Vilket är bästa sättet att förebygga, upptäcka, lokalisera och åtgärda

fel i nätet

Carl Öhlen

Innehåll

l Krav, tillämpningar och metoderl Exempel på ”State-of-the-art” lösningarl Erfarenheter från ett system i drift

Vilket är bästa sättet att förebygga, upptäcka, lokalisera och åtgärda

fel i nätetl Dimensionera systemet med minimal felsannolikhetl T.ex. rätt isolationshållfasthet

l Dimensionera systemet för minimal felkonsekvensl T.ex. redundanta matningar

l Optimalt underhåll med minimalt avbrottl T.ex. tillståndsbaserad övervakning och diagnostik

l Omedelbar bortkoppling av ett eventuellt fell Snabb & selektiv feldetektering

l Snabb fellokalisering och återuppbyggnadl Automatisk felhanterings system

ingen kedja är starkare än sin svagaste länk

Otillgänglighet = MTTR/MTBF + MTTM/MTBM

200 - 800 kV

Industry

Generation

Transmission

Distribution

6 - 200 kV

Rätt dimensionerade gränsvärden

Temporär I & U

KontinuerligI&U

Spänning

Ström

Maximal & ULI & SI överspänning

Kortslutningsström (RMS & stöt)

Omgivningstemperatur och kylning

Smuts& Höjd

200 - 800 kV

Industry

Generation

Transmission

Distribution

6 - 200 kV

Rätt drift & underhåll av kraftsystemet

ÅLDRING

ONORMALDRIFT

FEL

ÅTERSTÅENDE LIVSTIDFULLTVÄRDE

STRESSMARGINAL

200 - 800 kV

Industry

Generation

Transmission

Distribution

6 - 200 kV

Rätt övervakning av kraftsystemet

SCADAmin –tim

SASms - s

TID

Tillståndsövervakning & diagnostikdagar - månader

Utbyte Renovering Underhåll

ÅTGÄRD

Feltyper

3 fas kortslutningsfel2 fas kortslutningsfel

1-fas jordfel < 10 ohm1-fas jordfel < 3/5 kOhm

AvbrottsfelIntermittenta fel

3-fas & 2-fas kortslutning~100 ms (närbeläget)Inomhusställverk a.s.a.p.

1-fas jordfel < 10 ohm1-fas jordfel < 3/5 kOhm- Samlingsskena < 1s- Ledning < 2/5 s- Jordkabel signal- Direktjordat < 0,5 s

Felbortkopplingstider (ELSÄK)

Nättyper

Radiell Sektioneradslinga

Dubbelmatad

Direktjordad

Transformator

Jord

Impedansjordad

Ojordad

Transformator Transformator

Jordningstyper

Reaktans &Resistans

Transformator

Jord

Kapacitans

IF = j(IC – IL) + IR

-jXC

XF = R + jXC x XL

XL-XC

Ledning/Kabel

IC IL

UFIR

jXL R = 10-100A

FeldetekteringsmetoderI

L

X

R

Ström – Riktad/Oriktad, 50Hz, Övertoner -Fas, Symmetriska Komp, Ändring, Transient(Superposition & Thevenins & Fourier)

Impedans(Ohms Lag)

Differentialström(Kirchoffs Lag)

IA IB

in distribution UF-UL/IF-IL = XR + jX

FellokaliseringsmetoderX

R

X

R

Reaktans

Impedans(Före-efter)

Vandringsvåg

Felindikeringsmetoder

lTransient (T.ex. Nortroll)

lAssymetri (T.ex. Protroll)

lGPS (T.ex. Crystal)

SCADA/DMS

GIS/NIS

Expert AI systemjämför beräknade värdenmed uppmätta för sannolika fellägen

l IED datal Utlösning & indikeringl Fel värden (RMS/vektor)l Fellokalisatorl Störningsskrivare

l Felindikatordata l Genomgåendel Riktning

l Omvärdsdata l Kundanmälan l Väderdata

l Statistikl Felaktiga områden l Felaktiga komponenter

l Systemanalysl Felströmmar

Felintegreringsmetoder

Utmaningar

l Detektering av högohmiga jordfel fell Detektering av intermittenta jordfell Kompensering av sektionerbara kabelnätl Fellokalisering i slingnätl Fellokalisering i kabelnätl Fellokalisering i mixade nätl Snabb sektioneringl Snabb återuppbyggnadlMinimerad avbrottstid

Innehåll

l Krav, tillämpningar och metoderl Exempel på ”State-of-the-art” lösningarl Erfarenheter från ett system i drift

Radial Network

I>

I>

I>

I>

Radial/ring med överströmsskydd

Alt1: Fas och jord överströmsskydd medregistrering och fjärrkommunikation av strömmar

Alt2: Fas och jord överströmsskydd medinbyggd fellokalisator

Alt1: Manuell sektionering av jordfel

Alt2. Automatisk sektionering av jordfel(Motormanövrerade frånskiljare)

ABB REF54x/615 + RXPG, Areva P132, Siemens 7SJ6 + 7SN60

lStandard I>, 3I0/3U0lIntegrering för intermittenta fellOption för transient function /högohmiga fellFellokalisator för kortslutningarlStörningsskrivarelIEC 61850

VAMP 255

lStandard I>, 3I0/3U0lIntegrering för intermittenta fellFellokalisator för kortslutningsfel och jordfel ( RF 30 – 100 Ohm)lStörningsskrivare

22

1

3

44

3

1

22

1

3

44

3

1

Meshed Network

Slutna slingnät med riktat överström

lTidsbaserad selektivitet (Fas och jord)lDagens IED har fellokalisator för kortslutningsfel och Störningsskrivare

Z<Z<

Z<

Z<

Z<Z<

Z<

Z<

Id>Id>

Id>

Id>

Id>Id>

Id>

Id>

Meshed Network

Dubbelsidig inmatning med Z< & Id>Distansskydd & längsdifferentialskydd

lLängsdifferentialskydd har absolut selektivitet (Kompleteras för jordfel i högohmiga nät)lDistanskydd har räckvidd och tidsselektivitet (Kompleteras för jordfel i högohmiga nät)lDagens IED har ofta fellokalisator för kortslutningsfel och Störningsskrivare

Main Principle Manufacturer Id Main Principle Manufacturer IdZ< ABB REL501 Id> ABB RADHLZ< ABB REL511 Id> ABB REL551Z< ABB REL670 Id> ABB RED670Z< Areva P433 Id> Areva P521Z< Areva P435 Id> Areva P541Z< Areva P437 Id> Areva P543Z< Siemens 7SA610 Id> Siemens 7SD611Z< Siemens 7SA611 Id> Siemens 7SD522Z< Siemens 7SA631 Id> Siemens 7SD523

Distansskydd & längsdifferentialskydd

Z<(ph/ph) VAMP 259

RET 670

REC 670

ABB IED670 = Allt i en IED

Nortroll Riktade felindikatorer förOHL (LineTroll 3500) & UGC (CableTroll 3500)

Protrol IPC med ”Phase AsymmetryDetection”

FMC Tech Crystal med GPS time tagging (Bara OHL)

Web-Controller User Interface

868MHZ Radio

Web Controller & Database

GPRS

Internet

Sensors measuring line current phase and amplitude.

The Local Controller

1.

2.3.

VAMP Vimo Mät och övervaknings enheter för kablar

Swedish Neutral Adaptive Tuning and Admittance method

Detection ON

Vo >ECI ?

YES

NO

Wattmetric method

Admittance methodTransientevaluation

Vo >ECI ?

YES

NO

Trench Selective Earth Fault DetectionTrench Selective Earth Fault DetectionEFD20 EFD20 –– Three different methodsThree different methods

ð Admittance method with continuous monitoring for any changes of the individual line asymmetry

ð Switching on of the EFD20 in case of an already existing earth fault - wattmetricmethod and modified transient evaluation

Transientevaluation

Fault type Typical fault impedance EFD

Metallic earth fault 4

Low impedancefault

4

Line on ground or snow 4

Restriking fault 4

Line in tree 4

Reverse earth fault 4

0 ... 100 Ω

0.1 kΩ ... 1 kΩ

few kΩ ... few ten kΩ

few kΩ ... few ten kΩ

few kΩ ... few ten kΩ

few kΩ ... few ten kΩ

Trench EPSY med tre olika metoder och admittans upp till 100 kOhm

ABB MicroSCADA Pro och DMS 600 med integrerad fellokaliserings-algoritm samt använding av fellokalisatorer, felindikatorer och felströmmar

TEKLA X-power med integrerad fellokaliseringsalgoritm för kortslutningsfel

Powel Drift (Under utveckling för att koppla SCADA och Powel NetBas med möjlighet för fellokalisering

SCADA, DMS, GIS, NIS

REC 670 Skydd och kontrollför sex linjer

EFC Automatic Earth FaultCompensation Controller

ASC Stepless AdjustableArc Suppression Coil

EFD Selective Earth Fault Detection Device

LineTroll 3500 Fault Indicators

CableTroll 3500 Fault Indicators

ComTroll fjärrkontroll & switching

SCADA/DMS och eller STINAmed AI för fellokalisering

IEC 61850 LAN/WAN

Exempel av integrerade lösningar för sex utgående linjer eller kablar

Integrering av flera metoder (1)

VAMP 255 Skydd & KontrollFellokalisator & StörningsskrivareAlternativ Areva, ABB, Siemens

Protrol fjärrkontroll , &

IEC 61850 LAN/WAN

IEC60870-5-101

Exempel av distribuerade lösningar för sex utgående linjer eller kablar

Integrering av flera metoder (2)

SCADA/DMS och eller STINAmed AI för fellokalisering

Kortslutningskydd:- Överström- Differential- Distans

Jordfelsskydd:- Riktat 3I0/3U0- Transient- Admittans

Fellokalisering:- Reaktans- Förändring impedans- Vågdetektor (< 100 kHz)

Felinikator:- Transient- PAD- GPS

DMS/SCADA/NIS:- IED ström- IED reaktans- IED/SS samplade värden

Återuppbyggnad:- ÅI- Sektionering och PI- FL och sektionering

200 - 800 kV

Industry

Generation

Transmission

Distribution

6 - 200 kV

Optimera övervakningen avkraftsystemet med IEC 61850

SCADAmin –tim

SASms - s

TID

Tillståndsövervakning & diagnostikdagar - månader

Utbyte Renovering Underhåll

ÅTGÄRD

Innehåll

l Krav, tillämpningar och metoderl Exempel på ”State-of-the-art” lösningarl Erfarenheter från Linköping