Uzemljenja neutralne to čke

Goran Šagovac

1

Statistika kvarova u DP Elektra Zagreb (2014. god.)

2

0

100

200

300

400

500

600

I0> I>> I> Ostalo

Br.

pro

rad

a

Zaštite

Raspodjela ispada po vrsti prorade zaštite

Statistika kvarova u DP Elektra Zagreb (2014. god.)

3

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Kvarovi Nepoznato Prolazni kvarovi

% i

spad

a

Karakter kvara

Postotni udjel ispadi po karakteru kvara

KAKO TRETIRATI NEUTRALNU TO ČKU U SN MREŽAMA?

Što se želi postići?

- Smanjenje unutarnjih prenapona?- Povećanje sigurnosti pogona?- Povećanje kvalitete električne energije?- Pridržavanje regulative?

4

?

PRAVILNIKO TEHNIČKIM ZAHTJEVIMA ZA ELEKTROENERGETSKA POSTROJENJA

NAZIVNIH IZMJENIČNIH NAPONA IZNAD 1 kViz 2010. god.

5

Elektri čni zahtjevi

Načini postupanja s neutralnom to čkom

Članak 10.

(1) Elektroenergetsko postrojenje može se projektirati, izvoditi, biti u pogonu i održavati kao:– sustav s neuzemljenom (izoliranom) neutralnom točkom,– sustav s rezonantno uzemljenom neutralnom točkom,– sustav s neutralnom točkom uzemljenom preko velikog otpora,– sustav s kruto uzemljenom neutralnom točkom ili neutralnom točkom uzemljenom preko

male impedancije.

(2) Metoda uzemljivanja neutralne točke elektroenergetskog postrojenja odnosno sustava mora biti sukladna odredbama norme HRN HD 637 S1.

6

7HRN HD 637 S1

PRIJAŠNJI „KRITERIJI” ZA UZEMLJENJE NEUTRALNE TO ČKE

DOZVOLJENE VRIJEDNOSTI KAPACITIVNIH STRUJA

10 kV mreža Ic = 20 A20 kV mreža Ic = 15 A35 kV mreža Ic = 10 A

o Kad vrijednost Ic prijeđe navedene vrijednosti, trebalo bi uzemljiti neutralnu točku ili razdvojiti mrežu!!!

o Uzemljivači trebaju biti tako dimenzionirani da pojava napona na njima uslijed jednopolnog kvar bude u propisanim granicama.

8

KAKO TRETIRATI NEUTRALNU TO ČKU?

U HEP-u (za sada) nema tipskog rješenja za uzemljenje neutralne točke.

Za postoje će SN mreže :

- Izolirana neutralna točka – „visoki” unutarnji prenaponi.

- Uzemljiti preko otpornika – visoka struja 1pKS, „mali” unutarnji prenaponi”.

- Uzemljiti preko prigušnice – mala struja 1pKS, „srednji” unutarnji prenaponi.*

- Neko drugo rješenje – neke druge vrijednosti.

Za budu će planirane (projektirane) SN mreže:

- Ograničiti veličinu mreže.

- Istaknuti zahtjev za kvalitetu električne energije.

- Primijeniti jednu od metoda za uzemljenje neutralne točke.

9

UZEMLJENJE NEUTRALNE TO ČKE PREKO MALOG OTPORNIKA

Kriterij:

- IR ≥ 3IC Ograničenje IR na 150, 300 ili 1000A- 150 A za ruralne mreže- 300 A za gradske kabelske mreže- 1000 A za velike 30 kV kabelske mreže (Zagreb)

- IR ≥ 1,5IC Ograničenje IR do 150 A- za područja s lošim specifičnim otporom tla

10

11

UZEMLJENJE NEUTRALNE TO ČKE PREKO MALOG OTPORA

110 kV 10(20) kV

R 150(300) A RZ1

RZ2

RZ3

RZ4

RZ1 – Rezervna zaštita vodaRZ2 – Zaštita od visokoomskih

kvarovaRZ3 – Zaštita od premoštenja

otpornikaRZ4 – Zaštita od 1pKS

150 A – Ruralne mreže300 A – Gradske mreže

Prema studijama: 3IC <= IR

UZEMLJENJE NEUTRALNE TO ČKE PREKO PRIGUŠNICE

Izvedba:

djelomična kompenzacija- fiksna prigušnica- skokovito podesiva prigušnica (korak oko 40 A)

potpuna (rezonantna) kompenzacija- kontinuirano podesiva prigušnica

12

13

SAMOGAŠENJE KVARA

• Prema DIN VDE 028 vrijednost je oko 50 – 60 A

Maksimalne vrijednosti struja zemljospoja gdje je još moguće samogašenje

a) izolirana mrežab) kompenzirana mreža

• Prema istraživanjima u Finskoj 0,9 – 9,5 A za neuzemljene mreže, a 5,7 –23,8 A za kompenzirane mreže. Ovi rezultati odgovaraju vrijednostima dobivenim kod nas.

14

ISPITIVANJA PRORADA ZAŠTITA I INDIKATORA KVAROVA PR I 1pKS U SN MREŽI UZEMLJENOJ PREKO REZONANTNE PRIGUŠNICE

Pri našim testiranjima električni luk se nije gasio pri iznosima struja kvara od oko 35 A!!!

SAMOGAŠENJE KVARA FINSKA ISKUSTVA

15

Prema istraživanjima u Finskoj 0,9 – 9,5 A za neuzemljene mreže, a 5,7 – 23,8 A za kompenzirane mreže. Ovi rezultati odgovaraju vrijednostima dobivenim kod nas.

16Snimka iz Novalje

ISPITIVANJA PRORADA ZAŠTITA PRI SIMULIRANOM 1pKS U SN MREŽI UZEMLJENOJ PREKO REZONANTNE PRIGUŠNICE

UZEMLJENJE NEUTRALNE TO ČKE PREKO PRIGUŠNICE

Povećanjem kapacitivnih struja u Europi je postao trend uzemljenja neutralne točke prigušnicama.

Prednjače Njemačka, Austrija, Češka, Francuska, Italija.

17

18

1pKS - neutralna točka uzemljena rezonantno

R

S

T

IRCISC

IR

ISIk

IPLP

♦ struja kvara

Ik=IRC+ISC+IR+IS+IP

IC

U0

IP

Ik=0

Jednopolni kvar – neutralna točka uzemljena otpornikom

19

20

Jednopolni kvar – neutralna točka uzemljena preko prigušnice

21

Jednopolni kvar – neutralna točka uzemljena preko prigušnice

Neko drugo rješenje

Osnovni kriteriji za upotrebu u SN mreži trebali bi b iti:

• Prisutnost prolaznih jednopolnih kvarova vodova spojenih na SN sabirnice.

• U slučaju mješovite mreže izolacijska razina kabelskog dijela mora biti zadovoljavajuća.

• Neutralna točka 10(20)kV mreže uzemljena pomoću otpornika ili djelomično kompenzirana.

• Zahtjevi za kvalitetom opskrbe električnom energijom.

22

UZEMLJENJE NEUTRALNE TO ČKE PRIMJENOM SHUNT PREKIDAČA

Neko drugo rješenjeUZEMLJENJE NEUTRALNE TO ČKE PRIMJENOM SHUNT PREKIDAČA

23

- U jednom trenutku vrlo popularno rješenje

- U zadnje vrijeme većina elektroprivreda odustajeod ovog rješenja (pravi razlog se ne zna!?)

Neko drugo rješenjeSTANJE PRI UKLJU ČENJU SHUNT PREKIDAČA

24

- Osigurani optimalni uvjeti za samogašenje kvara – napon na mjestu kvara je ≈ 0 V.- Napon kod potrošača je u redu.- Mogući problemi kod „Cross-Country Faults”- Uspješnost 56 % pri gašenju prolaznih kvarova – podaci za Sloveniju.

Neko drugo rješenje

JEDNOPOLNI APU !?

25

Rješenje za razmišljanje:- Tehnološki izvedivo- Osigurava pune uvjete za samogašenje.- Nema naponskih naprezanja.- Potrošači pogođenog SN voda na NN trpe

naponske nesimetrije.

26

USPOREDBA UZEMLJENJA NEUTRALNE TO ČKE PREKO MALOG OTPORA I REZONANTNOG SUSTAVA

MALI OTPORNIK REZONANTNI SUSTAV

• Visoka struja kvara• Smanjen nivo prenapona• Slabo samogašenje luka• Jednostavna manipulacija• Jednostavna relejna zaštita

Posljedica:- Velik broj isklopa- Značajna neisporuka el.

energije. (smanjenje PQ)

• Mala struja kvara• Dobro samogašenje kvara• Produženje vremena oporavka

napona• Minimiziranje struja 1pKS• Povećanje sigurnosti ljudi i

reduciranje štete• Smanjeno naprezanje uzemljivačaPosljedica: - Značajno povećanje PQ

27

JEDAN OD KRITERIJA ZA ODABIR NA ČINA UZEMLJENJA NEUTRALNE TOČKE

NAČIN UZEMLJENJA NEUTRALNE TOČKEKAPACITIVNE STRUJE SN MREŽE U (A)

10 kV 20 kV

MALI OTPOR

FIKSNA PRIGUŠNICA

PODESIVA PRIGUŠNICA

PODESIVA + FIKSNA PRIGUŠNICA

Kriterij prema ENEL-u

0 – 45 0 – 60

45 – 150 60 – 200

75 – 225 100 – 300

> 225 > 300

28

KRITERIJA ZA ODABIR NA ČINA UZEMLJENJA NEUTRALNE TO ČKEprema autoru

NAČIN UZEMLJENJA NEUTRALNE TOČKEKAPACITIVNE STRUJE SN MREŽE U (A)

10 kV 20 kV

MALI OTPOR

PODESIVA PRIGUŠNICA

PODESIVA + FIKSNA PRIGUŠNICA **

0 – 30 0 – 60

75 – 150* 120 – 350*

> 150* > 350*

* za područja krša vrijednosti umanjiti za 50%** ukoliko postoji raspoloživa mreža

29

System Average Interruption Duration Index

Srednje trajanje prekida napajanja sustava –

Raspoloživost sustava veća što je indeks SAIDI manji

30

31

System Average Interruption Frequency Index

Srednja učestalost prekida napajanja sustava –

Pouzdanost sustava veća što indeks SAIFI manji

32

33

Poboljšanja opskrbe ugradnjom Petersenove prigušni ce

TS110/10 kV na području Zagreba uzemljena preko malog otpornika radi ekstromnog broja ispada morala je pretrpjeti preinake da se stanje opskrbe normalizira. Broj jednopolnih kvarova je bio 800/god. Primjenom APU broj ispada sesveo na 400/god.Ugradnjom regulacijske prigušnice u TS110/10 kV broj jednopolnih kvarova sa 800/god. je ostao isti no ispada je bilo cca 40/god.

34

Smanjenje struje jednopolnih kvarova ugradnjom Petersenove prigušnice

Današnje stanje na spomenutoj TS110/20 kV na području Zagreba je slijedeće:

- ukupna kapacitivna struja mreže je cca 800 A!- struja jednopolnog kvara je cca 18 A- broj ispada radi jednopolnih kvarova je cca 20!

- struja jednopolnih kvarova bez prigušnice a s ugrađenim malim otpornikom bi bila cca 855A. (nemogućnost prekidanja takvih struja)

- broj ispada ????

35

Investicija za ugradnju regulacijske prigušnice

Cijena uzemljenja NT regulacijskom prigušnicom je veča negoIzvedba s malim otpornikom.Da li se može opravdati (ekonomski) veča investicija?

-smanjenje potrebe za investicije prilikom izgradnji uzemljivačkih sustava u SN mreži

- smanjeni trošak za neisporučenu energiju- bitno poboljšanje kvalitete el. energije

Dakle, investicija se vraća u vrlo kratkom vremenu!!!!

36

H V A L A N A P A Ž NJ I

goran.sagovac@aries.hr