]

fence potential Abs(V) earth potential Abs(V) touch voltage Abs(V)

fence potential Deg.(V) earth potential Deg.(V) touch voltage Deg(º)




41

Kerítés érintési feszültség profil nagysága és szöge

Összehasonlítás a megengedett határértékekkel, értékelés



42




43

A fellépő EPR ha a 4 összekötő Cu sodronyt alkalmazásakor: Udvartér FN zárlat esetén: 1240 V MAVIR FN zárlat esetén: 1224 V

Megengedett értékek érintési és transzfer feszültségekre, UT : Az MSZ 2364-442 szabvány Z2 határgörbéje és a szokásos x = 2 szorzó esetén:

100 ms alapvédelmi időre: 2x675= 1350 V200 ms tartalékvédelmi időre: 2x575= 1150 V.

Távközlő rendszerekre megengedett közös módusú feszültség 200 ms-nál rövidebb védelmi hárítási időre:

a személyek veszélyeztetésére: 1500 V a létesítmény feszültségállóságára: 1030 V.

Értékelés: személyek biztonságára vonatkozó határértékek teljesülnek távközlő létesítmények védelmére k=0,83 védőtényező szükséges

Potenciálemelkedés:




44

A fellépő legnagyobb lépésfeszültség: kisebb mint 120 V az Udvartér kisebb mint 130 V a MAVIR állomásban fellépő FN zárlatra

Lépésfeszültség:

Megengedett érték:

IEC lépésfeszültség határérték = érintési feszültség határértékkel MSZ 2364-442:1998 szabvány 9.2.4.1 szakasza kimondja azt, hogy a lépésfeszültségekre nem szükséges megengedhető értékek meghatározása. Ehhez azt a megjegyzést fűzi, hogy a lépésfeszültségek megengedhető értékei valamivel nagyobbak a megengedhető érintési feszültségek értékeinél. IEEE alapesetben 250 V, de eseti számítás esetén lehet nagyobb.

Értékelés: A fellépő érték biztonsággal kisebb még a 250 V alapeset határértéknél is.




45

Kerítés érintési feszültség:

Értékelés: A fellépő érték biztonsággal kisebb még a 250 V alapeset határértéknél is.

Fellépő kerítés érintési feszültség a profil alapján:

Udvartér alállomosi FN zárlat esetén: 300 - 360 V

MAVIR alállomosi FN zárlat esetén: 500 - 600 V

Megengedett határérték:

200 ms időtartamra: 1150 V




46

Hosszanti feszültség (JM kábelekben)

Fellépő hosszanti feszültség:

Állomásrészek között, de kritikus viszonylatoknál állomáson belül is: max. 600V

Megengedett határérték: MSZ IEC TS 61000-6-5 szerint 1 s időtartamra: 300 V

Értékelés: Kritikus irányokban kétszeresen meghaladhatja a határértéket.

Védelmi intézkedés: Megfelelő védőtényezőjű kábel (kábel-irány). Megjegyzés: Elvileg lehetne hálósűrítés is lehetséges védelmi módszer, azonban ez nem gazdaságos megoldás.

Köszönöm a figyelmet!Köszönöm a figyelmet!

E-mail: [email protected]: [email protected]

?

Documents

Gönyű MAVIR 400 kV-os kapcsolóállomás és Gönyű …...Gönyű MAVIR 400 kV-os kapcsolóállomás és Gönyű erőmű udvartér 400 kV-os kapcsolóberendezés területén létesített