MATERIAŁY UZUPEŁNIAJĄCE DO WYKŁADU:
ZABEZPIECZENIA I AUTOMATYKA
W ELEKTROENERGETYCE
(Studia niestacjonarne I stopnia)
(cz. I)
Opracowanie dr inż. Bernard Witek, doc. w Pol. Śl.
Gliwice, 2012
MATERIAŁY UZUPEŁNIAJĄCE DO WYKŁADU:
ZABEZPIECZENIA I AUTOMATYKA
W ELEKTROENERGETYCE
(Studia niestacjonarne I stopnia)
(cz. I)
Opracowanie dr inż. Bernard Witek, doc. w Pol. Śl.
Gliwice, 2012
2
Uwaga
W materiałach zamieszczono wybrane tabele oraz rysunki, które należy traktować, jako
uzupełnienie prezentacji przedstawianych podczas zajęć wykładowych, udostępnione
słuchaczom dla usprawnienia toku wykładu.
Materiał jest przeznaczony do użytku własnego Studenta, a intencją wykładowcy jest, aby
każdy Student umieścił go w swoich notatkach, wykorzystując wolne miejsca do notowania
komentarzy podczas wykładu.
3
Zakłócenia w pracy SEE
Rodzaj zakłócenia
Podstawowa wielkość pomiarowa
Zwarcie trójfazowe
prąd: fazowy, składowa zgodna
napięcie: fazowe, międzyprzewodowe,
składowa zgodna
Zwarcie dwufazowe bez udziału ziemi
prąd: fazowy, składowa zgodna
napięcie: fazowe, międzyprzewodowe,
składowe: zgodna, przeciwna
Zwarcie dwufazowe z ziemią i jedno-
fazowe w sieciach z bezpośrednio uzie-
mionym punktem neutralnym
prąd: fazowy, składowe: zgodna,
przeciwna, zerowa
napięcie: fazowe, międzyprzewodowe,
składowe: zgodna, przeciwna, zerowa
Pojedyncze zwarcie doziemne w sieciach
z nieuziemionym bezpośrednio
punktem neutralnym
Składowa symetryczna prądu I
0
i napię-
cia U
0
, przesunięcie fazowe między nimi,
impedancja (admitancja, susceptancja)
wyższe harmoniczne w prądzie zerowym
lub w źródłowych napięciach fazowych
przebiegi przejściowe napięć i prądów
zerowych
Praca niepełnofazowa
składowe: przeciwna i zerowa prądu
Przeciążenie cieplne
prąd fazowy, temperatura
Deficyt i nadwyżka mocy czynnej w
systemie elektroenergetycznym
częstotliwość
4
Sposoby pracy punktu neutralnego sieci SN
Punkt neutralny
Impedancja Z
N
Składowe zerowe
N
N
N
N
N
X
k
N
N
N
N
R
R
R
R
w
w
w
w
gdzie:
N
N
N
N
X
X
X
X
k
k
k
k
R
R
R
R
w
w
w
w
∞
Z
k
≈
X
k
R
w
k
w
k
w
Z R
Z
R
+
I
U
R
Z
U
Z I
S
U I
Nf
f
0
0
0
0
0
0
0
0
3
=
+
= −
=
*
Z
Z Z
Z
Z
Z
j C
N
C
N
C
C
0
0
0
0
0
3
3
1
=
+
= −
ω
5
Schemat zastępczy i wykres wektorowy PP [1]
P2
i
p
P1
S2
N2
N1
S1
i
s
P2
i
C
i
B
i
µ
i
p
P1
S2
R
µ
L
µ
L
2
u
s
R
2
Z
obc
S1
i
s
6
Zniekształcenie prądu wtórnego PP na skutek nasycenia rdzenia [1]
Układy połączeń PP
7
Przykład niekonwencjonalnego PP: układ wykorzystujący zjawisko Faradaya
Układy połączeń PN
8
Wybrane parametry przekładników prądowych i napięciowych
Tabela 1. Granice błędów prądowego i kątowego przekładników do pomiarów (klasy od 0,1 do 1)
Błąd kątowy przy podanych poniżej procentowych wartościach
prądu znamionowego,
+ lub -
Klasa
dokładności
Procentowy błąd prądowy
(przekładni) przy podanych
poniżej procentowych
wartościach prądu
znamionowego,
+ lub -
minuty
centyradiany
5
20
100
120
5
20
100
120
5
20
100
120
0.1
0,4
0,2
0,1
0,1
15
8
5
5
0,45
0,24
0,15
0,15
0.2
0,75
0,35
0,2
0,2
30
15
10
10
0,9
0,45
0,3
0,3
0.5
1,5
0,75
0,5
0,5
90
45
30
30
2,7
1,35
0,9
0,9
1
3,0
1,5
1,0
1,0
180
90
60
60
5,4
2,7
1,8
1,8
Tabela 2. Granice błędów prądowego przekładników do pomiarów (klasy 3 i 5)
Procentowy błąd prądowy (przekładni) przy podanych poniżej procentowych wartościach prądu
znamionowego, + lub -
Klasa
dokładności
50
120
3
3
3
5
5
5
9
Tabela 3. Granice błędów prądowego i kątowego przekładników do pomiarów dla specjalnych
zastosowań (szczególnie w połączeniu z miernikami mierzącymi poprawnie między 1% a
120% prądu znamionowego)
Błąd kątowy przy podanych poniżej procentowych wartościach
prądu znamionowego,
+ lub -
Klasa
dokładności
Procentowy błąd prądowy
(przekładni) przy podanych
poniżej procentowych
wartościach prądu
znamionowego,
+ lub -
minuty
centyradiany
1
5
20
100
120
1
5
20
100
120
1
5
20
100
120
0.2 S
0,75
0,35
0,2
0,2
0,2
30
15
10
10
10
0,9
0,45
0,3
0,3
0,3
0.5 S
1,5
0,75
0,5
0,5
0,5
90
45
30
30
30
2,7
1,35
0,9
0,9
0,9
UWAGA: Ta tablica ma zastosowanie tylko do przekładników o znamionowym prądzie wtórnym 5A
Tabela 4. Granice błędów prądowego i kątowego przekładników prądowych do zabezpieczeń klasy
5P, 5PR, 5TPE, 10P, 10PR
Klasa
dokładności
Błąd prądowy
przy
znamionowym
prądzie
pierwotnym
%
Błąd kątowy przy
znamionowym prądzie
pierwotnym
Błąd całkowity przy
znamionowym
granicznym prądzie
pierwotnym
%
Błąd szczytowy
chwilowy przy
granicznej
dokładności
%
minuty
centyradiany
5TPE
±1
±60
±1,8
5
10
5P, 5PR
±1
±60
±1,8
5
-
10P, 10PR
±3
-
-
10
-
Przekładnik do zabezpieczeń klasy PR: przekładnik prądowy z ograniczonym współczynnikiem pozostałości
magnetycznej. Klasa dokładności jest określana identyczne jak dla przekładników do zabezpieczeń klasy P.
Przekładnik prądowy elektroniczny – klasa TPE określana jest maksymalnym błędem szczytowym chwilowym
równym 10%, błąd szczytowy chwilowy wynika jednocześnie z błędu przejściowej składowej nieokresowej oraz
składowej przemiennej.
Tabela 5. Wartości graniczne błędów napięciowego i kątowego przekładników napięciowych do
pomiarów
Błąd kątowy ±
Klasa dokładności
Procentowy błąd
napięciowy (przekładni)
±
minuty
centyradiany
0,1
0,1
5
0,15
0,2
0,2
10
0,3
0,5
0,5
20
0,6
1,0
1,0
40
1,2
3,0
3,0
nie określa się
nie określa się
Tabela 6. Wartości graniczne błędów napięciowego i kątowego przekładników napięciowych do
zabezpieczeń
0,02U
n
(0,05-k
t
)U
n
Błąd kątowy
Błąd kątowy
Klasa
dokładności
Procentowy
błąd
napięciowy ±
minuty
centyradiany
Procentowy
błąd
napięciowy ±
minuty
centyradiany
3P
6
240
7
3
120
3,5
6P
12
480
14
6
240
7
10
Zabezpieczenie nadprądowe bezzwłoczne
Ilustracja warunku selektywności kryterium I
0
B
B
RI
A
SEE
F
A
A
1
pmin
1
I
rpA
X
X
I>>
RI
B
I>>
∼
I
k3
”
I
k
”
I
k2
”
B
RI
0
X
I
0
>
I
0S
-I
0L
A
S
X
I
0S
B
RI
0
X
I
0
>
I
0L
A
S
X
I
0S
11
Kryterium kątowoprądowe jako uzupełnienie kryterium nadprądowego dla umożliwienia
selektywnego wyłączania zwarć wielkoprądowych
K2
X
X
X
X
B
W
4
W
2
W
3
W
1
B
A
A
t
p5
∆∆∆∆
t
t
p2
= t
p4
= 0,3...0,5s
t
p1
= t
p3
= t
p5
+
∆
t
Z
1L
[
Ω
]
t
I>
t
I>
t
I>
t
I>
t
K1
X
W
5
I>
t
12
Zakres stosowania kryterium porównawczo-prądowego (różnicowego)
L.p.
Obiekty
Zakres stosowania
Rodzaj zabezpieczenia
1.
Generatory
synchroniczne
pracujące
bezpośrednio na
szyny zbiorcze
P
NG
>2MW
wzdłużne stabilizowane
2.
Generatory
synchroniczne
pracujące w układzie
blokowym
P
NG
≥
25MW
j.w.
3.
Transformatory
S
NT
>5MVA
wzdłużne stabilizowane
z blokadą przy udarach prądu
magnesowania
4.
Bloki generator –
transformator
dla wszystkich
bloków
j.w.
5.
Silniki
P
NS
>2MW
z wyprowadzonymi
6-ma końcami
uzwojeń stojana
wzdłużne stabilizowane i
niestabilizowane
6.
Linie
elektroenergetyczne
ważne linie krótkie
dwustronnie
zasilane
wzdłużne z łączem
7.
Szyny zbiorcze
dla wszystkich
stacji
o napięciu
U
N
≥
220kV
oraz w złożonych
stacjach 110kV
stabilizowane
13
W
y
m
a
g
a
n
e
k
ry
te
ri
a
z
a
b
ez
p
ie
cz
en
io
w
e
w
z
a
le
ż
n
o
śc
i
o
d
m
o
cy
t
ra
n
sf
o
rm
a
to
ra
a)
ty
lk
o
d
la
t
ra
n
sf
o
rm
at
o
ró
w
p
o
d
w
y
ż
sz
aj
ą
cy
ch
n
ap
ię
ci
e
b
)
w
y
łą
cz
n
ie
d
la
t
ra
n
sf
o
rm
at
o
ró
w
w
ie
lo
u
zw
o
je
n
io
w
y
ch
z
as
il
an
y
ch
z
k
il
k
u
s
tr
o
n
c)
g
d
y
z
ab
ez
p
ie
cz
en
ie
n
ad
p
rą
d
o
w
e–
zw
ło
cz
n
e
d
zi
ał
a
z
cz
as
em
t
p
>
0
,7
s
d
)
d
la
t
ra
n
sf
o
rm
at
o
ró
w
p
ra
cu
ją
cy
ch
r
ó
w
n
o
le
g
le
(
Σ
S
r
>
1
0
M
V
A
)
14
Bibliografia
1.
Winkler W., Wiszniewski A.: Automatyka zabezpieczeniowa w systemach
elektroenergetycznych, WNT (wyd. 2), Warszawa, 2004.
2.
Ż
ydanowicz J.: Elektroenergetyczna automatyka zabezpieczeniowa, Tom 1 – Podstawy
zabezpieczeń elektroenergetycznych. WNT, Warszawa 1979.
3.
Ż
ydanowicz J.: Elektroenergetyczna automatyka zabezpieczeniowa, Tom 2 –
Automatyka eliminacyjna. WNT, Warszawa 1985.
4.
Dawid Z. i inni: Laboratorium elektroenergetycznej automatyki zabezpieczeniowej,
Skrypt Politechniki Śląskiej nr 2184, Gliwice, 1999.
5.
Praca zbiorowa pod redakcją W. Winklera: Elektroenergetyczna automatyka
zabezpieczeniowa w przykładach i zadaniach. T. 1: Zakłócenia w pracy systemu
elektroenergetycznego i jego elementów. Skrypt Pol. Śl. nr 2380, Gliwice, 2006.
6.
Witek B.: Projektowanie elektroenergetycznych układów przesyłowych. Wybrane
zagadnienia teoretyczne. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2011.