Energiforsyning Side: 1 av 61

Transkript

1 Energiforsyning Side: 1 av 61 1 Arbeidets omfang... 3 Enlinje skjema Generelle kriteria for innstilling og marginer Innstilling av distansevern Innstilling av overstrømsvern Inverstidsreleér Overstrømsreleér uten tidsforsinkelse Underspenningsvern Tidsselektivitet Kortslutningsberegninger Krossen Omformerstasjon Strekningen Krossen Leivoll: Leivoll omformerstasjon Strekningen Leivoll Krossen Strekningen Leivoll - Sira Sira omformerstasjon Strekningen Sira - Leivoll Strekningen Sira Kjelland Kjelland omformerstasjon Gandal omformerstasjon Strekningen Gandal - Kjelland Strekningen Gandal Stavanger Tid-strøm- og impedansplan- diagrammer Krossen omformerstasjon Utgående linjeavgang mot Leivoll (Nodeland) Leivoll omformerstasjon Utgående linjeavgang mot Krossen (Marnadal) Utgående linjeavgang mot Sira (Audnedal) Sira omformerstasjon Utgående linjeavgang mot Leivoll (Gyland) Utgående linjeavgang mot Sira stasjon Utgående linjeavgang mot Kjelland (Moi) Kjelland omformerstasjon Utgående linjeavgang mot Sira (Helleland) Utgående linjeavgang mot Gandal (Egersund) Gandal omformerstasjon Utgående linjeavgang mot Kjelland (Klepp) Utgående linjeavgang mot Stavanger (Sandnes) Tabeller over alle vern og innstillinger Kommentarer til tid-strøm- og impedansplan- diagrammer Krossen omformerstasjon Håndtering av regenerativ bremsing Leivoll omformerstasjon Håndtering av tilbakemating Sira omformerstasjon Håndtering av tilbakemating Kjelland omformerstasjon Håndtering av tilbakemating Gandal omformerstasjon Håndtering av tilbakemating Sammenstilling og konklusjon... 56

2 Energiforsyning Side: av Krossen omformerstasjon Leivoll omformerstasjon Sira omformerstasjon Kjelland omformerstasjon Grafisk fremstilling Gandal omformerstasjon Grafisk fremstilling Referanser... 61

3 Energiforsyning Side: 3 av 61 1 ARBEIDETS OMFANG Denne reléplanen dekker utgående linjevern og samleskinnevern på følgende utgående linjeavganger: Krossen omformerstasjon: Utgående linje mot Nodeland Leivoll omformerstasjon: Utgående linje mot Marnadal Utgående linje mot Audnedal Sira omformerstasjon: Utgående linje mot Gyland Utgående linje mot Sira stasjon Utgående linje mot Moi Kjelland omformerstasjon: Utgående linje mot Helleland Utgående linje mot Egersund Gandal omformerstasjon: Utgående linje mot Klepp Utgående linje mot Sandnes Utgående linjevern består av distansevern, overstrømsvern og underspenningsvern. Samleskinnevern består av underspenningsvern.

4 Energiforsyning Side: 4 av 61 ENLINJE SKJEMA Enlinjeskjema av omformerstasjoner og utgående linjeavganger. Gandal Kjelland Sira omformerstasjon omformerstasjon omformerstasjon Sandnes Klepp Egersund Helleland Moi Gyland Leivoll omformerstasjon Krossen omformerstasjon Audnedal Marnadal Nodeland

5 Energiforsyning Side: 5 av 61 3 GENERELLE KRITERIA FOR INNSTILLING OG MARGINER 3.1 Innstilling av distansevern Distansevernet har to eller flere impedanssoner med ulik tidsforsinkelse. Sone 1 er momentan og dekker normalt 85 % av strekningen mellom to omformerstasjoner. Man bør imidlertid ikke stille sone 1 ut over ca. 65 km siden man da kan komme i konflikt med laststrømmen. For Jernbaneverkets strekninger gir det derfor en anbefalt innstilling for distansevernenes sone 1 mellom 6 og 85 % av avstanden til neste stasjon. Sone 1 skal være momentan, tidsforsinkelse benyttes ikke. Sone skal stilles inn for å gi sikker dekning av hele strekningen frem til neste stasjon. Normalt er en innstilling på 1 % av strekningen tilstrekkelig for at vernet sikkert skal dekke hele strekningen inkludert usikkerheter. For at distansevernet skal kunne detektere feil selv med en viss tilbakemating fra tog på strekningen kan det være ønskelig å stille distansevernets sone enda høyere. Imidlertid skal man normalt ikke stille sone så langt at den når ut over neste streknings momentanområde dersom sideinnmatingen fra stasjonen mellom bortfaller. Tidsforsinkelse for sone innstilles normalt på ms. Sone på strekningen A-B skal derfor stilles inn etter følgende impedanser: Krav 1: Sone skal være større enn 1, (Zab+ Rlysbue) Krav : Sone skal være mindre enn,87 Zab +,74 b1 (b1 er her rekkevidden for momentansonen på neste strekning). Krav sikrer at det er 15 % margin (begge veier) mot at sone overskrider sone 1 på neste strekning. Krav 1 er viktigst dersom kravene ikke kan forenes. Krav kan unngås dersom man tar hensyn til sideinnmating eller benytter tidsselektivitet. Ved sirkulær eller mho impedanskarakteristikk benyttes ikke overgangsmotstand, ved rektangulær impedanskarakteristikk vil normalt et tillegg i resistiv retning på 1, x Rlysbue være tilstrekkelig. Rlysbue beregnes ut fra en lysbuespenning på,5 kv:,5kv R lysbue Formel 1 I K min

6 Energiforsyning Side: 6 av Innstilling av overstrømsvern Overstrømsvern trenger ikke dekke hele strekningen mellom to stasjoner. Hovedhensikten med overstrømsvern er å koble ut store kortslutningsstrømmer nær stasjonene raskt. For å dimensjonere utkoblingstiden skal man ta hensyn til at produktet av tid x strøm ikke skal overskride 1 As Inverstidsreleér Innstilt startverdi for reléet, I s, (forsinket utkobling) innstilles etter formel. I Formel η bel 1, Is,75 Ik min I bel : Maksimal belastningsstrøm I kmin : Minimal kortslutningsstrøm på enden av strekningen (inkludert overgangsmotstand) η: Vernets tilbakegangsforhold Dersom formel ikke kan oppfylles og distansevernet dekker strekningen tilstrekkelig hurtig i forhold til grensen på 1 As vil venstre side av formel to være bestemmende. Momentanverdien innstilles etter formel I mom 1, k I Formel 3 t kmaks I kmaks : Maksimal kortslutningsstrøm på enden av strekningen (uten overgangsmotstand) k t : Strømreleenes transiente overregningsfaktor (k t >1) 3.. Overstrømsreleér uten tidsforsinkelse Dersom overstrømsvernet kun består av et momentansrelé innstilles det etter formel 4: 1, I bel I s 1, η k t I kmaks Formel 4 Normalt velges laveste verdi som oppfyller uttrykket i formel 4.

7 Energiforsyning Side: 7 av Underspenningsvern Underspenningsvern skal være tidselektive i forhold til vern på utgående linje. Underspenningsvern benyttet som samleskinnevern skal verne samleskinnen og tilkoblede komponenter mot kortslutning og skal i tillegg være et reservevern ved svikt i vern på utgående der det ikke er montert egne underspenningsvern på utgående linjeavganger. Samleskinnevernet skal løse effektbryteren i samtlige linjefelt tilkoblet samleskinnen. Gjeninnkobling skal ikke foretas og bryterne skal gå i blokkering. Underspenningsvern på utgående linjeavgang skal løse respektive effektbryter. Gjeninnkobling skal prøves. 3.4 Tidsselektivitet Tidsselektivitet anses oppnådd dersom forskjellen i funksjonstid (egentid i vernet + innstilt forsinkelse) t oppfyller: der: t b t t t marg t t b +t t +t marg Formel 5 Brytertiden Reléets tilbakegangstid Sikkerhetsmargin (1 ms) Som en hovedregel kan man redusere funksjonstiden og benytte t ms for elektroniske reléer t 3 ms for mekaniske reléer

8 Energiforsyning Side: 8 av 61 4 KORTSLUTNINGSBEREGNINGER Kortslutningsberegningene baserer seg på følgende installerte omformerytelse: Omformerytelse Maksimal ytelse Minimal ytelse Nelaug omformerstasjon x ASEA Q38 ( x 5,8 MVA) Krossen x ASEA Q38 ( x 5,8 omformerstasjon MVA) Leivoll 1 x ASEA Q38 (1 x 5,8 omformerstasjon MVA) Sira omformerstasjon x ASEA Q38 ( x 5,8 MVA) Kjelland x6,mva omformerstasjon (Statisk omformer) Gandal x ASEA Q38 ( x 5,8 omformerstasjon MVA) 1 x ASEA Q38 (1 x 5,8 MVA) 1 x ASEA Q38 (1x 5,8 MVA) 1 x ASEA Q38 (1 x 5,8 MVA) 1 x ASEA Q38 (1x 5,8 MVA) 1x6,MVA 1 x ASEA Q38 (1x 5,8 MVA) Kortslutningsreaktans for ASEAs Q38 omformervogn: Merkeytelse generator S N 4MVA Merkespenning generator U N 4kV Merkeytelse enfasetransformator S N 4MVA Merkespenning enfasetransformator U N1 4kV,U N 16,6kV Z base (ref 16 kv) U /S N 166 / 4 68,89 ohm X d (ref 16 kv),98 pu,98 pu x 68,89 ohm 6,75 ohm X T (ref 16 kv),31 pu,31 pu x 68,89 ohm,15 ohm For roterende aggregatet av typen ASEA Q38 gjelder: Kortslutning fra fullast (/1 grunnlast, gir maksimal kortslutningsstrøm) for et Q38 aggregat gir en I K på 4 A, Benytter man en spenning på 16,5 kv sekundært på enfasetransformatoren gir det en justert kortslutningsreaktans per omformeraggregat på 7,4 ohm. Med justert kortslutningsreaktans menes at reaktansen er lavere enn den fysiske reaktansen på grunn av økt indre spenning i aggregatet som følge av full magnetisering før feilen oppstår. Kortslutning fra tomgang (gir minimal kortslutningsstrøm) gir en kortslutningsreaktans per omformeraggregat på; X d +X T 6,75 +,15 ohm 8,9 ohm For Kjelland omformerstasjon gjelder: I henhold til SAT protokoll leverer hvert aggregat i Kjelland ca 47 A ved kortslutning nær stasjonen. Dette gir: Z base 16,5 kv / 47 A 35,1 ohm pr. aggregat. Så lenge feilimpedansen er lavere enn Z base vil omformerstasjonen ligge i strømgrense. Dersom feilimpedansen er høyere enn Z base vil omformerstrømmen være begrenset av spenningen og utspenningen holdes konstant lik 16,5 kv.

9 Energiforsyning Side: 9 av 61 Maksimal kortslutningsytelse beregnes i utgangspunktet med hele 15 kv anlegget samkjørt, minimal kortslutningsytelse beregnes med oppdelt nett, overgangsmotstand i feilstedet og minimal ytelse i stasjonene. På grunn av varierende spenningsstatikk og tomgangsspenning benyttes 16,5 kv ved beregning av maksimal kortslutningsstrøm og 16, kv ved beregning av minimal kortslutningsstrøm. Kontaktledningsdata Strekning Lengde [km] Spesifikk impedans [ohm/km] Total strekningsimpedans [ohm] Nelaug Krossen 85.84,1 + j,1 1 18, + j 18, Krossen Leivoll 4,14, + j,19 8,4 + j 8, Leivoll Sira 58,854, + j,19 11,8 + j 11, Sira Kjelland 5,47,178 + j,14 3 9,3 + j 11, Kjelland Gandal 61,,169 + j,6 3 1,3 + j 1,6 Gandal Stavanger 17,13,169 + j,6 3,9 + j 3,5 1 Forutsatt impedans, ikke målt. Forutsatt impedans, ikke målt. Anlegget er under ombygging. 3 Målt mai.

10 Energiforsyning Side: 1 av Krossen Omformerstasjon Strekningen Krossen Leivoll: Maksimal kortslutningsstrøm fra Krossen, utgående linjeavgang Nodeland, ved kortslutning på Leivoll: Leivoll 8,4 + j 8, ohm 18 + j 18 ohm Krossen Nelaug 16,5 kv j 3,71 ohm j 3,71 ohm Figur 1 Maksimal kortslutningsstrøm fra Krossen ved kortslutning på Leivoll Impedans sett fra feilstedet på Leivoll: Z 8,4 + j 8, + ((18 + j 18 + j 3,71) x j 3,71)/ (18 + j 18 + j 3,71) + j 3,71)) 8,66 + j 11,36 ohm Ikmaks Nodeland 16,5 kv / (8,66 + j 11,36) ,7 A Bidraget fra Nelaug kan man se neglisjere som regnestykket under viser: Feilimpedans uten Nelaug omformerstasjon: Z uten Nelaug 8,4 + j 8, + j 3,71 8,4 + j 11,71 ohm Ikmaks Nodeland uten Nelaug 16,5 kv / (8,4 + j 11,71) ,4 I beregningene videre vil derfor kun nærmeste stasjon tas med i kortslutningsberegningene. Ved kortslutning rett ved en stasjon vil nabostasjonen allikevel tas med.

11 Energiforsyning Side: 11 av 61 Total kortslutningsstrøm på Krossen kan beregnes ut fra figur : 8,4 + j 8, ohm 18 + j 18 ohm Leivoll Feilsted Krossen Nelaug j 7,4 ohm 16,5 kv j 3,71 ohm j 3,71 ohm Figur Maksimal kortslutningsstrøm på Krossen Z feilsted (8,4 + j 15,4) (j 3,71) (18 + j 18 + j 3,71),46 + j,85 ohm Maksimal kortslutningsstrøm på Krossen Ik maks Krossen 16,5 kv /,46 + j, ,8 A Bidrag fra Leivoll 16,5 kv / (8,4 + j 8, + j 7,4) ,4 A Bidrag fra utgående linje i Krossen mot Nodeland ,8 A ,4 A ,6 A Bidrag fra Nelaug 16,5 kv / (18 + j 18 + j 3,71) 585-5,3 A Minimal kortslutningsstrøm fra Krossen, utgående linjeavgang Nodeland, ved kortslutning på Leivoll: Leivoll Rlysbue 8,4 + j 8, Krossen 16, kv j 8,9 ohm Figur 3 Minimal kortslutningsstrøm fra Krossen ved kortslutning på Leivoll Ikmin uten lysbue Nodeland 16, kv / (8,4 + j 8, + j 8,9) ,6 A Med lysbue på Rlysbue 5 / 858,9 ohm får man en Ikmin på:

12 Energiforsyning Side: 1 av 61 Ikmin Nodeland 16, kv / (,9 + 8,4 + j 8, + j 8,9) , A, benytter denne Ikmin verdien videre. 4. Leivoll omformerstasjon 4..1 Strekningen Leivoll Krossen Maksimal kortslutningsstrøm fra Leivoll, utgående linjeavgang mot Marnadal, ved kortslutning på Krossen kan beregnes ut fra figur 4. Krossen 8,4 + j 8, ohm Leivoll 16,5 kv j 7,4 ohm Figur 4 Maksimal kortslutningsstrøm fra Leivoll ved kortslutning på Krossen Impedans sett fra feilstedet på Krossen: Z 8,4 + j 8, + j 7,4 ohm 8,4 + j 15,4 ohm Ik maks Marnadal 16,5 kv / (8,4 + j 15,4) ,4 A Maksimal kortslutningsstrøm ved Leivoll, mating fra alle stasjoner, Kjelland omformer neglisjeres (Nelaug kunne også vært sett bort fra): 11,8 + j 11, ohm 8,4 + j 8, ohm 18 + j 18 ohm Sira Leivoll Feilsted Krossen Nelaug j 3,71 ohm j 7,4 ohm 16,5 kv j 3,71 ohm j3,71 ohm Figur 5 Maksimal kortslutningsstrøm på Leivoll Z Leivoll (8,67 + j 11,35) (11,8 + j 11, + j 3,71) j 7,4 1,7 + j 3,91 ohm

13 Energiforsyning Side: 13 av 61 Ikmaks Leivoll 16,5 kv / (1,7 + j 3,91 ohm) A Bidrag fra Krossen 16,5 kv / (8,4 + j 8, + j 3,71) ,3 A (Har sett bort fra Nelaug) Bidrag fra Leivoll ved feil på utgående linje mot Marnadal A ,3 A ,8 A Bidrag fra Sira 16,5 kv / (11,8 + j 11, + j 3,71) ,6 A Bidrag fra Leivoll ved feil på utgående linje mot Audnedal A ,6 A ,4 A Minimal kortslutningsstrøm fra Leivoll ved kortslutning på Krossen kan beregnes ut fra Rlysbue 8,4 + j 8, ohm Krossen Leivoll 16, kv j 8,9 ohm Figur 6 Minimal kortslutningsstrøm fra Leivoll med kortslutning på Krossen Ik min uten lysbue 16, kv / 8,4 + j 8, + j 8,9 hm A R lysbue,5 kv / 858 A,9 ohm Tar man med lysbuemotstanden får man: Ikmin Nodeland 16, kv / (,9 + 8,4 + j 8, + j 8,9) , A, benytter denne Ikmin verdien videre.

14 Energiforsyning Side: 14 av Strekningen Leivoll - Sira Maksimal kortslutningsstrøm fra Leivoll, utgående linjeavgang mot Audnedal, ved kortslutning på Sira kan beregnes ut fra figur 7. Sira 11,8 + j 11, ohm Leivoll 16,5 kv j 7,4 ohm Figur 7 Maksimal kortslutningsstrøm fra Leivoll ved kortslutning på Krossen Impedans sett fra feilstedet på Sira: Z 11,8 + j 11, + j 7,4 ohm 11,8 + j 18,6 ohm Ik maks Audnedal 16,5 kv / (11,8 + j 18,6) ,6 A Minimal kortslutningsstrøm fra Leivoll ved kortslutning på Sira kan beregnes ut fra Rlysbue 11,8 + j 11, ohm Sira Leivoll 16, kv j 8,9 ohm Figur 8 Minimal kortslutningsstrøm fra Leivoll med kortslutning på Krossen Ik min uten lysbue 16, kv / 11,8 + j 11, + j 8,9 ohm A R lysbue,5 kv / 695 A 3,6 ohm Tar man med lysbuen får man: Ikmin Audnedal 16, kv / (3,6 + 11,8 + j 11, + j 8,9) 639-5,5 A, benytter denne Ikmin verdien videre.

15 Energiforsyning Side: 15 av Sira omformerstasjon Strekningen Sira - Leivoll Maksimal kortslutningsstrøm fra Sira ved kortslutning på Leivoll er beregnet til ,6 A Maksimal kortslutningsstrøm på Sira kan beregnes ut fra figur 9. 9,3 + j 11, ohm 11,8 + j 11, ohm Kjelland Feilsted Sira Leivoll Ik94 A 16,5 kv j 3,71 ohm j 7,4 ohm Figur 9 Maksimal kortslutningsstrøm på Sira Feilimpedansen som Kjelland vil se er lik kl-impedansen fra Kjelland til Sira 14,6-5,3 ohm. Z base 35,11 / 17,55 ohm > kl- impedansen. Kjelland vil derfor ligge i strømgrense som er definert til 94 A for begge aggregatene samlet. Ik for Kjelland vil ha en vinkel lik kontaktledningsimpedansen. Ik Kjelland 94-5,3 A Maksimal kortslutningsstrøm ved Sira: IkmaksSira 94-5,3 A + 16,5 kv / ((11,8 + j 11, + j7,4) j 3,71) 94-5,3 A ,5 A , A Bidrag fra Leivoll 16,5 kv / (11,8 + j 11, + j 7,4) ,6 A Minimal kortslutningsstrøm fra Sira ved kortslutning på Leivoll kan beregnes ut fra figur 1. Rlysbue 11,8 + j 11, ohm Leivoll 16, kv Sira j 8,9 ohm Figur 1 Minimal kortslutningsstrøm fra Sira ved kortslutning på Leivoll

16 Energiforsyning Side: 16 av 61 Ik min uten lysbue 16, kv / 11,8 + j 11, + j 8,9 ohm A R lysbue,5 kv / 695 A 3,6 ohm Tar man med lysbuen får man: Ikmin Gyland 16, kv / (3,6 + 11,8 + j 11, + j 8,9) 639-5,5 A, benytter denne Ikmin verdien videre Strekningen Sira Kjelland Maksimal kortslutningsstrøm fra Sira ved kortslutning ved Kjelland kan beregnes ut fra figur 11. Kjelland 9,3 + j 11, ohm Sira 16,5 kv j 3,71 ohm Figur 11 Maksimal kortslutningsstrøm fra Sira ved kortslutning ved Kjelland Ikmaks Moi 16,5 kv / (9,3 + j 11, + j 3,71) ohm A Minimal kortslutningsstrøm fra Sira ved kortslutning ved Kjelland kan beregnes ut fra figur 1. Rlysbue 9,3 + j 11, ohm Kjelland Sira 16, kv j 8,9 ohm Figur 1 Minimal kortslutningsstrøm fra Sira ved kortslutning ved Kjelland Ikmin Moi 16, kv / (9,3 + j 11, + j 8,9) ohm A R lysbue,5 kv / 731 A 3,4 ohm Tar man med lysbuen får man:

17 Energiforsyning Side: 17 av 61 Ikmin Moi 16, kv / (3,4 + 9,3 + j 11, + j 8,9) ,7 A, benytter denne Ikmin verdien videre. 4.4 Kjelland omformerstasjon Maksimal kortslutningsstrøm fra Kjelland både ved kortslutning ved Gandal og ved Sira er 94 A. Se figur 13 som angir kortslutningsstrøm med ett og to aggregater som funksjon av avstand til feilen. Figur 13 gjelder fra Kjelland mot Gandal men tilsvarende kurve kan settes opp for feilstrømmen mot Sira. 1 Ett aggregat To aggregater 9 Kortslutningsstrøm [A] Avstand fra Kjelland (mot Gandal) [km] Figur 13 Kortslutningsstrøm fra Kjelland som funksjon av avstand til feil Maksimalt bidrag fra Sira ved kortslutning på Kjelland 16,5 kv / (9,3 + j 11, + j 3,71) ohm A Maksimalt bidrag fra Gandal ved kortslutning på Kjelland 16,5 kv / (1,3 + j 1,6 + j 3,71) ohm A Minimal kortslutningsstrøm fra Kjelland er 47 A (ett aggregat i drift) i begge retninger. Rlysbue,5 kv / 47 A 5,3 ohm

18 Energiforsyning Side: 18 av Gandal omformerstasjon Strekningen Gandal - Kjelland Maksimal kortslutningsstrøm fra Gandal, utgående linjeavgang mot Klepp, ved kortslutning på Kjelland kan beregnes ut fra figur 14. Kjelland 1,3 + j 1,6 ohm Gandal 16,5 kv j 3,71 ohm Figur 14 Maksimal kortslutningsstrøm fra Gandal ved kortslutning på Kjelland Impedans sett fra feilstedet på Kjelland: Z 1,3 + j 1,6 + j 3,71 ohm 1,3 + j 16,31 ohm Ik maks Klepp 16,5 kv / (1,3 + j 16,31) ,7 Maksimalt bidrag fra Kjelland ved kortslutning på Gandal er 94 5,7 A Minimal kortslutningsstrøm fra Gandal ved kortslutning ved Kjelland kan beregnes ut fra figur 15. Rlysbue 1,3 + j 1,6 ohm Kjelland Gandal 16, kv j 8,9 ohm Figur 15 Minimal kortslutningsstrøm fra Sira ved kortslutning ved Kjelland Ikmin Sira 16, kv / (1,3 + j 1,6 + j 8,9) ohm ,4 A R lysbue,5 kv / 679 A 3,7 ohm

19 Energiforsyning Side: 19 av 61 Tar man med lysbuen får man: Ikmin Klepp 16, kv / (3,7 + 1,3 + j 1,6 + j 8,9) ,9 A, benytter denne Ikmin verdien videre 4.5. Strekningen Gandal Stavanger Maksimal kortslutningsstrøm fra Gandal, utgående linjeavgang mot Sandnes, ved kortslutning på Stavanger kan beregnes ut fra figur 14. Stavanger,9 + j 3,5 ohm Gandal 16,5 kv j 3,71 ohm Figur 16 Maksimal kortslutningsstrøm fra Gandal ved kortslutning på Stavanger Impedans sett fra feilstedet på Stavanger: Z,9 + j 3,5 + j 3,71 ohm,9 + j 7,1 ohm Ik maks Klepp 16,5 kv / (,9 + j 7,1) , Maksimalt bidrag fra Kjelland ved kortslutning på Gandal er 94 5,7 A Minimal kortslutningsstrøm fra Gandal ved kortslutning ved Stavanger kan beregnes ut fra figur 17. Rlysbue,9 + j 3,5 ohm Stavanger Gandal 16, kv j 8,9 ohm Figur 17 Minimal kortslutningsstrøm fra Gandal ved kortslutning på Stavanger Ikmin Sandnes 16, kv / (,9 + j 3,5 + j 8,9) ohm 17-76,8 A R lysbue,5 kv / 17 A 1,97 ohm

20 Energiforsyning Side: av 61 Tar man med lysbuen får man: Ikmin Sandnes 16, kv / (1,97 +,9 + j 3,5 + j 8,9) ,6 A, benytter denne Ikmin verdien videre

21 Energiforsyning Side: 1 av 61 5 TID-STRØM- OG IMPEDANSPLAN- DIAGRAMMER Felles for alle utgående linjer er minimalspenningsreleér som vern av samleskinne og som reservevern på utgående linjer. Samleskinnevern stilles inn på 4 kv uten tidsforsinkelse. Dette er en innstilling som teoretisk vil kunne føre til bryterfall med påfølgende blokkering av alle effektbryterne tilknyttet samleskinnen ved kortslutning nærmere enn 5 km til stasjonen. På grunn av erfaringsmessig få tilfeller av feilutkobling anbefales allikevel innstillingspraksisen videreført. Minimalspenning for utgående linjer er i dag innstillt på 1 kv og en tidsforsinkelse på sekunder. Innstillingen beholdes. 5.1 Krossen omformerstasjon Utgående linjeavgang mot Leivoll (Nodeland) Ikmaks Nodeland 1144 A Ikmin Nodeland 797 A Impedans mellom Krossen og Leivoll: 8,4 + j 8, ohm Impedans mellom Leivoll og Sira: 11,8 + j 11, ohm CT R 4 / 5 8 (omsetningsforhold strømtrafo ) VT R 16 / ,455 (omsetningsforhold spenningstrafo) Innstilling av overstrømsvern Overstrømsvern type AEG RSBy. Momentant overstrømsvern uten mulighet for tidsforsinkelse eller flere trinn. η og k t for vernet er ikke kjent men det antas her at η,9ogk t er 1,18. Anbefalt innstilt verdi for overstrømsvernet i Krossen utgående linje mot Nodeland (Leivoll): 8 1, I s 1, 1, A >,9 143 I s 16 A Maksimalt bidrag fra Leivoll ved kortslutning på Krossen er beregnet til 939 A. For at overstrømsvernet på utgående linje mot Nodeland ikke skal kunne løse på feil ved noen av de andre avgangene må overstrømsvernet stilles inn med tilstrekkelig margin mot denne feilstrømmen. Benytter her samme marginer som ved innstilling mot maksimal kortslutningsstrøm, samme fremgangsmåte vil bli benyttet i de etterfølgende innstillingsberegninger men formelen vil kun bli vist en gang: I s 1, 1,18 939A 133A På bakgrunn av begrensningene over blir anbefalt innstilling av overstrømsvernet i Krossen, utgående linje mot Nodeland (Leivoll) 16 A primært. Sekundært 16 x 5/4 A. Maksimal rekkevidde for overstrømsvernet på utgående linje Nodeland kan beregnes ut fra:

22 Energiforsyning Side: av 61 I Z kmaks U n + Z feil Z feil U I n Z kmaks ,95Ω Z feil 48,34 p p ( R 48,34 134,56 L + X p 134,56,35 L ) 6,95 p (8,4 + 8, ) Overstrømsvernets lavstrømstrinn dekker altså maksimal 35 % av strekningen mellom Krossen og Leivoll Innstilling av distansevern Distansevern av typen RYZBE med mho karakteristikk. Overgangsmotstand tas altså ikke med i innstillingen. Sone 1 innstilles til,85 x Z Krossen Leivoll,85 x 11,6 ohm 9,86 ohm (primært). Dekker en strekningslengde L1 9,86 ohm /,76 ohm/km 35,7 km. Sone innstilles etter følgende krav: Krav 1: Sone skal være større enn 1, (Zab+ Rlysbue) Krav : Sone skal være mindre enn,87 Zab +,74 b1 Krav 1 gir: 1, x 11,6 13,9 ohm Krav gir:,87 x 11,6 +,74 x 13,8,3 ohm, (tilsvarer 1,75 ganger strekningslengden.) Benytter, ohm siden det gir best dekning ved tilbakemating på strekningen og høyest dekning av overgangsmotstand i feilstedet. Dette er spesielt viktig siden det per i dag ikke er montert sonegrensebryter på strekningen. Sone dekker da en strekningslengde L ohm /,76 ohm/km 7,46 km. Vernets interne impedans Z k 3,95ohm. l k Z Z k kl VT CT R R 3,95,76 16 / / 5 km Faste vinkler: ϕ 1 7 ϕ 14 ϕ k 47 cos( ϕ1 ϕkl ) a 1 l P cos( ϕ ϕ ) L cos(7 43,6) cos(7 47) 35,7 k 1 1 k 1 71

23 Energiforsyning Side: 3 av 61 cos( ϕ ϕkl ) a 1 l P cos( ϕ ϕ ) L cos(14 43,6) cos(14 47) 7,46 k k 1 a1 Nodeland Z< 37 Reaktans [ohm] Leivoll Resistans [ohm] Sira sone 1 sone linjen Tidsforsinkelse sone 1: s Tidsforsinkelse sone : ms di/dt A/ ms 5. Leivoll omformerstasjon 5..1 Utgående linjeavgang mot Krossen (Marnadal) Ikmaks Marnadal 939 A Ikmin Marnadal 796 A Impedans mellom Leivoll og Krossen: 8,4 + j 8, ohm Impedans mellom Krossen og Nelaug : 18, + j 18, ohm CT R 8 / 5 16 VT R 16 / , Innstilling av overstrømsvern Overstrømsvern type ABB RAIDK 1 med valgbar inverstid (NI,VI,EI,RI etc.) og momentan tidskarakteristikk

24 Energiforsyning Side: 4 av 61 η Vernets tilbakegangsforhold,95 k t Strømreleenes transiente overregningsfaktor 1,5 Egentid i vernet er oppgitt til < 8 ms Anbefalt innstilling av overstrømsvernet: 8 1, I s, > 11 I s 597,95 I s velges til 11 A for ikke å gi utløseimpuls på laststrømmer. Sekundært 5/8 x 11 A 6,31 A. I mom 1, 1, A Som beregningene i kapittel 4..1 viser vil strømmen fra Krossen maksimalt være 1144 A ved kortslutning nær Leivoll. Momentantrinnet må stilles slik at det ikke løser uselektivt for denne strømmen. I mom velges derfor til 16 A. Sekundært 5/8 x 16 A 1 A. Inverskarakteristikk velges til RI og k settes lik,5, dette gir tilstrekkelig tidsselektivitet overfor feil på andre utgående linjer. Figur 18 angir karakteristikken tegnet med logaritmisk skala. Forholdet I/Is angir målt strøm I dividert på innstilt startstrøm Is. Momentangrensen er ikke tegnet inn. Figur 18 vil gjelde for alle overstrømsvern med RI karakteristikk i denne reléplanen. 1 Tid [s] Strøm I/Is Figur 18 RI inverskarakteristikk, k,5 Maksimal dekning for overstrømsvernet kan beregnes ut fra:

25 Energiforsyning Side: 5 av 61 I Z kmaks U n + Z feil Z feil U I n Z kmaks ,74Ω Z feil p ( R 115,34 p 115,34 134,56 L + X p 134,56,86 L ) 1,74 p (8,4 + 8, ) Overstrømsvernets lavstrømstrinn dekker altså maksimal 86 % av strekningen mellom Leivoll og Krossen Innstilling av distansevern Distansevern Siemens 7SA517 Inneholder meget hurtig kortslutningsvern I>>> med egentid på < 3 ms. k t ikke kjent. Distansevernets sone 1 innstilles til,85 x 11,6 ohm 9,86 ohm. Sekundært: 8 CTr Z 1sek Z 5 1prim 9,86 1, 85Ω VT 16 r 11 Vinkelbegrensninger: Z1 Alfa: -45 Z1 Beta: 135 Tidsforsinkelse for sone 1 velges til s. Sone innstilles etter følgende krav: Krav 1: Sone skal være større enn 1, (Zab+ Rlysbue) Krav : Sone skal være mindre enn,87 Zab +,74 b1 Krav 1 gir: 1, x 11,6 13,9 ohm Krav gir:,87 x 11,6 +,74 x 1,6 6,8 ohm, (tilsvarer,5 ganger strekningslengden.) Benytter en innstilling på 6 ohm for sone. Dette vil gi den beste dekning ved tilbakemating på strekningen og høyest dekning av overgangsmotstand i feilstedet. Dette er spesielt viktig siden det foreløpig ikke er montert sonegrensebryter på strekningen. Sekundært: CT Z sek VT Vinkelbegrensninger: Z Alfa: 3 Z Beta: 135 r r 8 Z 5 prim 6 8, 6Ω 16 11

26 Energiforsyning Side: 6 av 61 Marnadal Z< X R Sone1 Sone Linjen Z1 stilles inn for å dekke 85 % av hele avstanden mellom Leivoll og Nelaug ved forbikobling av Krossen omformerstasjon: Z1,85 x 37,5 31,49 ohm 8 CTr Z1 sek Z 5 1prim 31,49 34, 64Ω VT 16 r 11 Z stilles inn for å dekke 1 % av hele avstanden mellom Leivoll og Nelaug ved forbikobling av Krossen: Z 1, x 37,5 44,46 ohm

27 Energiforsyning Side: 7 av 61 8 CTr Z sek Z 5 prim 44,46 48, 91Ω VT 16 r 11 Vinkelbegrensningene for Z1 og Z er de samme som for Z1 og Z. Tidsforsinkelse sone 1: s Tidsforsinkelse sone : ms, TL benyttes ikke. di/dt A/ ms På grunn av muligheten for å benytte merkede impedanssoner (Z1 og Z ) ved forbikobling av Krossen omformerstasjon burde Nød UMZ burde normalt innstilles på,8 ganger kortslutningsstrømmen ved Z. Dette utgjør en kortslutningsstrøm på,8 x 16/ (48,91 44,6 + j 8,9 ohm) 33 A. Dette er så lavt at man kan forvente problemer med togfremføringen. Benytter derfor en innstilling på,75 x Ikmin Marnadal,75 x A. Sekundært 597 x 5/8 3,73 A. Tidsforsinkelse ms. Dette vil føre til at man har sikker dekning av UMZ vernet på strekningen Leivoll - Krossen men at man ikke har denne ekstra sikkerheten i en situasjon med forbikoblet omformerstasjon på Krossen. I>>> stilles inn på 16 A. Sekundært 5/8 x 16 A 1 A. Ingen tidsforsinkelse 5.. Utgående linjeavgang mot Sira (Audnedal) Ikmaks Audnedal 748 A Ikmin Audnedal 639 A Impedans mellom Leivoll og Sira: 11,8 + j 11, ohm Impedans mellom Sira og Kjelland: 9,3 + j 11, ohm CT R 8 / 5 16 VT R 16 / , Innstilling av overstrømsvern Overstrømsvern type ABB RAIDK 1 Anbefalt innstilling av overstrømsvernet: 8 1, I s, I s 479A,95 I s velges til 11 A, Sekundært 5/8 x 11 A 6,31 A. I mom 1, 1, A Som beregningene i kapittel 4..1 viser vil strømmen fra Sira maksimalt være 868 A ved kortslutning nær Leivoll. Momentantrinnet må stilles slik at det ikke løser uselektivt for denne strømmen. Velger I mom 1 A. Sekundært 5/8 x 1 A 7,5 A Inverskarakteristikk velges til RI og k settes lik,5.

28 Energiforsyning Side: 8 av 61 Maksimal dekning for overstrømsvernet kan beregnes ut fra: I Z kmaks U n + Z feil Z feil U I n Z kmaks ,1Ω Z feil 15,7 p ( R L + X L ) p 64,7 11,1 p (11,8 + 11, ) 15,7 p,47 64,7 Overstrømsvernet dekker altså maksimalt 47 % av strekningen frem til Sira Innstilling av distansevern Distansevern Siemens 7SA517 Distansevernets sone 1 innstilles til,85 x 16,7 ohm 13,83 ohm. Sekundært: 8 CTr Z 1sek Z 5 1prim 13,83 15, 1Ω VT 16 r 11 Vinkelbegrensninger: Z1 Alfa: -45 Z1 Beta: 135 Tidsforsinkelse for sone 1 velges til s. Sone innstilles etter følgende krav: Krav 1: Sone skal være større enn 1, (Zab+ Rlysbue) Krav : Sone skal være mindre enn,87 Zab +,74 b1 Krav 1 gir: 1, x 16,7 19,5 ohm Krav gir:,87 x 16,7 +,74 x 1,38 3,3 ohm, (tilsvarer 1,43 ganger strekningslengden.) Benytter en innstilling på 3,3 ohm for sone. Dette vil gi den beste dekning ved tilbakemating på strekningen og høyest dekning av overgangsmotstand i feilstedet. Sekundært: 8 CTr Z sek Z 5 prim 3,3 5, 63Ω VT 16 r 11 Vinkelbegrensninger: Z Alfa: 3 Z Beta: 135

29 Energiforsyning Side: 9 av 61 Audnedal Z< X R Sone 1 Sone Linjen Z1 stilles inn for å dekke 85 % av hele avstanden mellom Leivoll og Kjelland ved forbikobling av Sira omformerstasjon: Z1,85 x 3,77 6,16 ohm 8 CTr Z1 sek Z 5 1prim 6,16 8, 78Ω VT 16 r 11 Z stilles inn for å dekke 1 % av hele avstanden mellom Leivoll og Kjelland ved forbikobling av Sira: Z 1, x 3,77 36,9 ohm 8 CTr Z sek Z 5 prim 36,9 4, 6Ω VT 16 r 11

30 Energiforsyning Side: 3 av 61 Vinkelbegrensningene for Z1 og Z er de samme som for Z1 og Z. Tidsforsinkelse sone 1: s Tidsforsinkelse sone : ms. TL benyttes ikke. di/dt A/ ms Nød UMZ vernet stilles på,75 x Ikmin Audnedal,75 x A. Sekundært 479 x 5/8 3, A. Tidsforsinkelse ms. I>>> stilles inn på 1 A. Sekundært 5/8 x 1 A 7,5 A. Tidsforsinkelse benyttes ikke.

31 Energiforsyning Side: 31 av Sira omformerstasjon Utgående linjeavgang mot Leivoll (Gyland) Ikmaks Gyland 868 A Ikmin Gyland 639 A Impedans mellom Sira og Leivoll: 11,8 + j 11, ohm Impedans mellom Leivoll og Krossen: 8,4 + j 8, ohm CT R 4 / 5 8 VT R 16 / , Innstilling av overstrømsvern Overstrømsvern type AEG RSBy. Momentant overstrømsvern uten mulighet for tidsforsinkelse eller flere trinn. η og k t for vernet er ikke kjent men det antas her at η,9ogk t er 1,18. Anbefalt innstilt verdi for overstrømsvernet i Krossen utgående linje mot Nodeland (Leivoll): 8 1, I s 1, 1,18 868A >,9 143 I s 19 A Maksimalt bidrag fra Leivoll ved kortslutning på Sira er beregnet til 748 A. En innstilling på 15 A vil derfor være tilstrekkelig. Anbefalt innstilling av overstrømsvernet på utgående linjeavgang mot Gyland er 15 A. Sekundært 5/4 x 15 A 15,6 A. Maksimal rekkevidde for overstrømsvernet på utgående linje Gyland kan beregnes ut fra: I Z U kmaks n + Z feil Z feil U I n Z kmaks ,3Ω Z feil 1,6 p p ( R p 64,68 1,6 64,68 L + X,38 L ) 1,3 p (11,8 + 11, ) Innstilling av distansevern Distansevern av typen RYZBE med mho karakteristikk. Overgangsmotstand tas altså ikke med i innstillingen. Sone 1 innstilles til,85 x 16,7 ohm 13,83 ohm (primært). Dekker en strekningslengde L1 13,83 ohm /,76 ohm/km 5,11 km. Sone innstilles etter følgende krav: Krav 1: Sone skal være større enn 1, (Zab+ Rlysbue)

32 Energiforsyning Side: 3 av 61 Krav : Sone skal være mindre enn,87 Zab +,74 b1 Krav 1 gir: 1, x 16,7 19,5 ohm Krav gir:,87 x 16,7 +,74 x 9,86 1,45 ohm, (tilsvarer 1,3 ganger strekningslengden.) Benytter 1,45 ohm siden det gir best dekning ved tilbakemating på strekningen og høyest dekning av overgangsmotstand i feilstedet. Dekker en strekningslengde L 1,45 ohm /,76 ohm/km 77,71 km. Vernets interne impedans Z k 3,95ohm. l k Z Z k kl VT CT R R 3,95,76 16 / / 5 km Faste vinkler ϕ 1 71 ϕ 19 ϕ k 47 cos( ϕ1 ϕkl ) a 1 l P cos( ϕ ϕ ) L cos(71 43,5) 1 6 cos(71 47) 5,11 k 1 1 k 1 cos( ϕ ϕkl ) a 1 l P cos( ϕ ϕ ) L cos(19 43,5) 1 6 cos(19 47) 77,71 k k

33 Energiforsyning Side: 33 av 61 Gyland Z< Reaktans [ohm] Leivoll Krossen sone 1 sone linjen Resistans [ohm] Tidsforsinkelse sone 1: s Tidsforsinkelse sone : ms di/dt A/ ms 5.3. Utgående linjeavgang mot Sira stasjon Vern på utgående linje mot Sira stasjon består av et overstrømsvern av typen RSBy. Innstillt verdi er i dag 8 A. Denne innstillingen anbefales beholdt. Sekundært 1 A.

34 Energiforsyning Side: 34 av Utgående linjeavgang mot Kjelland (Moi) Ikmaks Moi 95 A Ikmin Moi 681 A Impedans mellom Sira og Kjelland: 9,3 + j 11, ohm Impedans mellom Kjelland og Gandal: 1,3 + j 1,6 ohm CT R 4 / 5 8 VT R 16 / , Innstilling av overstrømsvern Overstrømsvern type AEG RSBy. Momentant overstrømsvern uten mulighet for tidsforsinkelse eller flere trinn. η og k t for vernet er ikke kjent men det antas her at η,9ogk t er 1,18. Anbefalt innstilt verdi for overstrømsvernet i Sira utgående linje mot Moi (Kjelland): 8 1, I s 1, 1,18 95A >,9 143 I s 1348 A Maksimalt bidrag fra Kjelland ved kortslutning på Sira er beregnet til 94 A. En innstilling på 135 A vil derfor være tilstrekkelig selektiv. Anbefalt innstilling av overstrømsvernet på utgående linjeavgang mot Sira er 135 A. Sekundært 5/4 * 135 A 16,88 A. Maksimal rekkevidde for overstrømsvernet på utgående linje Sira kan beregnes ut fra: I Z k maks U n + Z feil Z feil U I n Z k maks ,98Ω Z feil 8,64 p ( R L + X ) p 11,9 8,64 p,38 11,9 L 8,98 p (9,3 + 11, ) Innstilling av distansevern Distansevern av typen RYZBE med mho karakteristikk. Overgangsmotstand tas altså ikke med i innstillingen. Sone 1 innstilles til,85 x 14,56 ohm 1,38 ohm (primært). Dekker en strekningslengde L1 1,38 ohm /,78 ohm/km 44,53 km. Sone innstilles etter følgende krav: Krav 1: Sone skal være større enn 1, (Zab+ Rlysbue) Krav : Sone skal være mindre enn,87 Zab +,74 b1

35 Energiforsyning Side: 35 av 61 Krav 1 gir: 1, x 14,56 17,47 ohm Krav gir:,87 x 14,56 +,74 x 13,8,89 ohm, (tilsvarer 1,57 ganger strekningslengden.) Benytter,8 ohm siden det gir best dekning ved tilbakemating på strekningen og høyest dekning av overgangsmotstand i feilstedet. Dekker en strekningslengde L,8 ohm /,78 ohm/km 8,1 km. Vernets interne impedans Z k 3,95ohm. Zk VT lk Zkl CT Faste vinkler ϕ 1 7 ϕ 18 ϕ k 46 R R 3,95,78 16 /11 5,83 4 / 5 km cos( ϕ1 ϕkl ) a 1 lk P cos( ϕ1 ϕk ) L1 cos( ϕ ϕkl ) a 1 lk P cos( ϕ ϕ ) L cos(7 5,3) cos(7 46) 44,53 cos(18 4,3) cos(18 47) 7,46 1 k

36 Energiforsyning Side: 36 av 61 Moi Z< Reaktans [ohm] Kjelland Gandal sone 1 sone linjen Resistans [ohm] Tidsforsinkelse sone 1: s Tidsforsinkelse sone : ms di/dt A/ ms

37 Energiforsyning Side: 37 av Kjelland omformerstasjon Utgående linjeavgang mot Sira (Helleland) Ikmaks Helleland 94 A Ikmin Helleland 47 A Impedans mellom Sira og Kjelland: 9,3 + j 11, ohm Impedans mellom Sira og Leivoll: 11,8 + j 11, ohm CT R 8 / 5 16 VT R 16 / , Innstilling av overstrømsvern Overstrømsvern type ABB RAIDK 1 Anbefalt innstilling av overstrømsvernet: 8 1, Is, Is 35, 5A,95 I s velges til 11 A, Sekundært 5/8 x 11 A 6,31 A. I mom 1, 1, , 4A Som beregningene i kapittel 4..1 viser vil strømmen fra Sira maksimalt være 95 A ved kortslutning nær Kjelland. Momentantrinnet må stilles slik at det ikke løser uselektivt for denne strømmen. Velger I mom 1 A. Sekundært 5/8 x 1 A 7,5 A Inverskarakteristikk velges til RI og k settes lik,5. Maksimal dekning for overstrømsvernet kan beregnes ut fra: I Z kmaks Un + Z feil Z feil U I n Z kmaks ,185Ω Z feil 51,6 p ( R L + X L p 11,9 ) 7,185 p (9,3 + 11, ) 51,6 p,4 11,9 Overstrømsvernet dekker altså maksimalt 4 % av strekningen frem til Sira Innstilling av distansevern Distansevern Siemens 7SA517 Distansevernets sone 1 innstilles til,85 x 14,56 ohm 1,38 ohm. Sekundært:

38 Energiforsyning Side: 38 av 61 8 CTr Z 1sek Z 5 1prim 1,38 13, 61Ω VT 16 r 11 Vinkelbegrensninger: Z1 Alfa: -45 Z1 Beta: 135 Tidsforsinkelse for sone 1 velges til s. Sone innstilles etter følgende krav: Krav 1: Sone skal være større enn 1, (Zab+ Rlysbue) Krav : Sone skal være mindre enn,87 Zab +,74 b1 Krav 1 gir: 1, x 14,56 17,47 ohm Krav gir:,87 x 14,56 +,74 x 13,83,9 ohm, (tilsvarer 1,57 ganger strekningslengden.) Benytter en innstilling på,9 ohm for sone. Dette vil gi den beste dekning ved tilbakemating på strekningen og høyest dekning av overgangsmotstand i feilstedet. Sekundært: 8 CTr Z sek Z 5 prim,9 5, 19Ω VT 16 r 11 Vinkelbegrensninger: Z Alfa: 3 Z Beta: 135

39 Energiforsyning Side: 39 av 61 Helleland Z< Reaktans [ohm] Resistans [ohm] Sone 1 Sone Linjen Z1 stilles inn for å dekke 85 % av hele avstanden mellom Kjelland og Leivoll ved forbikobling av Sira omformerstasjon: Z1,85 x 3,77 6,16 ohm 8 CTr Z1 sek Z 5 1prim 6,16 8, 78Ω VT 16 r 11 Z stilles inn for å dekke 1 % av hele avstanden mellom Kjelland og Leivoll ved forbikobling av Sira:

40 Energiforsyning Side: 4 av 61 Z 1, x 3,77 36,9 ohm 8 CTr Z sek Z 5 prim 36,9 4, 6Ω VT 16 r 11 Vinkelbegrensningene for Z1 og Z er de samme som for Z1 og Z. Tidsforsinkelse sone 1: s Tidsforsinkelse sone : ms. TL benyttes ikke. di/dt A/ ms du/dt kv/ ms Nød UMZ vernet stilles på,75 x Ikmin Helleland,75 x A. Sekundært 35 x 5/8, A. Tidsforsinkelse ms. I>>> stilles inn på 1 A. Sekundært 5/8 x 1 A 7,5 A. Tidsforsinkelse benyttes ikke Utgående linjeavgang mot Gandal (Egersund) Ikmaks Egersund 94 A Ikmin Egersund 47 A Impedans mellom Kjelland og Gandal: 1,3 + j 1,6 ohm Impedans mellom Gandal og Stavanger:,9 + j 3,5 ohm CT R 8 / 5 16 VT R 16 / , Innstilling av overstrømsvern Overstrømsvern type ABB RAIDK 1 Anbefalt innstilling av overstrømsvernet: 8 1, Is, Is 35, 5A,95 I s velges til 11 A, Sekundært 5/8 x 11 A 6,31 A. I mom 1, 1, , 4A Som beregningene i kapittel 4..1 viser vil strømmen fra Gandal maksimalt være 866 A ved kortslutning nær Kjelland. Momentantrinnet må stilles slik at det ikke løser uselektivt for denne strømmen. Velger I mom 1 A. Sekundært 5/8 x 1 A 7,5 A Inverskarakteristikk velges til RI og k settes lik,5. Maksimal dekning for overstrømsvernet kan beregnes ut fra:

41 Energiforsyning Side: 41 av 61 I Z U kmaks n + Z feil Z feil U I n Z kmaks ,597Ω Z feil p ( R L + X 57,7 p 64,9 L ) 7,597 p (1,3 + 1,6 ) 57,7 p, 64,9 Overstrømsvernet dekker altså maksimalt % av strekningen frem til Gandal Innstilling av distansevern Distansevern Siemens 7SA517 Distansevernets sone 1 innstilles til,85 x 16,7 ohm 13,83 ohm. Sekundært: 8 CTr Z 1sek Z 5 1prim 13,83 15, Ω VT 16 r 11 Vinkelbegrensninger: Z1 Alfa: -45 Z1 Beta: 135 Tidsforsinkelse for sone 1 velges til s. Det er ikke montert distansevern eller forsinket overstrømsvern på utgående linje mot Sandnes i Gandal omformerstasjon. Det er derfor ikke nødvendig å begrense utstrekningen for sone i Kjelland. Krav faller derfor bort. Sone stilles her inn på 1% av strekningslengden: Krav 1: Sone skal være større enn 1, (Zab+ Rlysbue) Krav 1 gir: 1, x 16,7 19,5 ohm Sekundært: 8 CTr Z sek Z 5 prim 19,5 1, 45Ω VT 16 r 11 Vinkelbegrensninger: Z Alfa: 3 Z Beta: 135

42 Energiforsyning Side: 4 av 61 Egersund Z< Reaktans [ohm] Resistans [ohm] Sone 1 Sone Linjen Z1 stilles inn for å dekke 85 % av hele avstanden mellom Kjelland og Stavanger ved forbikobling av Gandal omformerstasjon: Z1,85 x.8 17,7 ohm 8 CTr Z1 sek Z 5 1prim 17,7 19, 47Ω VT 16 r 11 Z stilles inn for å dekke 1 % av hele avstanden mellom Kjelland og Stavanger ved forbikobling av Gandal: Z 1, x ohm 8 CTr Z sek Z 5 prim 4,98 7, 48Ω VT 16 r 11

43 Energiforsyning Side: 43 av 61 Vinkelbegrensningene for Z1 og Z er de samme som for Z1 og Z. Tidsforsinkelse sone 1: s Tidsforsinkelse sone : ms. TL benyttes ikke. di/dt A/ ms du/dt kv/ ms Nød UMZ vernet stilles på,75 x Ikmin Helleland,75 x A. Sekundært 35 x 5/8, A. Tidsforsinkelse ms. I>>> stilles inn på 1 A. Sekundært 5/8 x 1 7,5 A. Tidsforsinkelse benyttes ikke.

44 Energiforsyning Side: 44 av Gandal omformerstasjon Utgående linjeavgang mot Kjelland (Klepp) Ikmaks Klepp 855 A Ikmin Klepp 631 A Impedans mellom Gandal og Kjelland: 1,3+ j 1,6 ohm Impedans mellom Kjelland og Sira: 9,3 + j 11, ohm CT R 4 / 5 8 VT R 16 / , Innstilling av overstrømsvern Overstrømsvern type AEG RSBy. Momentant overstrømsvern uten mulighet for tidsforsinkelse eller flere trinn. η og k t for vernet er ikke kjent men det antas her at η,9ogk t er 1,18. Anbefalt innstilt verdi for overstrømsvernet i Gandal utgående linje mot Kjelland (Klepp): 8 1, I s 1, 1,18 855A >,9 143 I s 111 A Maksimalt bidrag fra Kjelland ved kortslutning på Gandal er beregnet til 94 A. En innstilling på 135 A vil gi tilstrekkelig selektivitet. Anbefalt innstilling av overstrømsvernet på utgående linjeavgang mot Klepp er 135 A. Sekundært 5/4 * 135 A 16,9 A. Maksimal rekkevidde for overstrømsvernet på utgående linje Klepp kan beregnes ut fra: I Z k maks Un + Z feil Z feil U I n Z k maks ,51Ω Z feil 7,45 p p ( R 7,45 64,85 L + X L p 64,85,7 ) 8,51 p (1,3 + 1,6 ) Innstilling av distansevern Distansevern av typen RYZBE med mho karakteristikk. Overgangsmotstand tas altså ikke med i innstillingen. Sone 1 innstilles til,85 x 16,7 ohm 13,83 ohm (primært). Dekker en strekningslengde L1 13,83 ohm /,66 ohm/km 5 km. Sone innstilles etter følgende krav: Krav 1: Sone skal være større enn 1, (Zab+ Rlysbue)

45 Energiforsyning Side: 45 av 61 Krav : Sone skal være mindre enn,87 Zab +,74 b1 Krav 1 gir: 1, x 16,7 19,5 ohm Krav gir:,87 x 16,7 +,74 x 1,38 3,3 ohm, (tilsvarer 1,43 ganger strekningslengden.) Benytter 3,3 ohm siden det gir best dekning ved tilbakemating på strekningen og høyest dekning av overgangsmotstand i feilstedet. Dekker en strekningslengde L 3,3 ohm /,66 ohm/km 87,59 km. Vernets interne impedans Z k 4,ohm. l k Z Z k kl VT CT R R 4,,66 16 /11 7,341 4 / 5 km Faste vinkler ϕ 1 71 ϕ 15 ϕ k 46 cos( ϕ1 ϕkl ) a 1 l P cos( ϕ ϕ ) L cos(71 5,7) 1 6 cos(71 46) 5 k 1 1 k 1 cos( ϕ ϕkl ) a 1 l P cos( ϕ ϕ ) L cos(15 5,7) 1 6 cos(15 46) 87,59 k k

46 Energiforsyning Side: 46 av 61 Klepp Z< Reaktans [ohm] Kjelland Resistans [ohm] Sira sone 1 sone linjen Tidsforsinkelse sone 1: s Tidsforsinkelse sone : ms di/dt A/ ms 5.5. Utgående linjeavgang mot Stavanger (Sandnes) Ikmaks Sandnes 116 A Ikmin Sandnes 116 A Utgående linjevern består av overstrømsvern type AEG RSBy. Momentant overstrømsvern uten mulighet for tidsforsinkelse eller flere trinn. η og k t for vernet er ikke kjent men det antas her at η,9 og k t er 1,18. Siden strekningen Gandal - Stavanger er endematet er det ingen vern i serie som man må avpasse selektiviteten mot. Det eneste som må kontrolleres er margin mot laststrømmen og at overstrømsvernet dekker hele strekningen frem til Stavanger. Benytter derfor formel til å bestemme innstillingsverdien for overstrømsvernet: I 8,9 bel 1, I s,75 I k min 1, I s, 75 I k min η > 143 I s 91 A

47 Energiforsyning Side: 47 av 61 Benytter i dette tilfellet en innstilling på 91 A for å sikre at overstrømsvernet dekker hele strekningen frem til Stavanger med tanke på at det er eneste vern på strekningen. Marginen mot lasten blir her litt liten men med gjeninnkoblingsautomatikk blir ikke konsekvensene av en feilaktig utkobling spesielt store. Sekundært 5/4 * 91 A 11,4 A

48 Energiforsyning Side: 48 av 61 6 TABELLER OVER ALLE VERN OG INNSTILLINGER Omformerstasjon Linjeavgang Verntype typebetegnelse Anbefalt innstilling Krossen omformerstasjon Leivoll omformerstasjon Underspennings Samleskinnevern RRCLA U Nodeland Overstrømsvern AEG RSBy Distansevern ASEA RYZBE Underspennings vern RRCLA Underspennings Samleskinnevern U Marnadal Overstrømsvern ABB RAIDK1 Distansevern SIEMENS 7SA517 Underspennings vern U Audnedal Overstrømsvern ABB RAIDK1 Distansevern Underspennings vern Sira omformerstasjon SamleskinneUnderspennings vern SIEMENS 7SA517 U < 4 kv, forsinkelse s I> A P1 71, P 37, di A, dt ms, Z1 forsinkelse s, Z forsinkelse ms. U < 1 kv, forsinkelse s U < 4 kv, forsinkelse s RI karakteristikk, Is 6,3 A, Imom 1 A, k,5 Z1 1,85 ohm, Z 8,6 ohm, Z1 34,6 ohm, Z 48,9 ohm, Z1/Z1 alfa - 45, Z1/Z1 beta 135, Z/Z alfa 3, Z/Z beta 135, Z1/Z1 forsinkelse s, Z/Z forsinkelse, s, di/dt A/ ms, du/dt kv/ ms, Nød UMZ I>> 3,73 A, TI>> ms, I>>> 1 A U < 1 kv, forsinkelse s RI karakteristikk, Is 6,3 A, Imom 7,5 A, k,5 Z1 15, ohm, Z 5,6 ohm, Z1 8,8 ohm, Z 4,6 ohm, Z1/Z1 alfa - 45, Z1/Z1 beta 135, Z/Z alfa 3, Z/Z beta 135, Z1/Z1 forsinkelse s, Z/Z forsinkelse, s, di/dt A/ ms, du/dt kv/ ms, Nød UMZ I>> 3, A, TI>> ms, I>>> 7,5 A U < 1 kv, forsinkelse s U < 4 kv, forsinkelse s

49 Energiforsyning Side: 49 av 61 Kjelland omformerstasjon Gandal omformerstasjon U Gyland Overstrømsvern AEG RSBy I> 15,6 A P1 11, P 69, di A, Distansevern ASEA RYZBE dt ms Underspennings vern RRCLA U < 1 kv, forsinkelse s U Moi Overstrømsvern AEG RSBy I> 16,9 A P1 6, P 38, di A, Distansevern ASEA RYZBE dt ms Underspennings vern RRCLA U < 1 kv, forsinkelse s Underspennings Samleskinnevern U Helleland Overstrømsvern ABB RAIDK1 Distansevern SIEMENS 7SA517 Underspennings vern U Egersund Overstrømsvern ABB RAIDK1 Distansevern SIEMENS 7SA517 Underspennings vern Underspennings Samleskinnevern U < 4 kv, forsinkelse s RI karakteristikk, Is 6,3 A, Imom 7,5 A, k,5 Z1 13,6 ohm, Z 5, ohm, Z1 8,8 ohm, Z 4,6 ohm, Z1/Z1 alfa - 45, Z1/Z1 beta 135, Z/Z alfa 3, Z/Z beta 135, Z1/Z1 forsinkelse s, Z/Z forsinkelse, s, di/dt A/ ms, du/dt kv/ ms, Nød UMZ I>>, A, TI>> ms, I>>> 7,5 A U < 1 kv, forsinkelse s RI karakteristikk, Is 6,3 A, Imom 7,5 A, k,5 Z1 15, ohm, Z 1,5 ohm, Z1 19,5 ohm, Z 7,5 ohm, Z1/Z1 alfa - 45, Z1/Z1 beta 135, Z/Z alfa 3, Z/Z beta 135, Z1/Z1 forsinkelse s, Z/Z forsinkelse, s, di/dt A/ ms, du/dt kv/ ms, Nød UMZ I>>, A, TI>> ms, I>>> 7,5 A U < 1 kv, forsinkelse s U < 4 kv, forsinkelse s RCCLA U Klepp Overstrømsvern AEG RSBy I>16,9 A Distansevern ASEA RYZBE P1 13, P 56, di A,

50 Energiforsyning Side: 5 av 61 dt ms Underspennings vern RRCLA U < 1 kv, forsinkelse s U Sandnes Overstrømsvern AEG RSBy I> 11,4 A Underspennings U < 1 kv, forsinkelse vern RRCLA s

51 Energiforsyning Side: 51 av 61 7 KOMMENTARER TIL TID-STRØM- OG IMPEDANSPLAN- DIAGRAMMER 7.1 Krossen omformerstasjon Den anbefalte innstilling av overstrømsvernet på utgående linje Nodeland vil gi selektivitet mot utkobling som følge av feil på andre linjeavganger. Innstillingen på 16 A er relativt høy sammenlignet med tradisjonelt benyttede verdier på 1 1 A men må sees i sammenheng med at avstanden mellom stasjonene er mer enn halvert ved innføringen av Leivoll omformerstasjon mellom Krossen og Sira. Dekningsgraden for overstrømsvernet er omtrent uendret fra den opprinnelige innstillingen på 1 A og 1 km avstand mellom stasjonene Krossen og Sira. Sone i distansevernet på utgående linje Nodeland er innstilt på 175 % av strekningen mellom Krossen og Sira, dette er en del lengre enn den tradisjonelt benyttede 1 % overdekning. Impedansmessig er imidlertid innstillingen redusert slik at forholdet til laststrømmen er bedret. På grunn av mho releénes impedanskarakteristikk vil man allikevel oppleve at belastningsstrømmer faller innenfor sone s impedansrekkevidde i større grad enn på mer moderne vern der man kan legge inn en avskjerming mot laststrømmer. Strømsprangreleét skal normalt sett avverge at vernet løser på laststrømmer, men ved avvikende togkjøring for eksempel passering av dødseksjon med strømavtaker oppe og harde pådrag kan man oppleve at distansevernet oppfatter laststrømmer som en kortslutning og gir feilaktig utløseimpuls Håndtering av regenerativ bremsing I beregningene med tilbakemating er det tenkt et El18 som tilbakemater med full effekt ved Krossen omformerstasjon samtidig med at det oppstår en kortslutning ved Leivoll. Det er lagt inn en overgangsspenning på,5 kv i feilstedet. Nodeland Z< Reaktans [ohm] Resistans [ohm] Sone 1, 85 % Sone, 175 % Linjen Tilbakemating 4.8 MW Figur 19 Impedans ved tilbakemating 4,8 MW linje Nodeland Som figur 19 viser vil en kortslutning ved Leivoll samtidig med et tilbakematende El18 ved Krossen ikke oppdages av distansevernet i Krossen, dette tiltross for at sone er innstilt på 175 % av linjelengden. Det er derfor svært viktig at planer om å montere sonegrensebryter ved Høie