Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 1 av 6 1 ARBEIDETS OMFANG...3 ENINJE SKJEMA...4 3 GENEREE KRITERIA FOR INNSTIING OG MARGINER...5 3.1 Innstilling av distansevern...5 3. Innstilling av overstrømsvern...6 3..1 Inverstidsreleér...6 3.. Overstrømsreleér uten tidsforsinkelse...6 3.3 Underspenningsvern...7 3.4 Tidsselektivitet...7 4 KORTSUTNINGSBEREGNINGER...8 4.1 Krossen Omformerstasjon...1 4.1.1 Strekningen Krossen eivoll:...1 4. eivoll omformerstasjon...1 4..1 Strekningen eivoll Krossen...1 4.. Strekningen eivoll - Sira...14 4.3 Sira omformerstasjon...15 4.3.1 Strekningen Sira - eivoll...15 4.3. Strekningen Sira Kjelland...16 4.4 Kjelland omformerstasjon...17 4.5 Gandal omformerstasjon...18 4.5.1 Strekningen Gandal - Kjelland...18 4.5. Strekningen Gandal Stavanger...19 5 TID-STRØM- OG IMPEDANSPAN- DIAGRAMMER...1 5.1 Krossen omformerstasjon...1 5.1.1 Utgående linjeavgang mot eivoll (Nodeland)...1 5. eivoll omformerstasjon...3 5..1 Utgående linjeavgang mot Krossen (Marnadal)...3 5.. Utgående linjeavgang mot Sira (Audnedal)...7 5.3 Sira omformerstasjon...31 5.3.1 Utgående linjeavgang mot eivoll (Gyland)...31 5.3. Utgående linjeavgang mot Sira stasjon...33 5.3.3 Utgående linjeavgang mot Kjelland (Moi)...34 5.4 Kjelland omformerstasjon...37 5.4.1 Utgående linjeavgang mot Sira (Helleland)...37 5.4. Utgående linjeavgang mot Gandal (Egersund)...4 5.5 Gandal omformerstasjon...44 5.5.1 Utgående linjeavgang mot Kjelland (Klepp)...44 5.5. Utgående linjeavgang mot Stavanger (Sandnes)...46 6 TABEER OVER AE VERN OG INNSTIINGER...48 7 KOMMENTARER TI TID-STRØM- OG IMPEDANSPAN- DIAGRAMMER...51 7.1 Krossen omformerstasjon...51 7.1.1 Håndtering av regenerativ bremsing...51 7. eivoll omformerstasjon...5 7..1 Håndtering av tilbakemating...5 7.3 Sira omformerstasjon...53 7.3.1 Håndtering av tilbakemating...53 7.4 Kjelland omformerstasjon...55 7.4.1 Håndtering av tilbakemating...55 7.5 Gandal omformerstasjon...55 7.5.1 Håndtering av tilbakemating...55 8 SAMMENSTIING OG KONKUSJON...57 8.1 Krossen omformerstasjon...57
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: av 6 8. eivoll omformerstasjon...58 8.3 Sira omformerstasjon...58 8.4 Kjelland omformerstasjon...6 8.4.1 Grafisk fremstilling...6 8.5 Gandal omformerstasjon...61 8.5.1 Grafisk fremstilling...61 9 REFERANSER...6
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 3 av 6 1 ARBEIDETS OMFANG Denne reléplanen dekker utgående linjevern og samleskinnevern på følgende utgående linjeavganger: Krossen omformerstasjon: Utgående linje mot Nodeland eivoll 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.
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 4 av 6 ENINJE SKJEMA Enlinjeskjema av omformerstasjoner og utgående linjeavganger. Gandal Kjelland Sira omformerstasjon omformerstasjon omformerstasjon Sandnes Klepp Egersund Helleland Moi Gyland eivoll omformerstasjon Krossen omformerstasjon Audnedal Marnadal Nodeland
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 5 av 6 3 GENEREE KRITERIA FOR INNSTIING 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 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
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 6 av 6 3. 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. 3..1 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.
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 7 av 6 3.3 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
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 8 av 6 4 KORTSUTNINGSBEREGNINGER Kortslutningsberegningene baserer seg på følgende installerte omformerytelse: Omformerytelse Maksimal ytelse Minimal ytelse Nelaug omformerstasjon x ASEA Q38 ( x 5,8 MVA) 1 x ASEA Q38 (1 x 5,8 MVA) Krossen omformerstasjon x ASEA Q38 ( x 5,8 MVA) 1 x ASEA Q38 (1 x 5,8 MVA) eivoll omformerstasjon 1 x ASEA Q38 (1 x 5,8 MVA) 1 x ASEA Q38 (1 x 5,8 MVA) Sira omformerstasjon x ASEA Q38 ( x 5,8 MVA) 1 x ASEA Q38 (1 x 5,8 MVA) Kjelland omformerstasjon x 6, MVA 1 x 6, MVA (Statisk omformer) Gandal omformerstasjon x ASEA Q38 ( x 5,8 MVA) 1 x ASEA Q38 (1 x 5,8 MVA) Kortslutningsreaktans for ASEAs Q38 omformervogn: Merkeytelse generator S N 4 MVA Merkespenning generator U N 4 kv Merkeytelse enfasetransformator S N 4 MVA Merkespenning enfasetransformator U N1 4 kv, U N 16,6 kv 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 en 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 impedansen er lavere enn Z base vil omformerstasjonen ligge i strømgrense. Dersom impedansen er høyere enn Z base vil omformerstrømmen være begrenset av spenningen og utspenningen holdes konstant lik 16,5 kv. Maksimal kortslutningsytelse beregnes i utgangspunktet med hele 15 kv anlegget samkjørt, minimal kortslutningsytelse beregnes med oppdelt nett, overgangsmotstand i stedet 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.
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 9 av 6 Kontaktledningsdata Strekning engde [km] Spesifikk impedans [ohm/km] Total strekningsimpedans [ohm] Nelaug Krossen 85.84,1 + j,1 1 18, + j 18, Krossen eivoll 4,14, + j,19 8,4 + j 8, eivoll 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.
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 1 av 6 4.1 Krossen Omformerstasjon 4.1.1 Strekningen Krossen eivoll: Maksimal kortslutningsstrøm fra Krossen, utgående linjeavgang Nodeland, ved kortslutning på eivoll: eivoll 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 eivoll Impedans sett fra stedet på eivoll: 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) 1155-5,7 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) 1145-54,4 I beregningene videre vil derfor kun nærmeste stasjon tas med i kortslutningsberegningene. Ved kortslutning rett ved en stasjon vil nabostasjonen allikevel tas med.
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 11 av 6 Total kortslutningsstrøm på Krossen kan beregnes ut fra figur : 8,4 + j 8, ohm 18 + j 18 ohm eivoll Feilsted Krossen Nelaug j 7,4 ohm 16,5 kv j 3,71 ohm j 3,71 ohm Figur Maksimal kortslutningsstrøm på Krossen Z sted (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,85 5781-81,8 A Bidrag fra eivoll 16,5 kv / (8,4 + j 8, + j 7,4) 939-61,4 A Bidrag fra utgående linje i Krossen mot Nodeland 5781-81,8 A - 939-61,4 A 491-85,6 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 eivoll: eivoll Rlysbue 8,4 + j 8, Krossen 16, kv j 8,9 ohm Figur 3 Minimal kortslutningsstrøm fra Krossen ved kortslutning på eivoll Ikmin uten lysbue Nodeland 16, kv / (8,4 + j 8, + j 8,9) 858-63,6 A Med lysbue på Rlysbue 5 / 858,9 ohm får man en Ikmin på:
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 1 av 6 Ikmin Nodeland 16, kv / (,9 + 8,4 + j 8, + j 8,9) 797-56, A, benytter denne Ikmin verdien videre. 4. eivoll omformerstasjon 4..1 Strekningen eivoll Krossen Maksimal kortslutningsstrøm fra eivoll, utgående linjeavgang mot Marnadal, ved kortslutning på Krossen kan beregnes ut fra figur 4. Krossen 8,4 + j 8, ohm eivoll 16,5 kv j 7,4 ohm Figur 4 Maksimal kortslutningsstrøm fra eivoll ved kortslutning på Krossen Impedans sett fra stedet 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) 939-61,4 A Maksimal kortslutningsstrøm ved eivoll, 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 eivoll 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 eivoll Z eivoll (8,67 + j 11,35) (11,8 + j 11, + j 3,71) j 7,4 1,7 + j 3,91 ohm
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 13 av 6 Ikmaks eivoll 16,5 kv / (1,7 + j 3,91 ohm) 419-7. A Bidrag fra Krossen 16,5 kv / (8,4 + j 8, + j 3,71) 1144-54,3 A (Har sett bort fra Nelaug) Bidrag fra eivoll ved på utgående linje mot Marnadal 419-7. A - 1144-54,3 A 948-78,8 A Bidrag fra Sira 16,5 kv / (11,8 + j 11, + j 3,71) 868-51,6 A Bidrag fra eivoll ved på utgående linje mot Audnedal 419-7. A - 868-51,6 A 319-77,4 A Minimal kortslutningsstrøm fra eivoll ved kortslutning på Krossen kan beregnes ut fra Rlysbue 8,4 + j 8, ohm Krossen eivoll 16, kv j 8,9 ohm Figur 6 Minimal kortslutningsstrøm fra eivoll med kortslutning på Krossen Ik min uten lysbue 16, kv / 8,4 + j 8, + j 8,9 hm 858-64 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) 796-56, A, benytter denne Ikmin verdien videre.
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 14 av 6 4.. Strekningen eivoll - Sira Maksimal kortslutningsstrøm fra eivoll, utgående linjeavgang mot Audnedal, ved kortslutning på Sira kan beregnes ut fra figur 7. Sira 11,8 + j 11, ohm eivoll 16,5 kv j 7,4 ohm Figur 7 Maksimal kortslutningsstrøm fra eivoll ved kortslutning på Krossen Impedans sett fra stedet 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) 748-57,6 A Minimal kortslutningsstrøm fra eivoll ved kortslutning på Sira kan beregnes ut fra Rlysbue 11,8 + j 11, ohm Sira eivoll 16, kv j 8,9 ohm Figur 8 Minimal kortslutningsstrøm fra eivoll med kortslutning på Krossen Ik min uten lysbue 16, kv / 11,8 + j 11, + j 8,9 ohm 695-6 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.
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 15 av 6 4.3 Sira omformerstasjon 4.3.1 Strekningen Sira - eivoll Maksimal kortslutningsstrøm fra Sira ved kortslutning på eivoll er beregnet til 868-51,6 A Maksimal kortslutningsstrøm på Sira kan beregnes ut fra figur 9. 9,3 + j 11, ohm 11,8 + j 11, ohm Kjelland Feilsted Sira eivoll 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 + 595-85,5 A 5888-8, A Bidrag fra eivoll 16,5 kv / (11,8 + j 11, + j 7,4) 748-57,6 A Minimal kortslutningsstrøm fra Sira ved kortslutning på eivoll kan beregnes ut fra figur 1. Rlysbue 11,8 + j 11, ohm eivoll 16, kv Sira j 8,9 ohm Figur 1 Minimal kortslutningsstrøm fra Sira ved kortslutning på eivoll
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 16 av 6 Ik min uten lysbue 16, kv / 11,8 + j 11, + j 8,9 ohm 695-6 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. 4.3. 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 939-58 A Minimal kortslutningsstrøm fra Sira ved kortslutning ved Kjelland kan beregnes ut fra figur 1. Kjelland Rlysbue 9,3 + j 11, ohm 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 731-65 A R lysbue,5 kv / 731 A 3,4 ohm Tar man med lysbuen får man:
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 17 av 6 Ikmin Moi 16, kv / (3,4 + 9,3 + j 11, + j 8,9) 681-57,7 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 en. Figur 13 gjelder fra Kjelland mot Gandal men tilsvarende kurve kan settes opp for strømmen mot Sira. 1 Ett aggregat To aggregater 9 Kortslutningsstrøm [A] 8 7 6 5 4-1 1 3 4 5 6 7 8 Avstand fra Kjelland (mot Gandal) [km] Figur 13 Kortslutningsstrøm fra Kjelland som funksjon av avstand til Maksimalt bidrag fra Sira ved kortslutning på Kjelland 16,5 kv / (9,3 + j 11, + j 3,71) ohm 939-58 A Maksimalt bidrag fra Gandal ved kortslutning på Kjelland 16,5 kv / (1,3 + j 1,6 + j 3,71) ohm 855-57 A Minimal kortslutningsstrøm fra Kjelland er 47 A (ett aggregat i drift) i begge retninger. Rlysbue,5 kv / 47 A 5,3 ohm
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 18 av 6 4.5 Gandal omformerstasjon 4.5.1 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 stedet 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) 855-57,7 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. Kjelland Rlysbue 1,3 + j 1,6 ohm 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 679-64,4 A R lysbue,5 kv / 679 A 3,7 ohm
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 19 av 6 Tar man med lysbuen får man: Ikmin Klepp 16, kv / (3,7 + 1,3 + j 1,6 + j 8,9) 631-56,9 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 stedet 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) 115-68, 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. Stavanger Rlysbue,9 + j 3,5 ohm 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
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: av 6 Tar man med lysbuen får man: Ikmin Sandnes 16, kv / (1,97 +,9 + j 3,5 + j 8,9) 116-68,6 A, benytter denne Ikmin verdien videre
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 1 av 6 5 TID-STRØM- OG IMPEDANSPAN- 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 utkobling 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 5.1.1 Utgående linjeavgang mot eivoll (Nodeland) Ikmaks Nodeland 1144 A Ikmin Nodeland 797 A Impedans mellom Krossen og eivoll: 8,4 + j 8, ohm Impedans mellom eivoll og Sira: 11,8 + j 11, ohm CT R 4 / 5 8 (omsetningsforhold strømtrafo ) VT R 16 / 11 145,455 (omsetningsforhold spenningstrafo) 5.1.1.1 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,9 og k t er 1,18. Anbefalt innstilt verdi for overstrømsvernet i Krossen utgående linje mot Nodeland (eivoll): 8 1, I s 1, 1,18 1144A >,9 143 I s 16 A Maksimalt bidrag fra eivoll ved kortslutning på Krossen er beregnet til 939 A. For at overstrømsvernet på utgående linje mot Nodeland ikke skal kunne løse på ved noen av de andre avgangene må overstrømsvernet stilles inn med tilstrekkelig margin mot denne strømmen. 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 (eivoll) 16 A primært. Sekundært 16 x 5/4 A. Maksimal rekkevidde p for overstrømsvernet på utgående linje Nodeland kan beregnes ut fra:
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: av 6 I Z k maks U n + Z Z U I n Z k maks 165 165 6,95Ω 16 4911 Z p ( R + X ) p ( R Z + X ) (8,4 6,95 + 8,),6 Overstrømsvernets lavstrømstrinn dekker altså maksimalt 6 % av strekningen mellom Krossen og eivoll. 5.1.1. 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 eivoll,85 x 11,6 ohm 9,86 ohm (primært). Dekker en strekningslengde 1 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 stedet. Dette er spesielt viktig siden det per i dag ikke er montert sonegrensebryter på strekningen. Sone dekker da en strekningslengde ohm /,76 ohm/km 7,46 km. Vernets interne impedans Z k 3,95 ohm. Z k VTR 3,95 16 /11 l k 6 km Z CT,76 4 / 5 kl Faste vinkler: ϕ 1 7 ϕ 14 ϕ k 47 R cos( ϕ1 ϕkl ) a 1 l P cos( ϕ ϕ ) cos(7 43,6) 1 1 6 cos(7 47) 35,7 k 1 1 k 1 71 cos( ϕ ϕkl ) a 1 l P cos( ϕ ϕ ) cos(14 43,6) 1 1 6 cos(14 47) 7,46 k k 1 37
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 3 av 6 a 1 Nodeland Z< Reaktans [ohm] 1.. 19. 18. 17. 16. 15. 14. 13. 1. 11. 1. 9. 8. 7. 6. 5. 4. 3.. 1.. eivoll Sira. 1.. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 1. 11. 1. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19.. 1.. 3. 4. 5. sone 1 sone linjen Resistans [ohm] Tidsforsinkelse sone 1: s Tidsforsinkelse sone : ms di/dt A/ ms 5. eivoll omformerstasjon 5..1 Utgående linjeavgang mot Krossen (Marnadal) Ikmaks Marnadal 939 A Ikmin Marnadal 796 A Impedans mellom eivoll og Krossen: 8,4 + j 8, ohm Impedans mellom Krossen og Nelaug : 18, + j 18, ohm CT R 8 / 5 16 VT R 16 / 11 145,455 5..1.1 Innstilling av overstrømsvern Overstrømsvern type ABB RAIDK 1 med valgbar inverstid (NI,VI,EI,RI etc.) og momentan tidskarakteristikk η Vernets tilbakegangsforhold,95 k t Strømreleenes transiente overregningsfaktor 1,5 Egentid i vernet er oppgitt til < 8 ms
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 4 av 6 Anbefalt innstilling av overstrømsvernet: 8 1, I s,75 796 > 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, 1,5 939 1183A Som beregningene i kapittel 4..1 viser vil strømmen fra Krossen maksimalt være 1144 A ved kortslutning nær eivoll. 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 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].1 1 1 Strøm I/Is Figur 18 RI inverskarakteristikk, k,5 Maksimal dekning for overstrømsvernet kan beregnes ut fra:
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 5 av 6 I Z k maks U n + Z Z U I n Z k maks 165 165 1,74Ω 11 948 Z p ( R + X ) p ( R Z + X ) (8,4 1,74 + 8,),93 Overstrømsvernets lavstrømstrinn dekker altså maksimalt 93 % av strekningen mellom eivoll og Krossen. 5..1. 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 1 sek 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 stedet. 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
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 6 av 6 Marnadal Z< X 8 7 6 5 4 3 1 19 18 17 16 15 14 13 1 11 1 9 8 7 6 5 4 3 1-1 - -19-18 -17-16 -15-14 -13-1 -11-1 -9-8 -7-6 -5-4 -3 - -1 1 3 4 5 6 7 8 9 1 11 1 13 14 15 16 17 18 19 1 3 4 5-1 - -3-4 -5-6 -7-8 -9 R Sone1 Sone injen Z1 stilles inn for å dekke 85 % av hele avstanden mellom eivoll 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 eivoll og Nelaug ved forbikobling av Krossen: Z 1, x 37,5 44,46 ohm
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 7 av 6 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, T 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 796 597 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 eivoll - 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 eivoll 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 / 11 145,455 5...1 Innstilling av overstrømsvern Overstrømsvern type ABB RAIDK 1 Anbefalt innstilling av overstrømsvernet: 8 1, I s,75 639 11 I s 479A,95 I s velges til 11 A, Sekundært 5/8 x 11 A 6,31 A. I mom 1, 1,5 748 94A Som beregningene i kapittel 4..1 viser vil strømmen fra Sira maksimalt være 868 A ved kortslutning nær eivoll. 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.
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 8 av 6 Maksimal dekning for overstrømsvernet kan beregnes ut fra: I Z k maks U n + Z Z U I n Z k maks 165 165 11,1Ω 11 319 Z p ( R + X ) p ( R Z + X ) (11,8 11,1 + 11,),69 Overstrømsvernet dekker altså maksimalt 69 % av strekningen frem til Sira. 5... Innstilling av distansevern Distansevern Siemens 7SA517 Distansevernets sone 1 innstilles til,85 x 16,7 ohm 13,83 ohm. Sekundært: 8 CTr Z 1 sek 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 stedet. Sekundært: 8 CTr Z sek Z 5 prim 3,3 5, 63Ω VT 16 r 11 Vinkelbegrensninger: Z Alfa: 3 Z Beta: 135
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 9 av 6 Audnedal Z< X -1-1 -1-1 -1-1 -1-1 -11-1 9 8 7 6 5 4 3 5 4 3 1 19 18 17 16 15 14 13 1 11 1 9 8 7 6 5 4 3 1-9 -8-7 -6-5 -4-3 - -1 1 3 4 5 6 7 8 9 1 11 1 13 14 15 16 17 18 19 1 3 - -3-4 -5-6 -7-8 -9-1 -11-1 R Sone 1 Sone injen Z1 stilles inn for å dekke 85 % av hele avstanden mellom eivoll 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 eivoll 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
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 3 av 6 Vinkelbegrensningene for Z1 og Z er de samme som for Z1 og Z. Tidsforsinkelse sone 1: s Tidsforsinkelse sone : ms. T benyttes ikke. di/dt A/ ms Nød UMZ vernet stilles på,75 x Ikmin Audnedal,75 x 639 479 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.
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 31 av 6 5.3 Sira omformerstasjon 5.3.1 Utgående linjeavgang mot eivoll (Gyland) Ikmaks Gyland 868 A Ikmin Gyland 639 A Impedans mellom Sira og eivoll: 11,8 + j 11, ohm Impedans mellom eivoll og Krossen: 8,4 + j 8, ohm CT R 4 / 5 8 VT R 16 / 11 145,455 5.3.1.1 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,9 og k t er 1,18. Anbefalt innstilt verdi for overstrømsvernet i Krossen utgående linje mot Nodeland (eivoll): 8 1, I s 1, 1,18 868A >,9 143 I s 19 A Maksimalt bidrag fra eivoll 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 k maks U n + Z Z U I n Z k maks 165 165 1,3Ω 15 55 Z p ( R + X ) p ( R Z + X ) (11,8 1,3 + 11,),6 5.3.1. 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 1 13,83 ohm /,76 ohm/km 5,11 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 16,7 19,5 ohm
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 3 av 6 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 stedet. Dekker en strekningslengde 1,45 ohm /,76 ohm/km 77,71 km. Vernets interne impedans Z k 3,95 ohm. Z k VTR 3,95 16 /11 l k 6 km Z CT,76 4 / 5 kl Faste vinkler ϕ 1 71 ϕ 19 ϕ k 47 R cos( ϕ1 ϕkl ) a 1 l P cos( ϕ ϕ ) 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 ) cos(19 43,5) 1 6 cos(19 47) 77,71 k k 1 11 69
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 33 av 6 Gyland Z< Reaktans [ohm] 1.. 19. 18. 17. 16. 15. 14. 13. 1. 11. 1. 9. 8. 7. 6. 5. 4. 3.. 1.. eivoll Krossen. 1.. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 1. 11. 1. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19.. 1.. 3. 4. 5. 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.
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 34 av 6 5.3.3 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 / 11 145,455 5.3.3.1 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,9 og k 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 Z U I n Z k maks 165 165 8,98Ω 135 595 Z p ( R + X ) p ( R Z + X ) (9,3 8,98 + 11,),6 5.3.3. 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 1 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 Krav 1 gir: 1, x 14,56 17,47 ohm
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 35 av 6 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 stedet. Dekker en strekningslengde,8 ohm /,78 ohm/km 8,1 km. Vernets interne impedans Z k 3,95 ohm. Zk VTR 3,95 16 /11 l k 5,83 km Zkl CTR,78 4 / 5 Faste vinkler ϕ 1 7 ϕ 18 ϕ k 46 cos( ϕ1 ϕkl ) a 1 lk P cos( ϕ1 ϕk ) 1 cos( ϕ ϕkl ) a 1 lk P cos( ϕ ϕ ) cos(7 5,3) 1 1 6 cos(7 46) 44,53 cos(18 4,3) 1 1 6 cos(18 47) 7,46 1 k 1 6 38
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 36 av 6 Moi Z< Reaktans [ohm] 5. 4. 3.. 1.. 19. 18. 17. 16. 15. 14. 13. 1. 11. 1. 9. 8. 7. 6. 5. 4. 3.. 1... 1.. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 1. Kjelland Gandal 11. 1. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19.. 1.. 3. 4. 5. 6. 7. 8. sone 1 sone linjen Resistans [ohm] Tidsforsinkelse sone 1: s Tidsforsinkelse sone : ms di/dt A/ ms
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 37 av 6 5.4 Kjelland omformerstasjon 5.4.1 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 eivoll: 11,8 + j 11, ohm CT R 8 / 5 16 VT R 16 / 11 145,455 5.4.1.1 Innstilling av overstrømsvern Overstrømsvern type ABB RAIDK 1 Anbefalt innstilling av overstrømsvernet: 8 1, Is,75 47 11 Is 35, 5A,95 I s velges til 11 A, Sekundært 5/8 x 11 A 6,31 A. I mom 1, 1,5 94 1184, 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 k maks U n + Z Z U I n Z k maks 165 165 7,185Ω 11 183 Z p ( R + X ) p ( R Z + X ) (9,3 7,185 + 11,),5 Overstrømsvernet dekker altså maksimalt 5 % av strekningen frem til Sira. 5.4.1. Innstilling av distansevern Distansevern Siemens 7SA517 Distansevernets sone 1 innstilles til,85 x 14,56 ohm 1,38 ohm. Sekundært:
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 38 av 6 8 CTr Z 1 sek 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 stedet. Sekundært: 8 CTr Z sek Z 5 prim,9 5, 19Ω VT 16 r 11 Vinkelbegrensninger: Z Alfa: 3 Z Beta: 135
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 39 av 6 Helleland Z< Reaktans [ohm] 5 4 3 1 19 18 17 16 15 14 13 1 11 1 9 8 7 6 5 4 3 1-18 -17-16 -15-14 -13-1 -11-1 -9-8 -7-6 -5-4 -3 - -1 1 3 4 5 6 7 8 9 1 11 1 13 14 15 16 17 18 19 1-1 - -3-4 -5-6 -7-8 -9-1 -11 Resistans [ohm] Sone 1 Sone injen Z1 stilles inn for å dekke 85 % av hele avstanden mellom Kjelland og eivoll 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 eivoll ved forbikobling av Sira:
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 4 av 6 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. T benyttes ikke. di/dt A/ ms du/dt kv/ ms Nød UMZ vernet stilles på,75 x Ikmin Helleland,75 x 47 35 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. 5.4. 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 / 11 145,455 5.4..1 Innstilling av overstrømsvern Overstrømsvern type ABB RAIDK 1 Anbefalt innstilling av overstrømsvernet: 8 1, Is,75 47 11 Is 35, 5A,95 I s velges til 11 A, Sekundært 5/8 x 11 A 6,31 A. I mom 1, 1,5 94 1184, 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:
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 41 av 6 I Z k maks U n + Z Z U I n Z k maks 165 165 7,597Ω 11 1888 Z p ( R + X ) p ( R Z + X ) (1,3 7,597 + 1,6),47 Overstrømsvernet dekker altså maksimalt 47 % av strekningen frem til Gandal. 5.4.. Innstilling av distansevern Distansevern Siemens 7SA517 Distansevernets sone 1 innstilles til,85 x 16,7 ohm 13,83 ohm. Sekundært: 8 CTr Z 1 sek 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
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 4 av 6 Egersund Z< Reaktans [ohm] 1 19 18 17 16 15 14 13 1 11 1 9 8 7 6 5 4 3 1-1 -16-15 -14-13 -1-11 -1-9 -8-7 -6-5 -4-3 - -1 1 3 4 5 6 7 8 9 1 11 1 13 14 15 16 17 18 19 - -3-4 -5-6 -7-8 -9-1 -11-1 Resistans [ohm] Sone 1 Sone injen 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.8 4.98 ohm 8 CTr Z sek Z 5 prim 4,98 7, 48Ω VT 16 r 11
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 43 av 6 Vinkelbegrensningene for Z1 og Z er de samme som for Z1 og Z. Tidsforsinkelse sone 1: s Tidsforsinkelse sone : ms. T benyttes ikke. di/dt A/ ms du/dt kv/ ms Nød UMZ vernet stilles på,75 x Ikmin Helleland,75 x 47 35 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.
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 44 av 6 5.5 Gandal omformerstasjon 5.5.1 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 / 11 145,455 5.5.1.1 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,9 og k 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 U n + Z Z U I n Z k maks 165 165 8,51Ω 135 4447 Z p ( R + X ) p ( R Z + X ) (1,3 8,51 + 1,6),5 5.5.1. 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 1 13,83 ohm /,66 ohm/km 5 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
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 45 av 6 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 stedet. Dekker en strekningslengde 3,3 ohm /,66 ohm/km 87,59 km. Vernets interne impedans Z k 4, ohm. Zk VTR 4, 16 /11 l k 7,341 km Z CT,66 4 / 5 kl Faste vinkler ϕ 1 71 ϕ 15 ϕ k 46 R cos( ϕ1 ϕkl ) a 1 l P cos( ϕ ϕ ) cos(71 5,7) 1 7,34 cos(71 46) 5 k 1 1 k 1 cos( ϕ ϕkl ) a 1 l P cos( ϕ ϕ ) cos(15 5,7) 1 7,34 cos(15 46) 87,59 k k 1 19 59
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 46 av 6 Klepp Z< Reaktans [ohm] 5, 4, 3,, 1,, 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 1, 11, 1, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3,, 1,,, 1,, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 1, 11, Kjelland 1, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19,, Resistans [ohm] Sira 1,, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 3, 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
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 47 av 6 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 aktig utkobling spesielt store. Sekundært 5/4 * 91 A 11,4 A
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 48 av 6 6 TABEER OVER AE VERN OG INNSTIINGER Omformerstasjon injeavgang Verntype typebetegnelse Anbefalt innstilling Krossen omformerstasjon eivoll omformerstasjon Underspennings Samleskinnevern RRCA U Nodeland Overstrømsvern AEG RSBy Distansevern ASEA RYZBE Underspennings vern RRCA 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
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 49 av 6 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 RRCA 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 RRCA 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 RCCA U Klepp Overstrømsvern AEG RSBy I>16,9 A Distansevern ASEA RYZBE P1 19, P 59, di A,
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 5 av 6 dt ms Underspennings vern RRCA U < 1 kv, forsinkelse s U Sandnes Overstrømsvern AEG RSBy I> 11,4 A Underspennings U < 1 kv, forsinkelse vern RRCA s
Infrastruktur Regler for prosjektering Utgitt: 13.4.3 Energiforsyning Side: 51 av 6 7 KOMMENTARER TI TID-STRØM- OG IMPEDANSPAN- DIAGRAMMER 7.1 Krossen omformerstasjon Den anbefalte innstilling av overstrømsvernet på utgående linje Nodeland vil gi selektivitet mot utkobling som følge av 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 eivoll 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 aktig utløseimpuls. 7.1.1 Håndtering av tilbakemating 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 eivoll. Det er lagt inn en overgangsspenning på,5 kv i stedet. Nodeland Z< Reaktans [ohm] 18. 17. 16. 15. 14. 13. 1. 11. 1. 9. 8. 7. 6. 5. 4. 3.. 1... 1.. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 1. 11. 1. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 1. 3 4 5..... Resistans [ohm] Sone 1, 85 % Sone, 175 % injen Tilbakemating 4.8 MW Figur 19 Impedans ved tilbakemating 4,8 MW linje Nodeland Som figur 19 viser vil en kortslutning ved eivoll 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