Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät

2014-02-19
Jämförelse av riktade
reläskyddsfunktioner i
impedansjordade nät
Andersson Robin
EXAMENSARBETE
Elektroingenjör med inriktning mot elkraft
Institutionen för ingenjörsvetenskap
Institutionen för ingenjörsvetenskap
Larsson Jonas
EXAMENSARBETE
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i
impedansjordade nät
Sammanfattning
Detta examensarbete beskriver hur olika nollpunktsmotstånd och resistanser i ett felställe
påverkar nollföljdsströmmarna och nollföljdsspänningarna vid olika snedavstämningar i
eldistributionsnätet. Eftersom snedavstämningarna i nätet påverkar om jordfelsskydden
detekterar en jordslutning, genomförs en jämförelse mellan två olika jordfelsfunktioner,
vinkelmätande funktion och admittansmätande funktion. Skillnaden mellan jordfelsfunktionerna är att riktningen på jordslutningen och inställningarna för känsligheten sker på
olika sätt. Syftet med rapporten är att redovisa för- respektive nackdelar med de båda
jordfelsfunktionerna.
På grund av att luftledningar ersätts med bland annat markkabel, har de kapacitiva
jordslutningsströmmarna ökat i fördelningsstationerna. De kapacitiva jordslutningsströmmara måste kompenseras eftersom kapacitansen kan orsaka stora snedavstämningar i
nätet. Vid för stora snedavstämningar blir nollföljdsspänningen och den resistiva
nollföljdsströmmen för låga och jordfelsskydden kommer inte att detektera en eventuell
jordslutning. Risken med detta är att ett överliggande reservskydd istället löser ut hela
fördelningsstationen eller att jordslutningen inte bortkopplas alls.
Efter ideala simuleringar och olika provningar av ett jordfelsskydd i laboratoriemiljö, kan
det konstateras att det inte är någon större skillnad mellan de båda jordfelsfunktioner. Det
finns dock vissa avvikelser vid de experimentella provningarna av jordfelsskyddet.
Avvikelserna beror bland annat på vilken jordfelsfunktion som testades, eftersom
upplösningen på jordfelsskyddet ställdes olika. Vilken jordfelsfunktion som är den bättre i
verkliga nät är svårt att konstatera eftersom sådana tester ej har genomförts i denna studie.
Målet med examensarbetet har uppfyllts eftersom författarna har kunnat redovisa för- och
nackdelar med de båda jordfelsfunktionerna, även när skillnaden mellan dem var liten.
Datum:
Författare:
Examinator:
Handledare:
Handledare:
Program:
Huvudområde:
Poäng:
Nyckelord:
Utgivare:
2014-02-19
Jonas Larsson, Robin Andersson
Fredrik Sikström
Lars Holmblad, Högskolan Väst
Ulrika Uggla, Vattenfall Eldistribution
Elektroingenjör med inriktning mot elkraft
Elektroteknik
Utbildningsnivå: Grundnivå
15 högskolepoäng
Reläskydd, jordfelsskydd, admittansfunktion, vinkelmätande funktion, symmetriska
komponenter, snedavstämda nät
Högskolan Väst, Institutionen för ingenjörsvetenskap,
461 86 Trollhättan
Tel: 0520-22 30 00 Fax: 0520-22 32 99 Web: www.hv.se
i
BACHELOR’S THESIS
Comparison of directional relay functions in impedance
grounded network
Summary
This thesis describes how different values on a neutral grounding resistor and an
uncompensated power distribution network affect the zero sequence current and the zero
sequence voltage. If the neutral grounding reactor in the power distribution network is too
overcompensated or undercompensated, the directional earth-fault relay may not work.
The purpose of this study is to present the advantages and disadvantages of two different
earth-fault functions. The two earth-fault functions that will be compared are an
admittance-based earth-fault protection and a directional earth-fault protection with angle
calculation between the zero sequence current and the zero sequence voltage.
The capacitive earth-fault currents have increased in the distribution stations because the
overhead lines are replaced with underground cables. The capacitive current must be
compensated since the capacitance can cause an overcompensated or an
undercompensated network. An uncompensated distribution network may cause the zero
sequence current and voltage becoming too low so that the earth-fault protections do not
detect an earth-fault.
After the comparison of the two earth-fault functions it can be concluded that there is a
minor difference between the both functions. There are some deviations in the test results
conducted in a laboratory environment. It is not possible to state which one of the
functions that is the most suitable to use in real power distribution networks, since no such
tests have been conducted in this study.
The authors of this thesis have presented some advantages and disadvantages of the two
earth-fault functions.
Date:
Author:
Examiner:
Advisor:
Advisor
Programme:
Main field of study:
Credits:
Keywords
Publisher:
February 19, 2014
Andersson Robin, Larsson Jonas
Sikström Fredrik
Holmblad Lars, University West
Uggla Ulrika, Vattenfall Eldistribution
Electrical Engineering, Electric Power Technology
Electrical Engineering
Education level: First cycle
15 HE
Directional earth-fault functions, admittance-based protection, symmetrical
components, earth-fault, uncompensated power distribution network.
University West, Department of Engineering Science,
S-461 86 Trollhättan, SWEDEN
Phone: + 46 520 22 30 00 Fax: + 46 520 22 32 99 Web: www.hv.se
ii
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
Förord
Detta examensarbetet avslutar vår elektroingenjörsutbildning med inriktning mot elkraft på
Högskolan Väst. Vi vill tacka avdelningen kontroll och skydd på Vattenfall Eldistribution,
för att de har hjälpt oss att genomföra examensarbetet. Ett särskilt tack till vår handledare
Ulrika Uggla på Vattenfall Eldistribution och Lars Holmblad, vår handledare på Högskolan
Väst.
Jonas har ansvarat för rapportering och utvärdering av den vinkelmätande funktionen och
Robin har ansvarat för rapportering och utvärdering av den admittansmätande funktionen,
övriga delar i rapporten har helt genomförts gemensamt. Samtliga figurer är egenkonstruerade och det kan vara en fördel att utskriften är i färg.
iii
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
Innehåll
Sammanfattning ................................................................................................................................. i
Summary............................................................................................................................................. ii
Förord ................................................................................................................................................ iii
Nomenklatur..................................................................................................................................... vi
1 Inledning ...................................................................................................................................... 1
1.1 Bakgrund och problembeskrivning ............................................................................... 1
1.2 Översikt över tidigare arbeten ........................................................................................ 2
1.3 Syfte och mål .................................................................................................................... 2
1.4 Avgränsningar ................................................................................................................... 2
1.5 Tillvägagångssätt............................................................................................................... 3
2 Grundläggande teori och matematiska modeller ................................................................... 4
2.1 Nätuppbyggnad ................................................................................................................ 4
2.2 Symmetriska komponenter ............................................................................................. 5
2.2.1 Enfasig jordslutning ........................................................................................... 7
2.3 Mättransformatorernas strömmätning vid en enfasig jordslutning .......................... 9
2.4 Allmänt om reläskydd.................................................................................................... 11
2.4.1 Riktat vinkelmätande jordfelsfunktion .......................................................... 12
2.4.2 Riktat admittansmätande jordfelsfunktion ................................................... 14
3 Idealiserade intervallberäkningar med MATLAB................................................................ 18
3.1 Simuleringar i MATLAB ............................................................................................... 18
3.2 Intervallberäkning .......................................................................................................... 19
3.2.1 Känsligheten för den vinkelmätande funktionen ........................................ 19
3.2.2 Känsligheten för den admittansmätande funktionen .................................. 19
3.2.3 Känsligheten för nollpunktsspänningsskyddet ............................................ 19
3.2.4 Intervallen för 11 kV simuleringar i MATLAB ........................................... 20
3.2.5 Intervallen för 22 kV simuleringar i MATLAB ........................................... 25
4 Provning av reläskydd.............................................................................................................. 29
4.1 Fastställandet av framriktningen .................................................................................. 30
4.1.1 Provningsresultat vid 11 kV............................................................................ 32
4.1.2 Provningsresultat vid 22 kV............................................................................ 35
5 Analys och diskussion.............................................................................................................. 37
5.1 Jämförelse mellan MATLAB-simulering och provning av reläskydd .................... 38
5.2 Jämförelse mellan MATLAB-simuleringen och riktiga jordfelsprov ..................... 40
6 Slutsatser .................................................................................................................................... 44
6.1 Framtida arbeten ............................................................................................................ 45
Källförteckning ................................................................................................................................ 46
iv
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
Bilagor
A. MATLAB-skript för de idealiserade simuleringarna
B. Resultat från simuleringar i MATLAB vid 11 kV
C. Resultat från simuleringar i MATLAB vid 22 kV
D. 1000 Ω simuleringar i MATLAB vid 11 kV och 22 kV
E. Provningsprotokoll för den vinkelmätande funktionen
F. Provningsprotokoll för admittansfunktionen
G. Provningsresultat för ABB REF615 vid 11 kV
H. Provningsresultat för ABB REF615 vid 22 kV
I. Differensen mellan utsignal och insignal vid 11 kV
J. Differansen mellan utsignal och insignal vid 22 kV
K. Figurer över felresistanserna vid de simulerade intervallen
v
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
Nomenklatur
φ
vinkeln mellan nollföljdsström och nollföljdsspänning
a
visaroperator som vrider vektorerna med 120° moturs, komplex fasvektor
B
susceptans
E1
fasspänning
G
konduktans
I0
nollföljdsström
I0R
resistiv nollföljdsström
I0L
induktiv nollföljdsström
I0C
kapacitiv nollföljdsström
I0X
induktiv eller kapacitiv nollföljdsström
RF
resistansen i felstället
RN
nollpunktsmotståndets resistans
UR
spänningen i R fas
US
spänningen i S fas
UT
spänningen i T fas
U0
nollföljdsspänning
U1
plusföljdsspänning
U2
minusföljdsspänning
XC
ledningens kapacitans
XN
nollpunktsreaktorns induktans
Y
admittans
Y0
admittansen i nollföljd
Z0
nollföljdsimpedans
Z1
plusföljdsimpedans
Z2
minusföljdsimpedans
NUS
nollpunktsspänningsskydd
vi
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
1 Inledning
Vattenfall AB, som ägs till 100 % av den svenska staten, är moderbolaget i
Vattenfallkoncernen och har sitt huvudkontor i Solna. Vattenfall Eldistribution är ett
av dotterbolag inom Vattenfallkoncernen. Vattenfall Eldistribution i Sverige har ett
flertal olika avdelningar som bland annat arbetar med att övervaka elnätet och planera
ombyggnationer i elnätet [1].
Avdelningen kontroll och skydd, som examensarbetet har genomförts på, arbetar
bland annat med kontrollanläggningsutrustningar som har till uppgift att skydda och
övervaka elnätet. Kontrollutrustningar ska säkerställa och kvalitetssäkra
felbortkopplingar inom Vattenfalls elanläggningar enligt bestämda selektivplaner.
Avdelningen arbetar också med utredningar av nya kontrollutrustningar och mycket
annat [2].
1.1 Bakgrund och problembeskrivning
På senare år har den centrala kompenseringen av de kapacitiva jordslutningsströmmarna i mellanspänningsnätet ökat från 10 – 40 A till 50 – 250 A i fördelningsstationerna. Anledning till detta är att luftledningar i landsbygdsnät under en allt större
utsträckning ersätts med markkabel och hängkabel för att öka tillförlitligheten och
minimera risken för driftstörningar [3]. Luftledningar har normalt sett större andel
induktiv reaktans jämfört med en kabel som har större andel kapacitiv reaktans. Den
kapacitiva reaktansen från kablarna kompenseras bland annat centralt i fördelningsstationerna med en spole, även kallad nollpunktsreaktor.
Omkopplingar i ett nät med mycket kapacitans, kan orsaka stora snedavstämningar i
nätet som måste kompenseras. Snedavstämningar uppstår när nollpunktsreaktorn inte
har hunnit reglerats efter nätets kapacitans. I fördelningsstationerna finns det oftast en
avstämningsautomatik som reglerar nollpunktsreaktorn efter nätets kapacitans, detta
för att erhålla ett så avstämt nät som möjligt. Om det skulle inträffa en jordslutning
innan nätet blivit helt kompenserat skulle detta kunna leda till att nollföljdsspänningen
och nollföljdsströmmen blir betydligt lägre. Risken med detta är att ledningens
jordfelsskydd inte detekterar felet och ett överliggande reservskydd istället löser ut
hela stationen eller inte alls. Detta leder till att högre krav ställs på ledningarnas
jordfelsskydd eftersom skydden även ska kunna detektera fel då nätet inte har blivit
helt avstämt.
När en jordslutning inträffar på en utgående ledning från en fördelningsstation
detekterar samtliga jordfelsskydd felet. Ledningarnas jordfelsskydd mäter upp
stationens gemensamma nollföljdsspänning och ledningens utgående nollföljdsström.
Vattenfalls jordfelsskydd, som har den vinkelmätande funktionen, mäter fasvinkeln
mellan nollföljdsspänningen och nollföljdsströmmen för att bedöma vilken ledning
som är felbehäftad. Under de senaste åren har en annan jordfelsfunktion, så kallad
1
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
admittansfunktion, blivit mer uppmärksammad på marknaden. Den riktade admittansfunktionen är relativt likt den riktade vinkelmätande jordfelsfunktionen, skillnaden är
att admittansfunktionen beräknar ledningsförmågan istället för fasvinkeln för att
bedöma vilken ledning som är felbehäftad.
Vattenfall är intresserande av att veta om admittansfunktionen är mer tillförlitligt eller
om det finns fler fördelar att övergå från den vinkelmätande funktionen till den
admittansmätande funktionen vid snedavstämda nät.
1.2 Översikt över tidigare arbeten
Tidigare examensarbetet ”Jordfelsproblematik i icke direktjordade system” [4], som är
skriven av Johan Persson, beskriver olika typer av jordslutningar i mellanspänningsnätet och om vilka problem som kan förekomma vid icke direktjordade
system. För att få en bättre förståelse, beskriver rapporten mer ingående om hur olika
anläggningsdelar påverkar de resistiva- och de kapacitiva nollföljdsströmmarna i nätet
samt vilka inställningar nollpunktsreaktorn bör ha för att erhålla ett avstämt nät.
Gunilla Brännman har skrivit examensarbetet ”Analysmodell för impedansjordat
system med lokal kompensering” [5] som beskriver hur jordfelsskyddens känslighet
påverkas av utlokaliserade reaktorer i nätet och hur känsligheten kan beräknas.
Rapporten tar även upp hur jordslutningar kan analyseras med symmetriska
komponenter.
1.3 Syfte och mål
Syftet med studien är att kunna redogöra för vilken jordfelsfunktion, admittansmätande funktionen eller den vinkelmätande funktionen, som är mest lämpad att
använda vid olika snedavstämningar i nätet.
Målet är att hitta brytpunkten när jordfelsfunktionerna inte detekterar jordfelet och
vilka inställningar detta motsvarar i de två funktionerna. Rapporten ska redovisa föroch nackdelarna med respektive funktion och inom vilka intervall funktionerna
detekterar den felbehäftade ledningen.
1.4 Avgränsningar
I Vattenfalls nät bör den kapacitiva jordslutningsströmmen i en ledning vid
omkopplingar i fördelningsstationen max vara ±30 A. Arbetet kommer därav att
begränsas genom att endast utföra beräkningar då nätet är snedavstämt inom
intervallet ±30 A. Nollpunktsmotståndets resistiva ström kommer att ha storleksordningarna 5 A, 10 A och 15 A vid respektive intervall för att kunna visa skillnaden
vid olika resistiva strömmar. Beräkningarna kommer att ske på spänningsnivåerna
11 kV och 22 kV vid felresistanserna 5000 Ω och 3000 Ω. När nollpunktsmotståndets
2
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
resistva ström har värdet 10 A, utförs även en beräkning vid felresistansen 1000 Ω för
att kunna visa vad som händer vid lägre felresistanser i nätet.
Simuleringarna kommer att utföras med en idealiserad modell och enbart vid enfasiga
jordslutningar. Därför kommer denna studie inte att beskriva ingående hur
transformatorer, luftledningar, kablar etcetera påverkar beräkningarna för
jordfelsskydden.
1.5 Tillvägagångssätt
För att få den grundläggande teorin om symmetriska komponenter och hur de två
jordfelsfunktionerna fungerar används information från litteraturstudier. Ekvationerna
som beskriver de matematiska modellerna är hämtade från kurslitteraturer och
information från webben. Ekvationerna kommer därefter att användas för att beräkna
intervallen för när jordfelsfunktionerna kan detektera en jordslutning. De teoretiska
beräkningarna genomförs i MATLAB för att på ett effektivare sätt kunna utföra flera
simuleringar vid de olika snedavstämningarna. Gränsvärdena från simuleringarna
kommer att testas och verifieras i Vattenfalls laboratoriemiljö mot ett reläskydd som
har de aktuella jordfelsfunktionerna. Simuleringarna från MATLAB och testerna från
Vattenfalls laboratoriemiljö kommer därefter att analyseras och jämföras med
mätvärden från riktiga jordfelsprov i nätet.
3
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
2 Grundläggande teori och matematiska modeller
Detta kapitel beskriver grundläggande teori och matematiska modeller om hur
eldistributionsnätet är uppbyggt. Kapitlet kommer även att beskriva teorin om
symmetriska komponenter och en mer ingående beskrivning av de två jordfelsfunktionerna. Samtliga ekvationer som används vid beräkningarna och simuleringarna
i MATLAB redovisas också i detta kapitel.
2.1 Nätuppbyggnad
Nätet som modelleras är i enklaste omfattning två stycken utledningar med tillhörande
utrustning som brytare, reläskydd, transformator och nollpunktsutrustning. Figur 2.1
visar hur nätuppbyggnaden ser ut.
Figur 2.1 nätuppbyggnaden för det nät som kommer att simuleras.
För att kunna tillämpa beräkningsmodellen överallt i eldistributionsnätet och även om
det skulle saknas dokumentation på utrustningen, kommer vissa antaganden att
genomföras. Framförallt kommer transformatorns utformning och egenskaper vid en
enfasig jordslutning endast att påverka den sekundära sidan av transformatorn och
därmed vara helt avskilt från primärsidan. Dessutom kommer transformatorns inre
impedanser och egenskaper att idealiseras, vilket beskrivs i punktlistan
Transformatorns lindningsresistanser försummas helt.
Järnförluster och de läckflöden som uppstår i transformatorn försummas.
Kärnans magnetiska ledningsförmåga ses som oändligt.
Transformatorns systemjordning är ett impedansjordat system, vilket innebär att
transformatorns neutralpunkt kommer ha en nollpunktsutrustning bestående av ett
motstånd och en reglerbar spole. Dessa två parallellkopplade nollpunktsutrustningar
benämnas som nollpunktsmotstånd och nollpunktsreaktor.
4
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
I ett impedansjordat system är nollpunktsutrustningens impedans betydligt större än
ledningarnas impedans, därför kommer ledningarnas resistans och induktans att
försummas [3]. Nollpunktsreaktorn i beräkningsmodellen kommer att ha ett linjärt
samband med endast en induktiv inverkan på beräkningarna och ingen resistiv
påverkan vid de olika kompenseringsintervallen. Detta för att de undersökta resistiva
strömmarna endast kommer att vara av storleksordningarna 5 A, 10 A och 15 A. Mättransformatorerna som mäter nollföljdsströmmen och nollföljdsspänningen kommer
att idealiseras och ha en verkningsgrad på 100 % och ingen påverkan på fasvinkeln.
2.2 Symmetriska komponenter
Nationalencyklopedin [6] definierar symmetriska komponenter som en beräkningsmodell för att analysera en osymmetrisk trefasstorhet. Med linjära samband kan den
osymmetriska trefasstorheten delas upp i olika symmetriska delsystem. Symmetri i ett
trefassystem fås när samtliga fasspänningar eller fasströmmar har samma amplitud
samt fasförskjutna ±120° [5, 7]. De symmetriska delsystemen kan antingen vara i
plusföljd, minusföljd eller nollföljd beroende på hur fasströmmarna och
fasspänningarna är förskjutna. I Figur 2.2 visas vektorplanet av de symmetriska trefasspänningar i de olika fasföljderna. Storheter i plusföljd markeras med index "1",
minusföljd med index "2" och nollföljd med index "0".
Figur 2.2 trefasspänningar i vektorplanet vid de tre olika delsystemen plusföljd, minusföljd och
nollföljd.
Plusföljd erhålls då faserna är förskjutna ±120° i en positiv sekvensspänning, UR1
ligger 120° före US1 och 120° efter UT1. Minusföljd fås då faserna är förskjutna ±120°
med en negativ sekvensspänning, UR2 ligger 120° före UT2 och 120° efter US2.
Nollföljd erhålls då faserna har samma amplitud men ingen förskjutning.
Genom de symmetriska delsystemen plus-, minus- och nollföljd kan samtliga
fasspänningar beräknas med hjälp av en visaroperator a som vrider vektorerna 120°
moturs [7].
a
e j120
1
2
j
3
2
(1)
5
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
Genom att multiplicera a med de tre delsystemens komponenter kan samtliga
fasspänningar beräknas enligt
UR
U 0 U1 U 2
US
U0
a2 U 1
UT
U0
a U1
(2a)
(2b)
a U2
(2c)
a2 U 2
där
U R är spänningen i R fas
U S är spänning i S fas
U T är spänningen i T fas
U 0 är nollföljdsspänningen
U 1 är plusföljdsspänningen
U 2 är minusföljdsspänningen
Därefter kan plus-, minus- och nollföljdskomponenterna beräknas utifrån de tre
fasspänningarna R, S och T
U0
1
(U R U S U T )
3
(3a)
U1
1
(U R
3
a US
a2 U T )
(3b)
U2
1
(U R
3
a2 U S
a UT )
(3c)
Ekvationerna (2, 3) gäller även för symmetriska trefasströmmar, där U i ekvationerna
ersätts med I.
De symmetriska komponenterna uppträder olika beroende på vilka feltyper som
inträffar i nätet. Vid en trefasig kortslutning, i ett helt symmetriskt nät, får det
symmetriska storheterna endast plusföljd. Vid en symmetrisk tvåfasig kortslutning får
de symmetriska komponenterna både plusföljd och minusföljd. Om en tvåfasig
jordslutning eller en enfasig jordslutning skulle inträffa erhålls de samtliga tre
symmetriska delsystemen plusföljd, minusföljd och nollföljd [3].
I ett trefassystem genererar de flesta generatorer symmetriska spänningar med
plusföljd. Eftersom olika belastningsimpedanser och ledningsimpedanser också är
symmetriska, uppstår även strömmarna i plusföljd. Detta medför att plusföljdskomponenter av både ström och spänning förekommer vid normal drift. Minus- och
nollföljdskomponenter uppstår vanligtvis genom osymmetriska impedanser i nätet.
6
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
Osymmetriska impedanser kan bland annat förekomma vid fel i nätet, exempelvis
enfasiga jordslutningar och tvåfasiga kortslutningar. En jordslutning i nätet kan
därmed detekteras med minus- och nollföljdskomponenterna då dessa uppstår vid en
jordslutning [3].
2.2.1 Enfasig jordslutning
En enfasig jordslutning uppstår när en av fasspänningarna kommer i kontakt med
jordpotential [3]. Kontakten mellan fasspänningen till jord kan bland annat ske via ett
träd på en luftledning eller ett isolationsfel på en kabel. En jordslutning kan också
uppstå vid ett blixtnedslag på en luftledning, som genom den kraftiga temporära
spänningshöjningen skapar ett överslag från fas till jord. En luftledning med sin
geografiska utsträckning blir därmed den vanligaste felorsaken och den enfasiga
jordslutningen den vanligaste feltypen. Storleksordningen på jordslutnings-strömmen
beror på hur transformatorns systemjordning är utformad. Systemjordningen kan
bland annat vara direkt förbunden med fysisk jord eller förbunden över en impedans,
nollpunktsmotstånd och nollpunktsreaktor eller helt isolerad från fysisk jord.
Vid en enfasig jordslutning berörs var och en av de tre symmetriska delsystemen
plus-, minus-, och nollföljd. Genom att tillämpa grunderna från de symmetriska
komponenterna kan en beräkningsmodell av det osymmetriska feltillstånden beskrivas
med Figur 2.3. Motståndet som betecknas 3RF motsvarar den felresistans som skulle
kunna uppstå i felstället, vid en stum jordslutning är felresistansen 3RF ≈ 0 Ω.
Impedansen Z0 är summan av nollföljdskomponenterna i systemet, vilket bland annat
består av nollpunktsutrustningen och lednings kapacitans. Impedanserna Z1 och Z2 är
ledningsimpedansen och transformatorns lindningsimpedans etcetera.
Figur 2.3 detaljerad beräkningsmodell vid enfasig jordslutning.
7
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
Eftersom nollföljdsimpedansen oftast, i impedansjordade nät, är betydligt större än
plus- och minusföljdsimpedansen, kan dessa två impedanser försummas och enbart
nollföljdskomponenterna behöver beaktas, se Figur 2.4.
Figur 2.4 beräkningsmodell per fas vid en enfasig jordslutning med endast nollföljdskomponenter.
Ur Figur 2.4 kan nollpunktsresistansens strömmar vid 5 A, 10 A och 15 A beräknas
enligt
RN
E1
I0R
(4)
där
RN är nollpunktsmotståndet resistans
E1 är fasspänningen
I0R är den resistiva nollföljdsströmmen
Nollpunktsreaktansens kompenseringsström kommer att variera mellan ±30 A mot
nätets kapacitans och nollpunktsreaktansen kan beräknas enligt
XN
E1
I0L
(5)
där
XN är nollpunktsreaktorns induktans
I0L är den induktiva nollföljdsströmmen
Nätets kapacitans från ledningen beräknas enligt
XC
E1
I 0C
(6)
där
XC är ledningens kapacitans per fas
I0C är ledningens kapacitiva nollföljdsström
8
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
Därefter kan nollpunktsimpedans, Z0, vid snedavstämt nät beräknas fram genom en
parallellkoppling av ekvationerna (4-6), se även Figur 2.4 och Figur 2.5.
Z0
9 RN j( X N X C )
3 RN 3 j( X N X C )
(7a)
Vid avstämt nät blir nollpunktsimpedansen
Z0
(7b)
3 RN
Figur 2.5 förenklad beräkningsmodell vid enfasig jordslutning.
Efter beräkningen av nollpunksimpedansen kan summan av nollföljdsströmmen vid
en enfasig jordslutning beräknas enligt
3I 0
3 E1
Z 0 3 RF
(8)
där
I0 är nollföljdsströmmen
RF är resistansen i felstället
Med spänningsdelning erhålls nollföljdsspänningen
U0
E1 Z 0
Z 0 3 RF
(9)
2.3 Mättransformatorernas strömmätning vid en enfasig
jordslutning
När en enfasig jordslutning inträffar i distributionsnätet, uppstår en nollföljdsspänning
över nollpunktsutrustningen. I elnätssammanhang kallas även denna nollföljdsspänning för nollpunktsspänning.
9
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
Figur 2.6 beskriver hur de olika nollföljdsströmmarna uppträder i ett impedansjordat
system vid en enfasig jordslutning och hur mättransformatorn upplever jordslutningen. Den övre linjen, L01, motsvarar den friska ledningen utan en jordslutning
och den nedre linjen, L02, har en felbehäftad fas med en stumt jordslutning.
De strömpilar som har en riktning mot samlingsskenan är de kapacitiva
nollföljdsströmmarna från ledningarna, de strömpilarna vid nollpunktsreaktorn
motsvarar den induktiva nollföljdsströmmen och pilen vid nollpunktsmotståndet är
den resistiva nollföljdsströmmen. Det är den resistiva nollföljdsströmmen, i ett
impedansjordat nät, som jordfelsskydden använder för att avgöra i vilken ledning
jordslutningen befinner sig på.
Figur 2.6 nollföljdsströmmarnas beteende vid en enfasig jordslutning i en intilliggande
ledning. De ”röda” och de ”blåa” pilarna representerar de kapacitiva strömmar i två olika
faser. ”Svart” pil är de resistiva strömmarna och de ”gröna” pilarna motsvarar de induktiva
strömmarna. Figuren är ritad med inspiration från ABB:s tekniska manual.
Figur 2.6 visar hur mättransformatorerna mäter samtliga fasströmmar i varje utledning
som ∑I01 och ∑I02. Mättransformatorn, ∑I01, som mäter nollföljdsströmmen för
utledningen L01 kommer, vid ideala förhållanden, endast att uppmäta en kapacitiv
nollföljdsström vid en jordslutning på en annan ledning. Det som mättransformatorn i
utledning L01 mäter kan också beskrivas enligt
U0
XC
I 0C
I 01
3I 0
(10)
(11)
j I 0C
Mättransformator, ∑I02, i utledning L02 med en enfasig jordslutning uppmäter endast
i detta fall en resistiv nollföljdsström. Detta eftersom nollpunktsreaktorn är underkompenserad och att de kapacitiva bidragen i L02 motverkar varandra.
10
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
Beroende på nollpunktsreaktorns kompenseringsinställning mot nätets kapacitans kan
mättransformatorns uppmätning för utledningen L02 beskrivas enligt
I0X
I 0L
I 02
3I 0
(12)
I 0C
I 0R
j (I 0 X
(13)
I 0C )
där
I0X är en induktiv eller kapacitiv nollföljdsström beroende på
kompenseringensinställningen.
2.4 Allmänt om reläskydd
Reläskydden har till uppgift att övervaka och detektera fel i olika anläggningsdelar som
exempelvis ledningar, generatorer eller transformatorer [3]. När ett fel detekteras,
skickar reläskyddet en impuls för att frånkoppla anläggningsdelen som är felbehäftad.
Reläskydden kan ha olika påverkande storheter. Med påverkande storhet menas den
storhet som bestämmer vilket arbetssätt reläskyddet använder, exempelvis spänning,
ström, frekvens, effekt eller impedans. Ett reläskydd kan också vara momentana eller
tidsfördröjda. Ett momentant reläskydd får ha en utlösningstid på högst 40 ms.
Fördröjda reläskydd kan ha en fast tidsfördröjning som är oberoende av funktionsvärdet eller en varierande tidsfördröjning där fördröjningen beror på storleken på den
påverkande storheten. Benämningen på reläskydden sker oftast efter den feltyp som
skydden är avsedda för, till exempel kortslutningsskydd eller jordfelsskydd.
För att ett reläskydd ska vara driftsäkert och personsäkert ställs det ett antal olika krav
på reläskyddens förmåga att detektera och bortkoppla en felbehäftad ledning.
Reläskydden ska vara selektiva, tillförlitliga, tillräckligt känsliga och ha en snabb
felbortkopplingstid [3].
Selektiviteten i nätet erhålls genom att olika reläskydd är tidsfördröjda eller på olika
sätt kommunicerar med varandra för att förhindra att till exempel ett överliggande
reläskydd löser ut. Funktionsselektivitet, tidsselektivitet, riktningsselektivitet och
absolut selektivitet är fyra olika sätt att erhålla en bra selektivitet i ett distributionsnät.
Beroende på hur nätet är uppbyggt, kombineras oftast de olika principerna för att
erhålla en bra selektivitet.
Funktionsselektivitet är baserad på skyddens funktionsvärde, till exempel
strömselektivitet.
Tidsselektiviteten grundar sig på skyddens inställda funktionstider och
tidsfördröjningar.
11
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
Riktningsselektivitet innebär att skydden detekterar riktningen på felet. Felen i
ett riktat skydd inträffar antingen i framriktning eller i backriktning.
Riktningen på felet beräknas olika beroende på vilken typ av
reläskyddsfunktion som används i nätet.
Absolut selektivitet erhålls då reläskydden har förmågan att lösa ut momentant
för fel på det egna skyddsobjektet.
Ett reläskydd måste även vara tillförlitligt. En felaktig detektering och utlösning av
olika anläggningsdelar kan leda till stora störningar i nätet. De största negativa
konsekvenserna uppstår när reläskydden inte löser ut överhuvudtaget, vilket kan leda
till skador på anläggningsdelar eller personfara. För att öka tillförlitligheten och
minimera risken för uteblivna utlösningar, finns det olika utföranden på reservskydd
för att bortkoppla fel istället för huvudskyddet. Tillförlitligheten i nätet varierar
beroende på vad det är för typ av nät, stora anläggningar med höga spänningsnivåer
har i regel krav på en högre tillförlitlighet [3].
För att garantera en bortkoppling av felen, måste reläskydden vara tillräckligt känsliga.
Ur personsäkerhetssynpunkt är det viktigt att känsligheten på reläskydden är rätt
inställda för att felen ska kunna bortkopplas. Ökas känsligheten på reläskydden
kommer även risken för obefogade utlösningar att öka. Det är främst inkopplingsströmmar och startströmmar som påverkar hur känsligt reläskydden kan ställas. För
att undvika obefogade utlösningar används olika tidsfördröjningar i blockeringslogiken under inkopplingar och startförloppet. Reläskyddens inställningsvärde på
känslighet blir oftast en kompromiss, där hänsyn tas till de förhållanden som kan
uppträda vid både normal drift och vid olika typer av fel [3].
För att minska de mekaniska och de termiska påfrestningarna i olika anläggningsdelar
vid stora kortslutningsströmmar, är det viktigt att reläskydden detekterar och frånkopplar den felbehäftade anläggningsdelen snabbt. Ett kvarstående fel kan ge upphov
till pendlingar i nätet som kan leda till ett nätsammanbrott. I elsäkerhetsverkets
föreskrifter finns det även olika tidsgränser för hur länge ett fel får vara aktivt [8].
2.4.1 Riktat vinkelmätande jordfelsfunktion
Som tidigare nämnts i avsnitt 2.2, förekommer enbart nollföljdskomponenten i nätet
vid en jordslutning. Jordfelsskydden kan därför detektera en jordslutning genom att
mäta nollföljdsströmmen och nollföljdsspänningen. Den vinkelmätande funktionen
kan bland annat ges med sin(φ)- eller cos(φ)-karakteristik. Beroende på hur
systemjordningen är utformad, används olika karakteristiker på den vinkelmätande
funktionen. Sin(φ)-karakteristik kan användas för isolerade och oisolerade system och
cos(φ)-karakteristik kan användas för impedansjordade system [9]. Ett jordfelsskydd
med den vinkelmätande funktionen med cos(φ) karakteristik mäter fasvinkeln, φ,
mellan nollföljdsspänningen, U0 och nollföljdsströmmen, I0.
12
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
För att få värdet för den resistiva nollföljdsströmmen, I0R, beräknas cosinusvärdet på
vinkeln och multipliceras därefter med nollföljdsströmmen [7].
I0R
(14)
I 0 cos( )
Den riktade vinkelmätande jordfelsfunktionen är konstruerade för att lösa ut vid
jordfel i endast en riktning, framriktning. Funktionen detekterar en jordslutning om
vinkeln mellan nollföljdsspänningen och nollföljdsströmmen är ±90°. För att
säkerställa att jordfelet har inträffat i rätt riktning, används en korrigeringsvinkel på 2°,
vilket innebär att framriktningen är ±88°. Ett felfritt tillstånd uppstår om vinkeln
mellan nollföljdsströmmen och nollföljdsspänningen inte befinner sig inom intervallet
±88°. Figur 2.7 visar funktionsområdena för den vinkelmätande funktionen [9, 10].
Figur 2.7 olika funktionsområden i ett vinkelmätande jordfelsskydd med cos(φ) karakteristik.
Figuren är ritad med inspiration från Schneiders tekniska manual [9].
Om ett jordfel skulle inträffa i punkt 1 i Figur 2.7 och att skyddets utlösningsvillkor är
uppfyllt, kommer jordfelsskyddet att registrera jordfelet eftersom felet har inträffat i
framriktning och därmed inom skyddets funktionsområde. När ett jordfel har
detekteras skickar jordfelsskyddet en impuls för att bortkoppla ledningen som är
felbehäftad. Vid ett fel i punkt 2 i Figur 2.7, kommer skyddet att registrera jordfelet
men inte utföra någon åtgärd, då ansvaret för frånkopplingen ligger hos ett annat
jordfelsskydd som har felet innanför sitt funktionsområde.
13
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
För att aktivera jordfelsskydden behöver olika utlösningsvillkor vara uppfyllda. I ett
vinkelmätande jordfelsskydd är det nollföljdsspänningen, nollföljdsströmmen, vinkeln
och tiden som måste vara uppfyllda för att skyddet ska lösa ut [9]. Blockschemat i
Figur 2.8 visar hur den vinkelmätande funktionen fungerar.
Figur 2.8 Blockschema över hur ett vinkelmätande jordfelsskydd fungerar. Figuren är ritad
med inspiration från ABB:s tekniska manual [9].
Mätningen av nollföljdsspänningen och nollföljdsströmmen sker vid respektive
mättransformator. Den vinkelmätande jordfelsfunktionen jämför därefter de
uppmätta värdena med de inställda gränsvärden för när skyddet ska lösa ut.
Spänningsvillkoret, frigivningsspänningen, är ett värde som tillåter skyddet att starta.
När nollföljdsströmmen och nollföljdsspänningen överstiger de inställda värdena
skickar utlösningsblocket en signal till timerblocket. För att timerblocket därefter ska
skicka vidare en impuls för bortkoppling av en ledning, måste även felet vara i rätt
riktning. I ett riktat vinkelmätande jordfelsskydd finns ett block som beräknar vinkeln
mellan nollföljdsströmmen och nollföljdsspänningen. Det beräknade värdet jämförs
sedan med det inställda värdet på vinkeln. Det inställda värdet på vinkeln beror på
vilken funktionskarakteristik skyddet har. I ett vinkelmätande jordfelsskydd med
cos(φ)-karakteristik sätts gränsvärden för vinkeln till ±88°. För att säkerställa att ett
jordfel har inträffat i nätet, har jordfelsskydden för det mesta en inställd
tidsfördröjning i timerblocket. Jordfelsfunktionen har även en blockeringslogik för att
kunna upprätthålla en god selektivitet i nätet [9].
2.4.2 Riktat admittansmätande jordfelsfunktion
Admittansen, Y, beskriver ledningsförmågan inom en växelströmskrets och kan
antingen definieras som inverteringen av impedansen i kretsen eller som förhållandet
mellan den genomgående strömmen och den aktuella spänningen [11].
Y
1
Z
I
U
(15)
I avsnitt 2.3 beskrevs det hur nollföljdsströmmarna i ett stationärt tillstånd uppför sig
för de friska och felbehäftade ledningarna vid en enfasig jordslutning.
14
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
Admittansfunktionen använder nollföljdsströmmen, nollföljdsspänningen och vinkel
för att beräkna admittansen i jordslutningen, vilket beskrivs enligt ekvation
Y0
I0
U0
I0R
U0
j
( I 0 X I 0C )
U0
G
j B
(16)
där
Y0 är admittansen i nollföljd.
φ är fasvinkeln mellan nollföljdsströmmen och nollföljdsspänningen.
G är konduktansen, den reella delen.
B är sucseptansen, den imaginära delen.
De friska ledningarnas mättransformatorer uppmäter endast en kapacitiv nollföljdsström vid ideala förhållanden, detta innebär att admittansen för en ledning utan ett
jordfel kan beskrivas enligt
Y0
j
I 0C
U0
(17)
j B
Ledningen som har en enfasig jordslutning kommer både att uppmäta en resistiv
ström från nollpunktsmotståndet och beroende på kompenseringsinställning uppmäta
antingen en kapacitiv nollföljdsström eller induktiv nollföljdsström. Admittansen för
ledningen med en enfasig jordslutning och när nollpunktsreaktorn är avstämt mot
nätet, kan detta beskrivas enligt
Y0
I 0R
U0
j
I 0C
U0
G
(18)
j B
15
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
Det som visas i Figur 2.9 är ett exempel på en admittanskarakteristik för att avgöra
riktningen på en enfasig jordslutning i ett impedansjordat nät. Admittanskarakteristikens utseende varierar beroende på transformatorns systemjordning.
Utseendet varierar också beroende på användningsområdet, genom att enbart
använda konduktans fram eller susceptans fram eller på olika sätt kombinera dessa.
Konduktansen, den vågräta axeln, är det aktiva förhållandet mellan nollföljdsströmmen och nollföljdsspänningen. Susceptansen, den lodräta axeln, är det reaktiva
förhållandet mellan nollföljdsströmmen och nollföljdsspänningen [9, 10].
Figur 2.9 funktionskarakteristiken för admittansfunktioen i impedansjordat nät. Figuren är
ritad med inspiration från ABB:s tekniska manual [9].
I Figur 2.9 visas områdena för fram- och backriktningen. Punkten 1 motsvarar en
jordslutning i framriktning och punkten 2 i backriktning. Konduktans fram anpassas
efter nollpunktsmotståndets resistiva nollföljdsström i förhållandet mot nollföljdsspänningen. Susceptans fram anpassas efter ledningens kapacitiva nollföljdsström i
förhållandet mot nollföljdsspänningen [9, 10].
16
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
För att jordfelskyddet ska aktiveras vid en jordslutning behöver vissa utlösningsvillkor
vara uppfyllda. I den admittansmätande funktionen är det funktionskarakteristiken
och tiden som måste vara uppfyllda för att skyddet ska lösa ut den felbehäftade
anläggningsdelen [9]. I Figur 2.10 visas blockschemat för hur den admittansmätande
funktionen fungerar.
Figur 2.10 blockschema för admittansfunktionen, inspirerad av ABB:s tekniska manual [9].
Ingångarna I0 och U0 motsvarar nollföljdsströmmen och nollföljdsspänningen från
respektive mättransformator. Blocket blockering är till för att kommunicera mellan
olika reläskydd, för att skapa selektivitet mellan två olika reläskydd i serie. För att
undvika onödiga admittansberäkningar eller risk för obefogade utlösningar används
en frigivningsspänning för att aktivera admittansberäkningsblocket. Det är även
frigivningsspänningen som bestämmer känsligheten för admittansfunktionen,
eftersom admittansberäkningen inte kan urskilja olika felresistenser i jordslutningen
[11]. Inom admittansberäkningsblocket används ekvationen (16) för att bestämma
admittansen i jordslutningen. Därefter kontrolleras admittansen med funktionskarakteristikens utseende för att bedöma riktningen på jordslutningen.
Tidskarakteristikblocket används för att säkerställa att jordslutningen fortfarande
befinner sig på rätt utledning, innan impulsen skickas till berörd brytare för att
bortkoppla jordslutningen [9].
17
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
3 Idealiserade intervallberäkningar med MATLAB
I detta kapitel beskrivs hur jordfelsfunktionernas ideala intervall kan bestämmas med
de värden som erhålls vid de olika simuleringarna i MATLAB.
3.1 Simuleringar i MATLAB
Med ekvationerna och de matematiska modellerna som redovisas i kapitel 2, skapas
ett MATLAB-skript, som redovisas i Bilaga A. MATLAB-skriptet används för att på
ett effektivt sätt kunna utföra flera simuleringar vid de olika snedavstämningarna.
Simuleringarna kommer att utföras vid spänningsnivåerna 11 kV och 22 kV. Inom
elnätsbranschen uttrycks oftast nollpunktsmotståndet som storleken på den resistiva
nollföljdsströmmen som uppstår vid en jordslutning och vid märkspänning. Ett
nollpunktsmotstånd på 5 A, innebär att den resistiva nollföljdsströmmen vid en stum
jordslutning är 5 A. Nollpunktsmotståndets resistiva nollföljdsström kommer att ha
storleksordningarna 5 A, 10 A och 15 A vid simuleringarna.
MATLAB-simuleringarna kommer att utföras vid felresistanserna 5000 Ω och 3000 Ω
eftersom det är dessa felresistanserna jordfelsfunktionerna ska kunna felbortkoppla
[8]. För att kunna påvisa vad som händer vid en lägre känslighet, utförs även en
simulering vid 11 kV och 22 kV med en felresistans på 1000 Ω. Vid samtliga
simuleringar är den felbehäftade ledningens kapacitiva nollföljdsström 20 A.
Vid varje simulering fås en figur som visar hur nollföljdsspänningen och den resistiva
nollföljdsströmmen uppträder vid olika snedavstämningar i nätet. Figur 3.1 är ett
exempel på en figur som MATLAB-skriptet, enligt Bilaga A, redovisar vid en
driftspänning 11 kV och ett nollpunktsmotstånd på 10 A.
Figur 3.1 är ett exempel på hur figurerna ser ut som MATLAB redovisar. Nollpunktsmotståndet har värdet 10 A och driftspänningen är 11 kV.
18
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
3.2 Intervallberäkning
Med mätvärden som erhålls vid varje simulering kan jordfelsfunktionernas intervall
bestämmas. Intervallen är den gräns för hur snedavstämt nätet maximalt får vara för
att jordfelsfunktionerna ska kunna detektera och bortkoppla en felbehäftad ledning.
Samtliga värden av bland annat den resistiva nollföljdsströmmen, nollföljdsspänningen och vinkeln redovisas i tabellform i Bilaga B, C och D. Denna studie
förutsätter hur Vattenfall bestämmer intervallgränserna enligt deras skyddsfilosofi.
3.2.1 Känsligheten för den vinkelmätande funktionen
Jordfelsfunktionen konfigureras för att detektera och automatiskt bortkoppla
felresistanser upp till 5000 Ω [12]. Den resistiva nollföljdsströmmen som uppstår vid
en jordslutning ställs in efter en felresistans på 5000 Ω. Vattenfalls skyddsfilosofi tar
även upp att jordfelsskyddens utlösningsvillkor ska beräknas vid 2 A snedavstämt då
avstämningsautomatik finns installerad i nätet. Anledningen till att utlösningsvillkoren
beräknas vid 2 A snedavstämt är för att avstämningsautomatiken ska reglera mot 2 A
överkompenserat. För att aktivera jordfelsskydden behövs det en frigivningsspänning
som ställs efter en felresistans på 7000 Ω. Eftersom denna studie förutsätter att en
avstämningsautomatik finns i nätet, därav kommer frigivningsspänningen och
strömmens startvärde att beräknas då nätet är 2 A snedavstämt.
3.2.2 Känsligheten för den admittansmätande funktionen
Vattenfall har inte några riktlinjer för hur admittansfunktionen ska konfigureras. För
att funktionerna ska få samma förutsättningar används samma känslighet för
admittansfunktionen som för den vinkelmätande funktionen. Detta innebär att den
admittansmätande funktionen konfigureras för att detektera och automatiskt
bortkoppla felresistanser upp till 5000 Ω. För admittansfunktionen är det
frigivningsspänningen som sätter gränsen för vilken känslighet jordfelsskyddet ska ha.
Därför kommer känsligheten för admittansfunktionen att bestämmas utifrån
nollföljdsspänningen vid 5000 Ω och 2 A överkompenserat då det förutsätts att en
avstämningsautomatik finns installerad i nätet. Inställningen som bestämmer vilket
riktning jordfelet befinner sig på, är kombinationen av konduktansen och
susceptansen. Detta innebär att vid olika nollpunktsmotstånd kommer inställningen
för konduktansen fram att variera och susceptans fram att sättas till 0 eftersom nätet
är impedansjordat, se Figur 2.9 [9].
3.2.3 Känsligheten för nollpunktsspänningsskyddet
Nollpunktsspänningsskyddet, NUS-skyddet, är ett primärskydd som har till uppgift att
skydda fördelningsstationens utrustningar, till exempel samlingsskenan eller
transformatorerna. NUS-skyddet är ett oriktat jordfelsskydd som också fungerar som
ett reservskydd ifall de riktade jordfelsskydden är ur funktion. NUS-skyddet
konfigureras för att detektera en felresistans på 3000 Ω och vid 2 A över-
19
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
kompenserat [12]. NUS-skyddet använder enbart nollföljdsspänningen för att
detektera felresistansen upp till 3000 Ω.
3.2.4 Intervallen för 11 kV simuleringar i MATLAB
I Figur 3.2 visas hur nollföljdsspänningen och den resistiva nollföljdsströmmen som
uppträder vid olika snedavstämningar med felresistanserna 5000 Ω, 3000 Ω och med
ett nollpunktsmotstånd på 5 A. Den horisontella streckade linjen visar nollpunktsspänningsskyddets känslighet och de två vertikala linjerna visar inom vilka intervall
jordfelsfunktionerna detekterar och bortkopplar en jordslutning. För att se de exakta
värdena på den resistiva nollföljdsströmmen och nollföljdsspänningen vid varje
snedavstämning, se Tabell B.1 i Bilaga B.
Figur 3.2 visar intervallen för när jordfelsfunktionerna detekterar en jordslutning och hur
nollföljdsspänningen, U0 och den resistiva nollföljdsströmmen I0R uppträder vid olika
snedavstämningar i nätet. Nollpunktsmotståndet har ett värde på 5 A och driftspänningen är
11 kV.
Frigivningsspännigen för den vinkelmätande funktionen ska ställas efter en
felresistans på 7000 Ω och då nätet är 2 A överkompenserad. Enligt Tabell B.1 i
Bilaga B erhålls ett spänningsvärde på 924 V. I den vinkelmätande jordfelsfunktionen
är det oftast strömvillkoret som är begränsande för hur stora snedavstämningar
jordfelsskydden klarar av att detektera och felbortkoppla en ledning. Även
strömvillkoret beräknas när nätet är 2 A överkompenserad men vid felresistansen
5000 Ω. Enligt beräkningarna, i Tabell B.1 i Bilaga B, blir strömvillkoret 0,96 A.
Vid en felresistans på 5000 Ω, kommer jordfelsfunktionen endast att detektera och
lösa ut ett jordfel vid ett nät inom snedavstämningen ±2 A. När felresistans är 3000 Ω
kommer jordfelsfunktionen att detektera och lösa ut ledningen när nätet är sned-
20
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
avstämt ±8 A eftersom strömvillkoret och frigivningsspänningen uppfylls först då,
se Figur 3.2.
För admittansfunktionen är det frigivningsspänningen som bestämmer känsligheten
för jordfelsskyddet. Ur Tabell B.1 i Bilaga B, vid en felresistans på 5000 Ω och 2 A
snedavstämt avläses frigivningsspänningen till 1226 V. Intervallet för admittansfunktionen med en felresistans på 5000 Ω kommer därför endast att detektera och
bortkoppla ledningar vid ±2 A snedavstämt. Vid en lägre felresistans på 3000 Ω
kommer snedavstämningsintervallet för att detektera jordfelet att öka till ±8 A.
Känsligheten för nollpunktsspänningsskyddet, NUS-skyddet, beräknas vid en
felresistans på 3000 Ω och vid ett snedavstämt nät på 2 A. Med ett nollpunktsmotstånd som har värdet 5 A och vid spänningen 11 kV blir, enligt Tabell B.1 i
Bilaga B, nollföljdsspänningen 1819 V. Enligt Figur 3.2 kommer NUS-skyddet aldrig
att lösa ut vid ett 5000 Ω eftersom nollföljdsspänningen aldrig överstiger det inställda
värdet på skyddet. Däremot vid ett 3000 Ω kommer NUS-skyddet att endast lösa ut
den felbehäftade ledningen då nätet är inom intervallet ±2 A snedavstämt.
21
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
Figur 3.3 visar nollföljdsspänningen och den resistiva nollföljdsströmmen för
respektive felresistans vid de olika snedavstämningarna men med ett
nollpunktsmotstånd på 10 A. Figuren visar även inom vilka intervall jordfelsfunktionerna detekterar en jordslutning. Den horisontella linjen visar NUS-skyddets
känslighet och de två vertikala linjerna visar inom vilka intervall jordfelsfunktionerna
detekterar och bortkopplar ett jordfel.
Figur 3.3 visar intervallen för när jordfelsfunktionerna detekterar en jordslutning och hur
nollföljdsspänningen, U0 och den resistiva nollföljdsströmmen I0R uppträder vid olika
snedavstämningar i nätet. Nollpunktsmotståndet har ett värde på 10 A och driftspänningen är
11 kV.
Med ett högre nollpunktsmotstånd, blir frigivningsspänningen med en felresistans på
7000 Ω och 2 A snedavstämt, 520 V, enligt Tabell B.2 i Bilaga B. För att den vinkelmätande funktionen ska frånkoppla ett eventuellt jordfel, måste även skyddets strömvillkor vara uppfyllt. Om villkoret för strömmen sätts till 1,11 A, enligt Tabell B.2 i
Bilaga B, kommer skyddets intervall att vara ±2 A vid 5000 Ω och ±14 A vid 3000 Ω,
se Figur 3.3.
För admittansfunktionen med ett högre nollpunktsmotstånd blir frigivningsspänningen, vid 5000 Ω och 2 A snedavstämt, 705 V, enligt Tabell B.2 i Bilaga B. Den
admittansmätande funktionen kommer därför att endast detektera och bortkoppla
ledningar inom ±2 A snedavstämt vid en felresistans på 5000 Ω. Vid en lägre
felresistans på 3000 Ω kommer snedavstämningsintervallet att detektera
jordslutningen öka till ±14 A. Bortkopplingsintervallen för respektive felresistans
visas i Figur 3.3. Anledningen till intervallen alltid kommer att blir den samma för de
båda funktionerna, är att de begränsande faktorerna beräknas vid samma
snedavstämning och vid samma intervall.
22
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
Nollföljdsspänningen för NUS-skyddet är 1095 V då nollpunktsmotståndet har ett
värde på 10 A. Enligt beräkningar i MATLAB kommer NUS-skyddet aldrig att lösa
vid ett 5000 Ω fel och endast lösa vid ±2 A snedavstämt då nätet har en felresistans
på 3000 Ω, se även den horisontella linjen i Figur 3.3.
När nollpunktsmotståndet har ett värde på 15 A, uppträder nollföljdsspänningen och
den resistiva nollföljdsströmmen enligt Figur 3.4. I denna figur visas NUS-skyddets
känslighet som den horisontella linjen och jordfelsfunktionernas intervall som de två
vertikala linjerna.
Figur 3.4 visar intervallen för när jordfelsfunktionerna detekterar en jordslutning och hur
nollföljdsspänningen, U0 och den resistiva nollföljdsströmmen I0R uppträder vid olika
snedavstämningar i nätet. Nollpunktsmotståndet har ett värde på 15 A och driftspänningen är
11 kV.
Frigivningsspänningen för den vinkelmätande funktionen blir 359 V när nollpunktsmotståndet har värdet 15 A och strömvillkoret sätts i detta fall på 1,16 A, se
Tabell B.3 i Bilaga B. Med dessa värdet blir intervallet, för hur snedavstämt nätet kan
vara, ±2 A och ±21 A vid 5000 Ω respektive 3000 Ω vilket även visas i Figur 3.4 som
de vertikala linjerna.
För den admittansmätande funktionen blir intervallen densamma eftersom strömvillkoret för den vinkelmätande funktionen och frigivningsspänningen för admittansfunktionen beräknas vid samma felresistans och snedavstämning. Frigivningsspänningen för admittansfunktioen är 492 V enligt Tabell B.3 i Bilaga B.
NUS-skyddet får en nollföljdsspänning på 780 V enligt Tabell B.3 i Bilaga B. Precis
som tidigare kommer NUS-skyddet att fungera då nätet är ± 2 A snedavstämt vid en
23
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
felresistans på 3000 Ω. Skyddet kommer aldrig att lösa ut vid ett 5000 Ω jordfel, se
Figur 3.4.
För att visa hur jordfelsfunktionerna fungerar vid en lägre felresistans, visar Figur 3.5
hur nollföljdsspänningen och den resistiva nollföljdsströmmen uppträder vid olika
kompenseringsintervall då felresistansen istället är 1000 Ω och nollpunktsmotståndet
har ett värde på 10 A. Den horisontella linjen visar NUS-skyddets känslighet och de
vertikala linjerna visar hur stort det snedavstämda intervallet kan vara för att
jordfelsfunktionerna ska fungera.
Figur 3.5 visar intervallen för när jordfelsfunktionerna detekterar en jordslutning vid
felresistansen 1000 Ω och hur nollföljdsspänningen, U0 och den resistiva nollföljdsströmmen
I0R uppträder vid olika snedavstämningar i nätet. Nollpunktsmotståndet har ett värde på 10 A.
Strömvillkoret samt frigivningsspänningen för den vinkelmätande funktionen
beräknas, som tidigare, vid felresistansen 5000 Ω respektive 7000 Ω och vid 2 A
överkompenserat. Enligt Tabell B.2 i Bilaga B sätts strömvillkoret till 1,11 A, se även
Figur 3.3. Vid en lägre felbortkopplingsresistans ökar jordfelsfunktionens intervall för
när den detekterar och löser ut en felbehäftad ledning. I detta exempel, med en
felresistans på 1000 Ω, blir nollföljdsströmmen lägre än 1,11 A när nätet är ±54 A
snedavstämt, se Tabell D.1 i Bilaga D. Intervallet för ett 1000 Ω jordfel kommer att
ligga mellan ±54 A vilket är en stor snedavstämning i nätet. Oavsett vilken jordfelsfunktion, vinkelmätande eller admittansmätande, som används i nätet blir intervallet
den samma. För admittansfunktionen blir frigivningsspänningen 705 V enligt
Tabell B.2 i Bilaga B. Enligt Figur 3.5 bör även NUS-skyddet klara av alla
snedavstämningar, inom intervallet ±30 A, ifall ordinarie jordfelsskydd inte skulle
fungera.
24
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
3.2.5 Intervallen för 22 kV simuleringar i MATLAB
Nollföljdsspänningen och den resistiva nollföljdsströmmen uppträder på liknande sätt
oavsett vilken spänningsnivå nätet har. När driftspänningen i nätet är 22 kV istället för
11 kV, blir frigivningsspänningen och startvärdet för strömmen högre än tidigare.
Figur 3.6 visar hur nollföljdsspänningen och den resistiva nollföljdsströmmen
vid 22 kV och med ett nollpunktsmotstånd med värdet 5 A. De vertikala linjerna visar
hur snedavstämt nätet maximalt får vara för att jordfelsfunktionerna ska fungera. Den
vertikala linjen visar när reservskyddet, NUS, löser ut vid de olika felresistanserna.
Figur 3.6 visar intervallen för när jordfelsfunktionerna detekterar en jordslutning och hur
nollföljdsspänningen, U0 och den resistiva nollföljdsströmmen I0R uppträder vid olika
snedavstämningar i nätet. Nollpunktsmotståndet har ett värde på 5 A och driftspänningen är
22 kV.
För den vinkelmätande funktionen blir frigivningsspänningen vid felresistansen
7000 Ω, enligt Tabell C.1 i Bilaga C, 3245 V vid 2 A snedavstämt. Strömvillkoret är
enligt beräkningar 1,63 A vid 2 A snedavstämt och vid en felresistans på 5000 Ω. Vid
dessa villkor blir intervallet för snedavstämningen ±2 A vid 5000 Ω och ±9 A vid
felresistans 3000 Ω, se även de vertikala linjerna i Figur 3.6.
Frigivningsspänningen för admittansfunktionen beräknas vid en felresistans på
5000 Ω och då nätet är överkompenserat med 2 A. Ur Tabell C.1 i Bilaga C är värdet
på frigivningsspänningen 4316 V. Intervallet för admittansfunktionen är ±2 A vid
5000 Ω och ±9 A vid felresistans 5000 Ω, se Figur 3.6.
Nollföljdsspänningen för NUS-skyddet beräknas vid en felresistans på 3000 Ω och då
nätet är 2 A snedavstämt. I Tabell C.1 i Bilaga C är nollföljdsspänningen 5692 V. Vid
ett 5000 Ω fel kommer NUS-skyddet aldrig att detektera en jordslutning ifall de
ordinarie jordfelsfunktionerna inte skulle fungera. Vid felresistansen 3000 Ω
25
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
detekteras inte en jordslutning då nätet skulle vara mer än ±2 A snedavstämt, se även
Figur 3.6.
Figur 3.7 visar hur nollföljdsspänningen och den resistiva nollföljdsströmmen
uppträdet vid olika snedavstämningar då nollpunktsmotståndet är 10 A. De vertikala
linjerna visar inom vilket intervall jordfelsfunktionerna fungerar och den horisontella
linjen visar när NUS-skyddet klarar av att detektera en jordslutning.
Figur 3.7 visar intervallen för när jordfelsfunktionerna detekterar en jordslutning och hur
nollföljdsspänningen, U0 och den resistiva nollföljdsströmmen I0R uppträder vid olika
snedavstämningar i nätet. Nollpunktsmotståndet har ett värde på 10 A och driftspänningen är
22 kV.
När nollpunktsmotståndet har värdet 10 A blir frigivningsspänningen 1923 V och
strömvillkoret 2,0 A för den vinkelmätande funktionen, enligt Tabell C.2 i Bilaga C.
Med dessa gränsvärden kan jordfelsfunktionen lösa ut en felbehäftad ledning inom
±2 A vid en felresistans på 5000 Ω och ±15 A vid felresistansen 3000 Ω vilket visas i
Figur 3.7.
Frigivningsspänningen för admittansfunktionen är 2541 V vid 5000 Ω, enligt
Tabell C.2 i Bilaga C. Intervallet för admittansfunktionen är ±2 A då felresistansen är
5000 Ω och ±15 A då felresistansen är 3000 Ω, vilket är den samma som den
vinkelmätande funktionen.
NUS-skyddet får enligt Tabell C.2 i Bilaga C en nollföljdsspänning på 3741 V. Enligt
de ideala simuleringarna från MATLAB kommer NUS-skyddet att detektera ett
jordfel då nätet är max ±2 A då felresistansen är 3000 Ω. Vid en felresistans på
5000 Ω kommer skyddet aldrig att lösa ut oavsett om nätet är avstämt eller inte, se
Figur 3.7.
26
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
Hur nollföljdsspänningen och den resistiva nollföljdsströmmen uppträder när
nollpunktsmotståndet har värdet 15 A och driftspänningen är 22 kV visas i Figur 3.8.
Den horisontella linjen visar när NUS-skyddet klarar av att detektera en jordslutning.
De två vertikala linjerna visar gränserna för när jordfelsfunktionerna slutar fungera.
Figur 3.8 visar intervallen för när jordfelsfunktionerna detekterar en jordslutning och hur
nollföljdsspänningen, U0 och den resistiva nollföljdsströmmen I0R uppträder vid olika
snedavstämningar i nätet. Nollpunktsmotståndet har ett värde på 15 A och driftspänningen är
22 kV.
Den vinkelmätande funktionen får en frigivningsspänning och ett strömvillkor på
1361 V respektive 2,16 A då nätet är 2 A snedavstämt, se Tabell C.3 i Bilaga C. Med
dessa värden som utlösningsvillkor blir intervallet för snedavstämningen ±2 A vid
5000 Ω och ±22 A vid 3000 Ω som Figur 3.8 visar som de två vertikala linjerna.
Frigivningsspänningen för admittansfunktionen blir vid denna simulering 1828 V
enligt Tabell C.3 i Bilaga C. Intervallen för admittansfunktionen är samma som för
den vinkelmätande funktionen.
NUS-skyddets nollföljdsspänning blir, enligt Tabell C.3 i Bilaga C, 2781 V. Vid
5000 Ω kommer skyddet aldrig att detektera ett jordfel och vid ett 3000 Ω detekterar
skyddet ett jordfel då nätet inte är mer snedavstämt än ±2 A, se den horisontella linjen
i Figur 3.8.
27
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
Ett exempel på hur nollföljdsspänningen och den resistiva nollföljdsströmmen
uppträder vid en felresistans som är lägre än 3000 Ω då driftspänningen 22 kV, visas i
Figur 3.9 där felresistansen istället är 1000 Ω och nollpunktsmotståndet är 10 A. De
två vertikala linjerna visar inom vilket intervall jordfelsfunktionerna fungerar och den
horisontella linjen visar när NUS-skyddet detekterar ett jordfel.
Figur 3.9 visar intervallen för när jordfelsfunktionerna detekterar en jordslutning vid
felresistansen 1000 Ω och hur nollföljdsspänningen, U0 och den resistiva nollföljdsströmmen
I0R uppträder vid olika snedavstämningar i nätet. Nollpunktsmotståndet har ett värde på 10 A.
Frigivningsspänningen och strömvillkoret för den vinkelmätande jordfelsfunktionen
är 1923 V respektive 2,0 A, enligt Tabell C.2 i Bilaga C. Vid en felresistans på 1000 Ω
blir jordfelsfunktionens intervall större. Med en driftspänning på 22 kV och en
felresistans på 1000 Ω blir intervallet ±60 A, enligt Tabell D.1 i Bilaga D, se Figur 3.9.
För admittansfunktionen blir frigivningsspänningen 2541 V enligt Tabell C.2 i
Bilaga C. Precis som för alla andra ideala simuleringar, blir intervallet för admittansfunktionen den samma som för den vinkelmätande funktionen. Enligt den
horisontella linjen i Figur 3.9 och Tabell D.1 i Bilaga D bör även NUS-skyddet klara
av alla snedavstämningar, inom intervallet ±30 A.
28
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
4 Provning av reläskydd
I detta kapitel presenteras vilka inställningar som konfigureras på reläskyddet samt
vilka resultat som erhålls vid provningarna. Reläskyddet som provas är ett REF615
som är tillverkat av ABB [13]. Nollföljdsströmmen, nollföljdsspänningen och vinkel
matas in i skyddet via en Omicron CMC 356 som är en universal reläskyddsprovare [14].
Inställningarna för reläskyddet REF615, sätts enligt provningsprotokollen i Bilaga E
och Bilaga F. Värdena under ”specifika inställningar” i provningsprotokollen är de
värden som erhålls enligt avsnitt 3.2.4 och avsnitt 3.2.5. Känsligheten på strömvillkoret kan dock inte sättas med lika stor noggrannhet som vid simuleringarna i
MATLAB, därav finns vissa skillnader mellan strömvillkoret i provningsprotokollen
och de värden som presenterats i tidigare kapitel.
Inställning på omsättningen för strömtransformatorn vid provningen av reläskyddet,
har ett förhållande på 100/1 A vid både 11 kV och 22 kV. Omsättningen för
spänningstransformatorn är 6350/110 V vid 11 kV och 12700/110 V vid 22 kV.
Värdena för nollföljdsströmmen, nollföljdsspänningen och vinkeln för reläskyddsprovaren, är de värdena som erhölls vid MATLAB-simuleringarna, som redovisas i
tabellerna i Bilaga B, C och D. Dessa värden omvandlas till sekundära nollföljdsströmmar och nollföljdsspänningar beroende på omsättningen mellan 11 kV och
22 kV. Värden ändras också beroende på vilken snedavstämning och vilket värde på
nollpunktsmotståndet som provas.
29
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
4.1 Fastställandet av framriktningen
Figur 4.1 illustrerar riktningen för den vinkelmätande funktionen. Nollföljdsspänningen anges som referensriktningen i den horisontella axeln. För att hitta framoch backriktningen för funktionen, varieras nollföljdsströmmens vinkel. För att
säkerställa att jordfelet har inträffat i rätt riktning vid provningarna, används en
korrigeringsvinkel på 2°. Detta innebär att gränsvärdena för att felet har inträffat i
framriktningen är ±88°.
Figur 4.1 visar den aktuella framriktningen för den vinkelmätande funktionen
För att hitta den exakta gränsen mellan fram- och backriktningen användes värdena i
Tabell 4.1. Dessa värden skickas in till reläskyddet via reläskyddsprovaren för att
kunna säkerställa att framriktningen stämmer enligt teorin.
Tabell 4.1 visar utsignalen som Omicron CMC 356 skickade till reläskyddet och om skyddet
löste ut.
Vinkel
U0
I0
I0R
Löste
Vinkel
U0
I0
I0R
Löste
°
V
A
A
skyddet?
°
V
A
A
skyddet?
-86,00
2000
50,00
3,49
Ja
86,00
2000
50,00
3,49
Ja
-86,50
2000
50,00
3,05
Ja
86,50
2000
50,00
3,05
Ja
-87,00
2000
50,00
2,62
Nej
87,00
2000
50,00
2,62
Ja
-87,50
2000
50,00
2,18
Nej
87,50
2000
50,00
2,18
Nej
-88,00
2000
50,00
1,74
Nej
88,00
2000
50,00
1,74
Nej
-88,50
2000
50,00
1,31
Nej
88,50
2000
50,00
1,31
Nej
-90,00
2000
50,00
0,00
Nej
90,00
2000
50,00
0,00
Nej
Det som observerades vid provningarna var att reläskyddets gräns för framriktningen
var mellan -86,5° och 87,0°. Reläskyddets gräns för framriktningen överensstämmer
30
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
inte helt enligt specifikationen där gränsen skulle ha varit ±88°. Detta kan bero på att
provningsutrustningen inte är helt ideala, vilket innebär att reläskyddsprovaren inte
skickar exakt samma värden som de inställda. Reläskyddet kan också ha en viss
felavläsning vilket gör att vinkeln inte blir den samma. Detta kan leda till att
reläskyddet får en felaktig utlösning.
Riktningen för admittansfunktionen kan bestämmas genom att ha en fast nollföljdsspänning och en varierande nollföljdsström med varierande vinkel. Konduktansen
och susceptansen får olika värden genom att variera nollföljdsströmmen vid ett fast
värde på nollföljdsspänningen. Funktionskarakteristiken som kommer att undersökas
för att hitta framriktningen, konfigureras efter konduktans fram till 1,2 mS och
susceptans fram till 0,5 mS. Utifrån konfigurationen beräknas olika punkter i närheten
av konduktansen och susceptansen, för att hitta funktionskarakteristikens
inställningar. Det som visas i Figur 4.2 är sammanställningen av både den valda
funktionskarakteristikens inställningar och de beräknade punkter enligt Tabell 4.2.
Figur 4.2 visar funktionskarateristiken och de testade punkterna.
31
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
Det som visas i Tabell 4.2 är de punkter som används för att hitta funktionskarakteristiken. Till exempel, för att hitta punkten 1 med konduktansen 0,55 mS och
susceptasen 1,00 mS, användes en fast nollföljdsspänning på 2000 V och en
nollföljdsström 2,28 A med en vinkel på 61,19°.
Tabell 4.2 visar de testade punkterna som användes för att hitta den valda funktionskarakteristiken och om reläskyddet löste ut.
G
B
U0
I0
Vinkel
Löste
Punkt
mS
mS
V
A
°
skyddet?
1
0,55
1,00
2000
2,28
61,19
Ja
2
0,55
0,00
2000
1,10
0,00
Nej
3
1,00
0,00
2000
2,00
0,00
Nej
4
1,00
1,00
2000
2,83
45,00
Ja
5
1,10
1,00
2000
2,97
42,27
Ja
6
1,30
1,00
2000
3,28
37,57
Ja
7
1,30
0,00
2000
2,60
0,00
Nej
8
1,30
-1,00
2000
3,28
-37,57
Ja
9
1,10
-1,00
2000
2,97
-42,27
Nej
10
1,10
0,00
2000
2,20
0,00
Ja
11
1,30
-4,00
2000
8,41
-72,00
Ja
12
1,10
-4,00
2000
8,30
-74,62
Nej
Utifrån Figur 4.2 och med de beräknade punkterna från Tabell 4.2 kan det bekräftas
att funktionskarakteristiken är enligt teorin och att reläskyddet löste ut i de punkter
som befanns sig i framriktningen.
4.1.1 Provningsresultat vid 11 kV
Provningsresultaten för 11 kV är utförd när nollpunktsmotståndet har värdena 5 A,
10 A, 15 A och vid felresistanserna 5000 Ω, 3000 Ω och 1000 Ω. Eftersom samtliga
provresultat är nästintill identiska, redovisas endast ett resultat för 11 kV med ett
nollpunktsmotstånd på 10 A och vid felresistanserna 5000 Ω och 3000 Ω. I Bilaga G
redovisa resterande resultat som erhölls vid provningarna av reläskyddet och i Bilaga I
redovisas differensen mellan reläskyddets insignals och utsignal vid samtliga
provningar som genomfördes.
32
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
I Tabell 4.3 redovisas provningsresultatet från testerna mot reläskyddets olika
jordfelsfunktioner vid de olika snedavstämningsintervallen. För att efterlikna
snedavstämningsintervallet ändras nollföljdsspänningen, nollföljdsströmmen och
vinkeln på insignalen efter värdena som erhölls vid MATLAB-simuleringarna i
avsnitt 3.2.4. För den vinkelmätande funktionen är det nollföljdsströmmen, I0R, som
är begränsade i detta prov, eftersom det är strömvillkortet som bestämmer
känsligheten för reläskyddet. För den admittansmätande funktionen är det
nollföljdsspänningen, U0, som bestämmer känsligheten. Kolumnen ”Ska skyddet
lösa?” är känslighetens gränser från de ideala intervallen från MATLAB-simuleringen.
Tabell 4.3 visar hur de både jordfelsfunktionerna löste ut. Provningen av REF615 utfördes vid
spänningen 11 kV och med nollpunktsmotståndet på 10 A.
Simulerade resultat
Provningsresultat
Snedavstämt RF
U0
I0R
Ska skyddet lösa?
Löste
Löste
A
Ω
V
A
vinkelmätande
admittansmätande
-9
5000 559 0,88
Nej
Nej
-8
5000 584 0,92
Nej
Nej
-7
5000 608 0,96
Nej
Ja
-6
5000 632 0,99
Nej
Ja
-5
5000 654 1,03
Nej*
Ja
-4
5000 675 1,06
Nej*
Ja
Nej
-3
5000 692 1,09
Nej*
Ja
Nej
-2
5000 705 1,11
Ja
Ja
Ja
2
3
4
5
6
7
8
9
5000
5000
5000
5000
5000
5000
5000
5000
705
692
675
654
632
608
584
559
1,11
1,09
1,06
1,03
0,99
0,96
0,92
0,88
Ja
Nej*
Nej*
Nej*
Nej
Nej
Nej
Nej
Ja
Ja
Ja
Ja
Ja
Ja
Nej
Nej
Ja
Nej
Nej
-
-20
-19
-18
-17
-16
-15
-14
3000
3000
3000
3000
3000
3000
3000
575
597
620
644
670
697
726
0,91
0,94
0,98
1,01
1,05
1,10
1,14
Nej
Nej
Nej
Nej*
Nej*
Nej*
Ja
Nej
Nej
Ja
Ja
Ja
Ja
Ja
Nej
Nej
Ja
14
15
16
17
18
19
20
21
3000
3000
3000
3000
3000
3000
3000
3000
726
697
670
644
620
597
575
555
1,14
1,10
1,05
1,01
0,98
0,94
0,91
0,87
Ja
Nej*
Nej*
Nej*
Nej
Nej
Nej
Nej
Ja
Ja
Ja
Ja
Ja
Ja
Nej
Nej
Ja
Nej
Nej
-
* Strömvillkoret är inställt på 1,0 A och inte 1,11 som erhölls vid MATLAB-simuleringen. Känsligheten ökar och därmed intervallet för hur snedavstämt nätet kan vara för den vinkelmätande funktionen. "Nej" vid den nya känsligheten är egentligen "Ja".
33
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
Provningsresultatet varierade utifrån vilken jordfelsfunktion som användes. Eftersom
strömvillkoret, för REF615, inte kunde konfigureras med samma noggrannhet som
värdena som erhölls vid MATLAB-simuleringarna, sätts strömvillkoret till 1,0 A.
Enligt avsnitt 3.2.4 skulle strömvillkoret ha varit 1,1 A. På grund av att jordfelsskyddet
får ett lägre strömvillkor, ökas känsligheten från 5000 Ω till ungefär 5700 Ω. Detta
betyder att den vinkelmätande funktionen blev känsligare och kan därmed detektera
ett jordfel vid en högre snedavstämning i nätet. Vid det nya strömvillkoret på 1,0 A
ska den vinkelmätande funktionen, enligt Tabell 4.3, detektera och lösa ut ett jordfel
vid en snedavstämning på ± 5 A vid felresistansen 5000 Ω och ± 17 A vid
felresistansen 3000 Ω. Vid testerna löste den vinkelmätande funktionen ut inom ett
större intervall. Vid felresistansen 3000 Ω löste skyddet ut vid en snedavstämning på -18 A och +19 A, se Tabell 4.3. Anledningen till att intervallet blev
större kan beror på ett vinkelfel mellan reläskyddsprovarens utsignal och reläskyddets
insignal. I Tabell 4.4 redovisas differenserna mellan utsignalen och insignalen.
Ur provningsresultatet i Tabell 4.3 kan det också konstateras att admittansfunktionen
löser ut ett jordfel enligt de ideala gränserna som erhölls vid MATLABsimuleringarna. Admittansfunktionen detekterar och löser ut ett jordfel bättre
eftersom funktionen använder spänningsvillkor istället för strömvillkor. Spänningsvillkoret i REF615 kan ställas in med en större noggrannhet än strömvillkoret, vilket
påverkar intervallerna för hur snedavstämt nätet kan vara.
Tabell 4.4 visar differensen mellan simulerade värden och de värdena som REF615 registrerar.
Felresistans är 5000 Ω och nollpunktsmotståndet är på 10 A.
Simulerad utsignal
Reläskyddets insignal
Differensen
Snedavstämt
U0
I0
Vinkel
U0
I0
Vinkel
U0
I0
Vinkel
A
V
A
°
V
A
°
V
A
°
-9
559
1,30
-47,72
-
-
-
-
-
-
-8
584
1,43
-50,19
-
-
-
-
-
-
-7
608
1,57
-52,43
606
1,59
-50,85
2
-0,02
-1,58
-6
632
1,71
-54,46
632
1,76
-54,97
0
-0,05
0,51
-5
654
1,85
-56,30
654
1,87
-55,90
0
-0,02
-0,40
-4
675
2,00
-57,99
675
2,03
-57,89
0
-0,03
-0,10
-3
692
2,14
-59,53
691
2,17
-58,27
1
-0,03
-1,26
-2
705
2,28
-60,94
708
2,28
-60,90
-3
0,00
-0,04
2
705
2,68
-65,55
703
2,68
-64,48
2
0,00
-1,07
3
692
2,73
-66,50
692
2,76
-65,94
0
-0,03
-0,56
4
675
2,76
-67,38
675
2,78
-65,97
0
-0,02
-1,41
5
654
2,77
-68,19
654
2,80
-66,33
0
-0,03
-1,86
6
632
2,77
-68,96
629
2,77
-68,59
3
0,00
-0,37
7
608
2,75
-69,67
609
2,77
-68,82
-1
-0,02
-0,85
8
584
2,73
-70,34
584
2,74
-69,29
0
-0,01
-1,05
9
559
2,70
-70,97
-
-
-
-
-
-
34
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
Utsignalens nollföljdsspänningar, nollföljdsströmmar och vinklar är de som erhölls vid
MATLAB-simuleringar, som finns i Tabell B.2 i Bilaga B. Insignalen är de faktiska
värdena som reläskyddet uppfattar. I Tabell 4.4 syns en skillnad mellan utsignalens
och insignalens vinkel. Vinkelfelen som uppstår vid olika snedavstämningar kan
påverka den vinkelmätande funktionen och leda till att jordfelsskyddet detekterar och
löser ut ett jordfel vid en högre känslighet.
4.1.2 Provningsresultat vid 22 kV
Provningen för 22 kV är utförd då nollpunktsmotståndet har ett värde på 5 A, 10 A,
15 A och vid felresistanserna 3000 Ω och 5000 Ω. En provning är även utförd då
nollpunktsmotståndet är 10 A och felresistansen är 1000 Ω. Eftersom samtliga
provningsresultat nästan är identiska, presenteras endast resultaten som erhölls då
nollpunktsmotståndet har ett värde på 10 A och felresistanserna på 3000 Ω och
5000 Ω. Övriga provresultat redovisas i Bilaga H.
Provningsresultaten i Tabell 4.5 visar om de två jordfelsfunktionerna detekterar ett
jordfel enligt de ideala intervallen som fastställdes i avsnitt 3.2.5. Värden på de
simulerade resultaten är hämtade från Tabell C.2 i Bilaga C. Inställningarna på
reläskyddet utfördes enligt provningsprotokollen i Bilaga E och Bilaga F.
Tabell 4.5 visar hur de både jordfelsfunktionerna löste ut. Provningen av REF615 utfördes vid
spänningen 22 kV och med nollpunktsmotståndet på 10 A.
Simulerade resultat
Provningsresultat
Snedavstämt RF
U0
I0R
Ska skyddet lösa?
Löste
Löste
A
Ω
V
A
vinkelmätande
admittansmätande
-6
5000 2321 1,83
Nej
Nej
-5
5000 2390 1,88
Nej
Nej
-4
5000 2451 1,93
Nej
Ja
Nej
-3
5000 2502 1,97
Nej
Ja
Nej
-2
5000 2541 2,00
Ja
Ja
Ja
2
3
4
5
6
7
5000
5000
5000
5000
5000
5000
2541
2502
2451
2390
2321
2247
2,00
1,97
1,93
1,88
1,83
1,77
Ja
Nej
Nej
Nej
Nej
Nej
Ja
Ja
Ja
Ja
Nej
Nej
Ja
Nej
Nej
-
-18
-17
-16
-15
3000
3000
3000
3000
2343
2425
2511
2601
1,85
1,91
1,98
2,05
Nej
Nej
Nej
Ja
Nej
Nej
Ja
Ja
Nej
Nej
Ja
15
16
17
18
19
3000
3000
3000
3000
3000
2601
2511
2425
2343
2265
2,05
1,98
1,91
1,85
1,78
Ja
Nej
Nej
Nej
Nej
Ja
Ja
Ja
Nej
Nej
Ja
Nej
Nej
-
35
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
Även ur Tabell 4.5 kan det konstateras att den admittansmätande funktionen
detekterar och löser ut ett jordfel bättre än den vinkelmätande funktionen.
Anledningen till att den vinkelmätande funktionen löser ut vid en högre
snedavstämning, kan bero på att provningsutrustningen inte är helt ideala. Detta kan
leda till att det blir en skillnad mellan de inställda värdena med de faktiska värdena.
Tabell 4.6 visar ett exempel på differensen mellan de inställda värdena som erhölls vid
MATLAB-simuleringarna enligt avsnitt 3.2 och de värdena som reläskyddet fick från
reläskyddsprovaren. I Bilaga J redovisas samtliga differenser mellan de inställda
värden och de faktiskta värdena för varje provning som genomfördes.
Tabell 4.6 visar differensen mellan simulerade värden och de värdena som REF615 registrerar.
Felresistans är 5000 Ω och nollpunktsmotståndet är på 10 A.
Simulerad utsignal
Reläskyddets insignal
Differensen
Snedavstämt
U0
I0
Vinkel
U0
I0
Vinkel
U0
I0
Vinkel
A
V
A
°
V
A
°
V
A
°
-6
2321
3,14
-54,46
2315
3,14
-53,87
6
0,00
-0,59
-5
2390
3,39
-56,30
2386
3,42
-55,20
4
-0,02
-1,10
-4
2451
3,64
-57,99
2444
3,71
-57,05
7
-0,06
-0,94
-3
2502
3,89
-59,53
2499
3,95
-59,33
3
-0,06
-0,20
-2
2541
4,12
-60,94
2540
4,16
-59,93
1
-0,04
-1,01
2
2541
4,83
-65,55
2533
4,84
-64,03
8
-0,01
-1,52
3
2502
4,94
-66,50
2497
4,99
-65,63
5
-0,05
-0,87
4
2451
5,02
-67,38
2447
5,00
-66,97
4
0,01
-0,41
5
2390
5,07
-68,19
2391
5,09
-67,88
-1
-0,03
-0,31
6
2321
5,09
-68,96
2308
5,13
-68,34
13
-0,04
-0,62
7
2247
5,09
-69,67
2249
5,12
-68,86
-2
-0,03
-0,81
Det framgår i Tabell 4.6, att det finns en skillnad på vinklarna mellan de inställda
värdena och värdena som reläskyddet får som insignal. Vid några snedavstämningar
skiljer sig vinkeln över 1°, vilket givetvis kan påverka hur den vinkelmätande
funktionen uppfattar jordfelet.
36
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
5 Analys och diskussion
Utifrån MATLAB-simuleringarna som genomförts, kan en tydlig skillnad visas mellan
nollföljdsspänningen och nollföljdsströmmen vid de olika felresistanserna och vid de
olika värden på nollpunktsmotståndet. Vid ett lägre nollpunktsmotstånd blir
nollföljdsspänningen högre och den resistiva nollföljdsströmmen blir mindre. Vid ett
högre värden på nollpunktsmotståndet blir nollföljdsspänningen lägre och den
resistiva nollföljdsströmmen blir högre. Nollföljdsspänningen och den resistiva
nollföljdsströmmen får en spetsigare topp vid ett lägre värde på nollpunktsmotståndet, se Figur 3.2 och Figur 3.4 i avsnitt 3.2.4. Nollföljdsspänningen och
nollföljdsströmmen uppträder på samma sätt oavsett vilken spänningsnivå
simuleringen utfördes på.
Enligt riktlinjerna anpassas jordfelsskyddets känslighet efter de värdena som erhålls då
nätet är 2 A överkompenserat och vid en felresistans på 5000 Ω. Den ideala
simuleringen av nollföljdsspänningen och den resistiva nollföljdsströmmen har samma
värde oavsett om snedavstämningen är positivt eller negativt. Detta betyder att
jordfelsfunktionernas intervall för när de detekterar ett jordfel är ±2 A snedavstämt,
vid en felresistans på 5000 Ω, se även de vertikala linjerna i Figur 3.2. Eftersom
funktionerna konfigureras efter samma känslighet, blir det inte någon skillnad mellan
den vinkelmätande funktionen och den admittansmätande funktionen.
Nollföljdsströmmen och nollföljdsspänningen varierar bland annat på hur
snedavstämt nätet är och storleken på felresistansen. Jordfelsfunktionerna får det
svårare att detektera ett jordfel vid högre felresistanser och vid för stora snedavstämningar eftersom den resistiva nollföljdsströmmen och nollföljdsspänningen blir
för låga. Om nätet till exempel skulle vara ±30 A eller ±15 A snedavstämt och om
felresistansen är 5000 Ω, kommer ingen av jordfelsfunktioner att detektera ett jordfel.
För att jordfelsfunktionerna ska kunna detektera en jordslutning vid ±30 A och
±15 A med ett nollpunktsmotstånd på 10 A behöver felresistansen, utifrån de ideala
inställningarna vid 11kV enligt avsnitt 3.2.4, vara 2601 Ω och 2919 Ω, se Tabell B.2 i
Bilaga B. Felresistansen varierar beroende på vilket nollpunktsmotstånd som används.
Figurerna i Bilaga K visar vad felresistanserna bör vara för att detektera en
jordslutning vid olika snedavstämningar enligt de ideala inställningarna i avsnitt 3.2.4
och avsnitt 3.2.5. Dock kommer inte jordfelsfunktionernas intervall att bli större vid
en felresistans på 5000 Ω eftersom jordfelsskyddet konfigurerars efter 2 A
överkompenserat. För att öka intervallet för hur snedavstämt nätet maximalt kan vara,
måste känsligheten på jordfelsskydden ökas.
Om felresistansen istället är 3000 Ω blir intervallen större. Storleken på intervallen
beror på vilket värde nollpunktsmotståndet har. När nollpunktsmotståndet har ett
värde på 15 A, kommer jordfelsfunktionerna att detekterar ett jordfel då nätet inte är
med än ±15 A snedavstämt. Dock kommer en jordslutning vid ±30 A snedavstämt
37
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
aldrig att detekteras eftersom den resistiva nollföljdsströmmen och nollföljdsspänningen blir för låga. Vid felresistansen 1000 Ω detekterar jordfelsskyddet samtliga
jordslutningar som inträffar inom intervallet ±30 A snedavstämt.
Nollpunktsspänningsskyddet, NUS-skyddet, kommer aldrig att kunna detektera en
jordslutning när felresistansen har ett värde på 5000 Ω. Detta eftersom inställningarna
på NUS-skyddet konfigureras vid en felresistans på 3000 Ω och då nätet är 2 A
överkompenserad. NUS-skyddet kommer därför att endast kunna detektera en
jordslutning då felresistansen är lägre än 3000 Ω. Vid felresistansen 1000 Ω kommer
NUS-skyddet att detektera samtliga jordfel som uppstår inom intervallet ±30 A.
5.1 Jämförelse mellan MATLAB-simulering och provning
av reläskydd
Framriktningen för den vinkelmätande funktionen kontrollerades genom att testa att
reläskyddet löste ut vid ±88,0°. Efter testesterna kunde det fastställas att reläskyddets
framriktning var mellan -86,5° och +87,0°. Skillnaden uppstår eftersom provningsutrustningen inte är helt ideala. Framriktningen för admittansfunktionen, som testades
enligt avsnitt 4.1, löste ut som planerat. Vid lägre värden på susceptansen än de
värden som redovisas i avsnitt 4.1, börjar vinkelfelet att påverka riktningen för
admittansfunktionen.
Efter provningen av reläskyddets olika funktioner, kunde det konstateras att det
uppstår en differens mellan de inställda värdena och de faktiska värdena som
reläskyddet registrerar. Tabell 5.1 är en sammanställning av alla provningar som
genomfördes på reläskyddet. Tabellen redovisar den maximala och minimala
skillnaden mellan de simulerade värdena och värdena som erhölls vid provningarna på
11 kV och 22 kV. Tabellen visar även det genomsnittliga mätfelet vid 11 kV
respektive 22 kV.
Tabell 5.1 visar den maximala-, minimala- och medelfelet som uppstår vid provningen av
reläskyddet.
11 kV
22 kV
U0
I0
Vinkel
U0
I0
Vinkel
V
A
°
V
A
°
Maxfel
12
0,11
1,95
13
0,10
1,94
Minfel
0
0,00
0,02
0
0,00
0,03
Medelfel
1
0,04
0,57
4
0,01
0,79
Enligt beräkningarna i Tabell 5.1, finns det alltid ett vinkelfel mellan det simulerade
resultatet från MATLAB och provningsresultatet. Vid vissa snedavstämningar i nätet
blir vinkelfel nästan 2°, vilket kan påverka om den vinkelmätande funktionen
detekterar och löser ut ett jordfel eller inte. Vinkelfelet befinner sig dock inom
reläskyddets toleransnivå på ±2° [9]. Oavsett vilken spänningsnivå som användes,
38
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
blev det maximala vinkelfelet nästan den samma. Medelvinkelfelet blir dock en aning
större vid en högre spänning i nätet.
Provningsresultaten som bland annat redovisas i Bilaga G och i Bilaga H, visar att
admittansfunktionen detekterar en jordslutning bättre än den vinkelmätande
funktionen. Detta beror på att strömvillkoret på reläskyddet inte kunde ställas lika
noggrant som spänningsvillkoret, vilket leder till att den vinkelmätande funktionen får
än högre känslighet än de ideala värdena som erhölls vid MATLAB-simuleringarna i
avsnitt 3.2.
Reläskyddets strömvillkor för den vinkelmätande funktionen i REF615 kan ställas in
med en upplösning på 0,005 av strömtransformatorns märkdata för den
vinkelmätande funktionen. Detta innebär att om en strömtransformatorn har en
omsättning på 100/1 A blir upplösningen 0,5 A på primärsidan. Eftersom de resistiva
nollföljdsströmmarna är lägre än strömtransformatorns märkdata, blir
upplösningsstegen för stor. Till exempel, för att detektera ett 5000 Ω, när
nollpunktsmotståndet är 10 A och driftspänningen är 11 kV, ska strömvillkoret sättas
till 1,1 A enligt MATLAB-simuleringarna. Eftersom strömvillkoret inte kan sättas med
samma noggrannhet och måste sättas till 1,0 A eller 1,5 A, påverkas jordfelsskyddets
känslighet. För att få upplösningsförhållandet divideras nollpunktsmotståndets 10 A
med reläskyddets upplösningssteg på 0,5. Strömvillkorets upplösningsförhållande blir
därmed 20 gånger.
Frigivningsspänningen för den admittansmätande funktionen kan ställas med en
upplösning på 0,01 av spänningstransformatorns märkdata. Spänningstransformatorns märkdata vid driftspänningen 11 kV är 6350/110 V, vilket innebär att
upplösningen blir 63,5 V på primärsidan. Upplösningsförhållandet för frigivningsspänningen i admittansfunktionen blir därmed 100 gånger, viket är 5 gånger bättre än
strömvillkoret för den vinkelmätande funktionen.
39
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
5.2 Jämförelse mellan MATLAB-simuleringen och riktiga
jordfelsprov
Utseendet på de ideala MATLAB-simuleringarna kan analyseras och jämföras med
olika inspelningar från riktiga jordfelsprov i Vattenfalls distributionsnät. Det som visas
i Figur 5.1 är hur nollföljdsströmmen och nollföljdsspänningen uppträder vid de
simulerade värdena och de riktiga värden från ett jordfelsprov. Det riktiga jordfelprovet som utfördes på en ledning, L01, hade vid en stum jordslutning, en kapacitivoch en resistiv nollföljdsström på 40,35 A respektive 10,13 A vid avstämt nät och
felresistansen var på 5000 Ω. För att kunna jämföra resultaten användes dessa värden
vid MATLAB-simuleringen där driftspänningen antogs till 10,6 kV.
Figur 5.1 visar skillnaden mellan de simulerade värden och de riktiga jordfelsprovet på ledning
L01.
Enligt Figur 5.1 ser de ideala MATLAB-simuleringarna ut att stämma bra överens,
eftersom skillnaden mellan de ideala värdena och de verkliga värdena inte är för stor.
40
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
Detta bevisar att de antaganden och generaliseringar som har genomförts i studien
ändå överensstämmer bra med verkligheten i detta exempel. För att se den faktiska
skillnaden på nollföljdsspänningen och nollföljdsströmmen mellan de simulerade
värdena och de riktiga jordfelsproven, sammanställs punkternas värden och dess
motsvarigheter i MATLAB-simuleringen. I Tabell 5.2 visas skillnaden mellan
nollföljdsspänningen och uppdelningen av den resistiva nollföljdsströmmen och den
induktiva- eller kapacitiva nollföljdsströmmen vid de olika snedavstämningar. Om
nollföljdsströmmen, I0X, har ett negativt värde, är nollföljdsströmmen kapacitivt.
Tabell 5.2 visar differensen för nollföljdsspänningarna och nollföljdsströmmarna mellan de
simulerade värdena och de riktiga jordfelsproven för ledning L01.
Simulerat
Från jordfelsprovet
Differensen
Snedavstämt
U0
I0R
I0X
U0
I0R
I0X
U0
I0R
I0X
A
V
A
A
V
A
A
V
A
A
-25
281
0,46
-0,74
301
0,49
-0,98
-20
-0,03
0,24
-15
407
0,67
-1,72
415
0,70
-1,94
-8
-0,03
0,22
-8
545
0,90
-2,91
567
0,97
-3,35
-22
-0,07
0,44
0
659
1,09
-4,34
632
1,11
-4,30
27
-0,02
-0,04
8
545
0,90
-4,28
512
0,94
-4,30
33
-0,04
0,02
15
407
0,67
-3,64
363
0,69
-3,52
44
-0,02
-0,12
25
281
0,46
-2,96
255
0,50
-2,90
26
-0,04
-0,06
Den största differensen på nollföljdsspänningen i denna jämförelse blev 44 V, vid en
snedavstämning på 15 A och den minsta differensen på 8 V vid en snedavstämning
på -15 A. Varför det just uppstod en stor skillnad på nollföljdsspänningen mellan
15 A och -15 A snedavstämt, kan bero på avstämningsautomatiken inte var helt
avstämt mot nätets kapacitans vid de riktiga jordfelsproven. Förövrigt vid denna
jämförelse av det riktiga jordfelsprovet, hade den resistiva nollföljdsströmmen endast
en differens vid värsta fallet på 0,07 A vid en snedavstämning på -8 A. För den
kapacitiva nollföljdsströmmen blir differensen vid värsta fallet 0,44 A vid en
snedavstämning på -8 A.
41
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
Det som visas i Figur 5.2 är hur nollföljdsströmen och nollföljdsspänningen uppträder
vid en jordslutning för en annan ledning, L02, i samma fördelningsstation vid en
felresistans på 5000 Ω och driftspänningen 10,6 kV. Denna ledning hade vid en stum
jordslutning en kapacitiv nollföljdsström på 20,7 A och en resistiv nollföljdsström på
9,67 A vid avstämt nät. Dessa värden simulerades också i MATLAB för att kunna visa
skillnaden mellan de riktiga jordfelsprovet och de ideala värdena.
Figur 5.2 visar skillnaden mellan de simulerade värden och de riktiga jordfelsprovet på ledning
L02.
Utifrån Figur 5.2 överensstämmer inte de ideala simuleringarna för både
nollföljdsspänningen och nollföljdsströmmen exakt med de riktiga jordfelsproven vid
de olika snedavstämningarna. I detta exempel, för ledning L02, stämmer inte de
antaganden och generaliseringar helt mot verkligheten och mer noggrannare
beräkningar och simuleringar måste genomföras. De faktorer som bland annat kan
påverka resultatet är att den resistiva nollföljdsströmmen i simuleringen, från
42
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
uppgifterna från de riktiga inspelningarna, var för stor. Ledningens resistans kan också
ha påverkat nollföljdsströmmarna vid de riktiga jordfelsproven.
I Tabell 5.3 redovisas den faktiska skillnaden på nollföljdsspänningen och nollföljdsströmmen mellan de simulerade värdena och de riktiga jordfelsproven. Nollföljdsströmmen, I0X, är kapacitivt när värdet är negativt.
Tabell 5.3 visar differensen för nollföljdsspänningarna och nollföljdsströmmarna mellan de
simulerade värdena och de riktiga jordfelsproven för ledning L02.
Från jordfelsprovet
Differansen
Snedavstämt
Simulerat
U0
I0R
I0X
U0
I0R
I0X
U0
I0R
I0X
A
V
A
A
V
A
A
V
A
A
-25
283
0,44
0,02
291
0,38
0,09
-8
0,06
-0,07
-15
413
0,65
-0,62
421
0,58
-0,52
-8
0,07
-0,10
-8
561
0,88
-1,46
582
0,81
-1,40
-21
0,07
-0,06
0
687
1,08
-2,66
647
0,93
-2,10
40
0,15
-0,56
8
561
0,88
-2,88
517
0,75
-2,47
44
0,13
-0,41
15
413
0,65
-2,58
374
0,57
-2,47
39
0,08
-0,11
25
283
0,44
-2,21
265
0,41
-1,97
18
0,03
-0,24
Den största differensen på nollföljdsspänningen blev 44 V vid en snedavstämning på
8 A och den minsta differensen blev -8 V vid en snedavstämning på -15 A. Den
största differensen på den resistiva nollföljdsströmmen blev 0,15 A vid avstämt nät
och den minsta differensen på 0,03 A vid 25 A snedavstämt. Om differensen på den
resistiva nollföljdsströmmen blir för stor, kan mer nätdata behövas för att kunna ställa
in jordfelsskydden bättre. Ur den ideala synpunkten skulle det riktiga jordfelsprovet
aldrig att detektera och lösa ut en jordslutning eftersom den resistiva nollföljdsströmmen aldrig överstiger 1,0 A.
Sammanfattningsvis kan det konstateras att det finns en viss skillnad mellan de riktiga
jordfelsproven och MATLAB-simuleringarna. Det framgår också att differensen beror
på vilken ledning jordslutning inträffar på. Jämförelsen mellan simuleringarna och
jordfelsproven för ledning L01, stämmer bättre överenens än vid jämförelsen av
ledning L02. Differensen kan bland annat bero på vart jordslutningen inträffar på
ledningen eftersom ledningsresistansen blir olika. MATLAB-simuleringarna tar även
inte hänsyn till hur transformatorer, kablar och eventuella mätfel påverkar
jordfelsskydden. Det går inte att i förväg bestämma om idealiseringen är för stor eller
inte eftersom samtliga jordslutningar ser olika ut. Varje fördelningsstation har olika
nätuppbyggnader och ledningslängder. Differenserna i dessa exempel anses inte vara
för stor och idealiseringarna som har genomförts i studien är därmed acceptabla.
43
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
6 Slutsatser
När nollpunktsreaktorn inte är avstämt mot nätets kapacitans, minskar både den
resistiva nollföljdsströmmen och nollföljdsspänningen vid en jordslutning. Det finns
tillfällen då jordfelsskydden inte detekterar en jordslutning när nätet är för
snedavstämt. En möjlig åtgärd för att minimera risken för att jordfelsskydden inte
löser ut, kan vara att omkopplingar i nätet sker med en långsammare sekvens. Detta
för att ge nollpunktsreaktorn tid att kompensera snedavstämningen som kan uppstå
vid olika omkopplingar.
Om jordfelsfunktionerna konfigureras efter Vattenfalls riktlinjer, vilket innebär att
bortkoppla ledningar vid 5000 Ω och 2 A överkompenserat, blir det ingen skillnad
mellan de båda funktionerna rent idealt. Oavsett vad felresistansen är och om
jordfelsfunktionerna konfigureras efter samma förutsättningar, blir det därmed ingen
skillnad på känsligheten. Rent idealt har den resistiva nollföljdsströmmen och
nollföljdsspänningen ett linjärt samband mellan de olika värdena på nollpunktsmotståndet vid de olika snedavstämningsintervallen.
Slutsatsen för NUS-skyddet, som bland annat är ett reservskydd för jordfelsskydden,
är att den inte kommer att detektera en jordslutning med felresistansen på 5000 Ω
även om nätet skulle vara avstämt. Detta för att NUS-skydden konfigureras efter en
lägre känslighet på 3000 Ω och kommer därför endast att detektera jordslutningar vid
felresistanser lägre än 3000 Ω.
Det är svårt att jämföra jordfelsfunktionernas för- respektive nackdelar eftersom
funktionerna är väldigt snarlika. Den stora skillnaden mellan dem är att de har två
olika sätt att bestämma riktningen på jordfelet. Den vinkelmätande funktionen
använder vinkeln mellan nollföljdsströmmen och nollföljdsspänningen i jordfelet för
att avgöra riktningen. Den admittansmätande funktionen beräknar, utifrån vinkeln
mellan nollföljdsströmmen och nollföljdsspänningen, admittansen i jordfelet.
Fördelarna med den vinkelmätande funktionen är att den används i större omfattning
i Vattenfalls nät och att den är väl beprövad. Det kan även vara en fördel för att
bestämma känslighets i jordslutningen, att dela upp villkoren för nollföljdsspänningen,
den resistiva nollföljdsströmmen och vinkeln. Detta eftersom den kan bli mer
anpassningsbar och att det kan bli enklare att konstatera när ett 5000 Ω jordfel har
inträffat. Nackdelen med den vinkelmätande funktionen är att upplösning på
jordfelsfunktionen i REF615 är för stort, eftersom strömvillkoret inte kan finjusteras
efter en låg resistiv nollföljdsström.
Fördelen med den admittansmätande funktionen är att känsligheten kan konfigureras
noggrannare eftersom den använder spänningsvillkoret för att bestämma
felresistansen i jordslutningen. Nackdelen med admittansfunktionen kan vara att
funktionen inte används i lika stor utsträckning i Vattenfalls nät. Därmed kan det
44
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
saknas kompetensen om funktionen därför att den inte är lika välbeprövad som den
vinkelmätande funktionen. Det kan också vara en nackdel att admittansfunktionen
inte är lika anpassningsbar som den vinkelmätande funktionen, eftersom den slår ihop
nollföljdsströmmen, nollföljdsspänning och vinkeln till ett konduktansvärde och ett
susceptansvärde. Det går även inte att urskilja olika felresistanser med admittansberäkningen.
Med utgångspunkt från fördelarna och nackdelarna för båda funktionerna och den
uppfattning som författarna har införskaffat sig under studien, bedöms den
vinkelmätande funktionen som den bättre funktionen. Den största vikten ligger i att
Vattenfall använder denna funktionen i större omfattningen än den admittansmätande
funktionen och därmed har mer kompetens om funktionen. Vidare bedöms det även
att fördelen med den vinkelmätande funktionen är att villkoren för nollföljdsspänningen, nollföljdsströmmen och vinkeln kan konfigureras separat och därmed blir
mer anpassningsbar ur nätsynpunkt. Det kan dock vara bra om strömvillkoren på
reläskydden kunde ställas med en högre upplösning vid låga resistiva nollföljdsströmmar.
6.1 Framtida arbeten
För att jämföra de båda jordfelsfunktionerna mer noggrannare, kan det vara bra att
genomföra provningar på flera olika fabrikat och inte enbart REF615 från ABB.
Resultatet kan bli annorlunda ifall provningarna istället hade genomförts på Schneider
P132 eller med ett annat reläskydd med samma funktioner. Det kan även vara bra att
utföra fler provningar vid olika omsättningar på strömtransformatorerna för att kunna
finjustera känsligheten.
Det kan vara bra att undersöka hur mycket kapacitans fördelningsstationerna ska få
kompensera. Eftersom jordfelsskydden inte detekterar ett fel vid för stora
snedavstämningar, kanske den maximala snedavstämningen som får förekomma i
nätet ska sänkas till en lägre nivå. Det kan också vara bra att utföra beräkningarna mer
noggrannare vid olika typer av nät och inte idealisera nätet för mycket eftersom
ledningsresistanser etcetera påverkar de resistiva nollföljdsströmmarna.
45
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
Källförteckning
1. Vattenfall AB (2012). Energimarknad i förändring, Årsredovisning inklusive
Hållbarhetsredovisning 2012. [Elektronisk] Tillgänglig:
http://corporate.vattenfall.se/Global/sverige/bolagsstyrning/arsredovisning_inkl
usive_hallbarhetsredovisning_2012.pdf [2014-01-11]
2. Gustafson, Björn (2013). Skydd och kontroll. [Internt dokument]
3. Andersson, Leif & Blomqvist, Hans (2003). Elkrafthandboken. Elkraftsystem, 1. 2.,
[omarb.] uppl. Stockholm: Liber
4. Persson, Johan (2005). Jordfelsproblematik i icke direktjordade system. [Elektronisk].
Lund Universitet. Tillgänglig: http://www.iea.lth.se/publications/MSTheses/Full%20document/5205_full_document.pdf [2013-12-19]
5. Brännman, Gunilla (2003). Analysmodell för impedansjordat system med lokal
kompensering. [Elektronisk]. Högskolan Trollhättan/Uddevalla, institutionen för
teknik. Tillgänglig: http://hv.divaportal.org/smash/get/diva2:214924/FULLTEXT01.pdf [2013-12-19]
6. Nationalencyklopedin. Trefassystem. [Elektronisk] Tillgänglig:
http://www.ne.se/lang/trefassystem [2013-12-11]
7. Glover, J. Duncan, Sarma, Mulukutla S. & Overbye, Thomas J. (2012). Power system
analysis and design: Si Edition / J. Duncan Glover, Mulukutla S. Sarma, Thomas J.
Overbye.. Stamford, CT: Cengage Learning.
8. Elsäkerhetsverket (2008). Elsäkerhetsverkets föreskrifter och allmänna råd om hur
elektriska starkströmsanläggningar ska vara utförda. [Elektronisk] Tillgänglig:
http://www.elsakerhetsverket.se/Global/F%c3%b6reskrifter/2008-1.pdf [201312-03]
9. ABB (2013). 615 series Technical Manual. [Elektronisk] Tillgänglig:
http://www05.abb.com/global/scot/scot229.nsf/veritydisplay/cee1794b8481468
1c1257b2f00402cba/$file/RE_615_tech_756887_ENg.pdf [2013-11-20]
10. Schneider Electric (2011). MiCOM P132 Technical Manual. [Elektronisk] Tillgänglig:
http://download.schneiderelectric.com/files?p_File_Id=6904517&p_File_Name=P132_EN_M_Bn7__612614-632__Vol_1.pdf [2013-11-20]
11. ABB (2011). Compensated networks and admittance based earth-fault protection.
[Elektronisk] Tillgänglig:
http://www05.abb.com/global/scot/scot229.nsf/veritydisplay/509d776e7bdcc4
25c1257847004468f4/$file/compensared%20networks%20and%20admittance%2
0based%20earth%20fault%20protection_techpub_757370_ena.pdf [2013-11-20]
12. Vattenfall Eldistribution AB (2006). Riktlinjer för felbortkoppling inom Vattenfall
Eldistribution AB. [Internt dokument] Dokument ID: ND-Ri-61-2006
13. ABB Ltd (2014). [Elektronisk] Tillgänglig: http://new.abb.com/se [2014-01-15]
14. Omicron (2013). [Elektronisk] Tillgänglig: https://www.omicron.at/ [2014-01-15]
46
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
A. MATLAB-skript för de idealiserade simuleringarna
clear all
clc
Uh=11000;
% Driftspänningen.
Uin=11000;
% Märkspänning för nollpunktsreaktorn.
Urn=11000;
% Märkspänning för nollpunktsmotståndet.
Uhn=11000;
% Märkspänning för ledninges kapacitans.
Uf=(Uh/sqrt(3));
% Fasspänningen.
Irn=10;
% Nollpunktsmotståndet resistiva ström.
Icn=0;
% Det kapacitiva strömmen från de friska ledningarna.
Icnled=20;
% Det kapacitiva strömmen från den felbefätade ledningen.
Rfel3=3000;
% Felresistans i felstället [3000 ohm].
Rfel5=5000;
% Felresistans i felstället [5000 ohm].
Nvn=100;
% Verkningsgrad på mättransformatorerna i %.
Nv=Nvn/100;
Int=30;
% Kompenseringsintervallet.
sample=1;
% Samplingstäthet.
Iin = Int*-1;
% Börjar intervallen från minus.
counter = 1;
% Räknaren sätt till 1.
% Omräkning från märkström till driftström.
Ir=Irn*(Uh/Urn);
Icn=(Icn*(Uh/Uhn));
Icled=(Icnled*(Uh/Uhn));
% Nollföljdsdata för nollpunktsresistorn.
Rn=Uf/Ir;
% Nollföljdsdata för lednings kapacitans.
if Icn == 0
Xc=0;
else
Xc=Uf/Icn;
end
% While-satsen för att simulera snedavstämningsintervallet.
while Iin <= Int
% Omräkning från märkström till driftström.
Ii=(Iin*(Uh/Uin));
% Nollföljdsdata för nollpunktsreaktorn.
if Ii == 0
Xn=0;
else
Xn=Uf/Ii;
end
% Impedansberäkning.
if Iin == 0
Z0=3*Rn;
else
Z0=(3*Xn*i*3*Rn/(3*Xn*i+3*Rn));
end
if Xc == 0
Z0tot=Z0;
else
Z0tot=(Z0*(3*Xc*-i))/(Z0+((3*Xc*-i)));
end
% 3I0 och U0.
I03=3*Uf/(Z0tot+(3*Rfel3));
U03=Uf*Z0tot/(Z0tot+(3*Rfel3));
I05=3*Uf/(Z0tot+3*Rfel5);
U05=Uf*Z0tot/(Z0tot+3*Rfel5);
% Vinkel för både 3I0 och U0.
Vu3=angle(U03);
Vi3=angle(I03);
Vu5=angle(U05);
Vi5=angle(I05);
% Den resistiva strömmen till felstället.
I0rmat3=abs(I03)*cos(Vu3-Vi3);
I0rmat5=abs(I05)*cos(Vu5-Vi5);
% Den induktiva eller kapacitiva strömmen till felstället.
I0x3=abs(I03)*sin(Vu3-Vi3);
I0x5=abs(I05)*sin(Vu5-Vi5);
Bilaga
A:1
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
% Den kapacitiv strömmen från ledningarna.
Icjback3=(abs(U03)/(Uf))*Icled;
Icjback5=(abs(U05)/(Uf))*Icled;
% Summeringen av den induktiva eller kapacitiva till felstället
% mot den kapacitiva strömmen från ledningarna.
I0xmat3=(-I0x3-Icjback3);
I0xmat5=(-I0x5-Icjback5);
% Vinkeln det mättransformatorn upplever vid jordslutningen.
Va3=(atan(I0xmat3/I0rmat3)*180/pi);
Va5=(atan(I0xmat5/I0rmat5)*180/pi);
% Sparar data.
data_U03(counter)=abs(U03);
data_U05(counter)=abs(U05);
data_Komp(counter)=Iin;
data_I0rmat3(counter)=I0rmat3;
data_I0rmat5(counter)=I0rmat5;
data_I0xmat3(counter)=I0xmat3;
data_I0xmat5(counter)=I0xmat5;
data_vinkel_I3(counter)=Va3;
data_vinkel_I5(counter)=Va5;
% Räknare och ändrar kompenseringsintervallet.
counter = counter+1;
Iin=Iin+sample;
end
% Figurplottning
figure(1);
subplot(2,1,1);
[AX,H1,H2] = plotyy(data_Komp,data_U05,data_Komp,data_I0rmat5);
xlabel('Snedavstämt [A]');
ylabel('Nollföljdsspänning [V]');
ylabel(AX(2),'Resistiv nollföljdsström [A]');
title('5000 ohm');
set(AX,{'ycolor'},{'k';'b'});
set(AX(1),'YLim',[0 1250],'YTick',[0 250 500 750 1000 1250]) % Dessa värden kan ändras
% beroende på vilken skalning som önskas på axlarna
set(AX(2),'YLim',[0 2.5],'YTick',[0 0.5 1 1.5 2 2.5]) % Dessa värden kan ändras
% beroende på vilken skalning som önskas på axlarna
set(H1,'linewidth',1.5)
set(H1,'LineStyle','-');
set(H1,'color','black');
set(H2,'linewidth',1.5)
set(H2,'LineStyle','-.');
set(H2,'color','blue');
hleg1=legend('Uo','Ior');
% Sätter hjälpstreck på X-axeln
set(gca,'XTick',[-30:5:30])
set(gca,'XTickLabel',[' ';' ';' ';' ';' ';' ';' ';' ';' ';' ';])
subplot(2,1,2);
[AX,H3,H4] = plotyy(data_Komp,data_U03,data_Komp,data_I0rmat3);
xlabel('Snedavstämt [A]');
ylabel('Nollföljdsspänning [V]');
ylabel(AX(2),'Resistiv nollföljdsström [A]');
title('3000 ohm');
set(AX,{'ycolor'},{'k';'b'});
set(AX(1),'YLim',[0 1250],'YTick',[0 250 500 750 1000 1250]) % Dessa värden kan ändras
% beroende på vilken skalning som önskas på axlarna
set(AX(2),'YLim',[0 2.5],'YTick',[0 0.5 1 1.5 2 2.5]) % Dessa värden kan ändras
% beroende på vilken skalning som önskas på axlarna
set(H3,'linewidth',1.5)
set(H3,'LineStyle','-');
set(H3,'color','black');
set(H4,'linewidth',1.5)
set(H4,'LineStyle','-.');
set(H4,'color','blue');
% Sätter hjälpstreck på X-axeln
set(gca,'XTick',[-30:5:30])
set(gca,'XTickLabel',[' ';' ';' ';' ';' ';' ';' ';' ';' ';' ';])
Bilaga
A:2
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
B. Resultat från simuleringar i MATLAB vid 11 kV
Tabell B.1 visar hur nollföljdsspänningen, nollföljdsströmmen och vinkeln varierar vid olika snedavstämningar
och felresistanser. Nollpunktsmotståndet är 5 A och ledningens kapacitiva ström är 20 A.
3000 Ω
5000 Ω
7000 Ω
Snedavstämt
Vinkel
I0R
I0X
U
I0R
I0X
U
U
RF *
A
A
A
V
A
A
V
V
Ω
ᵒ
-30
63,43
0,34
0,69
436
0,21
0,41
263
188
2460
-29
60,95
0,35
0,64
450
0,21
0,39
272
195
2462
-28
57,99
0,37
0,59
465
0,22
0,35
281
201
2465
-27
54,46
0,38
0,53
481
0,23
0,32
291
208
2467
-26
50,19
0,39
0,47
499
0,24
0,28
302
216
2470
-25
45,00
0,41
0,41
517
0,25
0,25
313
224
2473
-24
38,66
0,42
0,34
537
0,26
0,20
325
233
2477
-23
30,96
0,44
0,26
558
0,27
0,16
338
243
2481
-22
21,80
0,46
0,18
581
0,28
0,11
353
253
2486
-21
11,31
0,48
0,10
606
0,29
0,06
368
264
2491
-20
0,00
0,50
0,00
633
0,30
0,00
385
276
2498
-19
-11,31
0,52
-0,10
663
0,32
-0,06
403
290
2505
-18
-21,80
0,55
-0,22
695
0,33
-0,13
423
304
2513
-17
-30,96
0,57
-0,34
730
0,35
-0,21
445
320
2523
-16
-38,66
0,60
-0,48
768
0,37
-0,30
469
338
2535
-15
-45,00
0,64
-0,64
810
0,39
-0,39
496
357
2549
-14
-50,19
0,67
-0,81
856
0,41
-0,50
526
379
2566
-13
-54,46
0,71
-1,00
907
0,44
-0,62
559
404
2587
-12
-57,99
0,76
-1,21
964
0,47
-0,75
596
431
2613
-11
-60,95
0,81
-1,45
1026
0,50
-0,90
637
461
2646
-10
-63,43
0,86
-1,72
1095
0,54
-1,08
683
496
2689
-9
-65,56
0,92
-2,03
1172
0,58
-1,27
735
535
2745
-8
-67,38
0,99
-2,37
1256
0,62
-1,50
794
579
2820
-7
-68,96
1,06
-2,76
1347
0,68
-1,76
858
629
2922
-6
-70,35
1,14
-3,18
1444
0,73
-2,05
930
684
3065
-5
-71,57
1,22
-3,65
1546
0,79
-2,38
1006
745
3268
-4
-72,65
1,30
-4,15
1647
0,85
-2,73
1085
808
3556
-3
-73,61
1,37
-4,66
1741
0,91
-3,11
1161
870
3949
-2
-74,48
1,43
-5,15
1819
0,96
-3,47
1226
924
4432
-1
-75,26
1,47
-5,60
1871
1,00
-3,80
1270
962
4885
0
-75,96
1,49
-5,95
1889
1,01
-4,05
1287
975
5081
1
-76,61
1,47
-6,19
1871
1,00
-4,20
1270
962
4885
2
-77,20
1,43
-6,30
1819
0,96
-4,25
1226
924
4432
3
-77,74
1,37
-6,30
1741
0,91
-4,20
1161
870
3949
4
-78,23
1,30
-6,22
1647
0,85
-4,10
1085
808
3556
5
-78,69
1,22
-6,08
1546
0,79
-3,96
1006
745
3268
6
-79,11
1,14
-5,91
1444
0,73
-3,81
930
684
3065
7
-79,51
1,06
-5,73
1347
0,68
-3,65
858
629
2922
8
-79,88
0,99
-5,54
1256
0,62
-3,50
794
579
2820
9
-80,22
0,92
-5,35
1172
0,58
-3,36
735
535
2745
10
-80,54
0,86
-5,17
1095
0,54
-3,23
683
496
2689
11
-80,84
0,81
-5,01
1026
0,50
-3,11
637
461
2646
12
-81,12
0,76
-4,86
964
0,47
-3,00
596
431
2613
13
-81,38
0,71
-4,71
907
0,44
-2,90
559
404
2587
14
-81,63
0,67
-4,58
856
0,41
-2,82
526
379
2566
15
-81,87
0,64
-4,46
810
0,39
-2,73
496
357
2549
16
-82,09
0,60
-4,35
768
0,37
-2,66
469
338
2535
17
-82,30
0,57
-4,25
730
0,35
-2,59
445
320
2523
18
-82,50
0,55
-4,16
695
0,33
-2,53
423
304
2513
19
-82,69
0,52
-4,07
663
0,32
-2,48
403
290
2505
20
-82,87
0,50
-3,99
633
0,30
-2,42
385
276
2498
21
-83,05
0,48
-3,91
606
0,29
-2,38
368
264
2491
22
-83,21
0,46
-3,85
581
0,28
-2,33
353
253
2486
23
-83,37
0,44
-3,78
558
0,27
-2,29
338
243
2481
24
-83,52
0,42
-3,72
537
0,26
-2,25
325
233
2477
25
-83,66
0,41
-3,66
517
0,25
-2,22
313
224
2473
26
-83,80
0,39
-3,61
499
0,24
-2,18
302
216
2470
27
-83,93
0,38
-3,56
481
0,23
-2,15
291
208
2467
28
-84,05
0,37
-3,52
465
0,22
-2,12
281
201
2465
29
-84,17
0,35
-3,47
450
0,21
-2,10
272
195
2462
30
-84,29
0,34
-3,43
436
0,21
-2,07
263
188
2460
* Felresistansen, RF, är beräknad efter den resistiva nollföljdsströmmen vid 2 A snedavstämt, I0R = 1,00 A. Figur K.1, i Bilaga K, visar en
graf över hur RF värdena varierar.
Bilaga
B:1
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
Tabell B.2 visar hur nollföljdsspänningen, nollföljdsströmmen och vinkeln varierar vid olika snedavstämningar
och felresistanser. Nollpunktsmotståndet är 10 A och ledningens kapacitiva ström är 20 A.
3000 Ω
5000 Ω
7000 Ω
Snedavstämt
Vinkel
I0R
I0X
U
I0R
I0X
U
U
RF *
A
A
A
V
A
A
V
V
Ω
ᵒ
-30
45,00
0,65
0,65
416
0,40
0,40
252
181
2601
-29
41,99
0,67
0,61
428
0,41
0,37
259
186
2609
-28
38,66
0,69
0,56
441
0,42
0,34
267
192
2618
-27
34,99
0,72
0,50
454
0,43
0,30
276
198
2628
-26
30,96
0,74
0,44
469
0,45
0,27
285
204
2640
-25
26,57
0,76
0,38
484
0,46
0,23
294
211
2652
-24
21,80
0,79
0,31
500
0,48
0,19
304
219
2666
-23
16,70
0,81
0,24
517
0,50
0,15
315
226
2682
-22
11,31
0,84
0,17
535
0,51
0,10
326
235
2700
-21
5,71
0,87
0,09
555
0,53
0,05
338
243
2720
-20
0,00
0,91
0,00
575
0,55
0,00
351
253
2743
-19
-5,71
0,94
-0,09
597
0,57
-0,06
365
263
2769
-18
-11,31
0,98
-0,20
620
0,60
-0,12
380
274
2798
-17
-16,70
1,01
-0,30
644
0,62
-0,19
395
285
2833
-16
-21,80
1,05
-0,42
670
0,65
-0,26
412
298
2873
-15
-26,57
1,10
-0,55
697
0,68
-0,34
430
311
2919
-14
-30,96
1,14
-0,69
726
0,71
-0,42
449
325
2974
-13
-34,99
1,19
-0,83
757
0,74
-0,52
469
340
3038
-12
-38,66
1,24
-0,99
788
0,77
-0,62
490
355
3114
-11
-41,99
1,29
-1,16
822
0,81
-0,73
512
372
3204
-10
-45,00
1,35
-1,35
856
0,84
-0,84
535
389
3311
-9
-47,73
1,40
-1,54
891
0,88
-0,97
559
407
3439
-8
-50,19
1,46
-1,75
926
0,92
-1,10
584
426
3590
-7
-52,43
1,51
-1,97
961
0,96
-1,24
608
445
3767
-6
-54,46
1,57
-2,19
994
0,99
-1,39
632
463
3971
-5
-56,31
1,62
-2,42
1026
1,03
-1,55
654
480
4200
-4
-57,99
1,66
-2,65
1054
1,06
-1,70
675
496
4443
-3
-59,53
1,70
-2,88
1077
1,09
-1,85
692
509
4683
-2
-60,95
1,72
-3,10
1095
1,11
-2,00
705
520
4891
-1
-62,24
1,74
-3,31
1106
1,12
-2,13
713
526
5035
0
-63,43
1,75
-3,49
1110
1,13
-2,25
716
528
5086
1
-64,54
1,74
-3,66
1106
1,12
-2,36
713
526
5035
2
-65,56
1,72
-3,79
1095
1,11
-2,44
705
520
4891
3
-66,50
1,70
-3,90
1077
1,09
-2,50
692
509
4683
4
-67,38
1,66
-3,98
1054
1,06
-2,55
675
496
4443
5
-68,20
1,62
-4,04
1026
1,03
-2,58
654
480
4200
6
-68,96
1,57
-4,07
994
0,99
-2,59
632
463
3971
7
-69,68
1,51
-4,08
961
0,96
-2,58
608
445
3767
8
-70,35
1,46
-4,08
926
0,92
-2,57
584
426
3590
9
-70,97
1,40
-4,07
891
0,88
-2,55
559
407
3439
10
-71,57
1,35
-4,04
856
0,84
-2,53
535
389
3311
11
-72,12
1,29
-4,01
822
0,81
-2,50
512
372
3204
12
-72,65
1,24
-3,97
788
0,77
-2,47
490
355
3114
13
-73,14
1,19
-3,93
757
0,74
-2,44
469
340
3038
14
-73,61
1,14
-3,89
726
0,71
-2,40
449
325
2974
15
-74,05
1,10
-3,84
697
0,68
-2,37
430
311
2919
16
-74,48
1,05
-3,80
670
0,65
-2,34
412
298
2873
17
-74,88
1,01
-3,75
644
0,62
-2,30
395
285
2833
18
-75,26
0,98
-3,71
620
0,60
-2,27
380
274
2798
19
-75,62
0,94
-3,66
597
0,57
-2,24
365
263
2769
20
-75,96
0,91
-3,62
575
0,55
-2,21
351
253
2743
21
-76,29
0,87
-3,58
555
0,53
-2,19
338
243
2720
22
-76,61
0,84
-3,54
535
0,51
-2,16
326
235
2700
23
-76,91
0,81
-3,50
517
0,50
-2,13
315
226
2682
24
-77,20
0,79
-3,46
500
0,48
-2,11
304
219
2666
25
-77,47
0,76
-3,43
484
0,46
-2,08
294
211
2652
26
-77,74
0,74
-3,39
469
0,45
-2,06
285
204
2640
27
-77,99
0,72
-3,36
454
0,43
-2,04
276
198
2628
28
-78,23
0,69
-3,33
441
0,42
-2,02
267
192
2618
29
-78,47
0,67
-3,30
428
0,41
-2,00
259
186
2609
30
-78,69
0,65
-3,27
416
0,40
-1,98
252
181
2601
* Felresistansen, RF, är beräknad efter den resistiva nollföljdsströmmen vid 2 A snedavstämt, I0R = 1,16 A. Figur K.3, i Bilaga K, visar en
graf över hur RF värdena varierar.
Bilaga
B:2
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
Tabell B.3 visar hur nollföljdsspänningen, nollföljdsströmmen och vinkeln varierar vid olika snedavstämningar
och felresistanser. Nollpunktsmotståndet är 15 A och ledningens kapacitiva ström är 20 A.
3000 Ω
5000 Ω
7000 Ω
Snedavstämt
Vinkel
I0R
I0X
U
I0R
I0X
U
U
RF *
A
A
A
V
A
A
V
V
Ω
ᵒ
-30
33,69
0,92
0,61
389
0,56
0,37
236
170
2757
-29
30,96
0,94
0,57
399
0,57
0,34
243
174
2774
-28
28,07
0,97
0,52
410
0,59
0,31
249
179
2793
-27
25,02
0,99
0,46
421
0,60
0,28
256
184
2813
-26
21,80
1,02
0,41
432
0,62
0,25
263
189
2835
-25
18,43
1,05
0,35
444
0,64
0,21
270
194
2860
-24
14,93
1,08
0,29
456
0,66
0,18
278
200
2887
-23
11,31
1,11
0,22
469
0,68
0,14
286
206
2917
-22
7,59
1,14
0,15
482
0,70
0,09
295
212
2950
-21
3,81
1,17
0,08
496
0,72
0,05
304
219
2987
-20
0,00
1,21
0,00
511
0,74
0,00
313
225
3028
-19
-3,81
1,24
-0,08
526
0,76
-0,05
322
233
3074
-18
-7,59
1,28
-0,17
541
0,79
-0,10
332
240
3125
-17
-11,31
1,32
-0,26
557
0,81
-0,16
343
247
3182
-16
-14,93
1,36
-0,36
574
0,83
-0,22
354
255
3246
-15
-18,43
1,40
-0,47
591
0,86
-0,29
365
264
3319
-14
-21,80
1,44
-0,57
608
0,89
-0,36
376
272
3399
-13
-25,02
1,48
-0,69
625
0,91
-0,43
387
280
3490
-12
-28,07
1,52
-0,81
643
0,94
-0,50
399
289
3591
-11
-30,96
1,56
-0,94
661
0,97
-0,58
411
298
3703
-10
-33,69
1,60
-1,07
678
1,00
-0,67
422
307
3827
-9
-36,25
1,64
-1,20
695
1,02
-0,75
434
315
3963
-8
-38,66
1,68
-1,34
712
1,05
-0,84
445
324
4109
-7
-40,91
1,72
-1,49
727
1,08
-0,93
455
332
4264
-6
-43,03
1,75
-1,63
741
1,10
-1,03
465
339
4423
-5
-45,00
1,78
-1,78
754
1,12
-1,12
474
346
4581
-4
-46,85
1,81
-1,93
765
1,14
-1,21
481
351
4729
-3
-48,58
1,83
-2,07
774
1,15
-1,31
488
356
4860
-2
-50,19
1,84
-2,21
780
1,16
-1,39
492
359
4963
-1
-51,71
1,85
-2,35
784
1,17
-1,48
495
362
5029
0
-53,13
1,86
-2,47
785
1,17
-1,56
496
362
5051
1
-54,46
1,85
-2,59
784
1,17
-1,64
495
362
5029
2
-55,71
1,84
-2,70
780
1,16
-1,70
492
359
4963
3
-56,89
1,83
-2,80
774
1,15
-1,77
488
356
4860
4
-57,99
1,81
-2,89
765
1,14
-1,82
481
351
4729
5
-59,04
1,78
-2,97
754
1,12
-1,87
474
346
4581
6
-60,02
1,75
-3,03
741
1,10
-1,90
465
339
4423
7
-60,95
1,72
-3,09
727
1,08
-1,94
455
332
4264
8
-61,82
1,68
-3,14
712
1,05
-1,96
445
324
4109
9
-62,65
1,64
-3,17
695
1,02
-1,98
434
315
3963
10
-63,43
1,60
-3,20
678
1,00
-2,00
422
307
3827
11
-64,18
1,56
-3,23
661
0,97
-2,00
411
298
3703
12
-64,89
1,52
-3,24
643
0,94
-2,01
399
289
3591
13
-65,56
1,48
-3,25
625
0,91
-2,01
387
280
3490
14
-66,19
1,44
-3,25
608
0,89
-2,01
376
272
3399
15
-66,80
1,40
-3,26
591
0,86
-2,01
365
264
3319
16
-67,38
1,36
-3,25
574
0,83
-2,00
354
255
3246
17
-67,93
1,32
-3,25
557
0,81
-2,00
343
247
3182
18
-68,46
1,28
-3,24
541
0,79
-1,99
332
240
3125
19
-68,96
1,24
-3,23
526
0,76
-1,98
322
233
3074
20
-69,44
1,21
-3,22
511
0,74
-1,97
313
225
3028
21
-69,90
1,17
-3,20
496
0,72
-1,96
304
219
2987
22
-70,35
1,14
-3,19
482
0,70
-1,95
295
212
2950
23
-70,77
1,11
-3,18
469
0,68
-1,94
286
206
2917
24
-71,18
1,08
-3,16
456
0,66
-1,93
278
200
2887
25
-71,57
1,05
-3,14
444
0,64
-1,92
270
194
2860
26
-71,94
1,02
-3,13
432
0,62
-1,90
263
189
2835
27
-72,30
0,99
-3,11
421
0,60
-1,89
256
184
2813
28
-72,65
0,97
-3,10
410
0,59
-1,88
249
179
2793
29
-72,98
0,94
-3,08
399
0,57
-1,87
243
174
2774
30
-73,30
0,92
-3,06
389
0,56
-1,86
236
170
2757
* Felresistansen, RF, är beräknad efter den resistiva nollföljdsströmmen vid 2 A snedavstämt, I0R = 1,16 A. Figur K.3, i Bilaga K, visar en
graf över hur RF värdena varierar.
Bilaga
B:3
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
C. Resultat från simuleringar i MATLAB vid 22 kV
Tabell C.1 visar hur värdena för vinkeln, nollföljdsspänningen och nollföljdsströmmen varierar vid olika
snedavstämningar och felresistanser. Nollpunktsmotståndet är 5 A och ledningens kapacitiva ström är 20 A.
Snedavstämt
A
-30
-29
-28
-27
-26
-25
-24
-23
-22
-21
-20
-19
-18
-17
-16
-15
-14
-13
-12
-11
-10
-9
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Bilaga
Vinkel
ᵒ
63,43
60,95
57,99
54,46
50,19
45,00
38,66
30,96
21,80
11,31
0,00
-11,31
-21,80
-30,96
-38,66
-45,00
-50,19
-54,46
-57,99
-60,95
-63,43
-65,56
-67,38
-68,96
-70,35
-71,57
-72,65
-73,61
-74,48
-75,26
-75,96
-76,61
-77,20
-77,74
-78,23
-78,69
-79,11
-79,51
-79,88
-80,22
-80,54
-80,84
-81,12
-81,38
-81,63
-81,87
-82,09
-82,30
-82,50
-82,69
-82,87
-83,05
-83,21
-83,37
-83,52
-83,66
-83,80
-83,93
-84,05
-84,17
-84,29
I0R
A
0,67
0,70
0,72
0,74
0,77
0,79
0,82
0,85
0,89
0,92
0,96
1,00
1,05
1,09
1,15
1,20
1,26
1,33
1,40
1,47
1,56
1,64
1,73
1,83
1,92
2,02
2,10
2,18
2,24
2,28
2,29
2,28
2,24
2,18
2,10
2,02
1,92
1,83
1,73
1,64
1,56
1,47
1,40
1,33
1,26
1,20
1,15
1,09
1,05
1,00
0,96
0,92
0,89
0,85
0,82
0,79
0,77
0,74
0,72
0,70
0,67
3000 Ω
I0X
A
1,35
1,25
1,15
1,04
0,92
0,79
0,66
0,51
0,35
0,18
0,00
-0,20
-0,42
-0,66
-0,92
-1,20
-1,51
-1,86
-2,24
-2,65
-3,11
-3,61
-4,16
-4,75
-5,38
-6,05
-6,73
-7,41
-8,07
-8,66
-9,17
-9,57
-9,86
-10,03
-10,10
-10,08
-10,00
-9,87
-9,70
-9,52
-9,33
-9,14
-8,95
-8,76
-8,58
-8,41
-8,25
-8,10
-7,95
-7,82
-7,69
-7,57
-7,45
-7,35
-7,24
-7,15
-7,06
-6,97
-6,89
-6,82
-6,74
U
V
1713
1767
1824
1885
1949
2018
2091
2170
2254
2344
2441
2546
2658
2780
2911
3053
3207
3373
3552
3744
3951
4171
4402
4641
4884
5121
5344
5539
5692
5790
5824
5790
5692
5539
5344
5121
4884
4641
4402
4171
3951
3744
3552
3373
3207
3053
2911
2780
2658
2546
2441
2344
2254
2170
2091
2018
1949
1885
1824
1767
1713
I0R
A
0,41
0,42
0,44
0,45
0,47
0,49
0,50
0,52
0,55
0,57
0,59
0,62
0,65
0,68
0,72
0,76
0,80
0,85
0,90
0,95
1,01
1,08
1,16
1,23
1,32
1,40
1,49
1,57
1,63
1,67
1,68
1,67
1,63
1,57
1,49
1,40
1,32
1,23
1,16
1,08
1,01
0,95
0,90
0,85
0,80
0,76
0,72
0,68
0,65
0,62
0,59
0,57
0,55
0,52
0,50
0,49
0,47
0,45
0,44
0,42
0,41
C:1
5000 Ω
I0X
A
0,82
0,76
0,70
0,63
0,56
0,49
0,40
0,31
0,22
0,11
0,00
-0,12
-0,26
-0,41
-0,57
-0,76
-0,96
-1,18
-1,43
-1,71
-2,03
-2,38
-2,77
-3,21
-3,69
-4,21
-4,76
-5,32
-5,86
-6,35
-6,74
-7,01
-7,16
-7,20
-7,14
-7,02
-6,85
-6,67
-6,47
-6,27
-6,09
-5,90
-5,74
-5,58
-5,43
-5,30
-5,17
-5,05
-4,95
-4,85
-4,75
-4,67
-4,59
-4,51
-4,44
-4,38
-4,32
-4,26
-4,21
-4,15
-4,11
U
V
1043
1077
1113
1151
1192
1236
1283
1333
1387
1446
1510
1578
1653
1735
1824
1922
2029
2147
2277
2419
2576
2748
2935
3136
3348
3566
3780
3976
4136
4242
4279
4242
4136
3976
3780
3566
3348
3136
2935
2748
2576
2419
2277
2147
2029
1922
1824
1735
1653
1578
1510
1446
1387
1333
1283
1236
1192
1151
1113
1077
1043
7000 Ω
U
V
749
774
800
828
857
889
924
961
1001
1044
1091
1142
1197
1258
1325
1399
1480
1570
1670
1781
1905
2042
2193
2359
2538
2727
2917
3095
3245
3346
3382
3346
3245
3095
2917
2727
2538
2359
2193
2042
1905
1781
1670
1570
1480
1399
1325
1258
1197
1142
1091
1044
1001
961
924
889
857
828
800
774
749
RF *
Ω
2304
2306
2308
2311
2314
2318
2321
2326
2331
2336
2343
2350
2359
2370
2382
2397
2416
2438
2467
2503
2550
2611
2695
2810
2972
3204
3533
3983
4530
5036
5252
5036
4530
3983
3533
3204
2972
2810
2695
2611
2550
2503
2467
2438
2416
2397
2382
2370
2359
2350
2343
2336
2331
2326
2321
2318
2314
2311
2308
2306
2304
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
Tabell C.2 visar hur värdena för vinkeln, nollföljdsspänningen och nollföljdsströmmen varierar vid olika
snedavstämningar och felresistanser. Nollpunktsmotståndet är 10 A och ledningens kapacitiva ström är 20 A.
Snedavstämt
A
-30
-29
-28
-27
-26
-25
-24
-23
-22
-21
-20
-19
-18
-17
-16
-15
-14
-13
-12
-11
-10
-9
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Bilaga
Vinkel
ᵒ
45,00
41,99
38,66
34,99
30,96
26,57
21,80
16,70
11,31
5,71
0,00
-5,71
-11,31
-16,70
-21,80
-26,57
-30,96
-34,99
-38,66
-41,99
-45,00
-47,73
-50,19
-52,43
-54,46
-56,31
-57,99
-59,53
-60,95
-62,24
-63,43
-64,54
-65,56
-66,50
-67,38
-68,20
-68,96
-69,68
-70,35
-70,97
-71,57
-72,12
-72,65
-73,14
-73,61
-74,05
-74,48
-74,88
-75,26
-75,62
-75,96
-76,29
-76,61
-76,91
-77,20
-77,47
-77,74
-77,99
-78,23
-78,47
-78,69
I0R
A
1,28
1,31
1,35
1,39
1,43
1,47
1,52
1,57
1,62
1,67
1,72
1,78
1,85
1,91
1,98
2,05
2,12
2,20
2,27
2,35
2,43
2,51
2,59
2,67
2,74
2,81
2,86
2,91
2,95
2,97
2,97
2,97
2,95
2,91
2,86
2,81
2,74
2,67
2,59
2,51
2,43
2,35
2,27
2,20
2,12
2,05
1,98
1,91
1,85
1,78
1,72
1,67
1,62
1,57
1,52
1,47
1,43
1,39
1,35
1,31
1,28
3000 Ω
I0X
A
1,28
1,18
1,08
0,97
0,86
0,74
0,61
0,47
0,32
0,17
0,00
-0,18
-0,37
-0,57
-0,79
-1,02
-1,27
-1,54
-1,82
-2,12
-2,43
-2,77
-3,11
-3,47
-3,84
-4,21
-4,58
-4,95
-5,30
-5,64
-5,95
-6,23
-6,48
-6,69
-6,87
-7,02
-7,13
-7,21
-7,26
-7,29
-7,30
-7,30
-7,28
-7,25
-7,21
-7,17
-7,12
-7,07
-7,01
-6,96
-6,90
-6,84
-6,79
-6,73
-6,68
-6,62
-6,57
-6,52
-6,47
-6,42
-6,38
U
V
1620
1665
1712
1762
1814
1869
1927
1988
2052
2120
2191
2265
2343
2425
2511
2601
2694
2790
2889
2989
3091
3193
3294
3390
3481
3565
3637
3697
3741
3769
3778
3769
3741
3697
3637
3565
3481
3390
3294
3193
3091
2989
2889
2790
2694
2601
2511
2425
2343
2265
2191
2120
2052
1988
1927
1869
1814
1762
1712
1665
1620
I0R
A
0,78
0,80
0,83
0,85
0,88
0,91
0,94
0,97
1,00
1,04
1,08
1,12
1,16
1,20
1,25
1,30
1,35
1,41
1,46
1,52
1,58
1,65
1,71
1,77
1,83
1,88
1,93
1,97
2,00
2,02
2,03
2,02
2,00
1,97
1,93
1,88
1,83
1,77
1,71
1,65
1,58
1,52
1,46
1,41
1,35
1,30
1,25
1,20
1,16
1,12
1,08
1,04
1,00
0,97
0,94
0,91
0,88
0,85
0,83
0,80
0,78
C:2
5000 Ω
I0X
A
0,78
0,72
0,66
0,60
0,53
0,45
0,38
0,29
0,20
0,10
0,00
-0,11
-0,23
-0,36
-0,50
-0,65
-0,81
-0,98
-1,17
-1,37
-1,58
-1,81
-2,05
-2,30
-2,56
-2,82
-3,09
-3,35
-3,60
-3,84
-4,05
-4,24
-4,40
-4,53
-4,63
-4,70
-4,75
-4,78
-4,78
-4,77
-4,75
-4,72
-4,68
-4,64
-4,60
-4,55
-4,50
-4,45
-4,40
-4,35
-4,30
-4,26
-4,21
-4,17
-4,13
-4,09
-4,05
-4,01
-3,97
-3,94
-3,91
U
V
992
1021
1052
1084
1118
1154
1192
1232
1274
1319
1367
1417
1471
1527
1587
1650
1717
1786
1859
1934
2012
2090
2169
2247
2321
2390
2451
2502
2541
2565
2573
2565
2541
2502
2451
2390
2321
2247
2169
2090
2012
1934
1859
1786
1717
1650
1587
1527
1471
1417
1367
1319
1274
1232
1192
1154
1118
1084
1052
1021
992
7000 Ω
U
V
715
736
758
782
807
834
862
891
923
957
992
1030
1070
1113
1159
1207
1258
1312
1369
1428
1489
1552
1615
1678
1739
1797
1848
1891
1923
1944
1951
1944
1923
1891
1848
1797
1739
1678
1615
1552
1489
1428
1369
1312
1258
1207
1159
1113
1070
1030
992
957
923
891
862
834
807
782
758
736
715
RF *
Ω
2549
2557
2566
2576
2587
2599
2613
2629
2646
2666
2689
2715
2745
2779
2820
2867
2922
2987
3065
3158
3268
3400
3556
3739
3949
4184
4432
4675
4885
5029
5081
5029
4885
4675
4432
4184
3949
3739
3556
3400
3268
3158
3065
2987
2922
2867
2820
2779
2745
2715
2689
2666
2646
2629
2613
2599
2587
2576
2566
2557
2549
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
Tabell C.3 visar hur värdena för vinkeln, nollföljdsspänningen och nollföljdsströmmen varierar vid olika
snedavstämningar och felresistanser. Nollpunktsmotståndet är 15 A och ledningens kapacitiva ström är 20 A.
Snedavstämt
A
-30
-29
-28
-27
-26
-25
-24
-23
-22
-21
-20
-19
-18
-17
-16
-15
-14
-13
-12
-11
-10
-9
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Bilaga
Vinkel
ᵒ
33,69
30,96
28,07
25,02
21,80
18,43
14,93
11,31
7,59
3,81
0,00
-3,81
-7,59
-11,31
-14,93
-18,43
-21,80
-25,02
-28,07
-30,96
-33,69
-36,25
-38,66
-40,91
-43,03
-45,00
-46,85
-48,58
-50,19
-51,71
-53,13
-54,46
-55,71
-56,89
-57,99
-59,04
-60,02
-60,95
-61,82
-62,65
-63,43
-64,18
-64,89
-65,56
-66,19
-66,80
-67,38
-67,93
-68,46
-68,96
-69,44
-69,90
-70,35
-70,77
-71,18
-71,57
-71,94
-72,30
-72,65
-72,98
-73,30
I0R
A
1,78
1,83
1,87
1,92
1,96
2,01
2,06
2,12
2,17
2,23
2,29
2,35
2,41
2,47
2,54
2,60
2,67
2,74
2,80
2,87
2,93
2,99
3,05
3,10
3,15
3,20
3,23
3,26
3,28
3,30
3,30
3,30
3,28
3,26
3,23
3,20
3,15
3,10
3,05
2,99
2,93
2,87
2,80
2,74
2,67
2,60
2,54
2,47
2,41
2,35
2,29
2,23
2,17
2,12
2,06
2,01
1,96
1,92
1,87
1,83
1,78
3000 Ω
I0X
A
1,19
1,10
1,00
0,89
0,79
0,67
0,55
0,42
0,29
0,15
0,00
-0,16
-0,32
-0,49
-0,68
-0,87
-1,07
-1,28
-1,49
-1,72
-1,95
-2,19
-2,44
-2,69
-2,94
-3,20
-3,45
-3,70
-3,94
-4,18
-4,40
-4,62
-4,82
-5,00
-5,17
-5,33
-5,46
-5,59
-5,69
-5,78
-5,86
-5,92
-5,98
-6,02
-6,05
-6,08
-6,09
-6,10
-6,11
-6,11
-6,10
-6,10
-6,09
-6,07
-6,06
-6,04
-6,02
-6,00
-5,98
-5,96
-5,94
U
V
1509
1545
1583
1622
1663
1705
1749
1794
1840
1888
1938
1989
2041
2095
2149
2205
2261
2316
2372
2427
2481
2532
2582
2627
2669
2706
2737
2763
2781
2792
2796
2792
2781
2763
2737
2706
2669
2627
2582
2532
2481
2427
2372
2316
2261
2205
2149
2095
2041
1989
1938
1888
1840
1794
1749
1705
1663
1622
1583
1545
1509
I0R
A
1,10
1,12
1,15
1,18
1,21
1,25
1,28
1,32
1,35
1,39
1,43
1,47
1,52
1,56
1,60
1,65
1,70
1,75
1,79
1,84
1,89
1,93
1,98
2,02
2,06
2,09
2,12
2,14
2,16
2,17
2,17
2,17
2,16
2,14
2,12
2,09
2,06
2,02
1,98
1,93
1,89
1,84
1,79
1,75
1,70
1,65
1,60
1,56
1,52
1,47
1,43
1,39
1,35
1,32
1,28
1,25
1,21
1,18
1,15
1,12
1,10
C:3
5000 Ω
I0X
A
0,73
0,67
0,62
0,55
0,49
0,42
0,34
0,26
0,18
0,09
0,00
-0,10
-0,20
-0,31
-0,43
-0,55
-0,68
-0,81
-0,96
-1,10
-1,26
-1,42
-1,58
-1,75
-1,92
-2,09
-2,26
-2,43
-2,59
-2,75
-2,90
-3,04
-3,17
-3,28
-3,39
-3,48
-3,56
-3,63
-3,69
-3,74
-3,77
-3,80
-3,83
-3,84
-3,85
-3,85
-3,85
-3,85
-3,84
-3,83
-3,82
-3,81
-3,79
-3,78
-3,76
-3,74
-3,73
-3,71
-3,69
-3,67
-3,66
U
V
928
952
977
1002
1029
1057
1085
1116
1147
1179
1213
1248
1284
1321
1359
1398
1438
1478
1518
1558
1598
1637
1674
1709
1741
1769
1794
1813
1828
1837
1840
1837
1828
1813
1794
1769
1741
1709
1674
1637
1598
1558
1518
1478
1438
1398
1359
1321
1284
1248
1213
1179
1147
1116
1085
1057
1029
1002
977
952
928
7000 Ω
U
V
670
688
706
725
744
765
786
809
832
857
882
908
936
964
993
1023
1053
1084
1116
1147
1178
1208
1238
1265
1291
1314
1333
1349
1361
1368
1371
1368
1361
1349
1333
1314
1291
1265
1238
1208
1178
1147
1116
1084
1053
1023
993
964
936
908
882
857
832
809
786
765
744
725
706
688
670
RF *
Ω
2726
2743
2761
2781
2803
2828
2854
2884
2917
2954
2995
3041
3093
3151
3216
3288
3370
3462
3565
3679
3804
3942
4090
4246
4406
4565
4714
4844
4946
5011
5034
5011
4946
4844
4714
4565
4406
4246
4090
3942
3804
3679
3565
3462
3370
3288
3216
3151
3093
3041
2995
2954
2917
2884
2854
2828
2803
2781
2761
2743
2726
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
D. 1000 Ω simuleringar i MATLAB vid 11 kV och 22 kV
Tabell D.1 visar hur värdena för vinkeln, nollföljdsspänningen och nollföljdsströmmen varierar vid olika
snedavstämningar och olika driftspänningar vid felresistansen 1000 Ω. Nollpunktsmotståndet är 10 A och
ledningens kapacitiva ström är 20 A.
Snedavstämt
A
-60
-58
-56
-54
-52
-50
-48
-46
-44
-42
-40
-38
-36
-34
-32
-30
-28
-26
-24
-22
-20
-18
-16
-14
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
40
42
44
46
48
50
52
54
56
58
60
Bilaga
Vinkel
ᵒ
75,96
75,26
74,48
73,61
72,65
71,57
70,35
68,96
67,38
65,56
63,43
60,95
57,99
54,46
50,19
45,00
38,66
30,96
21,80
11,31
0,00
-11,31
-21,80
-30,96
-38,66
-45,00
-50,19
-54,46
-57,99
-60,95
-63,43
-65,56
-67,38
-68,96
-70,35
-71,57
-72,65
-73,61
-74,48
-75,26
-75,96
-76,61
-77,20
-77,74
-78,23
-78,69
-79,11
-79,51
-79,88
-80,22
-80,54
-80,84
-81,12
-81,38
-81,63
-81,87
-82,09
-82,30
-82,50
-82,69
-82,87
I0R
A
1,02
1,05
1,09
1,13
1,17
1,21
1,25
1,30
1,35
1,41
1,47
1,54
1,61
1,68
1,77
1,86
1,96
2,07
2,19
2,32
2,46
2,61
2,78
2,95
3,13
3,31
3,49
3,65
3,77
3,86
3,88
3,86
3,77
3,65
3,49
3,31
3,13
2,95
2,78
2,61
2,46
2,32
2,19
2,07
1,96
1,86
1,77
1,68
1,61
1,54
1,47
1,41
1,35
1,30
1,25
1,21
1,17
1,13
1,09
1,05
1,02
11 kV
I0X
A
4,08
4,00
3,92
3,83
3,73
3,62
3,51
3,38
3,25
3,10
2,94
2,76
2,57
2,36
2,12
1,86
1,57
1,24
0,87
0,46
0,00
-0,52
-1,11
-1,77
-2,51
-3,31
-4,19
-5,10
-6,04
-6,94
-7,77
-8,48
-9,05
-9,48
-9,77
-9,94
-10,02
-10,03
-9,99
-9,92
-9,83
-9,73
-9,62
-9,51
-9,40
-9,29
-9,19
-9,09
-8,99
-8,90
-8,82
-8,74
-8,66
-8,59
-8,52
-8,45
-8,39
-8,33
-8,27
-8,22
-8,17
U
V
649
669
691
715
740
767
795
826
859
895
933
975
1020
1069
1122
1180
1244
1313
1389
1471
1561
1659
1763
1874
1989
2104
2216
2316
2396
2448
2467
2448
2396
2316
2216
2104
1989
1874
1763
1659
1561
1471
1389
1313
1244
1180
1122
1069
1020
975
933
895
859
826
795
767
740
715
691
669
649
D:1
I0R
A
1,98
2,04
2,10
2,17
2,24
2,31
2,39
2,48
2,57
2,66
2,76
2,87
2,98
3,11
3,24
3,38
3,52
3,68
3,84
4,02
4,20
4,38
4,57
4,76
4,95
5,12
5,28
5,41
5,51
5,57
5,60
5,57
5,51
5,41
5,28
5,12
4,95
4,76
4,57
4,38
4,20
4,02
3,84
3,68
3,52
3,38
3,24
3,11
2,98
2,87
2,76
2,66
2,57
2,48
2,39
2,31
2,24
2,17
2,10
2,04
1,98
22 kV
I0X
A
7,92
7,75
7,57
7,37
7,16
6,94
6,70
6,44
6,16
5,85
5,52
5,17
4,78
4,35
3,88
3,38
2,82
2,21
1,54
0,80
0,00
-0,88
-1,83
-2,86
-3,96
-5,12
-6,33
-7,57
-8,82
-10,03
-11,19
-12,26
-13,22
-14,06
-14,78
-15,36
-15,83
-16,19
-16,46
-16,66
-16,79
-16,88
-16,92
-16,93
-16,91
-16,88
-16,83
-16,78
-16,71
-16,64
-16,57
-16,49
-16,42
-16,34
-16,27
-16,19
-16,12
-16,05
-15,98
-15,91
-15,84
U
V
2515
2590
2670
2754
2843
2938
3038
3145
3259
3379
3508
3645
3791
3946
4112
4288
4476
4674
4884
5103
5332
5569
5809
6049
6283
6504
6703
6871
6999
7079
7107
7079
6999
6871
6703
6504
6283
6049
5809
5569
5332
5103
4884
4674
4476
4288
4112
3946
3791
3645
3508
3379
3259
3145
3038
2938
2843
2754
2670
2590
2515
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
E. Provningsprotokoll för den vinkelmätande
funktionen
Inställningar för den vinkelmätande funktionen i REF615
Allmänna inställningar
Funktionsaktivering
Återställningsfördröjning
Minsta funktionsfördröjning
Mätningsprincip
Minsta ström
Minsta spänning
Korrigeringsvinkel
Vänd spänningspolaritet
I0
U0
Inställt värde Inställningens intervall Enhet Steg
1
1 - På
2 - Av
20
ms
0 - 60000
1
60
ms
60 - 60000
1
2
1 - RMS
2 - DFT
3 - Top till top
0,01
xIn 0,001
0,005 - 1,00
0,01
xUn
0,01 - 1,00
0,01
2
°
0,0 - 10,0
0,1
0
0 - Falskt
1 - Sant
1
1 - Mätning av I0
2 - Beräkning av I0
1
1 - Mätning av U0
2 - Beräkning av U0
Specifika inställningar
Riktning
2
Funktionskarakteristik
3
Tidsfördröjnings karakteristik
Inställningar för 11 kV och 5 A
nollpunktsmotstånd
Standardvärde
1 - På
20
60
2 - DFT
0,005
0,01
0
0 - Falskt
1 - Mätning av I0
1 - Mätning av U0
-
-
2
-
-
1 - Fasvinkel
15
1 - Oriktat
2 - Framåt
3 - Bakåt
1 - Fasvinkel
2 - I0Sin
3 - I0Cos
15 - IEC Def. Time
-
-
15 - IEC Def. Time
Frigivningsspänning
Strömvillkor I0R
Inställningar för 11 kV och 10 A
nollpunktsmotstånd
0,145
0,010
0,01 - 1,00
0,01 - 5,00
xUn
xIn
0,001
0,005
0,01
0,01
Frigivningsspänning
Strömvillkor I0R
Inställningar för 11 kV och 15 A
nollpunktsmotstånd
0,082
0,010
0,01 - 1,00
0,01 - 5,00
xUn
xIn
0,001
0,005
0,01
0,01
Frigivningsspänning
Strömvillkor I0R
Inställningar för 22 kV och 5 A
nollpunktsmotstånd
0,057
0,010
0,01 - 1,00
0,01 - 5,00
xUn
xIn
0,001
0,005
0,01
0,01
Frigivningsspänning
Strömvillkor I0R
Inställningar för 22 kV och 10 A
nollpunktsmotstånd
0,255
0,015
0,01 - 1,00
0,01 - 5,00
xUn
xIn
0,001
0,005
0,01
0,01
Frigivningsspänning
Strömvillkor I0R
Inställningar för 22 kV och 15 A
nollpunktsmotstånd
0,151
0,020
0,01 - 1,00
0,01 - 5,00
xUn
xIn
0,001
0,005
0,01
0,01
Frigivningsspänning
0,107
0,01 - 1,00
xUn
0,001
0,01
Strömvillkor I0R
0,020
0,01 - 5,00
xIn
0,005
0,01
Bilaga
E:1
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
F. Provningsprotokoll för admittansfunktionen
Inställningarna för admittansfunktionen i REF615
Allmänna inställningar
Funktionsaktiviering
Återställningsfördröjning
Vänd spänningspolaritet
Minsta ström
Minsta spänning
I0
U0
Inställt värde Inställningens intervall Enhet Steg Standardvärde
1
1 - På
1 - På
2 - Av
20
ms
0 - 60000
1
20
0
0 - Falskt
0 - Falskt
1 - Sant
0,01
xIn 0,01
0,01 - 1,00
0,01
0,01
xUn 0,01
0,01 - 1,00
0,01
1
1 - Mätning av I0
1 - Mätning av I0
2 - Beräkning av I0
1
1 - Mätning av U0
1 - Mätning av U0
2 - Beräkning av U0
Specifika inställningar
Riktning
2
Funktionskarakteristik
6
Funktionsfördröjning
Frigivningsspänning för 11 kV
5 A, NM
10A, NM
15A, NM
Frigivningsspänning för 22 kV
5 A, NM
10A, NM
15A, NM
Admittansen för 11 kV
Konduktans framåt, 5A NM
Susceptans framåt
Konduktans framåt, 10A NM
Susceptans framåt
Konduktans framåt, 15A NM
Susceptans framåt
Admittansen för 22 kV
Konduktans framåt, 5A NM
Susceptans framåt
Konduktans framåt, 10A NM
Susceptans framåt
Konduktans framåt, 15A NM
Susceptans framåt
60
-
-
2
-
-
1 - Y0
ms
xUn
10
0,01
60
0,05
0,05 - 5,00
xUn
0,01
0,05
0,79*k=0,59
0
1,6*k=1,2
0
2,3*k=1,72
0
-500,00 - 500,00
-500,00 - 500,00
-500,00 - 500,00
-500,00 - 500,00
-500,00 - 500,00
-500,00 - 500,00
mS
mS
mS
mS
mS
mS
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
1
1
1
1
1
1
0,39*k=0,29
0
0,78*k=0,59
0
1,18*k=0,88
0
-500,00 - 500,00
-500,00 - 500,00
-500,00 - 500,00
-500,00 - 500,00
-500,00 - 500,00
-500,00 - 500,00
mS
mS
mS
mS
mS
mS
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
1
1
1
1
1
1
1 - Oriktat
2 - Framåt
3 - Bakåt
1 - Y0
2 - G0
3 - B0
6 - G0, B0
60 - 2000000
0,05 - 5,00
0,19
0,11
0,07
0,32
0,2
0,14
Där k är säkerhetsmarginalen, k=0,75
Bilaga
F:1
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
G. Provningsresultat för ABB REF615 vid 11 kV
Tabell G.1 visar resultatet från provningen av reläskyddet REF615 vid felresistanserna 5000 Ω och
3000 Ω med spänningen 11 kV och med nollpunktsmotståndet på 5 A.
Simulerade resultat
Provningsresultat
Snedavstämt
RF
U0
I0R
A
Ω
V
A
-5
5000
1006
0,79
-4
5000
1085
-3
5000
1161
-2
5000
-1
Löste
Löste
vinkelmätande
admittansmätande
Nej
Nej
-
0,85
Nej
Nej
Nej
0,91
Nej
Ja
Nej
1226
0,96
Ja
Ja
Ja
5000
1270
1,00
Ja
Ja
Ja
1
5000
1270
1,00
Ja
Ja
Ja
2
5000
1226
0,96
Ja
Ja
Ja
3
5000
1161
0,91
Nej
Ja
Nej
4
5000
1085
0,85
Nej
Nej
Nej
5
5000
1006
0,79
Nej
Nej
-
-10
3000
1095
0,86
Nej
Nej
Nej
-9
3000
1172
0,92
Nej
Nej
Nej
-8
3000
1256
0,99
Ja
Ja
Ja
-7
3000
1347
1,06
Ja
Ja
Ja
7
3000
1347
1,06
Ja
Ja
Ja
8
3000
1256
0,99
Ja
Ja
Ja
9
3000
1172
0,92
Nej
Ja
Nej
10
3000
1095
0,86
Nej
Nej
Nej
11
3000
1026
0,81
Nej
Nej
-
Bilaga
Ska skyddet lösa?
G:1
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
Tabell G.2 visar hur jordfelsfunktionerna löste vid provningen av reläskyddet REF615 vid
felresistanserna 5000 Ω och 3000 Ω med spänningen 11 kV och med nollpunktsmotståndet på 10 A.
Simulerade resultat
Provningsresultat
Snedavstämt
RF
U0
I0R
Ska skyddet lösa?
Löste
Löste
A
Ω
V
A
vinkelmätande
admittansmätande
-9
5000
559
0,88
Nej
Nej
-
-8
5000
584
0,92
Nej
Nej
-
-7
5000
608
0,96
Nej
Ja
-
-6
5000
632
0,99
Nej
Ja
-
-5
5000
654
1,03
Nej*
Ja
-
-4
5000
675
1,06
Nej*
Ja
Nej
-3
5000
692
1,09
Nej*
Ja
Nej
-2
5000
705
1,11
Ja
Ja
Ja
2
5000
705
1,11
Ja
Ja
Ja
3
5000
692
1,09
Nej*
Ja
Nej
4
5000
675
1,06
Nej*
Ja
Nej
5
5000
654
1,03
Nej*
Ja
-
6
5000
632
0,99
Nej
Ja
-
7
5000
608
0,96
Nej
Ja
-
8
5000
584
0,92
Nej
Nej
-
9
5000
559
0,88
Nej
Nej
-
-20
3000
575
0,91
Nej
Nej
-
-19
3000
597
0,94
Nej
Nej
-
-18
3000
620
0,98
Nej
Ja
-
-17
3000
644
1,01
Nej*
Ja
-
-16
3000
670
1,05
Nej*
Ja
Nej
-15
3000
697
1,10
Nej*
Ja
Nej
-14
3000
726
1,14
Ja
Ja
Ja
14
3000
726
1,14
Ja
Ja
Ja
15
3000
697
1,10
Nej*
Ja
Nej
16
3000
670
1,05
Nej*
Ja
Nej
17
3000
644
1,01
Nej*
Ja
-
18
3000
620
0,98
Nej
Ja
-
19
3000
597
0,94
Nej
Ja
-
20
3000
575
0,91
Nej
Nej
-
21
3000
555
0,87
Nej
Nej
* Strömvillkoret är inställt på 1,0 A och inte 1,11 som erhölls vid MATLAB-simuleringen. Detta leder till att känsligheten ökar och
därmed intervallet för hur snedavstämt nätet kan vara för den vinkelmätande funktionen. "Nej" vid den nya känsligheten är
egentligen "Ja".
Bilaga
G:2
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
Tabell G.3 visar hur jordfelsfunktionerna löste vid provningen av reläskyddet REF615 vid
felresistanserna 5000 Ω och 3000 Ω med spänningen 11 kV och med nollpunktsmotståndet på 15 A.
Simulerade resultat
RF
U0
Ω
V
5000
387
5000
399
5000
411
5000
422
5000
434
5000
445
5000
455
5000
465
5000
474
5000
481
5000
488
5000
492
I0R
A
0,91
0,94
0,97
1,00
1,02
1,05
1,08
1,10
1,12
1,14
1,15
1,16
Ska skyddet lösa?
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
5000
5000
5000
5000
5000
5000
5000
5000
5000
5000
5000
5000
5000
492
488
481
474
465
455
445
434
422
411
399
387
376
-30
-29
-28
-27
-26
-25
-24
-23
-22
-21
3000
3000
3000
3000
3000
3000
3000
3000
3000
3000
389
399
410
421
432
444
456
469
482
496
Snedavstämt
A
-13
-12
-11
-10
-9
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
* Strömvillkoret är
därmed intervallet
egentligen ”Ja".
Bilaga
Nej
Nej
Nej
Nej*
Nej*
Nej*
Nej*
Nej*
Nej*
Nej*
Nej*
Ja
Provningsresultat
Löste
vinkelmätande
Nej
Nej
Ja
Ja
Ja
Ja
Ja
Ja
Ja
Ja
Ja
Ja
Löste
admittansmätande
Nej
Nej
Ja
Ja
Ja
Ja
Ja
Ja
1,16
1,15
1,14
1,12
1,10
1,08
1,05
1,02
1,00
0,97
0,94
0,91
0,89
Ja
Nej*
Nej*
Nej*
Nej*
Nej*
Nej*
Nej*
Nej*
Nej
Nej
Nej
Nej
Ja
Ja
Ja
Ja
Ja
Ja
Ja
Ja
Ja
Ja
Ja
Nej
Nej
Ja
Ja
Ja
Ja
Ja
Ja
Nej
Nej
-
0,92
0,94
0,97
0,99
1,02
1,05
1,08
1,11
1,14
1,17
Nej
Nej
Nej
Nej
Nej*
Nej*
Nej*
Nej*
Nej*
Ja
Nej
Nej
Ja
Ja
Ja
Ja
Ja
Ja
Ja
Ja
Nej
Nej
Nej
Nej
Ja
Ja
3000
496
1,17
Ja
Ja
Ja
3000
482
1,14
Nej*
Ja
Ja
3000
469
1,11
Nej*
Ja
Nej
3000
456
1,08
Nej*
Ja
Nej
3000
444
1,05
Nej*
Ja
Nej
3000
432
1,02
Nej*
Ja
Nej
3000
421
0,99
Nej
Ja
3000
410
0,97
Nej
Ja
3000
399
0,94
Nej
Ja
3000
389
0,92
Nej
Nej
inställt på 1,0 A och inte 1,16 som erhölls vid MATLAB-simuleringen. Detta leder till att känsligheten ökar och
för hur snedavstämt nätet kan vara för den vinkelmätande funktionen. "Nej" vid den nya känsligheten är
G:3
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
Tabell G.4 visar resultatet från provningen av reläskyddet REF615 vid spänningen 11 kV och med en
felresistans på 1000 Ω, nollpunktsmotståndet är 10 A.
Simulerade resultat
Snedavstämt
RF
U0
Provningsresultat
I0R
Ska skyddet lösa?
Löste
Löste
vinkelmätande
admittansmätande
A
Ω
V
A
-60
1000
649
1,02
Nej*
Ja
-
-58
1000
669
1,05
Nej*
Ja
Nej
-56
1000
691
1,09
Nej*
Ja
Nej
-54
1000
715
1,13
Ja
Ja
Ja
54
1000
715
1,13
Ja
Ja
Ja
56
1000
691
1,09
Nej*
Ja
Nej
58
1000
669
1,05
Nej*
Ja
Nej
60
1000
649
1,02
Nej*
Ja
* Strömvillkoret är inställt på 1,0 A och inte 1,11 som erhölls vid MATLAB-simuleringen. Detta leder till att känsligheten ökar och
därmed intervallet för hur snedavstämt nätet kan vara för den vinkelmätande funktionen. "Nej" vid den nya känsligheten är
egentligen "Ja".
Bilaga
G:4
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
H. Provningsresultat för ABB REF615 vid 22 kV
Tabell H.1 visar resultatet från provning av reläskydd REF615 vid felresistanserna 5000 Ω och 3000
Ω. med spänningen 22 kV och med nollpunktsmotståndet på 5 A.
Simulerade resultat
Snedavstämt
RF
U0
Provningsresultat
I0R
Ska skyddet lösa?
Löste
Löste
A
Ω
V
A
vinkelmätande
admittansmätande
-6
5000
3348
1,32
Nej
Nej
-
-5
5000
3566
1,40
Nej
Nej
-
-4
5000
3780
1,49
Nej
Ja
Nej
-3
5000
3976
1,57
Nej*
Ja
Nej
-2
5000
4136
1,63
Ja
Ja
Ja
2
5000
4136
1,63
Ja
Ja
Ja
3
5000
3976
1,57
Nej*
Ja
Nej
4
5000
3780
1,49
Nej
Ja
Nej
5
5000
3566
1,40
Nej
Ja
-
6
5000
3348
1,32
Nej
Nej
-
7
5000
3136
1,23
Nej
Nej
-
-13
3000
3373
1,33
Nej
Nej
.
-12
3000
3552
1,40
Nej
Nej
-
-11
3000
3744
1,47
Nej
Ja
Nej
-10
3000
3951
1,56
Nej*
Ja
Nej
-9
3000
4171
1,64
Ja
Ja
Ja
9
3000
4171
1,64
Ja
Ja
Ja
10
3000
3951
1,56
Nej*
Ja
Nej
11
3000
3744
1,47
Nej
Ja
Nej
12
3000
3552
1,40
Nej
Ja
-
13
3000
3373
1,33
Nej
Nej
-
14
3000
3207
1,26
Nej
Nej
* Strömvillkoret är inställt på 1,5 A och inte 1,63 som erhölls vid MATLAB-simuleringen. Detta leder till att känsligheten ökar och
därmed intervallet för hur snedavstämt nätet kan vara för den vinkelmätande funktionen. "Nej" vid den nya känsligheten är
egentligen "Ja".
Bilaga
H:1
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
Tabell H.2 visar hur jordfelsfunktionerna löste vid provningen vid felresistanserna 5000 Ω och 3000
Ω med spänningen 22 kV och med nollpunktsmotståndet på 10 A.
Simulerade resultat
Snedavstämt
RF
U0
Provningsresultat
I0R
Ska skyddet lösa?
Löste
Löste
A
Ω
V
A
vinkelmätande
admittansmätande
-6
5000
2321
1,83
Nej
Nej
-
-5
5000
2390
1,88
Nej
Nej
-
-4
5000
2451
1,93
Nej
Ja
Nej
-3
5000
2502
1,97
Nej
Ja
Nej
-2
5000
2541
2,00
Ja
Ja
Ja
2
5000
2541
2,00
Ja
Ja
Ja
3
5000
2502
1,97
Nej
Ja
Nej
4
5000
2451
1,93
Nej
Ja
Nej
5
5000
2390
1,88
Nej
Ja
-
6
5000
2321
1,83
Nej
Nej
-
7
5000
2247
1,77
Nej
Nej
-
-18
3000
2343
1,85
Nej
Nej
-
-17
3000
2425
1,91
Nej
Nej
Nej
-16
3000
2511
1,98
Nej
Ja
Nej
-15
3000
2601
2,05
Ja
Ja
Ja
15
3000
2601
2,05
Ja
Ja
Ja
16
3000
2511
1,98
Nej
Ja
Nej
17
3000
2425
1,91
Nej
Ja
Nej
18
3000
2343
1,85
Nej
Nej
-
19
3000
2265
1,78
Nej
Nej
-
Bilaga
H:2
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
Tabell H.3 visar hur jordfelsfunktionerna löste vid provningen vid felresistanserna 5000 Ω och
3000 Ω med spänningen 22 kV och med nollpunktsmotståndet på 10 A.
Simulerade resultat
Provningsresultat
Snedavstämt
RF
U0
I0R
Ska skyddet lösa?
Löste
Löste
A
Ω
V
A
-10
5000
1598
1,89
Nej
vinkelmätande
admittansmätande
Nej
-9
5000
1637
1,93
-
Nej
Nej
-8
5000
1674
-
1,98
Nej
Ja
-7
5000
-
1709
2,02
Nej*
Ja
-
-6
-5
5000
1741
2,06
Nej*
Ja
Nej
5000
1769
2,09
Nej*
Ja
Nej
-4
5000
1794
2,12
Nej*
Ja
Ja
-3
5000
1813
2,14
Nej*
Ja
Ja
-2
5000
1828
2,16
Ja
Ja
Ja
2
5000
1828
2,16
Ja
Ja
Ja
3
5000
1813
2,14
Nej*
Ja
Ja
4
5000
1794
2,12
Nej*
Ja
Ja
5
5000
1769
2,09
Nej*
Ja
Nej
6
5000
1741
2,06
Nej*
Ja
Nej
7
5000
1709
2,02
Nej*
Ja
-
8
5000
1674
1,98
Nej
Ja
-
9
5000
1637
1,93
Nej
Ja
-
10
5000
1598
1,89
Nej
Nej
-
11
5000
1558
1,84
Nej
Nej
-
-27
3000
1622
1,92
Nej
Nej
-
-26
3000
1663
1,96
Nej
Nej
-
-25
3000
1705
2,01
Nej*
Ja
Nej
-24
3000
1749
2,06
Nej*
Ja
Nej
-23
3000
1794
2,12
Nej*
Ja
Ja
-22
3000
1840
2,17
Ja
Ja
Ja
22
3000
1840
2,17
Ja
Ja
Ja
23
3000
1794
2,12
Nej*
Ja
Ja
24
3000
1749
2,06
Nej*
Ja
Nej
25
3000
1705
2,01
Nej*
Ja
Nej
26
3000
1663
1,96
Nej
Ja
-
27
3000
1622
1,92
Nej
Ja
-
28
3000
1583
1,87
Nej
Nej
-
29
3000
1545
1,83
Nej
Nej
* Strömvillkoret är inställt på 2,0 A vilket ökar känsligheten och därmed intervallet för hur snedavstämt nätet kan vara för den
vinkelmätande funktionen. "Nej" vid den nya känsligheten är egentligen "Ja"
Bilaga
H:3
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
Tabell H.4 visar resultatet från provningen av reläskyddet REF615 vid spänningen 11 kV och med en
felresistans på 1000 Ω, nollpunktsmotståndet är 10 A.
Simulerade resultat
Snedavstämt
RF
U0
Provningsresultat
I0R
Ska skyddet lösa?
Löste
Löste
A
Ω
V
A
vinkelmätande
admittansmätande
-60
1000
2515
1,98
Nej
Nej
Nej
-58
1000
2590
2,04
Ja
Ja
Ja
58
1000
2590
2,04
Ja
Ja
Ja
60
1000
2515
1,98
Nej
Ja
Nej
Bilaga
H:4
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
I.
Differensen mellan utsignal och insignal vid 11 kV
Tabell I.1 visar differensen mellan simulerade värden och de värdena som REF615 registrerad.
Felresistans är 5000 Ω och nollpunktsmotståndet är på 5 A.
Simulerad utsignal
Reläskyddets insignal
Differensen
Snedavstämt
U0
I0
Vinkel
U0
I0
Vinkel
U0
I0
Vinkel
A
V
A
°
V
A
°
V
A
°
-5
1006
2,50
-71,56
1006
2,49
-71,99
0
0,01
0,43
-4
1085
2,86
-72,64
1084
2,95
-72,14
1
-0,09
-0,50
-3
1161
3,23
-73,61
1161
3,31
-72,74
0
-0,08
-0,87
-2
1226
3,60
-74,47
1222
3,57
-73,42
4
0,03
-1,05
-1
1270
3,93
-75,25
1268
3,96
-74,03
2
-0,03
-1,22
1
1270
4,31
-76,60
1266
4,34
-76,05
4
-0,03
-0,55
2
1226
4,35
-77,19
1222
4,35
-76,84
4
0,00
-0,35
3
1161
4,30
-77,73
1159
4,25
-77,05
2
0,05
-0,68
4
1085
4,18
-78,23
1083
4,22
-78,30
2
-0,04
0,06
5
1006
4,03
-78,69
1003
4,07
-78,16
3
-0,04
-0,53
Tabell I.2 visar differensen mellan simulerade värden och de värdena som REF615 registrerad.
Felresistans är 3000 Ω och nollpunktsmotståndet är på 5 A.
Simulerad utsignal
Reläskyddets insignal
Differensen
Snedavstämt
U0
I0
Vinkel
U0
I0
Vinkel
U0
I0
Vinkel
A
V
A
°
V
A
°
V
A
°
-10
1095
1,92
-63,43
1096
1,95
-62,89
-1
-0,03
-0,54
-9
1172
2,22
-65,55
1168
2,27
-65,26
4
-0,05
-0,29
-8
1256
2,57
-67,38
1253
2,61
-66,30
3
-0,04
-1,08
-7
1347
2,95
-68,96
1343
3,00
-68,09
4
-0,05
-0,87
7
1347
5,82
-79,50
1344
5,87
-79,00
3
-0,05
-0,50
8
1256
5,62
-79,87
1255
5,66
-79,45
1
-0,04
-0,42
9
1172
5,42
-80,21
1169
5,46
-79,10
3
-0,04
-1,11
10
1095
5,24
-80,53
1093
5,24
-79,68
2
0,00
-0,85
11
1026
5,07
-80,83
1024
5,04
-79,73
2
0,04
-1,10
Bilaga
I:1
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
Tabell I.3 visar differensen mellan simulerade värden och de värdena som REF615 registrerad.
Felresistans är 5000 Ω och nollpunktsmotståndet är på 10 A.
Reläskyddets insignal
Differensen
Snedavstämt
Simulerad utsignal
U0
I0
Vinkel
U0
I0
Vinkel
U0
I0
Vinkel
A
V
A
°
V
A
°
V
A
°
-9
559
1,30
-47,72
-
-
-
-
-
-
-8
584
1,43
-50,19
-
-
-
-
-
-
-7
608
1,57
-52,43
606
1,59
-50,85
2
-0,02
-1,58
-6
632
1,71
-54,46
632
1,76
-54,97
0
-0,05
0,51
-5
654
1,85
-56,30
654
1,87
-55,90
0
-0,02
-0,40
-4
675
2,00
-57,99
675
2,03
-57,89
0
-0,03
-0,10
-3
692
2,14
-59,53
691
2,17
-58,27
1
-0,03
-1,26
-2
705
2,28
-60,94
708
2,28
-60,90
-3
0,00
-0,04
2
705
2,68
-65,55
703
2,68
-64,48
2
0,00
-1,07
3
692
2,73
-66,50
692
2,76
-65,94
0
-0,03
-0,56
4
675
2,76
-67,38
675
2,78
-65,97
0
-0,02
-1,41
5
654
2,77
-68,19
654
2,80
-66,33
0
-0,03
-1,86
6
632
2,77
-68,96
629
2,77
-68,59
3
0,00
-0,37
7
608
2,75
-69,67
609
2,77
-68,82
-1
-0,02
-0,85
8
584
2,73
-70,34
584
2,74
-69,29
0
-0,01
-1,05
9
559
2,70
-70,97
-
-
-
-
-
-
Tabell I.4 visar differensen mellan simulerade värden och de värdena som REF615 registrerad.
Felresistans är 3000 Ω och nollpunktsmotståndet är på 10 A.
Simulerad utsignal
Reläskyddets insignal
Differensen
Snedavstämt
U0
I0
Vinkel
U0
I0
Vinkel
U0
I0
Vinkel
Bilaga
A
V
A
°
V
A
°
V
A
°
-20
575
0,90
2,81
-
-
-
-
-
-
-19
597
0,94
-5,71
-
-
-
-
-
-
-18
620
0,99
-11,30
618
1,00
-12,30
2
-0,01
1,00
-17
644
1,05
-16,69
643
1,16
-15,90
1
-0,11
-0,79
-16
670
1,13
-21,80
667
1,20
-22,40
3
-0,07
0,60
-15
697
1,22
-26,56
698
1,30
-27,44
-1
-0,08
0,88
-14
726
1,33
-30,96
725
1,95
-31,11
1
-0,62
0,15
14
726
4,05
-73,61
725
4,05
-72,76
1
0,00
-0,85
15
697
3,99
-74,05
696
4,06
-73,52
1
-0,07
-0,53
16
670
3,94
-74,47
670
4,00
-74,03
0
-0,06
-0,44
17
644
3,88
-74,87
639
3,90
-74,00
5
-0,02
-0,87
18
620
3,83
-75,25
619
3,80
-74,81
1
0,03
-0,44
19
597
3,78
-75,61
595
3,80
-75,54
2
-0,02
-0,07
20
575
3,73
-75,96
-
-
-
-
-
-
21
555
3,68
-76,29
-
-
-
-
-
-
I:2
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
Tabell I.5 visar differensen mellan simulerade värden och de värdena som REF615 registrerad.
Felresistans är 5000 Ω och nollpunktsmotståndet är på 15 A.
Reläskyddets insignal
Differensen
Snedavstämt
Simulerad utsignal
U0
I0
Vinkel
U0
I0
Vinkel
U0
I0
Vinkel
A
V
A
°
V
A
°
V
A
°
-13
387
1,00
-25,01
-
-
-
-
-
-
-12
399
1,06
-28,07
-
-
-
-
-
-
-11
411
1,13
-30,96
409
1,18
-31,99
2
-0,05
1,03
-10
422
1,19
-33,69
419
1,23
-33,54
3
-0,04
-0,15
-9
434
1,27
-36,25
433
1,28
-37,23
1
-0,01
0,98
-8
445
1,34
-38,65
455
1,37
-36,68
-10
-0,03
-1,98
-7
455
1,42
-40,91
456
1,48
-41,77
-1
-0,06
0,86
-6
465
1,50
-43,02
466
1,53
-41,65
-1
-0,03
-1,37
-5
474
1,58
-45,00
473
1,58
-44,78
1
0,00
-0,22
-4
481
1,66
-46,84
480
1,72
-45,32
1
-0,06
-1,52
-3
488
1,74
-48,57
488
1,77
-47,89
0
-0,03
-0,68
-2
492
1,81
-50,19
480
1,86
-49,80
12
-0,05
-0,39
2
492
2,06
-55,71
493
2,10
-54,33
-1
-0,04
-1,38
3
488
2,10
-56,88
486
2,17
-55,42
2
-0,07
-1,47
4
481
2,14
-57,99
481
2,19
-57,05
0
-0,05
-0,94
5
474
2,17
-59,03
473
2,18
-57,93
1
-0,01
-1,10
6
465
2,19
-60,01
466
2,20
-59,91
-1
0,00
-0,10
7
455
2,21
-60,94
457
2,21
-60,92
-2
0,00
-0,02
8
445
2,22
-61,82
446
2,23
-61,21
-1
-0,01
-0,61
9
434
2,23
-62,65
434
2,31
-62,42
0
-0,08
-0,23
10
422
2,23
-63,43
423
2,29
-62,54
-1
-0,06
-0,89
11
411
2,22
-64,17
409
2,25
-64,58
2
-0,03
0,41
12
399
2,22
-64,88
398
2,17
-64,91
1
0,05
0,03
13
387
2,21
-65,55
-
-
-
-
-
-
14
376
2,19
-66,19
-
-
-
-
-
-
Bilaga
I:3
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
Tabell I.6 visar differensen mellan simulerade värden och de värdena som REF615 registrerad.
Felresistans är 3000 Ω och nollpunktsmotståndet är på 15 A.
Reläskyddets insignal
Differensen
Snedavstämt
Simulerad utsignal
U0
I0
Vinkel
U0
I0
Vinkel
U0
I0
Vinkel
A
V
A
°
V
A
°
V
A
°
-30
389
1,10
33,69
-
-
-
-29
399
1,09
30,96
-
-
-
-28
410
1,09
28,07
411
1,11
29,51
-1
-0,01
-1,44
-27
421
1,09
25,02
419
1,20
24,71
2
-0,11
0,31
-26
432
1,09
21,80
431
1,18
23,75
1
-0,09
-1,95
-25
444
1,10
18,43
442
1,11
19,36
2
-0,01
-0,92
-24
456
1,11
14,93
456
1,16
16,11
0
-0,05
-1,18
-23
469
1,12
11,31
469
1,21
12,46
0
-0,09
-1,15
-22
482
1,14
7,59
482
1,21
8,73
0
-0,07
-1,14
-21
496
1,17
3,81
494
1,23
3,55
2
-0,06
0,27
21
496
3,41
-69,90
498
3,46
-69,65
-2
-0,05
-0,25
22
482
3,38
-70,34
481
3,39
-69,99
1
-0,01
-0,35
23
469
3,36
-70,76
469
3,38
-69,76
0
-0,02
-1,00
24
456
3,33
-71,17
456
3,33
-70,20
0
0,00
-0,98
25
444
3,31
-71,56
442
3,32
-70,42
2
-0,01
-1,14
26
432
3,29
-71,93
431
3,30
-71,64
1
-0,01
-0,29
27
421
3,26
-72,29
418
3,31
-71,51
3
-0,05
-0,78
28
410
3,24
-72,64
412
3,26
-71,92
-2
-0,02
-0,72
29
399
3,22
-72,97
401
3,26
-73,27
-2
-0,04
0,30
30
389
3,19
-73,30
388
3,21
-72,36
1
-0,02
-0,94
Tabell I.7 visar differensen mellan simulerade värden och de värdena som REF615 registrerad.
Felresistans är 1000 Ω och nollpunktsmotståndet är på 10 A.
Simulerad utsignal
Reläskyddets insignal
Differensen
Snedavstämt
U0
I0
Vinkel
U0
I0
Vinkel
U0
I0
Vinkel
A
V
A
°
V
A
°
V
A
°
-60
649
4,21
76,0
646
4,24
76,92
3
-0,03
-0,95
-58
669
4,14
75,3
668
4,20
75,75
1
-0,06
-0,49
-56
691
4,06
74,5
691
4,06
74,93
0
0,00
-0,45
-54
715
3,98
73,6
712
4,01
74,07
3
-0,03
-0,46
54
715
8,4
-82,3
715
8,45
-81,75
0
-0,05
-0,55
56
691
8,34
-82,5
689
8,32
-81,87
2
0,02
-0,64
58
669
8,28
-82,7
671
8,32
-81,96
-2
-0,04
-0,73
60
649
8,23
-82,9
648
8,25
-82,09
1
-0,02
-0,78
Bilaga
I:4
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
J. Differansen mellan utsignal och insignal vid 22 kV
Tabell J.1 visar differensen mellan simulerade värden och de värdena som REF615 registrerad.
Felresistans är 5000 Ω och nollpunktsmotståndet är på 5 A.
Simulerad utsignal
Reläskyddets insignal
Differensen
Snedavstämt
U0
I0
Vinkel
U0
I0
Vinkel
U0
I0
Vinkel
A
V
A
°
V
A
°
V
A
°
-6
3348
3,92
-70,34
3345
3,95
-69,88
3
-0,03
-0,46
-5
3566
4,44
-71,56
3559
4,47
-71,01
7
-0,03
-0,55
-4
3780
4,99
-72,64
3775
5,01
-71,61
5
-0,02
-1,03
-3
3976
5,55
-73,61
3971
5,57
-72,34
5
-0,02
-1,27
-2
4136
6,08
-74,47
4125
6,04
-73,47
11
0,04
-1,00
2
4136
7,35
-77,19
4128
7,34
-76,69
8
0,00
-0,50
3
3976
7,37
-77,73
3970
7,37
-76,81
6
0,00
-0,92
4
3780
7,30
-78,23
3772
7,29
-77,81
8
0,01
-0,42
5
3566
7,16
-78,69
3560
7,14
-77,77
6
0,02
-0,92
6
3348
6,98
-79,11
3346
6,97
-78,78
2
0,01
-0,33
7
3136
6,78
-79,50
3125
6,77
-78,85
11
0,01
-0,65
Tabell J.2 visar differensen mellan simulerade värden och de värdena som REF615 registrerad.
Felresistans är 3000 Ω och nollpunktsmotståndet är på 5 A.
Simulerad utsignal
Reläskyddets insignal
Differensen
Snedavstämt
U0
I0
Vinkel
U0
I0
Vinkel
U0
I0
Vinkel
A
V
A
°
V
A
°
V
A
°
-14
3207
1,97
-50,19
-
-
-
-
-
-
-13
3373
2,28
-54,46
-
-
-
-
-
-
-12
3552
2,64
-57,99
3541
2,67
-56,95
11
-0,04
-1,04
-11
3744
3,04
-60,94
3741
3,10
-59,65
3
-0,07
-1,29
-10
3951
3,48
-63,43
3941
3,49
-63,25
10
-0,01
-0,18
-9
4171
3,97
-65,55
4167
4,17
-64,98
4
-0,20
-0,57
9
4171
9,66
-80,21
4163
9,62
-79,52
8
0,04
-0,69
10
3951
9,46
-80,53
3944
9,52
-79,86
7
-0,06
-0,67
11
3744
9,26
-80,83
3739
9,24
-80,13
5
0,02
-0,70
12
3552
9,06
-81,11
3549
9,07
-80,48
3
-0,02
-0,63
13
3373
8,86
-81,38
3370
8,87
-80,42
3
-0,01
-0,96
14
3207
8,68
-81,63
3201
8,68
-80,83
6
-0,01
-0,80
Bilaga
J:1
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
Tabell J.3 visar differensen mellan simulerade värden och de värdena som REF615 registrerad.
Felresistans är 5000 Ω och nollpunktsmotståndet är på 10 A.
Reläskyddets insignal
Differensen
Snedavstämt
Simulerad utsignal
U0
I0
Vinkel
U0
I0
Vinkel
U0
I0
Vinkel
A
V
A
°
V
A
°
V
A
°
-6
2321
3,14
-54,46
2315
3,14
-53,87
6
0,00
-0,59
-5
2390
3,39
-56,30
2386
3,42
-55,20
4
-0,02
-1,10
-4
2451
3,64
-57,99
2444
3,71
-57,05
7
-0,06
-0,94
-3
2502
3,89
-59,53
2499
3,95
-59,33
3
-0,06
-0,20
-2
2541
4,12
-60,94
2540
4,16
-59,93
1
-0,04
-1,01
2
2541
4,83
-65,55
2533
4,84
-64,03
8
-0,01
-1,52
3
2502
4,94
-66,50
2497
4,99
-65,63
5
-0,05
-0,87
4
2451
5,02
-67,38
2447
5,00
-66,97
4
0,01
-0,41
5
2390
5,07
-68,19
2391
5,09
-67,88
-1
-0,03
-0,31
6
2321
5,09
-68,96
2308
5,13
-68,34
13
-0,04
-0,62
7
2247
5,09
-69,67
2249
5,12
-68,86
-2
-0,03
-0,81
Tabell J.4 visar differensen mellan simulerade värden och de värdena som REF615 registrerad.
Felresistans är 3000 Ω och nollpunktsmotståndet är på 10 A.
Simulerad utsignal
Reläskyddets insignal
Differensen
Snedavstämt
U0
I0
Vinkel
U0
I0
Vinkel
U0
I0
Vinkel
A
V
A
°
V
A
°
V
A
°
-20
2191
1,72
-1,48
-
-
-
-
-
-
-19
2265
1,79
-5,71
-
-
-
-
-
-
-18
2343
1,88
-11,30
2339
1,929
-9,90
4
-0,05
-1,40
-17
2425
1,99
-16,69
2424
2,039
-15,77
1
-0,05
-0,92
-16
2511
2,13
-21,80
2508
2,144
-21,72
3
-0,02
-0,08
-15
2601
2,29
-26,56
2593
2,315
-25,40
8
-0,03
-1,16
15
2601
7,45
-74,05
2592
7,436
-73,51
9
0,02
-0,54
16
2511
7,39
-74,47
2509
7,419
-73,61
2
-0,03
-0,86
17
2425
7,32
-74,87
2421
7,322
-74,22
4
0,00
-0,65
18
2343
7,25
-75,25
2345
7,236
-74,38
-2
0,01
-0,87
19
2265
7,18
-75,61
2260
7,161
-74,76
5
0,02
-0,85
20
2191
7,11
-75,96
-
-
-
-
-
-
Bilaga
J:2
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
Tabell J.5 visar differensen mellan simulerade värden och de värdena som REF615 registrerad.
Felresistans är 5000 Ω och nollpunktsmotståndet är på 15 A.
Simulerad utsignal
Reläskyddets insignal
Differensen
Snedavstämt
U0
I0
Vinkel
U0
I0
Vinkel
U0
I0
Vinkel
A
V
A
°
V
A
°
V
A
°
-10
1598
2,27
-33,69
1603
2,33
-31,75
-5
-0,06
-1,94
-9
1637
2,40
-36,25
1636
2,40
-35,81
1
0,00
-0,44
-8
1674
2,53
-38,65
1669
2,56
-37,08
5
-0,03
-1,57
-7
1709
2,67
-40,91
1705
2,69
-41,13
4
-0,02
0,22
-6
1741
2,81
-43,02
1737
2,89
-42,40
4
-0,08
-0,62
-5
1769
2,95
-45,00
1765
2,99
-43,19
4
-0,04
-1,81
-4
1794
3,10
-46,84
1792
3,08
-45,03
2
0,02
-1,81
-3
1813
3,24
-48,57
1814
3,27
-47,54
-1
-0,04
-1,03
-2
1828
3,37
-50,19
1823
3,41
-49,26
5
-0,04
-0,93
2
1828
3,83
-55,71
1823
3,85
-55,15
5
-0,02
-0,56
3
1813
3,92
-56,88
1810
3,90
-56,24
3
0,02
-0,64
4
1794
4,00
-57,99
1786
4,02
-56,87
8
-0,02
-1,12
5
1769
4,06
-59,03
1763
4,06
-57,81
6
0,00
-1,23
6
1741
4,11
-60,01
1735
4,09
-58,96
6
0,03
-1,05
7
1709
4,15
-60,94
1711
4,10
-60,64
-2
0,06
-0,30
8
1674
4,19
-61,82
1674
4,22
-61,00
0
-0,04
-0,82
9
1637
4,21
-62,65
1634
4,28
-61,48
3
-0,07
-1,17
10
1598
4,22
-63,43
1599
4,19
-63,19
-1
0,03
-0,24
11
1558
4,23
-64,17
1556
4,25
-63,68
2
-0,02
-0,49
Bilaga
J:3
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
Tabell J.6 visar differensen mellan simulerade värden och de värdena som REF615 registrerad.
Felresistans är 3000 Ω och nollpunktsmotståndet är på 15 A.
Simulerad utsignal
Reläskyddets insignal
Differensen
Snedavstämt
U0
I0
Vinkel
U0
I0
Vinkel
U0
I0
Vinkel
A
V
A
°
V
A
°
V
A
°
-27
1622
2,11
25,02
1618
1,62
25,53
4
0,50
-0,51
-26
1663
2,11
21,80
1655
2,17
22,30
8
-0,05
-0,50
-25
1705
2,12
18,43
1703
2,16
18,46
2
-0,04
-0,03
-24
1749
2,14
14,93
1746
2,18
15,39
3
-0,05
-0,46
-23
1794
2,16
11,31
1791
2,19
11,98
3
-0,03
-0,67
-22
1840
2,19
7,59
1836
2,21
9,06
4
-0,02
-1,46
22
1840
6,46
-70,34
1837
6,46
-69,37
3
0,00
-0,97
23
1794
6,43
-70,76
1791
6,41
-70,34
3
0,02
-0,42
24
1749
6,40
-71,17
1745
6,42
-70,59
4
-0,02
-0,58
25
1705
6,37
-71,56
1701
6,35
-70,97
4
0,01
-0,59
26
1663
6,33
-71,93
1655
6,32
-70,67
8
0,01
-1,26
27
1622
6,30
-72,29
1621
6,28
-71,61
1
0,02
-0,69
28
1583
6,27
-72,64
1577
6,31
-71,65
6
-0,04
-0,99
29
1545
6,23
-72,97
1543
6,29
-72,02
2
-0,05
-0,95
Tabell J.7 visar differensen mellan simulerade värden och de värdena som REF615 registrerad.
Felresistans är 1000 Ω och nollpunktsmotståndet är på 10 A.
Simulerad utsignal
Reläskyddets insignal
Differensen
Snedavstämt
U0
I0
Vinkel
U0
I0
Vinkel
U0
I0
Vinkel
A
V
A
°
V
A
°
V
A
°
-60
2515
8,16
75,96
2508
8,20
76,63
7
-0,04
-0,67
-58
2590
8,01
75,26
2590
8,07
75,72
0
-0,06
-0,46
58
2590
16,03
-82,69
2585
15,93
-81,81
5
0,10
-0,88
60
2515
15,96
-82,87
2512
15,87
-82,22
3
0,09
-0,65
Bilaga
J:4
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
K. Figurer över felresistanserna vid de simulerade
intervallen
Figur K.1 visar vad felresistansen bör vara vid olika snedavstämningar i nätet om den resistiva
nollföljdsströmmen, I0R, är inställd på är 1,00 A. Driftspänningen är 11 kV och nollpunktsmotståndet
är på 5 A.
Figur K.2 visar vad felresistansen bör vara vid olika snedavstämningar i nätet om den resistiva
nollföljdsströmmen, I0R, är inställd på är 1,11 A. Driftspänningen är 11 kV och nollpunktsmotståndet
är på 10 A.
Bilaga
K:1
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
Figur K.3 visar vad felresistansen bör vara vid olika snedavstämningar i nätet om den resistiva
nollföljdsströmmen, I0R, är inställd på är 1,16 A. Driftspänningen är 11 kV och nollpunktsmotståndet
är på 15 A.
Figur K.4 visar vad felresistansen bör vara vid olika snedavstämningar i nätet om den resistiva
nollföljdsströmmen, I0R, är inställd på är 1,63 A. Driftspänningen är 22 kV och nollpunktsmotståndet
är på 5 A.
Bilaga
K:2
Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät
Figur K.5 visar vad felresistansen bör vara vid olika snedavstämningar i nätet om den resistiva
nollföljdsströmmen, I0R, är inställd på är 2,00 A. Driftspänningen är 22 kV och nollpunktsmotståndet
är på 10 A.
Figur K.6 visar vad felresistansen bör vara vid olika snedavstämningar i nätet om den resistiva
nollföljdsströmmen, I0R, är inställd på är 2,16 A. Driftspänningen är 22 kV och nollpunktsmotståndet
är på 15 A.
Bilaga
K:3

Jämförelse av riktade reläskyddsfunktioner i impedansjordade nät

abcdocz.com