©AB

B –

04-0

4

Pienjännitekatkaisijoiden suojausratkaisutHelsinki 26.04.2006

Pekka Heinonen

Suojausratkaisut

ABB Sace Emax ilmakatkaisijoiden suojareleetYleistäPR121-PR122MittausominaisuudetVäyläliitynnätUudet asettelumahdollisuudet, PR123Esimerkkejä

ABB Sace Tmax kompaktikatkaisijoiden suojareleetUuden sukupolven suojareleetVyöhykeselektiivisyys kompaktikatkaisijoiden keskenEsimerkki toteutuksesta

Emax: KEHITYS JATKUU.

Suojareleet, Mallit PR121, PR122 ja PR123

Suojareleet: Yleistä

Uuden sukupolven virta-anturiRogosky kela >>> Mittaustieto suojareleelle

Virtamuuntajat (CTs) >>> Tehosyöttö suojareleelle

Virta-arvo pistoke: Uusi konsepti muuttaareleen nimellisvirtaa

=> Vaihdetaan vain pistoke releen etulevyssä

Suojareleet: mittaukset

Jännite (vaihe-vaihe, vaihe-nolla, jäännös). Tarkkuus: 1%

Teho (pätö, lois, näennäis) Tarkkuus: 2,5%

Tehokerroin Tarkkuus: 2,5%

Taajuus ja huippukerroin Tarkkuus: 0,1Hz

Energia (pätö-, lois-, näennäis, mittaus) Tarkkuus: 2,5%

Harmonisten laskenta (Näyttää aaltomuodon ja RMS spectrin 40th @50Hz)

Virrat (vaihe, N, maasulku). Tarkkuus: 1,5%

Suojareleet: PR121 – perusominaisuudet

OminaisuuksiaL esihälytys/hälytys/laukaisun ind.ledit;

Virta-arvo plugi

Tietojen luku

Versiot:

LI L= Ylikuormitus

LSI S= Selektiivinen oikosulkusuojaus

LSIG I= Oikosulun pikalaukaisu

G=Maasulkusuojaus

Suojareleet: PR122 – Perusominaisuudet

Modulaarinen: konfiguroi sopivaksi;Viimeiset 20 laukaisun ja 60 tapahtuman tiedot suoraan näytöllä. Omalla energialla.Jännite – perusteiset toiminnot (optio); Laajat asettelualueet;Parannettu käyttöliittymä: laaja näyttö; käyttäjäystävälliset valikot;

Terminen muisti L ja S suojauksille;

“Käynnistysasettelut” S, I ja G;

Vyöhyeselektiivisyys S ja G;

Versiot:

LI

LSI

LSIG

LSIRc

Suojareleet: PR122 – Suojaukset

Käyttäen PR120/VYlijännite, alijännite, jäännösjännite;Taajuus (yli/ali);Takateho;Vaihejärjestys (hälytys);Vikavirta (Rc toroidilla).

Suojareleet: PR122 – Mittaukset

Vakiona:Vaihe, N, Maasulku virrat;Huippukerroin;Tiedon talletus (loggeri).Käyttökerrat, kärkien kuluneisuus

Käyttäen PR120/V :Pääjännitteet, vaihejännitteet;Taajuus;Pätö, lois, näennäis tehot;Energian mittaus;

Suojareleet: PR123 – perusominaisuudet

“Perinteiset” suojaukset (Ylivirta-oikosulku,…) Kuten PR122, ja lisäksi:Jännite – perusteiset toiminnot vakionaEi erillisiä jännitemuuntajia;Tietojen tallennus vakiona (data loggeri);

Suojareleet: PR123 – Suojaukset

Lisäsuojaukset:Syöttösuunnasta riippuva suojaus (D);Vyöhykeselektiivisyys D;Tupla S suojaus;Tupla G suojaus;Kahdet suojausparametrit kaikille suojauksille.

Suojareleet: PR123 – Mittaukset

“Perinteiset” mittaukset (mm. Virta, käyttökerrat, …)Pääjännitteet, vaihejännitteet;Taajuus;Pätö-, lois-, näennäis Tehot;Mittausten historiatiedot;Energian mittaus;Aaltomuoto, RMS spektri;

Data loggeri: sisäänrakennettu vian tallennus.Vakiona PR122 ja PR123Nauhoittaa 8 mittausta (virrat ja jännitteet);Ohjelmoitava laukaisu (esim.vian aikana);Näytteenottotaajuus jopa 4.800Hz;Näytteenottoaika jopa 27s;Tiedon ulostulo SD-Pocket tai TestBus2 kautta.

Saatavilla vain ABB SACElta.

-500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500tim

eVoltage L1-L2NeutralCurrent phase 1Current phase 2Current phase 3

Suojareleet: Datalogger

Suojareleet: Lisämoduulit

PR120/V Mittaus (Vakio PR123, lisävaruste PR122)

PR120/D-M Tiedonsiirto (MODBUS)

PR120/K Hälytys

PR120/D-BT Langaton tiedonsiirto

Väyläliityntävarusteet, muut väylät

Kenttäväyläsovitin

Useita kenttäväylä protokollia, Profibus, DeviceNet

Suojareleet: Väyläliityntä

EP010-FBP

Adapteri Emax suojareleidenjoiden väyläliityntään

Suojareleet: Väyläliitynnästä saatavat tiedot

MODBUSEdellä mainitut mittaustuloksetTilatiedot, laukaisujen hälytykset ja varoitukset Käyttökerrat, kärkien kuluneisuus ym. huoltotiedotKatkaisijan ohjaus

Profibus-DeviceNETVirta-, jännite-, teho- ja energiatiedot (osa laskemalla jäörjestelmässä)Tilatiedot, laukaisujen hälytykset ja varoituksetKäyttökerrat, kärkien kuluneisuus ym. HuoltotiedotKatkaisijan ohjaus

Suojareleet: Uusien toimintojen edut

Kaikki mittaukset samassa releessä=> ei tarvita erillisiävirta/jännitemuuntajia => Tilaa ja rahaa säästyy (mm.alamittauksetosastoittain )

Verkon valvonta ja seuranta paranee => Käyttökatkoihin johtavia tilanteita voidaan ennakoida

Muisti ja Data logger ominaisuuksilla voidaan vikatilanteita analysoida tarkemmin ja välttää vastaavat tilanteet.

Väylän kautta myös voidaan vikatilanteita analysoida ja katkaisija kuitata sekä kauko-ohjata uudelleen päälle tilanteen salliessa

Innovatiiviset suojareleratkaisut

ABB Sace Emax ilmakatkaisijoiden suojareleet

Uudet asettelumahdollisuudet, PR123Esimerkkejä

Tupla STarvitaan “alhainen” asetteluS suojaukselle johtuenkeskijännitekatkaisijanasetteluistaKatkaisija kuorman puolella(muuntajasyöttö) vaatii“korkean” asettelunkytkentävirtapiikin takiaToisella S asettelullaselektiivinen suojaussaavutetaan aina => Käyttökatkojen vaarapienenee

Suojareleet: Uutta suojaustoiminnoissa

Ilman tupla S asettelua

Suojareleet: Uutta suojaustoiminnoissa

Tupla S asettelulla

Suojareleet: Uutta suojaustoiminnoissa

Kahdet suojausparametritVoidaan tehdä katkaisijoille kahdeterilaiset asetukset, jotka soveltuvaterilaisille syöttökonfiguraatioille

Tyypillinen esimerkki, jossaerilaisia asetuksia tarvitaan, on syötöt muuntajalta javaravoimageneraattorilta

Kaksoisasetuksilla verkon suojaussekä selektiivinen toimintavarmistetaan molemmissasyöttötapauksissa

Suojareleet: Uutta suojaustoiminnoissa

Dual setting“Normal” network condition

CB “A” >>> closed

CB “B” >>> open

Discrimination is guaranteed between A and C

Normaalisyöttö, normaaliasetukset

Dual setting“Emergency” network condition

CB “A” >>> open

CB “B” >>> closed

Discrimination is not guaranteed between B and C, due to the “low” settings (protection of the generator) of C protection functions

Varavoima, normaaliasetukset

Dual setting“Emergency” network condition

CB “A” >>> open

CB “B” >>> closed

Discrimination is guaranteed between B and C thanks to the second set of protection parameters

Varavoima, toiset asetukset

Tmax

Uuden sukupolven

suojareleet kompaktikatkaisijoille

Saatavat mittaustiedotVaihevirrat, N ja maavirta [A]Vaihejännite [V]Vaiheiden pätö-, näennäis- ja loistehot [kW], [kVAr], [kVA]Kokonais pätö-, näennäis- ja loisteho [kW], [kVAr], [kVA]Energia [kWh]Vaihe ja kokonais cos (φ) [ - ]

24Vdc apujännite – 0,3 x In (Self-supply)

Mittaukset käyttäen VM210 laitetta

Asettelut vain koestuslaitteella

Tiedonsiirto MODBUS protokollalla

PR223DS: Releet mittausominaisuuksilla T4 - T5 - T6

Tmax suojareleet

HälytyksetSuojausten hälytykset: L, S, I, GLaukaisseen suojauksen indikointi

HuoltoKäyttökerratLaukaisujen määrä sekä laukaisutestit Toiminnot käyttötoimenpiteenäEri laukaisutapojen yhteenvetoViimeisen laukaisun tiedot

OhjauksetKatkaisijan avaus ja sulkeminen (moottoriohjaimella)Hälytysten nollaus Katkaisijan nollaus (moottoriohjaimella)Laukaisukäyrien asettelut

ReletyypitPR222/PD LSI, LSIG

ProtokollaModbus RTU standard

MittaustoiminnotVirrat, vaihe, N- ja maavirta

HälytysominaisuudetLED esihälytys L, sekä laukaisuhälytysL hälytyksen kosketintieto

Saatavat tiedotKatkaisijan tila: Auki-kiinni

PR222DS/PD: Suojareleet väyläliitynnällä T4 - T5 - T6

Tmax suojareleet

Väyläliityntävarusteet, muut väylät

EP010-FBPAdapteri T4, T5 ja T6 katkaisi-joiden väyläliityntään

Kenttäväyläsovitin

Useita kenttäväylä protokollia, Profibus, DeviceNet

Suojareleet: Väyläliityntä

PR223EF: Suojarele vyöhykesektiivisyydellä T4 - T5 - T6

LSIG SuojauksetAsettelut vain koestuslaitteella tai väylän kauttaTiedonsiirto MODBUS väylälläMittaukset mahdolliset VM210 Moduulin kanssa

Tmax suojareleet

Täysin uusi konsepti

Ei vain uusi tuote, vaan ratkaisu selektiivisýysongelmiin

Innovatiivinen suojarele-sukupolvi

EFDP EFDP

Early Fault Detection and Prevention, EFDP= Vian aikainen havaitseminen ja estäminen

Tmax suojareleet

Tmax suojareleet: Early Fault Detection and Prevention

VyöhykeselektiivisyysErittäin nopea vyöhykeselektiivisyys

Uusi, nopea innovatiivinen vian havaitsemisalgoritmi, vain 300 µs

Katkaisijat alkaen 100A

Rajoitetaan vika pienelle alueelle

Kokonaislaukaisuaika 10 ms verrattuna perinteisenvyöhykeselektiivisyyden aikaan: 100 ms

Paikallinen vian havaitseminen ja lukitus väylätekniikkaa käyttäen.

Apujännitettä tarvitaan vain lukituksiin, suojaus toimii aina

Tmax suojareleet: Early Fault Detection and Prevention

Esimerkki

EFDP

Vaux

Suojaus on aina taattu

Hyödyt

Uusi konsepti sähkön jakeluun: Voimakas virranrajoitus + Korkea selektiivisyys

Parempi virranrajoitus kuin perinteisilläjärjestelmillä

=> Pienempiä vahinkoja suojattavassa verkossa

Selektiivisyys 100kA jopa kahden samanlaisenkatkaisijan välillä

Selektiivisyystarkastelua ei tarvita (vain laukaisukäyrät)

Tmax suojareleet: Early Fault Detection and PreventionIp [kA]

10

100

11 10 100 1000

Ims [kA]

T4T5

Tmax suojareleet: Early Fault Detection and Prevention

Uusi algoritmi oikosulkuvirran havaitsemiseenHavaitseen ‘kasvavan’ oikosulkuvirran jo 300 µs:ssaPerustuu virran aaltomuotoon

“Epäherkkä” virtapiikeille luotettava

Tmax suojareleet: Early Fault Detection and Prevention

Lukitus ja monitorointi järjestelmäSuojattu parikaapeli

Väylätekniikka

1 syöttökatkaisija - 10 kuormanpuolen katkaisijaa

Etäisyydet: 1,2 Km saakka (vahvistimella)

Itsevalvonta

Tiedonsiirtoprotokollassa neljä eri viestiä (EFDP, S, G, SOS)

Tmax suojareleet: Early Fault Detection and Prevention

YhteenvetoSoveltuu: Vaativat verkot (laivat, ATK, )

Viat: Oikosulku, ylikuormitus, maasulku

Virran rajoitus: Suuri

Selektiivisyystaso: Korkea

Laitteet: Ilma- ja kompaktikatkaisijat ohjausja tiedonsiirto ominaisuuksin

Selektiivisyystarkastelu: Helppo

Kokonaiskulut: Normaalit

V = 400VP = 165 kWQ = 80 kvar

S6H 800 PR212-LSI R800

S6D 800

LL

T2H 160 TMD R50

In = 50AL

T4H 250 PR221DS-LSI R250

In = 200A

U

Ik = 58kA

Perinteinen ratkaisu

Tmax suojareleet: Esimerkki

A. Verkko, jossa yksi iso kuorma ja useita pieniä, Ik=58kA

A. Verkko, jossa yksi iso kuorma ja useita pieniä, Ik=58kA

V = 400VP = 165 kWQ = 80 kvar

T4L 320 PR223EF R320

T4D 320

LL

T2H 160 TMD R50

In = 50AL

T4L 250 PR223EF R250

In = 200A

Ik = 58kA

UEFDP Ratkaisu

Tmax suojareleet: Esimerkki

PÄÄKATKAISIJA S6H 800 T4L 320

PÄÄKYTKIN S6D 800 T4D 320

KUORMA CB 1T4H 250 T4L 250

KUORMA CB 2 T2H 160 T2H 160

KUORMA CB 3 T2H 160 T2H 160

Kaapelit 150 mm² 120 mm²

Syöttökatkaisijan kokoa voidaanmerkittävästi pienentää:

Tilaa säästyy

Edullisemmat komponentit

Optimaalinen kaapelienmitoitus

PERINTEINEN RATKAISU EFDP RATKAISU

Tmax suojareleet: Esimerkki

A. Verkko, jossa yksi iso kuorma ja useita pieniä, Ik=58kA

DOCWin 3.0Fuctionalities

DOCWin ohjelma on uudistunut !

OTC

Curves

DOC Academy

Curves

Uusi työkalu katkaisijan laukaisukäyrien piirtoon:

Avaus myös erillisenä suojaan “desk topista”

Käyrien piirto, “Curves”

Curves

Komponentin valinta

Erilainen käyttöliittymä eri komponenteille:

Katkaisija

Käytössä olevat komponentit

PiirtäminenCurves

3 tapaa muuttaa käyriä:

Väri

Viivan paksuus

Kuvio

0.1kA 1kA 10kA 100kA

1E-2s

0.1s

1s

10s

100s

1E3s

Time-Current curve LLL

OminaisuudetCurves

Tarkastelut

Suojaus ja selektiivisyystarkastelujen määrittäminen omassaikkunassaan (Relations dialog)

Väri ilmaisee tarkastelun (ok – failed) tilan:musta teksti “Ok”punainen teksti “Failed”