analiza uticaja hidroelektrana na struje kratkih spojeva i rad … · spojeva, relejna zaštita 1....
TRANSCRIPT
29
Stručni rad UDK:621.311.1:621.221:621.3.064.1 BIBLID:0350-8528(2017),27.p.29-46
doi:10.5937/zeint27-15521
Analiza uticaja priključenja većeg broja malih
hidroelektrana na struje kratkih spojeva i rad
sistema relejne zaštite distributivne mreže
Nikola Sučević1, Željko Đurišić2
1
Univerzitet u Beogradu,
Elektrotehnički institut Nikola Tesla, Koste Glavinića 8a, 11000 Beograd, Srbija
2
Univerzitet u Beogradu, Elektrotehnički fakultet
Kratak sadržaj: U fokusu ovog rada nalazi se analiza uticaja planiranog
ulaska u pogon većeg broja malih hidroelektrana na intenzitete struja
kratkih spojeva i rad sistema relejne zaštite jedne realne distributivne mreže u Republici Srbiji. U radu su prikazana potrebna prepodešenja postojećih zaštitnih funkcija, kao i implementacija novih zaštitnih funkcija koje se u trenutnom konceptu zaštite distributivnih mreža ne koriste. Modelovanje mreže i analize vršene su u softverskom paketu DlgSILENT
PowerFactory.
Ključne reči: male hidroelektrane, distributivna mreža, struje kratkih
spojeva, relejna zaštita
1. Uvod
Većina analiza koje se rade pri proveri mogućnosti priključenja malih elektrana na distributivnu mrežu koncentrisane su na proveru uticaja
priključenja samo jedne posmatrane elektrane na postojeću mrežu. Proračuni padova napona, tokova snaga, promene gubitaka energije, procena
eventualnog uticaja na rad automatike i zaštite, kvalitet električne energije itd., fokus zadržavaju samo na proceni uticaja jednog posmatranog izvora, tj. male
elektrane koja se priključuje na mrežu i najčešće se ograničavajući na uticaje u neposrednoj blizini mesta priključenja. Povezivanje većeg broja malih elektrana na veći broj lokacija u distributivnoj mreži i njihov zbirni uticaj na rad mreže
uglavnom nisu predmet analiza koje se rutinski rade. Upravo je ovakav kumulativni uticaj u fokusu ovog rada.
30
U radu je analizirano da li je moguće primeniti postojeće koncepte sistema relejne zaštite distributivnih mreža u Republici Srbiji u slučaju integracije većeg broja malih elektrana na više lokacija u jednoj 35 kV distributivnoj mreži.
U radu je dat osvrt na postojeći koncept rada mreže i postojeću praksu
podešavanja zaštitnih uređaja u 35 kV distributivnoj mreži. Potom je analiziran rad sistema zaštite pri priključenju većeg broja malih elektrana na mrežu, pri
čemu su uzeti u obzir kritični radni režimi i kvarovi. Na osnovu analiza, dati su predlozi za nova podešenja postojećih zaštitnih funkcija i predlozi za aktiviranje zaštitnih funkcija koje se ne koriste u trenutnom konceptu zaštite distributivnih
mreža.
Podaci o konfiguraciji mreže, parametrima elemenata, potrošnji, kao i snazi i mestu priključenja perspektivnih distribuiranih izvora energije, tj. malih
hidroelektrana odgovaraju jednoj realnoj distributivnoj mreži u Republici Srbiji.
2. Analizirana 35 kV distributivna mreža
Distributivna mreža naponskog nivoa 35 kV koja je predmet analize u trenutnom stanju funkcioniše kao pasivna radijalna mreža sa otvorenim
petljama, prikazana je na slici 1.
U mreži se ne nalaze distribuirani izvori energije, a celokupan konzum se napaja iz prenosne mreže, preko transformacije 110/35 kV.
Perspektivno stanje mreže predviđa visoku penetraciju distribuiranih izvora
energije (ukupna planirana snaga iznosi 41,5 MW) koji će se priključivati na mrežu na 35 kV i na 10 kV naponskom nivou, na različitim pozicijama u mreži. Svi perspektivni izvori energije su male hidroelektrane snaga između 0,315 MW
i 3,243 MW.
Tabela 1 daje spisak odobrenih snaga za priključenje, mesto i naponski nivo tačke priključenja:
Tabela 1: Podaci o perspektivnim distribuiranim izvorima energije
Mesto
priključenja
Naponski nivo
priključenja
Ukupna odobrena snaga za
priključenje Sn [MW]
TS_01 10 kV 3,243
TS_02 35 kV 3,15
TS_03 35 kV 3,15
TS_04 10 kV 1,076
TS_06 35 kV 8,327
TS_06 10 kV 2,636
TS_07 35 kV 4,684
TS_09 35 kV 7,4
TS_10 35 kV 5,325
TS_11 35 kV 2,54
31
Slika 1: Jednopolna šema analizirane mreže
Može se očekivati da će priključenje velikog broja distribuiranih izvora energije značajno uticati na tokove snaga i naponske prilike u samoj distributivnoj mreži, a s obzirom na ukupnu snagu distribuiranih izvora i ukupni
konzum na posmatranom području (uvažavajući i prognozu porasta potrošnje), a može se očekivati i da će u pojedinim trenutcima tok aktivne snage biti iz
distributivne u prenosnu mrežu.
Veliki broj priključenih distribuiranih izvora uticaće i na porast struja kratkih spojeva, kako na samom mestu priključenja, tako i u celoj distributivnoj mreži, a pojava novih izvora struje kvara u mreži će prouzrokovati značajnu
preraspodelu tokova struje kvara. Ova pojava može imati uticaj na rad zaštite distributivnih dalekovoda koja radi sa podešenjima prema važećim tehničkim
preporukama, a koja su data za stanje mreže bez uvažavanja uticaja distribuiranih izvora.
S obzirom na navedeno, potrebno je proveriti rad sistema relejne zaštite u različitim uklopnim stanjima mreže, uz uvažavanje efekata prouzrokovanih
priključenjem distribuiranih izvora.
Modelovanje distributivne mreže sa distribuiranim izvorima za potrebne proračuna struja kratkih spojeva i modelovanje sistema zaštite urađeno je
primenom softverskog paketa DIgSILENT PowerFactory [1].
32
3. Analiza promena struja kratkih spojeva u distributivnoj mreži
Pri proračunu struja kratkih spojeva, analizirane su dve konfiguracije
posmatrane distributivne mreže:
I. Scenario I - radijalna distributivna mreža, bez priključenih malih
hidroelektrana (postojeće stanje) i II. Scenario II - radijalna distributivna mreža sa priključenim malim
hidroelektranama (perspektivno stanje).
S obzirom na to da je 35 kV mreža uzemlјena preko impedanse koja ograničava struju jednofaznog zemlјospoja na vrednost manju od 300 A,
maksimalne struje kvarova se javlјaju pri trofaznim kratkim spojevima, te su upravo te struje merodavne za podešavanje prekostrujnih i kratkospojnih
zaštita dalekovoda. U cilјu analize osetlјivosti zaštita potrebno je proračunati i minimalne struje i to dvofaznih kratkih spojeva. U posmatranoj mreži proračunate su:
1. Maksimalne struje trofaznih kratkih spojeva (Ik3,MAX) i
2. Minimalne struje dvofaznih kratkih spojeva (Ik2,min).
Proračun struja kratkih spojeva urađen je u skladu sa relevantnim
standardom IEC 60909 [2].
U tabeli 2 prikazane su proračunate vrednosti struja kratkih spojeva na 35 kV, 10 kV i 6 kV sabirnicama mreže, za oba analizirana scenarija:
Tabela 2: Struje kratkih spojeva na karakterističnim pozicijama u mreži
Mesto
kvara
Naponski
nivo
Scenario I Scenario II
Ik3,MAX [kA] Ik2,min [kA] Ik3,MAX [kA] Ik2,min [kA]
TS_00 35 kV 4,54 2,44 7,11 4,28
TS_01 35 kV 3,80 2,15 5,54 3,51
10 kV 4,68 3,19 6,19 4,49
TS_02 35 kV 3,30 1,93 4,59 2,99
10 kV 6,25 4,07 7,51 5,34
TS_03 35 kV 2,95 1,77 4,45 3,01
10 kV 1,90 1,41 2,04 1,57
TS_04 35 kV 1,46 0,96 1,82 1,26
10 kV 1,87 1,37 2,32 1,73
TS_05 35 kV 2,30 1,44 3,52 2,4
6 kV 4,21 3,05 4,76 3,61
TS_06 35 kV 1,48 0,98 2,46 1,7
10 kV 2,95 2,08 4,74 3,26
TS_07 35 kV 2,38 1,49 3,19 2,19
10 kV 2,94 2,10 3,26 2,44
TS_08 35 kV 2,62 1,61 3,54 2,38
10 kV 4,02 2,78 4,59 3,38
33
Tabela 2: Struje kratkih spojeva na karakterističnim pozicijama u mreži
Mesto kvara
Naponski nivo
Scenario I Scenario II
Ik3,MAX [kA] Ik2,min [kA] Ik3,MAX [kA] Ik2,min [kA]
TS_09 35 kV 1,64 1,07 2,65 1,81
10 kV 1,66 1,23 1,87 1,42
TS_10 35 kV 1,06 0,71 1,66 1,15
10 kV 1,44 1,06 1,66 1,26
TS_11 (nova TS)
35 kV / / 1,77 1,23
10 kV / / 2,86 2,1
Grafički prikaz maksimalnih struja tropolnih i minimalnih struja dvopolnih
kratkih spojeva u oba scenarija („bar“ dijagrami, na koje se odnosi leva y-osa), kao i procentualne promene (linijski dijagrami, na koje se odnosi desna y-osa) za posmatrane pozicije u mreži prikazan je na slici 2:
Slika 2: Maksimalne struje tropolnih i minimalne struje dvopolnih kratkih spojeva
Na osnovu rezultata proračuna struja kratkih spojeva, uočava se da
priključenje malih hidroelektrana značajno povećava i maksimalne struje i minimalne struje međufaznih kratkih spojeva na svim pozicijama u mreži.
Intenziteti promena generalno su najveći u tačkama priključenja najvećih distribuiranih izvora. Takođe, porast struja je veći u 35 kV mreži nego u 10 kV
mreži, usled činjenice da se većina novih elektrana priključuje upravo na 35 kV naponski nivo.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
TS
_00
-35 k
V
TS
_01
-35 k
V
TS
_01
-10 k
V
TS
_02
-35 k
V
TS
_02
-10 k
V
TS
_03
-35 k
V
TS
_03
-10 k
V
TS
_04
-35 k
V
TS
_04
-10 k
V
TS
_05
-35 k
V
TS
_05
-6 k
V
TS
_06
-35 k
V
TS
_06
-10 k
V
TS
_07
-35 k
V
TS
_07
-10 k
V
TS
_08
-35 k
V
TS
_08
-10 k
V
TS
_09
-35 k
V
TS
_09
-10 k
V
TS
_10
-35 k
V
TS
_10
-10 k
V
TS
_11
-35 k
V
TS
_11
-10 k
V
[%]
[kA
]
Ik3,max,Scenario I Ik3,max,Scenario II Ik2,min,Scenario I Ik2,min,Scenario II ΔIk3,max ΔIk2,min
34
4. Analiza rada sistema relejne zaštite
4.1. Trenutni koncept zaštite
U distributivnim mrežama u Republici Srbiji uređaji relejne zaštite se
najčešće podešavaju prema tehničkim preporukama Elektroprivrede Srbije [3], [4] i [5]. Način štićenja vodova se izvodi u zavisnosti od položaja u mreži.
Osnovne zaštite vodova od međufaznih kratkih spojeva su kratkospojna (I>>), usmerene kratkospojna (I>>->) ili podužna kratkospojna zaštita (PKZ).
Kratkospojna zaštita (I>>) se izvodi tako da bude selektivna sa zaštitama u TS 35/10 kV. Ova zaštita se izvodi ako nije izvedena podužna kratkospojna
zaštita kablovskog voda, a strujno se podešava da ne reaguje za kvarove na 10 kV sabirnicama u TS 35/10 kV. Vremensko podešenje (t-I>>) potrebno je
postaviti na vrednost (≤ 1 s). Ukoliko posmatrani vod napaja TS koja ima mogućnost dvostranog napajanja, tada je prorada ove zaštite uslovlјena
pobudom usmerenog člana prekostrujne zaštite. Za koordinacioni interval između zaštitnih funkcija, preporučuje se vreme od 0,5 s.
Podešenja kratkospojnih zaštita 35 kV vodova u trenutnom stanju mreže (scenario I) data prema [3] i strujama kratkih spojeva iz tabele 2, prikazana su
u tabeli 3:
Tabela 3: Podešenja zaštita 35 kV dalekovoda i struje kratkih spojeva (Scenario I)
DV Pozicija zaštitnog
uređaja Ik3,MAX,10kV_sv
[kA] Ik2,min [kA]
I>> [kA]
t-I>> [s]
DV_1 TS_00 1,93 2,15 2,31 0,5
DV_2 TS_00 1,88 1,93 2,25 0,5
DV_3 TS_00 0,89 1,06 1,45 1
DV_4 TS_00 1,21 1,61 1,45 1
DV_5 TS_00 0,55 1,07 0,66 1
DV_6 TS_03 0,56 0,96 0,67 0
DV_7 TS_03 0,89 1,44 1,06 0,5
DV_8 TS_05 0,89 0,98 1,06 0
DV_9 TS_08 0,88 1,49 1,06 0,5
DV_10 TS_09 0,55 0,71 0,66 0,5
DV_111 TS_01 1,93 2,01 2,31 0
TS_02 1,28 1,81 1,54 0
DV_121 TS_04 0,55 0,71 0,66 0
TS_05 0,56 0,96 0,67 0
DV_131 TS_07 0,71 1,24 0,86 0
TS_05 0,80 1,21 0,96 0
DV_14 TS_10 0,55 0,5 0,66 0
1 Kratkospojne zaštite su usmerene tako da reaguju za kvarove na vodu.
35
Slika 3 prikazuje podešenja kratkospojnih zaštita dalekovoda, maksimalne
struje tropolnih kratkih spojeva na 10 kV sabirnicama (svedene na 35 kV naponski nivo), pri čemu se u obzir uzimaju sve sabirnice koje se napajaju
preko posmatranog dalekovoda, kao i minimalne struje dvopolnih kratkih spojeva na 35 kV sabirnicama na drugom kraju posmatranog dalekovoda:
Slika 3: Zaštite dalekovoda i karakteristične struje kratkih spojeva (Scenario I)
Analizirajući veličine prikazane na slici 3 uočava se da su podešenja kratkospojnih zaštita svih dalekovoda veća od maksimalnih struja koju rele meri
pri kvaru na 10 kV sabirnicama, te je primenom preporuka iz [3] ostvarena koordinisanost zaštita na 35 kV i 10 kV naponskim nivoima. Takođe, primećuje
se da je minimalna struja dvopolnog kratkog spoja na 35 kV sabirnicama nekih TS manja od podešenog praga prorade kratkospojnih zaštita dalekovoda koji
ih napaja. Ovakvo stanje ima za posledicu to da u minimalnim režimima rada mreže (u pogledu intenziteta struja kratkih spojeva), kratkospojne zaštite dalekovoda ne štite ceo vod od kratkih spojeva, te će određeni kvarovi biti
eliminisani od strane rezervnih zaštita tj. prekostrujne zaštite dalekovoda (I>), pa će trajanje kvara biti duže, a samim tim i naprezanje opreme i propadi
napona u ostatku mreže.
Ova podešenja predstavlјaju početno stanje i dalјa analiza se fokusira se na ocenu adekvatnosti ovih podešenja u slučaju planirane integracije distribuiranih izvora u mrežu.
4.2. Novi koncepti zaštite
Pri integracije obnovlјivih izvora energije u distributivne mreže usled brojnih promena u strukturi i konceptu mreže neminovno se javlјaju i problemi
u radu sistema relejne zaštite. U samoj distributivnoj mreži može doći do povećanja struje kratkog spoja iznad dozvolјenih granica, u zavisnosti od tipa generatora i instalisane snage i lokacije distribuiranog generisanja. Ukoliko su
generatori sinhrone mašine doprinos struji kratkog spoja će biti (relativno)
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
DV
_1-T
S_0
0
DV
_2-T
S_0
0
DV
_3-T
S_0
0
DV
_4-T
S_0
0
DV
_5-T
S_0
0
DV
_6-T
S_0
3
DV
_7-T
S_0
3
DV
_8-T
S_0
5
DV
_9-T
S_0
8
DV
_10
-TS_
09
DV
_11
-TS_
01
DV
_11
-TS_
02
DV
_12
-TS_
04
DV
_12
-TS_
05
DV
_13
-TS_
07
DV
_13
-TS_
05
DV
_14
-TS_
10
[kA]
Ik3_max (Scenario_I) Ik2_min (Scenario_I) I>> (postojeće)
36
dugog trajanja i pratiće odgovarajuću vremensku zavisnost, dok će u slučaju da su generatori asinhrone mašine njihov uticaj iščezunti za 1-2 ciklusa. U slučaju da su DG-i povezani na distributivnu mrežu preko energetskih
pretvarača, njihov uticaj na struju kratkog spoja je vrlo ograničen i dominantno zavisi od kontrolnog algoritma implementiranog u samom pretvaraču [6].
Zadržavanjem postojećeg koncepta i logike podešavanja zaštitnih uređaja
u distributivnoj mreži, može doći do nepravilnog rada sistema relejne zaštite. Ovo se ogleda u narušavanju selektivnosti između zaštitnih uređaja, narušavanju koordinacije između reklozera i osigurača, neosetlјivosti zaštite za
kvarove koji treba da se nalaze u zoni reagovanja zaštitnog uređaja, neuspešnog automatskog ponovnog uklјučenja (APU), itd. [6].
Kako bi se izbegli pomenuti problemi u radu sistema relejne zaštite koji se
javlјaju pri integraciji obnovlјivih izvora energije u distributivne mreže potrebno je izvršiti određene promene u samom konceptu sistema relejne zaštite. Ukoliko je udeo distribuiranog generisanja u distributivnoj mreži relativno mali,
pomenuti problemi, ukoliko postoje, mogu se prevazići jednostavnim prepodešavanjima zaštitnih funkcija, tj. promenom struje reagovanja i/ili
vremenskog odlaganja. Međutim, sa porastom instalisanih kapaciteta distributivnog generisanja u distributivnoj mreži postaje nemoguće prevazići pomenute nedostatke u radu sistema zaštite jednostavnim prepodešavanjima,
već je potrebno izvršiti promene u samom konceptu sistema zaštite i implementaciji novih zaštitnih mikroprocesorskih uređaja, uz aktiviranje
zaštitnih funkcija koje se do sada nisu koristile u distributivnim mrežama i primenu komunikacionih šema.
Neki od najčešće korišćenih metoda za prevazilaženje pomenutih potencijalnih problema u distributivnim mrežama su [7]:
1. Primena usmerene prekostrujne zaštite,
2. Primena distantne zaštite, 3. Primena adaptivnih podešenja,
4. Primena komunikacije u sistemu zaštite.
U ovom radu fokus na rešavanju pomenutih potencijalnih problema je
stavlјen na njihovo otklanjanje primenom postojećih važećih tehničkih preporuka za zaštitu distributivnih mreža, uz neophodne modifikacije i opcione
primene novih koncepata zaštite.
4.3. Analiza rada zaštite sa trenutnim podešenjima pri priklјučenju malih
elektrana
Pri analizi adekvatnosti postojećih podešenja kratskopojnih zaštita, potrebno je uzeti u obzir uklopno stanje mreže koje rezultuje maksimalnom strujom kvara koju meri zaštita dalekovoda, pri najkritičnijem kvaru na 10 kV
sabirnicama transformatora 35/10 kV, što najčešće nije stanje sa maksimalnim ukupnim strujama kvara, što je ilustrovno na sledećem primeru. Na slici 4
prikazano je uklopno stanje sa maksimalnom ukupnom strujom kvara na
37
mestru kvara, gde se vidi da pri posmatranom kvaru ukupna struja kvara iznosi 3,26 kA, a struja koju meri dalekovodna zaštita DV_9 u TS_08 iznosi 0,88 kA.
Slika 4: Raspodela struje kvara pri tropolnom kratkom spoju na 10 kV sabirnicama u
TS_07 sa maksimalnom ukupnom strujom kvara
Na slici 5 prikazan je isti kvar, u slučaju kada je mala elektrana u TS_07 van pogona. Iako je ukupna struja kvara od 3,15 kA manja nego ukupna struja
kvara na slici 4, struja koju meri zaštita dalekovoda iznosi 0,95 kA, te je ona merodavna za podešavanje zaštite dalekovoda DV_9 u TS_08.
Slika 5: Raspodela struje kvara pri tropolnom kratkom spoju na 10 kV sabirnicama u
TS_07 sa maksimalnom strujom kvara koju meri zaštita DV_9 u TS_08
ME_TS_02_0.4kV9.00.90-0.7
ME_TS_01_0.4kV0.40.95
-150.6
ME_TS_04_0.4kV0.40.96
-151.1
ME_TS_07_10kV7.70.772.7
ME_TS_03_10kV9.10.91-0.9
ME_TS_11_10kV9.10.91-0.9
ME_TS_10_10kV9.40.94-1.5
ME_TS_099.30.93-1.3
ME_TS_06_0.4kV0.40.98
-151.1
ME_TS_06_10kV9.30.93-1.2
TS_07_10kV
Ikss=3.26 kA
TS_10_10kV
10.01.00-2.0
TS_09_10kV9.90.99-1.8
TS_05_6kV5.90.98-1.3
TS_03_10kV9.70.97-1.1
TS_08_10kV 7.90.793.4
TS_02_10kV9.50.95-0.9
TS_06_10kV10.11.01-1.4
TS_04_10kV9.80.98-1.1
TS_01_10kV9.70.97-0.7
TS_11_35kV32.10.92148.9
TS_08_35kV 26.30.75153.4
TS_04_35kV
32.40.92148.8
TS_05_35kV32.50.93148.7
TS_07_35kV25.10.72154.6
TS_06_35kV33.20.95148.4
TS_10_35kV33.50.96148.0
TS_09_35kV33.00.94148.2
TS_03_35kV32.20.92148.9
TS_02_35kV31.80.91149.1
TS_01_35kV31.80.91149.1
TS_00_110kV 101.70.92-59.7
TS_00_35kV31.70.91149.2
G~
G_ME_TS_02
Ikss=0..
TS_0
2_T_
MEIkss=0.03 kA
Ikss=0..
G~
G_ME_TS_01
Ikss=2..
TS_0
1_T_
ME
Ikss=0..
Ikss=2..
TS_0
4_T_
ME Ikss=0..
Ikss=0..
G~
G_ME_TS_04
Ikss=0..
G~
G_ME_TS_07
Ikss=0.39 kA
TS_0
7_T_
ME
Ikss=0.11 kA
Ikss=0.39 kA
G~
G_ME_TS_03
Ikss=0..TS
_03_
T_M
E
Ikss=0..
Ikss=0..
G~
G_ME_TS_11
Ikss=0..
TS_1
1_T_
ME
Ikss=0..
Ikss=0..
G~
G_ME_TS_10
Ikss=0..
TS_1
0_T_
ME
Ikss=0..
Ikss=0..
G~
G_ME_TS_09
Ikss=0..
TS_0
9_T_
ME
Ikss=0..
Ikss=0..
G~
G_ME_TS_06(1)
Ikss=1..
TS_0
6_T_
ME
(1)
Ikss=0..
Ikss=1..
G~
G_ME_TS_06
Ikss=0..
TS_0
6_T_
ME
Ikss=0..
Ikss=0..
TS_0
7_T
Ikss=0.98 kA
Ikss=3.26 kA
TS_1
0_T
Ikss=0.00 kA
Ikss=0.00 kA
TS_0
9_T
Ikss=0.00 kA
Ikss=0.00 kA
TS_0
5_T
Ikss=0.00 kA
Ikss=0.00 kA
TS_0
3_T
Ikss=0.00 kA
Ikss=0.00 kA
TS_0
8_T
Ikss=0.00 kA
Ikss=0.00 kA
TS_0
2_T
Ikss=0.00 kA
Ikss=0.00 kA
TS_0
4_T
Ikss=0.01 kA
Ikss=0.03 kA
TS_0
6_T
Ikss=0.02 kA
Ikss=0.07 kA
TS_0
1_T
Ikss=0.03 kA
Ikss=0.11 kA
DV_12
=
=
DV_13
=
=
DV_14
=
=
DV_8
Ikss=0.08 kA Ikss=0.08 kA
DV
_6
Ikss=0.01 kA
Ikss=0.01 kA
DV
_7
Ikss=0.08 kA
Ikss=0.08 kA
DV_9Ikss=0.88 kA
Ikss=0.88 kA
DV
_10
Ikss=0.04 kA
Ikss=0.04 kA
DV_15
Ikss=0.02 kA
Ikss=0..
DV_4Ikss=0.88 kA
Ikss=0.88 kA
DV_5
Ikss=0.09 kA
Ikss=0.09 kA
DV
_3
Ikss=0.11 kA
Ikss=0.11 kA
DV_11
= =
DV
_2
Ikss=0.03 kA
Ikss=0.03 kA
DV
_1
Ikss=0.03 kA
Ikss=0.03 kA
EKV_mreze
Ikss=0.20 kA
TS_0
0_T2
Ikss=0.10 kA
Ikss=0.29 kA
TS_0
0_T1
Ikss=0.10 kA
Ikss=0.29 kA
ME_TS_02_0.4kV9.00.90-0.7
ME_TS_01_0.4kV0.40.94
-150.6
ME_TS_04_0.4kV0.40.95
-151.1
ME_TS_07_10kV0.00.000.0
ME_TS_03_10kV9.00.90-0.8
ME_TS_11_10kV9.00.90-0.9
ME_TS_10_10kV9.30.93-1.5
ME_TS_099.20.92-1.3
ME_TS_06_0.4kV0.40.97
-151.1
ME_TS_06_10kV9.30.93-1.2
TS_07_10kV
Ikss=3.15 kA
TS_10_10kV
10.01.00-2.1
TS_09_10kV9.80.98-1.8
TS_05_6kV5.80.97-1.2
TS_03_10kV9.60.96-1.0
TS_08_10kV 7.70.774.3
TS_02_10kV9.40.94-0.8
TS_06_10kV10.01.00-1.4
TS_04_10kV9.70.97-1.0
TS_01_10kV9.60.96-0.6
TS_11_35kV31.70.91149.0
TS_08_35kV 25.60.73154.3
TS_04_35kV
32.00.91148.9
TS_05_35kV32.20.92148.8
TS_07_35kV24.30.69155.8
TS_06_35kV32.90.94148.4
TS_10_35kV33.20.95147.9
TS_09_35kV32.70.94148.2
TS_03_35kV31.90.91149.0
TS_02_35kV31.40.90149.2
TS_01_35kV31.40.90149.3
TS_00_110kV 101.10.92-59.6
TS_00_35kV31.30.89149.3
G~
G_ME_TS_02
Ikss=0..
TS_0
2_T_
MEIkss=0.03 kA
Ikss=0..
G~
G_ME_TS_01
Ikss=3..
TS_0
1_T_
ME
Ikss=0..
Ikss=3..
TS_0
4_T_
ME Ikss=0..
Ikss=0..
G~
G_ME_TS_04
Ikss=0..
G~
G_ME_TS_07
Ikss=0.00 kA
TS_0
7_T_
MEIkss=0.00 kA
TS_0
7_T_
ME
Ikss=0.00 kA
G~
G_ME_TS_03
Ikss=0..
TS_0
3_T_
ME
Ikss=0..
Ikss=0..
G~
G_ME_TS_11
Ikss=0..
TS_1
1_T_
ME
Ikss=0..
Ikss=0..
G~
G_ME_TS_10
Ikss=0..
TS_1
0_T_
ME
Ikss=0..
Ikss=0..
G~
G_ME_TS_09
Ikss=0..
TS_0
9_T_
ME
Ikss=0..
Ikss=0..
G~
G_ME_TS_06(1)
Ikss=1..
TS_0
6_T_
ME
(1)
Ikss=0..
Ikss=1..
G~
G_ME_TS_06
Ikss=0..
TS_0
6_T_
ME
Ikss=0..
Ikss=0..
TS_0
7_T
Ikss=0.95 kA
Ikss=3.15 kA
TS_1
0_T
Ikss=0.00 kA
Ikss=0.00 kA
TS_0
9_T
Ikss=0.00 kA
Ikss=0.00 kA
TS_0
5_T
Ikss=0.00 kA
Ikss=0.00 kA
TS_0
3_T
Ikss=0.00 kA
Ikss=0.00 kA
TS_0
8_T
Ikss=0.00 kA
Ikss=0.00 kA
TS_0
2_T
Ikss=0.00 kA
Ikss=0.00 kA
TS_0
4_T
Ikss=0.01 kA
Ikss=0.04 kA
TS_0
6_T
Ikss=0.02 kA
Ikss=0.07 kA
TS_0
1_T
Ikss=0.04 kA
Ikss=0.12 kA
DV_12
=
=
DV_13
=
=
DV_14
=
=
DV_8
Ikss=0.08 kA Ikss=0.08 kA
DV
_6
Ikss=0.01 kA
Ikss=0.01 kA
DV
_7
Ikss=0.08 kA
Ikss=0.08 kA
DV_9Ikss=0.95 kA
Ikss=0.95 kA
DV
_10
Ikss=0.04 kA
Ikss=0.04 kA
DV_15
Ikss=0.02 kA
Ikss=0..
DV_4Ikss=0.95 kA
Ikss=0.95 kA
DV_5
Ikss=0.10 kA
Ikss=0.10 kA
DV
_3
Ikss=0.12 kA
Ikss=0.12 kA
DV_11
= =
DV
_2
Ikss=0.03 kA
Ikss=0.03 kA
DV
_1
Ikss=0.04 kA
Ikss=0.04 kA
EKV_mreze
Ikss=0.21 kA
TS_0
0_T2
Ikss=0.11 kA
Ikss=0.32 kA
TS_0
0_T1
Ikss=0.11 kA
Ikss=0.32 kA
38
Na osnovu navedenog primera, zaklјučuje se da je pri odabiru novih podešenja kratkospojnih zaštita dalekovoda posebnu pažnju potrebno posvetiti izboru najkritičnijeg uklopnog stanja za posmatranu poziciju zaštite.
U tabeli 4 prikazana su podešenja kratkospojnih zaštita u mreži bez malih
elektrana (scenario I), kao i maksimalne struje koje releji mere pri kvaru na 10 kV sabirnicama (svedene na 35 kV naponski nivo), uz uvažavanje
najkritičnijeg uklopnog stanja za posmatranu poziciju zaštitnog uređaja pri priklјučenju malih elektrana (scenario II), kao i minimalne struje dvofaznih kratkih spojeva pri kvaru na drugom kraju štićenog dalekovoda u slučaju kada
su sve male elektrane povezane na mrežu:
Tabela 4: Podešenja zaštita 35 kV dalekovoda i struje kratkih spojeva (Scenario II)
DV Pozicija
z. u. I>> [kA]
Ik3,MAX,10kV,sv [kA]
I>> /
Ik3,MAX,10kV,sv
Ik2,min [kA]
Ik2,min /
I>>
DV_1 TS_00 2,31 2,19 1,06 3,33 1,44
DV_2 TS_00 2,25 2,20 1,02 2,83 1,26
DV_3 TS_00 1,06 0,94 1,13 3,01 2,18
DV_4 TS_00 1,45 1,33 1,09 2,15 1,49
DV_5 TS_00 0,66 0,57 1,16 1,24 1,88
DV_6 TS_03 0,67 0,60 1,12 1,21 1,80
DV_7 TS_03 1,06 0,96 1,11 1,91 1,80
DV_8 TS_05 1,06 0,96 1,11 1,17 1,10
DV_9 TS_08 1,06 0,95 1,11 1,93 1,82
DV_10 TS_09 0,66 0,61 1,08 1,15 1,38
DV_11 TS_01 2,31 2,29 1,01 3,04 1,32
TS_02 1,54 1,44 1,07 2,63 1,71
DV_12 TS_04 0,66 0,58 1,14 0,82 1,24
TS_05 0,67 0,61 1,11 1,29 1,93
DV_13 TS_07 0,86 0,77 1,11 1,62 1,89
TS_05 0,96 0,91 1,06 1,78 1,85
DV_14 TS_10 0,66 0,63 1,05 0,68 1,03
Na osnovu vrednosti iz tabele 4, uočava se da su odnosi podešenja kratkospojnih zaštita dalekovoda (u postojećem stanju) i maksimalnih struja
kratkih spojeva za kritične kvarove (po priključenju malih elektrana), manji od 1,2, što predstavlјa izabrani faktor sigurnosti za podešavanja zaštita. Ovo je
karakteristično za sve pozicije u mreži, a efekat je posebno izražen kod zaštita dalekovoda DV_2 i DV_11 u TS_01, gde vrednosti struja kvara koju meri zaštita
dalekovoda pri kvarovima na 10 KV sabirnicama dostižu vrednosti podešenja zaštita, te je pogrešna prorada kratkospojnih zaštita ovih 35kV dalekovoda pri kvarovima na 10 kV naponskom nivou vrlo verovatna.
Odnosi podešenja kratkospojnih zaštita dalekovoda i karakterističnih
minimalnih i maksimalnih struja kratkih spojeva, sa i bez povezanih malih elektrana ilustrovani su na slici 6:
39
Slika 6: Odnosi podešenja kratkospojnih zaštita dalekovoda i karakterističnih
maksimalnih i minimalnih struja kratkih spojeva
Na osnovu vrednosti odnosa minimalnih struja dvopolnih kratkih spojeva na drugim sabirnicama štićenog dalekovoda i vrednosti podešenja zaštita,
može se zaklјučiti da priklјučenje malih hidroelektrana na mrežu ima pozitivan efekat u pogledu povećanja osetlјivosti kratkospojnih zaštita, jer dolazi do
porasta i minimalnih struja kratkih spojeva koje rele vidi pri kvaru na 35 kV sabirnicama na drugom kraju štićenog dalekovoda. Ovaj efekat je najizraženiji pri kvaru na 35 kV sabirnicama TS_01, jer zaštita DV_1 postaje osetlјiva za sve
kvarove na posmatranom vodu ukoliko je veći broj malih elektrana povezan na mrežu. Slično važi i za zaštite dalekovoda DV_2, DV_11 i DV_14.
4.4. Predlozi prepodešenja zaštita
Imajući u vidu prethodno navedeno, moguće je izvršiti određena prepodešavanja kratkospojnih zaštita vodova u cilјu postizanja selektivnosti.
Novim podešenjima je potrebno obezbediti da ne dolazi do narušavanja selektivnosti zaštita na 35 kV i 10 kV naponskim nivoima u svim uslovima rada mreže, odnosno nezavisno od prisustva malih elektrana na mreži. Takođe,
poželјno je da zaštite budu osetlјive i za minimalne struje dvofaznih kratkih spojeva na drugom kraju štićenog voda, kao i da ne dolazi do pobude zaštita
pri kvarovima „iza“ zone štićenja posmatrane zaštite. Drugim rečima, potrebno je obezbediti da i kada su sve elektrane na mreži i u uslovima kada nijedna nije priklјučena na distributivnu mrežu postoji selektivnost i koordinisanost zaštita.
Naravno, potrebno je ostvariti koordinisanost zaštita dalekovoda i zaštita priključaka malih elektrana.
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
DV
_1-T
S_0
0
DV
_2-T
S_0
0
DV
_3-T
S_0
0
DV
_4-T
S_0
0
DV
_5-T
S_0
0
DV
_6-T
S_0
3
DV
_7-T
S_0
3
DV
_8-T
S_0
5
DV
_9-T
S_0
8
DV
_10
-TS_
09
DV
_11
-TS_
01
DV
_11
-TS_
02
DV
_12
-TS_
04
DV
_12
-TS_
05
DV
_13
-TS_
07
DV
_13
-TS_
05
DV
_14
-TS_
10
I>>/Ik3,max (Scenario_I) I>>/Ik3,max (Scenario_II) Ik2,min/I>> (Scenario_I) Ik2,min/I>> (Scenario_II)
40
Tabela 5 prikazuje maksimalne struje kvara od distribuiranih izvora pri kvaru „iza“ zone štićenja posmatrane zaštite, koje su merodavne za analizu podešenja kratkospojne zaštite vodova, maksimalne struje na 10 kV
naponskom nivou (svedene na 35 kV), minimalne struje kvara na drugom kraju štićenog voda i nova (predložena) podešenja kratkospojnih zaštita:
Tabela 5: Predlog podešenja zaštita i karakteristične struje kratkih spojeva
DV Pozicija zašt. ur.
Ik3,MAX,ME [kA]
Ik3,MAX,10kV,sv (Scenario
II) [kA]
Ik2,min (Scenario
II) [kA]
I>> (novo)
[kA]
t-I>> (novo)
[s]
DV_1 TS_00 0,49 2,19 3,33 2,75 1,0
DV_2 TS_00 0,48 2,20 2,83 2,64 0,5
DV_3 TS_00 1,12 0,94 2,31 1,34 1,5
DV_4 TS_00 0,33 1,33 2,15 1,60 1,0
DV_5 TS_00 0,89 0,57 1,24 1,07 1,5
DV_6 TS_03 0,09 0,60 1,21 0,72 0,0
DV_7 TS_03 0,96 0,96 1,91 1,15 1,0
DV_8 TS_05 0,71 0,96 1,17 1,15 0,5
DV_9 TS_08 0,35 0,95 1,93 1,14 0,5
DV_10 TS_09 0,8 0,61 0,91 0,96 1,0
DV_11 TS_01 0,26 2,29 3,04 2,75 0,5
TS_02 0,23 1,44 2,63 1,73 0,0
DV_12 TS_04 0 0,58 0,82 0,70 0,0
TS_05 0,09 0,61 1,29 0,73 0,0
DV_13 TS_07 0 0,77 1,62 0,92 0,0
TS_05 0,34 0,91 1,78 1,09 0,5
DV_14 TS_10 0,65 0,63 0,68 0,78 0,5
Slika 7 prikazuje karakteristične struje kratkih spojeva i podešenja
kratkospojnih zaštita dalekovoda (vrednosti iz tabela 4 i 5):
Slika 7: Postojeća i predložena podešenja kratkospojnih zaštita dalekovoda i
karakteristične struje kratkih spojeva
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
DV
_1-T
S_0
0
DV
_2-T
S_0
0
DV
_3-T
S_0
0
DV
_4-T
S_0
0
DV
_5-T
S_0
0
DV
_6-T
S_0
3
DV
_7-T
S_0
3
DV
_8-T
S_0
5
DV
_9-T
S_0
8
DV
_10
-TS_
09
DV
_11
-TS_
01
DV
_11
-TS_
02
DV
_12
-TS_
04
DV
_12
-TS_
05
DV
_13
-TS_
07
DV
_13
-TS_
05
DV
_14
-TS_
10
[kA]
Ik3_max (Scenario_I) Ik3_max (Scenario_II) Ik2_min (Scenario_I) Ik2_min (Сценарио_II)
Ik3,max,ME I>> (postojeće) I>> (novo)
41
Na osnovu vrednosti minimalnih struja dvofaznih kratkih spojeva na drugom kraju dalekovoda koje meri zaštita na posmatranom vodu, uočavamo pozitivne efekte priklјučenja malih elektrana usled povećanja minimalnih struja
kvara, jer zaštite dalekovoda postaju osetlјivije za kvarove na drugom kraju voda. Povećanje osetlјivosti osnovne zaštite dalekovoda od kratkih spojeva je
važan pozitivan efekat priklјučenja distribuiranih izvora na mrežu. Kvantitet povećanja osetlјivosti zavisi pre svega od broja malih elektrana koje su u
trenutku kvara povezane na mrežu.
4.5. Primena usmerene prekostrujne zaštite
U određenim slučajevima pri kratkim spojevima u mreži, doprinos struji kvara malih elektrana može biti kriterijum za podešenje zaštita vodova. Naime,
pri pojavi kvara „iza“ posmatrane zaštite, struja kvara od malih elektrana koje se napajaju sa posmatranog dalekovoda, date u tabeli 5, mogu biti veće od
maksimalnih struja kvara na 10 kV naponskom nivou. Tada doprinosi od malih elektrana postaju kritične velčine na osnovu kojih se određue podešenje zaštite. Alternativno, kako se zaštita ne bi pobuđivala za kvarove van zone
štićenja, moguće je zadržati podešenja prema maksimalnim strujama kvara na 10 kV naponskom nivou, ali uz uvođenje usmerenja kratkospojnih zaštita.
Prednost ovakvog rešenja je veća osetlјivost zaštite, a mana je nešto komplikovanija izvedba iste i veći zahtevi prema zaštitnom uređaju, koji moraju
posedovati i naponske ulaze. S obzirom da većina zaštitnih uređaja nove generacije poseduje naponske ulaze (ili razlika u ceni uređaja sa i bez naponskih ulaza nije značajna), ovakvo rešenje bi bilo najprihvatlјivije kod
zaštite dalekovoda DV_10 u TS_09, jer se takvim podešenjem ostvaruje osetlјivost zaštite i za minimalne struje dvopolnih kratkih spojeva na drugom
kraju posmatranog dalekovoda.
Tabela 6 prikazuje alternativna podešenja za zaštite dalekovoda DV_3, DV_5, DV_10 i DV_14 koja podrazumevaju usmeravanja kratkospojnih zaštita.
Tabela 6: Podešenja usmerenih kratkospojnih zaštita 35 kV dalekovoda
DV
Pozicija
zaštitnog uređaja
Scenario I Scenario II Usmerene
zaštite Ik3,MAX,ME [kA]
I>> [kA] I>> [kA] I>>-> [kA]
DV_3 TS_00 1,06 1,34 1,13 1,12
DV_5 TS_00 0,66 1,07 0,68 0,89
DV_10 TS_09 0,66 0,96 0,73 0,80
DV_14 TS_10 0,66 0,78 0,76 0,65
Slika 8 prikazuje karakteristične struje kvara (vrednosti iz tabela 3 i 5),
maksimalne doprinose malih elektrana struji kvara i podešenja za zaštite
dalekovoda DV_3, DV_5, DV_10 i DV_14 u postojećem stanju, sa i bez usmeravanja zaštita.
42
Slika 8: Primena usmerenih kratkospojnih zaštita na DV_3, DV_5, DV_10 i DV_14
Na osnovu navedenog, može se zaklјučiti da implementacija usmerenih zaštita može da pozitivno utiče na osetlјivost zaštite za minimalne međufazne
kvarove u 35 kV mreži, a u posmatranoj mreži implementacija ovog rešenja smislena je na navedene četiri pozicije.
4.6. Primena distantne zaštite
Prema važećim preporukama [3], u 35 kV mreži se ne predviđa korišćenje distantne zaštite. Distantna zaštita u distributivnim mrežama predviđa se za mreže napona 110 kV, prema [8].
Analizama u poglavlјu 4.4 utvrđeno da je u cilјu ostvarivanja selektivnosti
zaštita vremensko odlaganje reagovanja zaštite DV_5 potrebno podesiti na vreme 1,5 s. Primenom distantne zaštite i logike podešavanja iz [8], može se
ostvariti efikasnija zaštita dalekovoda.
Pri podešavanju dosega distantih zaštita, potrebno je obezbediti
selektivnost svih zaštita u koordinacionom nizu i dovolјnu osetlјivost zaštita. Dodatno, potrebno je obezbediti da ne dolazi do pobude zaštite za kvarove na
10 kV naponskom nivou i pri ekstremnim opterećenjima.
Primenom navedene logike podešavanja, prvi stepen distante zaštite DV_5 detektuje kvarove samo na pomenutom vodu, te je stoga njegovo vreme reagovanja moguće postaviti na 0 s, što rezultuje značajnim skraćenjem
vremena izolovanja međufaznih kratkih spojeva na dalekovodu u odnosu na slučaj da se koristi prekostrujna zaštita koja bi, prema ranije navedenim
razmatranjima reagovala sa vremenom odlaganja od 1,5 s. Ovim se ostvaruje brza i selektivna zaštita dalekovoda.
U slučaju implementacije distantne zaštite na dalekovodu DV_5 i zadržavanju kratkosponih zaštita dalekovoda DV_10 i DV_14, dovolјno je
koristiti jedan ili dva stepena podimpedantne zaštite, jer je vreme reagovanja
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
DV
_3-T
S_0
0
DV
_5-T
S_0
0
DV
_10
-TS_
09
DV
_14
-TS_
10
[kA]
Ik3_max (Scenario_I) Ik2_min (Scenario_I) Ik3_max (Scenario_II) Ik2_min (Scenario_II)
Ik3,max,ME I>> (postojeće) I>> (novo) I>>-> (usmerene)
43
drugog stepena potrebno koordinisati sa vremenom reagovanja kratkospojne zaštite DV_10, i postaviti na 1,5 s.
U slučaju da se i na dalekovodima DV_10 i DV_14 implementira distantna zaštita mogu se koristiti sva tri stepena.
Grafički prikaz podešenja distantnih zaštita u impedantnoj ravni dat je na
slici 9. Punom crvenom linijom su prikazana podešenja zaštite DV_5 u slučaju implementacije distantne zaštite na DV_10 i DV_14, dok je isprekidanom linijom prikazan doseg druge zone u slučaju da na DV_10 i DV_14 nisu
implementirne distantne zaštite (treća zona se ne koristi). Doseg prve zone zaštite DV_5 je identičan u oba slučaja.
Slika 9: Podešenja distantnih zaštita dalekovoda DV_5, DV_10 i DV_14 (R-X Plot)
Primenom distantne zaštite na dalekovodima DV_10 i DV_14 se ostvaruje
da se međufazni kratki spojevi na većem delu štićenog voda eliminišu bez vremenske zadrške, dok je u slučaju korišćenja kratkospojnih zaštita vreme
otklanjanja kvara 1 s i 0,5 s, respektivno. Takođe, u slučaju otkazivanja glavne zaštite kvarovi su otklonjeni od strane rezervnih zaštita na susednom dalekovodu sa manjim vremenom odlaganja nego u slučaju da se koristi
kratkospojna zaštita.
Slika 10 prikazuje pokrivenost dalekovoda distantnim zaštitama. Na x-osi se je prikazana dužina dalekovoda u kilometrima (moguć je i prikaz u Ω), a na
y-osi je prikazano vreme reagovanja odgovarajućeg stepena distantne zaštite:
28.026.024.022.020.018.016.014.012.010.08.006.004.002.00-2.00-4.00-6.00-8.00-10.0-12.0-14.0-16.0-18.0-20.0 [pri.Ohm]
32.0
30.0
28.0
26.0
24.0
22.0
20.0
18.0
16.0
14.0
12.0
10.0
8.00
6.00
4.00
2.00
-2.00
-4.00
[pri.Ohm]
TS_00_35kV\DV_5\DV_5-Z<_ITS_00_35kV\DV_5\DV_5-Z<_IITS_09_35kV\2\R_DV_10_Z<TS_10_35kV\2\R_DV_14_Z<
44
Slika 10: Koordinacija distantnih zaštita dalekovoda DV_5, DV_10 i DV_14
(Time-distance diagram)
Na osnovu navedenog može se zaklјučiti da se primenom distantne zaštite umesto prekostrujne kao osnovne zaštite dalekovoda od međufaznih kratkih
spojeva, mogu uspešno prevazići nastali problemi ostvarivanja efikasne zaštite, uz generalno pobolјšanje performansi sistema zaštite, usled smanjenja vremena isklјučenja kvara i povećane osetlјivosti zaštite.
5. Zaključci
U ovom radu analiziran je rad sistema relejne zaštite koncipiran na važećim tehničkim preporukama za podešavanje zaštite distributivnih mreža.
Analizirana mreža predstavlјa jednu distributivnu mrežu u Republici Srbiji sa velikim brojem malih hidroelektrana.
U radu je pokazano da povezivanje perspektivnih distribuiranih izvora na mrežu izaziva značajan porast struja kratkih spojeva, kao i promenu smera i
raspodele struje kvara usled pojave novih izvora.
U radu su prikazana podešenja zaštita 35 kV dalekovoda prema važećim tehničkim preporukama i postojećem stanju mreže u kojoj nisu prisutni
distribuirani izvori.
Potom je analiziran rad sistema zaštite sa postojećim podešenjima u
slučaju da se sve planirane male hidroelektrane priklјuče na distributivnu mrežu. Zaklјučeno je da su na svim pozicijama potrebna prepodešenja
45.39036.31227.23418.1569.0780-0.0000 [km]
2.00
1.60
1.20
0.80
0.40
0.00
[-]
TS_00_35kV TS_09_35kV TS_10_35kV TS_06_35kV
Reference: TS_00_35kV\DV_5\DV_5-Z<_I
x-Axis: Length TS_00_35kV\DV_5\DV_5-Z<_I TS_00_35kV\DV_5\DV_5-Z<_II TS_09_35kV\DV_10\R_DV_10_Z<
TS_10_35kV\DV_14\R_DV_14_Z<
45
kratkospojne zaštite dalekovoda kako se ne bi pobuđivale pri kvarovima na 10 kV naponskom nivou, odnosno usled porasta struja kvara koju mere dalekovodne zaštite pri kvarovima na 10 kV sabirnicama, potrebno je povećati
struju prorade kratkospojnih stepena.
Takođe, utvrđeno je da priklјučenje distribuiranih izvora ima pozitivan efekat na osetlјivost kratkospojnih zaštita dalekovoda, jer usled porasta struja
kratkih spojeva u 35 kV mreži zaštite pojedinih dalekovoda postaju osetlјivije za međufazne kratke spojeve na drugom kraju štićenog voda sa minimalnim strujama kvara, nego u slučaju kada male elektrane nisu povezane na mrežu.
Kako pojava novih izvora struja kvara u distributivnoj mreži može da
izazove pogrešnu proradu neusmerenih kratkospojnih zaštita dalekovoda, prikazana je mogućnost usmeravanja tih zaštita uz smanjenje struje prorade i
održavanje selektivnosti sa zaštitama na 10 kV naponskom nivou.
Utvrđeno je da je na određenim pozicijama u mreži, u cilјu održavanja
koordinisanosti zaštita dalekovoda i zaštita priklјučnog mesta male elektrane, potrebno povećati vreme reagovanja zaštita dalekovoda. Prikazane su
mogućnosti prevazilaženja ovog nedostatka primenom distantne zaštite dalekovoda.
Na osnovu sprovedene analize, može se zaklјučiti da iako integracija velikog broja malih elektrana na 35 kV distributivnu mrežu može da izazove
nepravilnosti u radu sistema zaštite, pomenuti problemi se u analiziranoj mreži u velikoj meri mogu prevazići pravilnim prepodešavanjima postojećih zaštitnih
uređaja. Stoga, postojeće tehničke preporuke sa kratkospojnim zaštitama kao osnovnim zaštitama dalekovoda, mogu se koristiti kao dobra osnova
podešavanje zaštite distributivnih vodova i u slučaju mreža sa velikim brojem distribuiranih izvora, uz pažlјivo razmatranje faktora relevantnih za podešenje zaštite.
Međutim na određenim pozicijama u mreži prikazane su prednosti
redefinisanja izbora i podešenja zaštitnih funkcija, što je ilustrovano primenom distantne zaštite.
Integracija velikog broja distribuiranih izvora energije svakako će zahtevati nova rešenja u pogledu koncepta i podešenja sistema relejne zaštite
distributivnih mreža. Povećanje osetlјivosti, pouzdanosti i felksibilnosti sistema relejne zaštite u mnogome će doprineti ukupnom povećanju performansi rada
savremenih distributivnih mreža.
Literatura
[1] DIgSILENT PowerFactory 2017 SP3 (x64), DIgSILENT GmbH, Germany,
www.digsilent.com
[2] IEC 60909, Short-circuit currents in three-phase a.c. systems, Part 0:
Calculation of currents, First edition 2001-07
46
[3] Tehnička preporuka br.4a1, Zaštita elektrodistributivnih vodova 10 kV, 20 kV i 35 kV, IV izdanje, maj 2001, JP Elektroprivreda Srbije, Beograd
[4] Tehnička preporuka br.4b, Zaštita distributivnih transformatora u TS 35/10(20) kV i TS 110/X kV, IV izdanje, maj 2001, EPS – Direkcija za
distribuciju električne energije, Beograd
[5] Tehnička preporuka br.16, Osnovni tehnički zahtevi za priključenje malih elektrana na mrežu elektrodistribucije Srbije, JP Elektroprivreda Srbije, Beograd
[6] Math Bollen, Fainan Hassan, Integration od Distributed Generation in the
Power System, , Wiley-IEEE Press, August 2011.
[7] The Impact of Renewable Energy Sources and Distributed Generation on Substation Protection and Automation, CIGRE Technical Brochure 421, Working Group B5.34, August 2010.
[8] Tehnička preporuka br.4a2, Zaštita elektrodistributivnih vodova 110 kV, I
izdanje, maj 2001, EPS – Direkcija za distribuciju električne energije, Beograd
Abstract: In this paper the influence of a large number of small hydro
power plants on the short-circuit currents is analysed, as well as the
operation of the relay protection system within the real distribution network in Serbia. The necessary modification of the existing protection functions, as well as the implementation of the new proposed protection functions, are presented and discussed. Network modeling and analysis
are performed using the program tool DIgSILENT PowerFactory.
Keywords: small hydropower plants, distribution network, short-circuit
currents, relay protection system
Analysis of the Impact of Connecting a Larger
Number of Small Hydroelectric Power Plants to the
Short-circuit Currents Values and Relay Protection
System of Distribution Network
Nikola Sučević, Željko Đurišić
Rad primljen u uredništvo: 31.10.2017. godine.
Rad prihvaćen: 10.11.2017. godine.