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.

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.

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

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 admittans- funktionen 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.

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 reläskydds- provare [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 ström- villkoret 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 reläskydds- provaren, är de värdena som erhölls vid MATLAB-simuleringarna, som redovisas i tabellerna i Bilaga B, C och D. Dessa värden omvandlas till sekundära nollföljds- strömmar 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.