Mycket l�g sp�nning

Document Sample
Mycket l�g sp�nning Powered By Docstoc
					6.                  Jordfel i högohmigt jordade nät
                                                                                 MinaDocument\MinaTexter\Eldistributiom\6Jordfel


6.      Jordfel i högohmigt jordade nät .................................................................................... 1
     6.2     Allmänt                                                                                                                3
        6.2.1    Definition av jordfel ........................................................................................... 3
        6.2.2    Avsnittets omfattning ......................................................................................... 3
        6.2.3    Konventioner i detta dokument .......................................................................... 4
        6.2.4    Elektriska storheter ............................................................................................. 4
     6.3     Repetition av de vanligaste ekvationerna.                                                                               5
        6.3.1    Motstånd, Ström och Spänning .......................................................................... 5
        6.3.2    Serie-koppling .................................................................................................... 5
        6.3.3    Parallell-koppling ............................................................................................... 5
     6.4     j -     metoden                                                                                                                6
        6.4.1         Riktningar ........................................................................................................... 6
        6.4.2         Serie-koppling .................................................................................................... 6
        6.4.3         Parallell-koppling ............................................................................................... 6
     6.5       Symmetriska komponenter                                                                                                      7
     6.6     Nollpunktens jordning                                                                                                8
        6.6.1    Tre huvudprinciper ............................................................................................. 8
        6.6.2    Jordfel vid lågspänning ...................................................................................... 9
        6.6.3    Jordfel vid högspänning ................................................................................... 10
        6.6.4    Tillåten spänningssättning ................................................................................ 11
     6.7       Uppmätning av nollpunktsspänning                                                                                           12
     6.8       Uppmätning av jordfelsström                                                                                                12
     6.9       Felfritt ojordat nät                                                                                                       13
     6.10 Jordfel i fas L2 vid ett ojordat nät                                                          14
        6.10.1 Fördelningsstation med utgående ledningar (ojordat nät). ............................... 15
     6.11 Den kapacitiva genereringens storlek (A/ km)                                                                                16
        6.11.1 Kabel ................................................................................................................ 16
        6.11.2 Generellt ........................................................................................................... 16
        6.11.3 Mätning ............................................................................................................ 16
     6.12 Fördelningsstation med utgående ledningar och nollpunktsmotstånd.                                     17
        6.12.2 Jordfel i fas L2 vid ett resistansjordat nät (RN) .............................................. 18
        6.12.3 Jordfel i fas L2 vid ett reaktansjordat nät (XL) ............................................... 19
     6.13 Motstånd och reaktor (RN, XL)                                                                     20
        6.13.1 Jordfel i fas L2 vid ett resistans och reaktansjordat nät .................................. 20
     6.14 Inkoppling av Riktat jordfelsskydd och Transientmätande relä                                                      21
        6.14.1 Transientmätande relä ...................................................................................... 22
     5.15      Val av jordfelsskydd                                                                                                       23
     6.16      Övergångsmotstånd i felstället                                                                                             25
     6.17      Inställning av nollpunktsmotstånd, reaktor- och reläer                                                                     26


                                                                                                                                            1
   6.17.1       Föreskriftskrav ................................................................................................. 26
   6.17.2       Utlösning vid aktiv jordfelsström ..................................................................... 27
   6.17.3       Transientmätande relä ...................................................................................... 27
   6.17.4       Utlösning vid hög kapacitiv jordfelsström ....................................................... 28
   6.17.5       Utlösning vid hög nollpunktspänning .............................................................. 28
6.18 Praktiskt utförande                                                                                                  29
   6.18.1 Fördelningsstation med två transformatorer..................................................... 29
   6.18.2 Normal separat drift ......................................................................................... 29
   6.18.3 Normal parallelldrift ......................................................................................... 29
   6.18.4 Reservdrift (Sommartid) .................................................................................. 29
6.19 Selektivitet                                                                                           30
   6.19.1 Flera nät efter varandra Parallella ledningar ................................................... 31
6.20 Speciella objekt                                                                                  32
   6.20.1 Exemplet direktansluten Elpanna (6 eller 10 kV) ............................................ 32




                                                                                                                                  2
6.2             Allmänt

6.2.1           Definition av jordfel

Med jordfel i reläskyddssammanhang avses att en ledare fått kontakt med jord d.v.s. marken,
som vi står på. Detta kan t.ex. bero på brister i isolationen eller att en luftledning fallit ner på
marken eller ännu värre att en människa kommit i kontakt med spänningsförande ledare.

Ibland uppstår direkt kontakt (kortslutning) ibland finns ett övergångsmotstånd till jord.
Reläskyddens uppgift är att så snabbt som möjligt koppla bort den del som har jordfel. I vissa
sammanhang tillåts fortsatt drift med bestående fel, men det skall indikeras och signaleras.

6.2.2           Avsnittets omfattning

De elektriska föreskrifterna innehåller vilka krav som gäller vid jordfel.
Kraven är beroende på anläggningens typ och hur systemnollpunkten jordats.

I princip finns skilda regler för olika typer av nät:

         Mycket låg spänning (< 50 volt)
         Lågspänning (upp till 1000 V) - berörs inledningsvis
         Högspänning upp till 25 kV       – detta avsnitt
         Högspänning över 25 kV           - delvis i detta avsnitt
         Direktjordade högspänningsnät
         Högspänning över 400 kV
         Järnväg, spårväg, tunnelbana, trådbuss
         Fartyg och luftfartyg
         Andra fordon

Detta avsnitt behandlar normala eldistributionsanläggningar framförallt högohmigt jordade
fördelningsledningar för 6, 12, 24 kV. Det baseras på trefassystemets speciella egenskaper.

Normal direktjordad lågspänning behandlas under det separata avsnittet utlösningsvillkoret.

Specialutrustningar för industrins högohmigt jordade lågspänningsnät behandlas inte.

Direktjordade högspänningsnät (>130 kV) behandlas inte.

Järnvägens direktjordade 1 * 15 kV, 2 * 15 kV och 2 * 66 kV anläggningar för 16 2/3 Hz
berörs inte; ej heller den problematik som uppkommer vid sambyggnad av högohmigt jordade
12 och 24 kV fördelningsledningar med dessa (järnvägens hjälpkraft).




                                                                                                       3
6.2.3        Konventioner i detta dokument

+            plus           addition                                  m = milli     tusendel
-            minus          subration                                 k = kilo      tusen 103
*            kryss          multilplikation                           M = mega      miljon 106
/            snedsstreck    division
=                           lika med

L1, L3, L3   är beteckning på faserna (R, S, T / u, v, w / a, b, c). Faser indexeras med 1, 2, 3.


6.2.4        Elektriska storheter

Komponenter

Resistor     R (Motstånd)                vanligen svart
Induktans    L (Spole)                   vanligen grön
Capacitans   C (Kondensator)             vanligen blå

 R           XL        XC
                                         exempel på motståndssymboler


                                         generella symboler för impedanser: R, XL, Xc

Motstånd     [Ohm, mΩ ,Ω, kΩ, MΩ]
Impedans     Z
Resistans    R
Reaktans     XL = L
             Xc = 1 / C
              = vinkelfrekvens = 2 *  * f, där f är frekvensen vanligen 50 [Hz]

Spänning     U [volt, mV, V, kV]
fas          f            Uf fasspänning
huvud        h            Uh huvuddspänning: Uh = 3 * Uf
Ex           Ur, UL, Uc Spänningskomponenter
             Ex: UL2f = fasspänning i fas 2 (ofta märkt med ”S”)
             Visas med (röd) öppen pil

Ström        I [Ampere, mA, A, kA]
Ex.          Ir, IL, Ic Strömkomponenter
             Visas med (blå /violett) sluten pil
                            Strömriktning (kontra spänning)
             (enligt nuvarande svensk praxis – andra riktningar kan förkomma)




                                                                                                 4
6.3             Repetition av de vanligaste ekvationerna.

6.3.1        Motstånd, Ström och Spänning
Induktiv Reaktans
Induktans
Spole
XL = L            UL = I * XL      Spänningen UL ligger en ¼ period före strömmen I
                   UL = I * L      Vinkeln är + 90o

Resistans                        UR = I * R   Spänningen UR ligger i fas med strömmen I
R                                                           Vinkeln är 0o
                                                     I
Kapacitiv Reaktans
Kapacitans
Kondensator        UC = I * XC                Spänningen UC ligger en ¼ period efter strömmen I
XC = 1 / C        UC = I * C                Vinkeln är - 90o




6.3.2           Serie-koppling
                                              Riktning: Samma Ström, I           UL
 R              XL          XC                                                         UC

                                              I
                                                                        U
UR              UL       UC

                                                   ______________           UR              I
                U                             U =  UR2 + (UL - UC)2
                                              tan  = (UL - UC) / UR


6.3.3           Parallell-koppling
            R                                 Riktning: Samma Spänning, U


                       IR        =U/R                                                 IC
        XL                                                          I


                       IL        = U / XL     I                             IR              U
        XC
                                                                           IL
                                                               ____________
                       IC        = U / XC                 I =  IR2 + (IL- IC)2
                U
                                                          tan  = (IC -IL) / UR




                                                                                                  5
6.4              j - metoden

6.4.1            Riktningar
                                  j =  -1 = 90o                              j symboliserar 90o


j2 = -1 = 180o                                  j4 = 1 = 0o




                                  j3 = -j = 270 o = - 90o

j - metoden används med fördel vid reaktanser. XL = jL, Xc = 1 / jC


6.4.2            Serie-koppling

                                                Riktning: Samma Ström, I
                                                                                   UL
 R               XL          XC                                                          UC

                                                I
                                                                          U
UR               UL       UC

                                                             R                                I
                 U                            U=I*(R+jL+1/jC)

                                              U=I*(R+jL- j/C)


6.4.3            Parallell-koppling

           R                                    Riktning: Samma Spänning, U


                        IR        =U/R                                                  IC
         XL                                                           I


                        IL        = U / XL      I                             IR               U
         XC
                                                                                   IL

                        IC        = U / XC                    I=   U / R + U / j  L+ U * j  C
                 U                                            I=   U / R - j U /  L+ U * j  C




                                                                                                   6
6.5             Symmetriska komponenter
                                                             a symboliserar 120o
                j2/3
a = 120o = e            = - ½ + j 3 / 2
            S


                                               a3 = 1 = 0o

                                               R


           T

a2 = 240o = - 120o = - ½ - j 3 / 2

Symmetriska komponenter används med fördel vid analys av trefassystem.


Plusföljdskomponenten:       I+ = (IR + a IS + a2 IT) /3                 Normal symmetrisk trefasbelastning
                                                                         3 - fasig kortslutning
                                           2
Minusföljdskomponenten: I- = (IR + a IS + a IT) / 3                      2 – fasig drift
                                                                         2– fas fel
Nollföljdskomponenten:       I0 = (IR + IS + IT) / 3                     1 –fas drift
                                                                         1-fas fel =Jordfel




Strömmen i fasen R:          IR = IR+ + IR- + IR0

o.s.v.


Vid jordfel erhålls nollföljdsström.


Problematiken vid jordfel kan lösas mycket elegant med hjälp av symmetriska komponenter.

Det kräver en viss vana med att arbeta med detta abstrakta betraktelsesätt.
De flesta, som arbetar praktiskt med reläer, har inte denna teoretiska kunskap i minnet.


Därför används i fortsättningen den mer konkreta visar- metoden.




                                                                                                              7
6.6            Nollpunktens jordning

6.6.1          Tre huvudprinciper

Systemnollpunkten kan vara:

         Direktjordad (direkt förbunden med jordplåt e.d.)
         Impedansjordad (relativt hög- eller lågohmigt jordad)
         Ojordad (mycket högohmigt d.v.s. jordad via spänningstransformator)


Direktjordad                      Impedansjordad                    Ojordad




Z=0                                   Z                             Z


Jord


L1                               L1                                 L1

L2                               L2                                 L2

L3                               L3                                 L3

PEN
          Z=0                              R            X           Spänningstrafo



Jord


Den högra delen i figurerna symboliserar matande transformators uppsida.

Den vänstra delen i varje figur symboliserar aktuellt nät med faserna L1, L2 och L3 (R, S, T):
utgående ledningar och matande transformators nedsida.
Nollpunkterna är förbundna (Y – koppling).

Direktjordning används vid normal lågspänning och högre spänning än 100 kV.

Högohmig jordning (via impedans eller spänningstransformator beskrivs nedan).
Den är vanlig i de flesta fördelnings – och transmissionsnät (1 ---77 kV).




                                                                                             8
6.6.2            Jordfel vid lågspänning

Transformator 11000 / 400 V, D / yn 11                                                  L1

L1                                                                                      L2
                 11´000 V
L2

L3
                                                                                        L3

Högspänningssidan spänningssatt
                                                                    PEN

                                                                                V
Jord


Vad visar instrumentet ?                             Svar: ca 230 V


Transformator 100 kVA, uk = 5 %

L1
       11000 V
L2

L3                104 A
                                                                            2900 A

SK  

                                                                                A
Jord



Vad visar instrumentet ?                             Svar: ca 3 kA !
                                                     Säkringen bör smälta snabbt !

Lösning: Transformatorns märkstsröm är ca 144 A uk = 5 % = 0,o5
ty I = S / 3 U =100’000 / 3 / 400 = 144 (5,2 A på högspänningssidan)

Vid stum trefasig kortslutning erhålls: Sk = S / uk = 100 / 0,05 = 2000 kVA = 2 MVA
Ik = I / uk = 144 / 0,05 = 2880 A . Jordfel ger vid D / y koppling oftast något mera.

Lågspänningsproblematiken behandlas i dokumentet om utlösningsvillkoret.



                                                                                             9
6.6.3        Jordfel vid högspänning


Transformator 11000 / 400 V

L1
             11000 V
L2                                                                                Generator
                                                                  400 V           400 V
L3                                                                                YYkopplad




                                V ? A?


Jord

Vad visar instrumentet ?

Samma transformator som i föregående exempel, men matningsriktningen är omvänd, d.v.s
från lågspänning mot högspänning.
Transformatorn står på förrådet och matas från ett reservaggregat.
Spänningen har höjts till 400 V (huvudspänning). Höjts sakta annars går kanske säkringarna.
Inga ledningar är anslutna till högspänningssidan.
Vad visar en voltmeter ?
Vad visar en amperemeter ?
Överlever gubben ?

Här har vi huvudtemat i detta avsnitt !
Hur går strömmen ?
Svar: Om ingen koppling till jord finns på högspänningssidan går det ingen ström.

Spänningen beror på eventuell statisk uppladdning, men voltmetern visar nog ingenting.
Gubben har stor chans att klara sig, om inte ett annat jordfel inträffar samtidigt.
Han märker sannolikt ingenting ! Det är alltså ofarligt att ta på högspänning i detta fall.
Risken för ett dubbelt jordfel gör att man inte bör försöka ty det kan bli ”rysk rolett”.
Högspänningsnätet ovan är inte förbundet med jord (Ojordat).
Nät bör ha någon form av potentiotalförbindning med jord t.ex. en spänningstransformator.

Jämfört med ett direktjordat lågspänningsnät där felströmmen kan bli 3 á 30 kA
har fördelningsnäten i allmänhet låga felströmmar (0 á 100 A).

Det finns en strävan att hålla felströmmarna så låga som möjligt.
Detta förklaras nedan.




                                                                                              10
6.6.4           Tillåten spänningssättning
                                                                     Transformator
                                                            11 kV                55 kV

L1

L2

L3




                                          Instrument och hand                Nollpunktens-
                                                                             jordning

                                               Rj   Uj

Jord                                      Ij


                                          Uj = Ij * Rj

Gubben med instrumentet utsätts för spänningen U.
Spänningen beror på:
    Jordfelssströmmen, Ij
    Jordmotståndet, Rj

Föreskrifterna (STEV-FS 1988:1 § 73a) tillåter en viss spänning, som beror på:

               Dels hur snabbt jordfelet bortkopplas:
            o        inom 2 sekunder
            o        inom 5 sekunder
            o        längre tid jämförs med enbart signal: manuell bortkoppling.

             Dels det skyddsjordade föremålets klassificering
                 Samjordning (hög- och lågspänningsjordning är förbundna).
                 Särjordning
              - Lågspänningsnolla (skyddsledare och PEN-ledare)
              - Högspänning: utsatt del i driftrum eller på plats där människor ofta vistas
              - Övrig högspänning

Den av jordslutningsströmmen förorsakade spänningen i de jordade delarna får uppgå till
högst följande värden:

Enpolig jordslutning frånkopplas inom:      2s             5s        signaleras
– gemensam jordning                       100 V          100 V        50 V
– skilda jordningar                       200 V          200 V       100 V
– utsatt del i driftrum m.m.              400 V          300 V       100 V
– övriga delar                            800 V          600 V       200 V


                                                                                              11
6.7               Uppmätning av nollpunktsspänning

L1
                   U
L2

L3
                                                                                 Nollpunkts-
                                                          Öppet delta            spänning

U/3
                                                                  UN                110 / 3 [V]     UN

110 / 3 [V]



Jord


                  Motstånd för att förhindra ferroresonans (60 ohm, 200 W)


6.8               Uppmätning av jordfelsström
Kabelströmstransformator        Summaströmkoppling
              100 / 1 A                         I1

L1                                                  I2
L2
L3
                                                    I3


                                                                 _ _ _          _
                                                Jordfelsrelä     Ij = I1 + I2 + I3



                               Kabelströmtransformatorns kärna     Ställverk             Nollpunkt
L1
L2
L3
                                                           Skärn
        FEL


Kabelmantel, skärmen (kabelboxen) skall jordas på linjesidan (jordlinan återföres isolerad)
Annars förstörs kabelströmtransformatorns mätfunktion (se figur).
Eventuell kondensator parallellt med jordfelsrelä eller kabelströmtransformator skall endast
finnas vid gamla elektromekaniska reläer och inte vid moderna riktade reläer.


                                                                                                     12
6.9           Felfritt ojordat nät
                                                  I1
L1
                                                  I2
L2

L3                                                I3
                                                                               Nollpunkts-
                                                                               spänningsrelä
                                                                                    UN = 0

Jordfelsrelä         _    _    _
Normalt felfritt nät: I1 + I2 + I3 = 0

I ett trefassystem är fasernas spänningar förskjutna 120o
Normalt ligger systemnollpunkten på jordpotential och fasspänningarna är lika stora.
Geometriska summan av de tre fasernas strömmar noll vid ett felfritt nät.


                                                                                         UL1f
                                                                        UL2f


                                                                               UL3f

      UL1f                  UL2f                    UL3f                                   UN=0
       Ic1                      Ic2                        Ic3




I alla nät har ledarna en viss kapacitans till jord (kabel: mycket, luftledning mindre enl. nedan)

Förhållandet mellan Ic och U vid olika vinklar.
                                                                      Ic1                UL1f
              Ic = U / Xc = j U C                                                         Ic3
                                          U                           UL2f
                            U                           I

                            I                           I                    Ic2
                                                                                        UL3f
                  U                       U = I * Xc

De tre fasspänningarna UL1f, UL2f och Ul3f är sinsemellan förskjutna 120 o
De genererar kapacitiva strömmar (Ic = U / Xc).
Strömmen (IC) ligger en ¼ period (90 o) före spänningen (U) i alla faser.
Faströmmarna blir även sinsemellan förskjutna 120 o och summan blir 0.



                                                                                                 13
6.10         Jordfel i fas L2 vid ett ojordat nät
L1

                      L2


                                            L3                                         UN =
     UL1h                                         UL3h                                 UL2f
                   Rj = 0
       Ic1                   Ic.                   Ic3

             Xc1                   Xc2                        Xc3


                   FEL
Fasen L2 hamnar på jordpotential och nollpunkten får fasspänning till jord.

                                                      Resulterande Ic = Ic1 + Ic3 =  3 * Ich

                                           Ic1            UL1h
             Ich = Uh / Xc
                                                                    UN =- UL2f
                            Uh =  3 *Uf

                            Ih                            UL3h
                 Uh


Övergångsmotståndet i felstället antas vara litet (Rj = 0).

Kapacitansen Xc2 blir kortsluten.
När fasen L2 hamnar på jordpotential får nollpunkten fasspänning till jord. (UN = -UL2f).
Övriga faser får huvudspänning till jord. (UL1h =  3 * UL1, UL2h = 0, UL3h =  3 * UL3f)
Trefassystemets symmetri är rubbad. Nu flyter ström genom felstället (Nollföljdsström).

Strömmarna i de två faserna L1 och L2
adderas och blir vinkelrät mot
nollpunktsspänningen UN                               Ic = 3 * UN / Xc

                                                                 UN = Uf

De kapacitiva strömmen Ic går via felstället genom den felaktiga fasens transformatorlindning
till nollpunkten. Strömmen kan mätas av reläer och utnyttjas för borkoppling av felet.
Urladdningen av Xc2 och uppladdningen av Xc1 och Xc3 från fasspänning till huvudspänning
kan mätas av snabba reläer för indikering och utlösning av felet.
Spänningen i nollpunkten kan uppmätas med ett relä och ge signal eller utlösning.
Detta behandlas i ett senare avsnitt.



                                                                                          14
6.10.1        Fördelningsstation med utgående ledningar (ojordat nät).

Ledning (trefasledningar)

                                                        IcA
A                                                                     ///

B                                                       IcB           ///

C                                                       IcC
                                                                      ///

D                                                                     ///
                                C                        Ic                         UN


                                                        IcD = IcA + IcB + IcC



Ovanstående bild visar ett enlinjeschema för samma felfall som föregående bild, men med
fyra utgående ledningar från en fördelningsstation. Jordfelet är i ledning D (Fas L2).
Ledningarna A, B och C generar kapacitiva strömmar (i fas L1 och L2), som via felstället går
tillbaka till transformatorn i ledning D (via den jordade fasen L2).

Strömmen i ledning D blir alltid större än i någon av de övriga ledningarna. Om differensen
till den största genererade kapacitiva strömmen är tillräcklig för säker reläinställning kan
summa kapacitiv ström användas för indikering av felaktig ledning. Oriktat relä kan
användas. Det inställs på en ström, som är högre än ledningens egna kapacitiva generering.
Metoden kan användas vid många snarlika utgående ledningar och för jordfelsskydd i nätets
yttre delar t.ex. luftledningsavgrening från ett kabelnät.
Felindikatorer, som spikas på luftledningsstolpar eller sätts i ställverk utnyttjad denna princip.

Om ovanstående metod inte går att tillämpa måste någon annan metod användas.

Nollpunktsspänning, UN uppstår och indikerar att det finns ett jordfel.
Man kan manuellt koppla in/ur ledningarna till dess indikeringen av jordfel försvinner.
Automatik finns som gör detta.
Metod 1: Alla ledningar urkopplas och därefter inkopplas ledningarna en efter en. När
nollpunktsspänning återuppstår urkopplas den ledningen definitivt.
Metod 2: Ledningarna ur- och inkopplas en efter en. Den felaktiga urkopplas definitivt.
Den senare metoden kan tillämpas om drift med bestående jordfel är tillåten (se nedan).

Riktade reläer för kapacitiv ström (90 o) kan införas.
De skall känna riktningen mellan nollpunktsspänningen och jordfelsströmmen.

Nollpunktsmotstånd kan införas när strömmarna är för små för reläfunktion (se nedan).

Kondensator i nollpunkten ökar jordfelsströmmen (rekommenderas ej).


                                                                                                15
6.11          Den kapacitiva genereringens storlek (A/ km)

6.11.1       Kabel
En fabrikant uppger följande värden
             ------------- 10 kV ---------------           ---- 20 kV ------
         2
Area mm      Papper         PEX            PVC             Papper        PEX

10            0,44          0,8           1,3                          1,18
16            0,50          0,9           1,6                          1,31
25            0,50          1,oo          1,9              1,9         1,45
35            0,66          1,13          2,1              2,1         1,61

50            0,77          1,24          2,4              2,4         1,74
70            0,89          1,44          2,7              2,6         2,01
95            1,00          1,61          3,0              2,9         2,22
120           1,10          1,78          3,4              3,1         2.42

150            1,16          1,93         3,6              3,3         2,62
185            1,21          2,11         4,1              3,5         2,84
240            1,25          2,34         4,6              3,9         3,13
300                          2,57                          4,2         3,42
Justering till aktuell spänning bör göras

6.11.2          Generellt
I äldre litteratur och föreskrifter ser man ofta formeln

Ic = U * Lf / 300 + U * Lk / 10
där
U är nätets huvudspänning
Lf och Lk är ledningslängden för friledning respektive kabel

Av tabellen ovan framgår att detta endast stämmer för 95 mm2 FCJJ
För övrigt är approximationen så stor att formeln inte bör användas.

För friledning kan värdet uppskattas med formeln: Ic = U * L / 300, men värdena påverkas
av ledningens utförande, vegetation m.m.

Ofta föreslås att teoretiskt beräknade värden skall ökas med 10 %.

6.11.3        Mätning

Det rekommenderas att den kapacitiva strömmen uppmätes.
Detta kan ske på två sätt:

        Jorda en fas och mät upp strömmen (kan göras vid riktningskontroll av reläerna)

        Variera reaktorns inställning och ta upp resonanskurvan (Xc = XL).
         Kontrollera att reaktorn är riktigt inställd.




                                                                                           16
6.12 Fördelningsstation med utgående ledningar och nollpunktsmotstånd.
Ledning
                                                      IcA
A                                                                   ///

B                                                     IcB           ///
                                                                                 ///
C                                                     IcC           ///

                                                       Ic
D                                                                   ///
                                                                                       Ro
                                                      Ir

                                                      IcD = IcA + IcB + IcC
                                                      Ir

Bilden visar ett enlinjeschema för samma felfall som föregående bild, men med fyra utgående
ledningar från en fördelningsstation. Jordfelet är i ledning D (Fas L2).
Ledningarna A, B och C generar kapacitiva strömmar (i fas L1 och L2), som via felstället går
tillbaka till transformatorn i ledning D (via den jordade fasen L2).

Dessutom går en resistiv ström Ir genom den felaktiga ledningen,felstället och
nollpunktsmotståndet Ro tillbaka till transformatorn.
Ett oriktat relä i den felaktiga ledningen känner en större ström (Ir + Ic).

Ett riktat relä kan inställas för att få största känslighet för den aktiva strömmen Ir.
Motståndet Ro dimensioneras för den aktiva ström, som man vill ha. Tidigare var 15 A ett
vanligt värde och även större värden (upp till 100 A) förekommer. Numera går man oftast in
för lägre värden t.ex.5 eller 10 A. OBS! Det är praxis att ange motståndets värde i ampere.

Motståndet brukar förses med brytare och termiskt relä.
Det förekommer även olika sorters automatik, som kopplar in motståndet efter viss tid nära
nollpunktsspänning uppstått. Alternativt ligger motståndet normalt inkopplat mer urkopplas
en kort stund vid jordfel för att sedan inkopplas igen (klok brytare). Detta används för att
möjliggöra en självsläckning av ljusbågen i felstället. Den kapacitiva strömmen bör därvid
vara liten eller kompenserad med reaktor (se nedan).
Utlösning och automatisk återinkoppling kan ge samma resultat och är vanligt vid
luftledningsnät.




                                                                                               17
6.12.2         Jordfel i fas L2 vid ett resistansjordat nät (RN)

L1

                    L2


                                              L3                                               UN =
     UL1h                                              UL3h                                    UL2f
                              Rj = 0
     Ic1             Ir.     Ic =Ic1+Ic3                Ic3                              Ir


                                                                                               RN

                                                                               Nollpunktsmotstånd
                    Ic1          Ic3
                                                                          _________
I den felaktiga ledningen flyter både Ir och   Ic.               Ij =  Ir2 + Ic2

                                                           Ic                       Ij
               Ic
                            Ij

               Ir

                                                                         Ir               UN


Oriktat relä                                                Riktat relä för aktiv ström

                            Ij                             Ic                  Ij




L                           Löser                                              Ir         UN

                                                           Löser ej    Löser

Relät reagerar för strömmar                           Relät reagerar för strömmar
Utanför cirkeln (alla stora strömmar)                 till höger om streckprickade linjen
d.v.s. både för total Ij och aktiv ström Ir




                                                                                                    18
6.12.3         Jordfel i fas L2 vid ett reaktansjordat nät (XL)

L1
                                                        IL    Ic
                      L2


                                           L3                                                UN
     UL1h                                         UL3h
                             Rj = 0                                                          XL
         Ic1                Ic.                        Ic3
                                                                                IL




                    FEL                                                     Nollpunktsreaktor


Xc                                                      Ic
               Ic
                           Ij
                                         Ij = Ic - IL
               IL
XL                                                                        UN



                                                         IL
Spänningen på ett jordat föremål: Uj = Ij * Rj
Den blir hög vid hög kapacitiv ström.
Den kapacitiva strömmen kan minskas med en reaktor i nollpunkten.
Om nollpunktsreaktorn ger lika stor ström IL som den totala kapacitiva genereringen Ic så blir
den resulterande strömmen Ij = 0 (resonans).
Då erhålls ingen ljusbåge i felstället och ingen spänningssättning.
Nackdelen är att det blir svårt att lokalisera felet med konventionella reläer.
Transientmätande skydd behövs.
Den traditionella lösningen är att inkoppla ett nollpunktsmotstånd parallellt med reaktorn.

Nollpunktsreaktorer brukar vara omkopplingsbara spolar (kallas ofta Petersenspole).
Alternativt kan reaktansen ändras med ett variabelt luftgapluftgap (Glidkärnereaktor eller
Dykarreaktor). De kan förses med automatik för inställningen XL = XC.




                                                                                              19
6.13            Motstånd och reaktor (RN, XL)
6.13.1          Jordfel i fas L2 vid ett resistans och reaktansjordat nät

L1
                                                       Ir           IL    Ic
                           L2


                      Ir                              L3
        UL1h                                                   UL3h                                   IL    Ir
Ir.1                                         Rj = 0
          Ic1                         Ic.                          Ic3
                      IL                                                                        IL

                                                                                                     XL    RN

                      FEL                                                            IL          Reaktor och
                                                                                      Ir           Motstånd

 Xc                                                                 Ic
                Ic
                                     Ij
                                                                                 Ij
                IL                                                                               UN
XL                                                                              Ir
                                             _________
                Ir               I j=  IR2 + (IL- IC)2
                                                                    IL


Normalt är reaktorn avstämd efter nätets kapacitiva ström (XL = XC) varvid Ij = Ir.

Jordfelsreläet bör vara riktat för aktiv ström.d.v.s. endast reagera för ström till höger om den
streckprickade linjen i visardiagrammet (högra figuren).

Oriktat relä                                                         Riktat relä för aktiv ström
       Ic
                     Löser                                  Löser ej             Löser
                                                                    Ic.    Ic - IL     Ij
                Ic - IL



                                Ir
                                                                                           Ir    UN
       IL Löser ej                                                   IL
                                        Vinkel fel kan ge risk för oselektiv utlösning
                          Någon ledning kan ha stor kapacitv generering
Dålig kompensering ger risk för oselektivitet


                                                                                                           20
6.14         Inkoppling av Riktat jordfelsskydd och Transientmätande relä
                                        Kabelströmtransformator

                                                      ///


                                                 Ij
                                                                   UN
                                Riktat relä

Jord

                                                      Spänningstransformator i nollpunkten

Bilden visar ett enlinjeschema över en utgående ledning från en fördelningsstation.
Riktreläet matas med

      Dels nollpunktsspänning från
       o Endera en spänningstransformator i nollpunkten
       o Eller tre spänningstransformatorer i öppet delta

      Dels jordfelsström från
       o Endera från en kabelströmtransformator
       o Eller från tre strömtransformatorer i summaströmkoppling

Förutom riktfunktion finns strömfunktion (startfunktion) och tidfunktion.
Nollpunktsspänningen har sannolikt två nivåer med olika tider (signal och utlösning).




                                                                                         21
6.14.1       Transientmätande relä

Exempel på ett 10 kV nät (Uh = 10,38 kV, Uf = 6 kV).

L1

                   L2

                                                Uh23 = 10

     U= 6                  U=6                     U=6                                    UN=0

             Xc1                     Xc2                        Xc3                XL




Jordfel inträffar Ij  0, (IL  Ic), Rj  0

L1

                     L2


                                           L3                                               UN
     U = 10 kV                                     U= 10 kV                                  = 6



                 Xc1                                                   Xc3         XL



                   FEL

När jordfelet inträffar urladdas ”kondensatorn” i fas L2 (Xc2) och
uppladdas ”kondensatorerna” i L1 och L3 genom att spänningen stiger från 6 till 10 kV.
Enligt formeln: Q = C * U
där
         C är kapacitansen (oförändrad)
         U är spänningen till jord: 6 10 kV

Denna uppladdning känner ett relä till både storlek och riktning.
Riktningen är åt ena hållet i fas L1 och L3 samt omvänd i fas L2.

Eftersom riktningsbestämningen sker under det transienta insvängningsförloppet ( < 0,o1 s),
som uppstår direkt efter det att jordfelet inträffat, kan funktion bli fel eller utebli ibland.
Detta har gjort många tveksamma till att utbyta befintliga skydd mot denna moderna princip.

Men en kombination med det gamla skyddet som reserv bör införas



                                                                                              22
5.15          Val av jordfelsskydd
Systemjordning              ORIKTAT SKYDD                RIKTADE SKYDD               Anm.
                            Nollpunkt Summa              Reaktiv  Aktiv
                            spänning  ström              +/- 90 o 0o

1. Isolerat nät             U             I              Ic            -             (Ojordat)

2. Motstånds jordat         U             I              -             Ir

3. Reaktor                  U             -              -             -             Transientm.

4. Motst. + Reaktor         U             (I)            -             Ir

5. Direkt jordat nät        -             Ij = Ik1       -             -             0,4 130 kV

Alla nät 1- 4 är högohmigt förbundna med jord via spänningstransformator.

U = Nollpunktsspänning kan uppmätas med en spänningstransformator i systemnollpunkten
eller via tre Y-kopplade spänningstransformatorer med sekundärlindning i Öppet Delta.
Nollpunktsspänningen används för att indikera att jordfel finns och frigivning av strömreläer.
Den kan även användas för utlösning efter viss tid (flera steg) samt i riktade reläer (Ic och Ir).
Nollpunktsspänningen kan även användas vid vid sökning av felaktig ledning via cyklisk
bortkoppling (manuell eller automatiskt).

Selektiv utlösning (eller indikering)

I = Oriktat strömskydd kan användas när strömmen i den felaktiga ledningen är (avsevärt)
större än någon av de övriga ledningarnas ström. Två fall är intressanta:

Isolerat nät (1) och många utgående ledningar.
Den utgående ledningen genererar betydligt mindre kapacitiv ström än summan av de övriga
ledningarnas kapacitiva strömmar.
Detta kan även utnyttjas för jordfelsskydd i nätets yttre delar t.ex. för en ansluten luftledning.

Motståndsjordat nät (2) och relativt liten kapacitiv generering.
Strömmen från nollpunktsmotståndet (inkl. kapacitiv ström) överstiger med marginal
ledningens kapacitiva generering.
Samma resultat kan erhållas om den kapacitiva strömmen ökas med en kondensator ansluten
mellan nollpunkt och jord (rekommenderas inte).

Ic = Relä riktat för kapacitiv ström dvs. 90 o
Vid isolerat nät där den enskilda ledningens ström kan bli av samma storlek som total ström
måste den kapacitiva strömmens riktning uppmätas.

Ir = Relä riktat för aktiv ström dvs. 0 o
Vid motståndsjordat nät där den enskilda ledningens kapacitiva ström kan bli större än önskar
reläinställning måste den aktiva strömmens riktning uppmätas.
Detta är det vanligaste strömskyddet vid nät med motstånd och reaktor i nollpunkten.



                                                                                                 23
Systemjordning             ORIKTAT SKYDD               RIKTADE SKYDD                      ANM
                           Nollpunkt Summa             Reaktiv  Aktiv
                                                              o
                           spänning  ström             +/- 90   0o

                                                   löser
                                                                                  löser
Löser ej i gult område
                                                       U                U                  U


                           U> Un         Ij > In           Ij=Ic > In       Ij=Ir > In

Störst känslighet            I alla riktningar              90 o             0o


1. Isolerat nät             U                I                Ic                  -

  Endast en spänningstransformator finns i nollpunkten.
  Vanligt i industrinät med korta kablar och i mycket små nät.
  Vid enbart kabelnät erfordras endast signal för jordfel d.v.s. nollpunktsspänningsskydd.

2. Motstånds jordat        U                 I             -             Ir
   Nollpunktsmotstånd och spänningstransformator i nollpunkten.
   Motståndet dimensioneras för att reläerna skall få erforderlig ström.
   Tidigare var 15 A vanligt. Numera rekommenderas 5 á 10 A men även 100A förekommer.

3. Reaktor                  U                -            -              -
   Vid full kompensering är strömmen från reaktorn: IL = Ic (den kapacitiva strömmen)
   Ingen restström eftersträvas. Endast transientmätande jordfelsskydd kan användas.
   Fallet används även för att släcka ljusbågen vid bortkoppling av motståndet några sekunder.

4. Motst. + Reaktor         U             (I)              -               Ir
  Reaktorn kompenserar den kapacitiva strömmen och strömmen från nollpunktsmotståndet
  mäts med ett relä för aktiv ström. Observera att reläet har sin största känslighet när
  strömmen ligger i fas med nollpunktsspänningen men utlösning kan även erhållas för andra
  vinklar. Liten restström eftersträvas

5. Direkt jordat nät      -               Ij            -              -
   Används normalt vid lågspänning för allmän distribution och storkraftnät: U > 130 kV.




                                                                                                24
6.16             Övergångsmotstånd i felstället

L1

                              L2
                                                                                Uf

                                                        L3                                           UN
     U L1                                       UL2            UL3


                              IJ          Rj



                                   FEL med övergångsmotstånd, Rj

Vid motstånd i felstället blir nollpunktens spänning mindre än fasspänningen, eftersom L2
inte hamnar på nollpotential utan på nivån spänning UL2 = Ij * Rj

Aktiv ström :   Uf = UN + Ij * Rj                     (ty: Ic = IL)
UN              1                                                          UN        Ij * Rj Uf
    =
Uf          1 + RJ *  3 * Ir / U

Kapacitiv ström: Uf2= UN2 + (Ic* Rj)2
                                                                                Ic
UN                        1                                                                         Uf
.        =                                                                 Ic * Rj
Uf            1 + ( Rj * 3 * Ic / U ) 2                                                           UN

För friledning sätts   Rj = 3000 ohm
För BLX och hängkabel: Rj = 5000 ohm (utlösning), (20000 bör ge signal efter 5 minuter)

Resistiv jorfelssström, Ij vid 10 kV som funktion av nollpunktsmostståndet, Ir

      2,0 A          Ij
                                          Rj = 3000 ohm

      1,5

                                          Rj = 5000 ohm
     1,o


     0,5
                                                        Ic – IL = 0
                                                        Ic – IL = 0,5 Ir
     0                                                                                         Ir
                 0                    5               10              15   20           25 A

                                                                                                     25
     6.17         Inställning av nollpunktsmotstånd, reaktor- och reläer

     6.17.1       Föreskriftskrav

     Starkströmsföreskrifterna §73 behandlar System och skyddsjordning vid anläggningar med
     högst 25 kV systemspänning. (omarbetning pågår). Andra länder har andra föreskrifter.

a.   Enpolig jordslutning
     Anläggning, i vilken ingår luftledning, skall vara så anordnad att enpolig jordslutning
     automatiskt frånkopplas. Annan anläggning skall vara så beskaffad, att enpolig jordslutning
     automatiskt antingen frånkopplas eller signaleras.
     Jordfelsskydd för anläggning, i vilken ingår friledning i förstärkt utförande, friledning med
     platsbelagda ledare eller hängspiralkabelledning enligt §B104A, skall

     - ha högsta möjliga känslighet vid detektering av jordfel
       - vara så anordnad att reläfunktionen för frånkoppling är säkerställd för resistansvärden upp
         till 5000 ohm eller högre om detta är möjligt med hänsyn till risken för obefogade
         funktioner, t.ex. mätfel i strömtransformatorer eller induktion.
     (§B104A: PEX-isolerad hängspiraralkabelledning med hängspiralkabel utan metallisk skärm)

     Jordfelsskydd för anläggning, i vilken ingår luftledning av annat slag än vad som anges i
     föreskriftens andra stycke, skall vara så anordnad att reläfunktionen för frånkoppling är
     säkerställd för resistansvärden upp till 3000 ohm eller högre om detta är möjligt med hänsyn
     till risker för obefogade funktioner.

     Därefter följer vissa undantag för ett fåtal spann friledning och äldre anläggning.

     §B73a innehåller även den tabell som visats ovan under avsnitt Tillåten spänningssättning,
     men med fylligare text och allmänna råd t.ex.
     Med högsta möjliga känslighet vid detektering av jordslutning avses för:
     - 10 kV: nät med kapacitiv jordslutningsström högst 30 A
     - 20 kV: nät med kapacitiv jordslutningsström högst 50 A
     att känsligheten är lägst 20 kohm (20’000 Ω).
     För andra (kablifierade) nät kan Elsäkerhetsverket medge lägre detekteringsvärde.

     För beräkning av den kapacitiva jordslutningsströmmen rekommenderas:
     * Kabelnät: Aktuell kabels egenskaper t.ex. fabrikantens tabeller
     * Friledningsnät: Ic = U * L / 300, där U är huvudspänning och L friledningslängd.
     Dessutom ges råd om jordtagens utförande och motståndsvärdets uppmätning.

b.   Två eller flerpolig jordslutning

     Anläggning skall vara så utförd, att två- eller flerpolig jordslutning snabbt och automatiskt
     frånkopplas.

     Råd: Överströmsskydd (inställda med 75 % marginal till felströmmen) och jordfelsskydd kan
     användas om utlösningstiden blir kort.




                                                                                                     26
6.17.2       Utlösning vid aktiv jordfelsström

Branschorganisationen (SvEL) har rekommenderat följande värden.
Spänning Snedavstämmning              Nollpunktsmotstånd        Känslighet
            Il – Ic                   Ir                        Rj
[kV]        [A]                       [A]                       []

6.6          < 5                       5                          >13´000
11           < 5                       5                          >22´000
22           < 10                      10                         >22´000

Detta ger följande inställningar vid strömtransformatoromsättningen: 100/1 A
Spänning        Ströminställning                     Nollpunkts-
              Primärt       sekundärt                spänningsskydd
[kV]          [A]           [mA]                     [V]

6,6          0,47         4                          15
11           0,79         7                          15
22           1,58         15                         15

Dessutom rekommenderas ytterligare ett nollpunktsspänningsskydd med lägsta möjliga
spänningsinställning (5 á 10 %) och lång funktionstid (signal).

6.17.3       Transientmätande relä

Väljer man metoden med transientmätande relä bör snedavstämningen vara nära noll och
nollpunktsmotstånd behövs inte. (Alternativt inkopplas motståndet endast om det behövs).
Reaktorn bör ha automatisk inställning (eller fast + variabel).
Med en utrustning för inmatning av fasvriden nollpunktsspänning kan jordfel simuleras och
sannolikt upptäckas innan de inträffar sporadiskt (initiering av tvåpoligt jordfel).
Vid jordfel läggs felaktig fas på nollpotential (nollpunkten på fasspänningen).

L1

      L2

            L3
                                                                                           UN
      UL1   UL2     UL3                                                                1



                                                                              2
                                                                                            3



Fasvridningsutrustningen fungerar på samma sätt som om jordfel görs på en fas taget.
Den (bruna) streckade figuren med jordningsfrånskiljare visar principen.
För detaljerade upplysningar hänvisas till fabrikant (avancerad teori).
Metoden kan utvecklas med uppmätning av avståndet till felstället m.m.


                                                                                            27
6.17.4        Utlösning vid hög kapacitiv jordfelsström

I nät utan nollpunktsmotstånd kan den kapacitiva jordfelsströmen utnyttjas för att indikera fel.
Inställningen skall vara större än den egna ledningens kapacitiva generering. (Se 6.10.1).
Metoden kan utnyttjas i ställverk med många ungefär lika långa utgående kablar.
Den utnyttjas ofta i industrins nät för 6 och 10 kV.


6.17.5        Utlösning vid hög nollpunktspänning

Nollpunktsspänningen kan användas som kriterium på att det är fel i nätet.
Utlösning vid spänning högre än normal snedhet är den enklaste metoden.
Den används vid små enkla nät och i kombination med andra kriterier.
Vid luftlednings nät på landsbygden och Banverkets hjälpkraftledningar används metoden.
I Industrins nät används oftast enbart signalering och därefter sektionering för hand till dess
spänningen i nollpunkten försvinner, varvid övriga ledningar återinkopplas.
Det finns även en automatik som utför samma sektionering (letar felaktig ledning genom att
koppla ur och in ledningar i tur och ordning efter bedömd felfrekvens ordning).

En mycket enkel anordning är ett signalhorn som kopplas till nollpunktspänning
Den användes förr vid små nät på landsbygden och tjöt vid fel tills någon hörde den.
Genom att det numera krävs utlösning vid jordfel i luftledningar är metoden ovanlig.

Ferroresonans är ett fenomen som ibland kan ge obefogad utlösning.
Den beror på resonans mellan ledningens kapacitans och spänningstransformatorns reaktans.
Den kan förhindras med ett motstånd i spänningskretsen (Se avsnitt 6.7).
Metoden är en avvikelse från principen att spänningskretsen skall vara högohmigt belastad.
Motståndets dimensionering måsta anpassas till aktuella förhållanden.

Nollpunktspänning i kombination med jordfelsström
Metoden används vid riktade jordfelsskydd (enligt ovan) men även vid oriktade skydd.
Jordfelskyddens utlösning blockeras om det inte finns nollpunktsspänning.
Metoden behöver användas om det finns risk för obefogade jordfelsströmmar (kan orsakas
snedfördelning mellan faserna).
Det kan uppkomma vid friledningar (utan skruvning) och vid (parallella) enfaskablar som inte
är symmetriskt förlagda.

Nollpunktspänning används alltid för att signalera jordfel.




                                                                                                  28
6.18         Praktiskt utförande

6.18.1       Fördelningsstation med två transformatorer


T1S50                                                                            T2S50

                                           NÖ
T1                    T1N                                   T2N                     T2




              VN1 UN1       XN1      RN1        RN2     XN2       UN2 VN2
T1S10                                                                            T2S10



T1, T2       Huvudtransformatorer 50 / 10 kV
T1S, T2S     Strömbrytare på upp och nedsida
VN1, VN2     Ventilavledare i nollpunkten
UN1. Un2     Spänningstransformatorer i nollpunkten                 11000 110 110
XN1, XN2     Nollpunktsreaktorer (Petersenspolar)                        /        [V]
RN1, RN2     Nollpunktsmotstånd med brytare                          3    3 3
                                                                     Y / y / 
6.18.2        Normal separat drift
Frånskiljarna i nedsidans samlingsskena och nollpunktsskenan (NÖ) är öppna.
Reaktor XN1 är avstämd till den vänstra halvans kapacitiva ström.
Reaktor XN2 är avstämd till den högra halvans kapacitiva ström.
Båda nollpunktsmotstånden är inkopplade.

6.18.3        Normal parallelldrift
Frånskiljarna i samlingsskenan och nollpunktsskenan är slutna.
Det ena nollpunktsmotståndet är bortkopplat.

6.18.4       Reservdrift (Sommartid)
En transformator (T2) är urkopplad. T2S50, T2S10, T2N är öppna.
Det ena nollpunktsmotståndet (RN2) är bortkopplat.

Alternativ till att ha båda reaktorerna inkopplade är omställning av den andrareaktorn till
hela nätets kapacitiva ström.




                                                                                              29
6.19          Selektivitet




                                    4s      Nollpunktsspänningsrelä

                                            Lägsta möjliga spänning
                                    5m      Signal efter 5 minuter
                                    mm
                                    n




                 1,5                     Riktat jordfelsskydd
                 s

                                                       Jordfelsrelä med inställd tid

                                                                       Kabel

                                                                       Luftledning




             1s                     1s      Oriktat jordströmsskydd
           KRIS              Vid oriktat skydd måste Ic kontrolleras
       Hur stor är Ic ?      Efterliggande friledningar: Lite Ic
       Kablar ger
       mycket Ic !


                                                       Felindikator
        Felindikator                                   på stolpe
        på stolpe




                  Felindikator                      Kort kabelstump
                  i ställverk


     Kort kabelstump
Kontrollera slingans Ic vid nät med omkopplingsreserv. Erhålls selektivitet ?



                                                                                       30
6.19.1   Flera nät efter varandra                 Parallella ledningar

Tid      Tidselektivitet            Vid parallella ledningar och maskade nät
                                    Är det viktigt att impedansen är lika stor
                                    i alla faserna.
         130 / 70 [kV]
                                    Differenser mellan fasernas strömmar
3s       Nollpunkt                  kan lätt uppkomma
                                    om reaktansen är olika t.ex.
2s       Strömskydd                 .
                                     Friledning (horisontell placering)
                                     Enledarkabel
         Efter varje                Vid hög belastning blir skillnaden så stor
1s       fulltransformator          att den uppfattas som jordfelsström.
         Ny tidserie

                                    Använd nollpunktsspännig som kriterium
          70 / 20 [kV]              på att det verkligen är jordfel t.ex.för
                                    - frigivning vid nollpunktsspänning
4s        Nollpunkt                 - riktade reläer

3s       Strömskydd                 Frånskiljare (brytare) kan få något olika
                                    lång tid på de olika faserna vid manöver
                                    vilket kan förorsaka obefogad utlösning
                                    vid parallellkoppling
2s       Strömskydd
                                    Undvik kortare tid än 0,5 s vid jorddfel

1s       Strömskydd
                                    Utlösning krävs f.n. endast för friledning.
                                    Kabelnät och ställverk kan ha enbart signal.


         20 / 6 kV Fulltransformator (med blandad koppling)
3s       Nollpunkt              Ny tidserie för 6 kV nätet
         Nollpunktspänningsskyddet kan även lösa uppsidans brytare

2s       Strömskydd. Ritat eller oriktat ?




1,5 s    Strömskydd




1s       Strömskydd


                                                                                   31
6.20          Speciella objekt
Elpannor, likriktare, ljusbågsugnar och andra objekt där elektroder sätts direkt i en smälta e.d.
kan förorsaka osymmetrier och likströmmar i växelströmsnätet som vållar problem.

Spänningstransformatorerna har hög reaktans men släpper igenom likströmmar.
Ofta krävs en speciell utrustning i nollpunkten för att förhindra att de brinner upp vid risk för
vagabonderande likströmmar.

Automatik för inställning av nollpunktsreaktorn (t.ex. dykarreaktor) kan störas.

Oönskad impedans (resistans) tilljord kan erhållas.

6.20.1        Exemplet direktansluten Elpanna (6 eller 10 kV)

En elpanna för högspänning består i princip av tre elektroder (en per fas), som doppas i ett
kärl med saltvatten. Ström går i vattnet mellan elektroderna och värmer vattnet.

Panneffekten beror förutom av pannans storlek på:

        dels på hur djupt elektroderna är nedskjutna i vattnet
        dels på salthalten (specialsalt)

Elpannans kärl står på isolatorer och skall normalt ha nollpotential.
Från elpannan leds det varma vattnet i glasrör till en värmeväxlare, som är jordad.
Pannan blir alltså jordad via det salthaltiga vattnet i röret.
Resistansen blir R =½ *  * L / A
där
½             står för att det är två parallella rör (fram och returvatten)
             är resistiviteten (specifika motståndet) hos saltvattnet
L             är rörets längd
A             är rörets area (tvärsnitt)

Normalt dimensioneras rören så att jordfelsströmmen blir 3 á 10 A.
Pannan fungerar således som en parallellresistans till nollpunktsmotståndet.
Eftersom man numera strävar efter låga jordfelsströmmar är elpannan en komplikation.
Beroende på pannans placering kan jordfelsströmmarna få annan riktning är planerat.

Elpannor bör därför snarast lösas ut vid jordfel i nätet.

Elpannor förses i vissa fall med egen fulltransformator och blir därmed galvaniskt skilda frän
det övriga nätet. Finns elpannan i en fördelningsstation med två (eller flera) transformatorer
kan elpannan normalt matas från reservtransformatorn (delad skena).
Vid högbelastningstid kan transformatorn behövas, men då är nog inte elpannan inkopplad.

Elpannor anses som sekunda objekt och utlöses även vid låg spänning och låg frekvens.
Om elpannan är bortkopplad en kort tid vid jordfel till dess det lokaliserats har ingen praktisk
betydelse. Varmvattnet har lång tidskonstant. El-ångpannor har oftast samma problematik.
Varför isolerar man inte värmeväxlaren och använder avsaltat vatten i rören?



                                                                                               32
Exempel på beräkningsresultat




                                33

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Categories:
Tags:
Stats:
views:132
posted:2/17/2012
language:Swedish
pages:33