Nulstrømme i den spændingsløse pause ved enpolet genindkobling

Relaterede dokumenter
Berøringsspænding i den spændingsløse pause ved enpolet genindkobling - metalliske rørledninger

Vejledning til beregning af elkvalitetsparametre - TF 3.2.5

Nærføring mellem banen Nykøbing F-Rødby og 132 kv kabelanlægget Radsted-Rødsand 2

Vejledning til beregning af elkvalitetsparametre i TF 3.2.2

Måleteknik Effektmåling

Kapitel 10. B-felt fra en enkelt leder. B (t) = hvor: B(t) = Magnetfeltet (µt) I(t) = Strømmen i lederen (A) d = Afstanden mellem leder og punkt (m)

Kompendie Slukkespoler og STAT COM anlæg

MODUL 5 ELLÆRE: INTRONOTE. 1 Basisbegreber

IMPEDANSBEGREBET - SPOLEN. Faseforskydning mellem I og U Eksempel: R, X og Z I og U P, Q og S. Diagrammer

Magnetiske felter Ved luftledningsanlæg

Theory Danish (Denmark) Ikke-lineær dynamik i elektriske kredsløb (10 point)

Thevenin / Norton. 1,5k. Når man går rundt i en maske, vil summen af spændingsstigninger og spændingsfald være lig med 0.

TRANSFORMEREN SPÆNDINGSFALD OG VIRKNINGSGRAD. Spændingsfald Virkningsgrad

Kenneth Wosylus Opgaver og Vejledende løsninger

- Henføring af impedanser fra sekundærside til primærside og omvendt - Vektordiagram

Relæbeskyttelse af 150/60 kv stationen i Loldrup

8. Jævn- og vekselstrømsmotorer

THEVENIN'S REGEL (DC) Eksempel

teknisk standard kv AC Station Kontrolanlæg Relæbeskyttelse Transformer ETS Rev. 1

Fredericia Maskinmesterskole Afleverings opgave nr 5

Matematik 1 Semesteruge 5 6 (30. september oktober 2002) side 1. Komplekse tal Arbejdsplan

Dato: Samlede høringskommentarer. Forslag til ændringer

KONDENSATORER (DC) Princip og kapacitans Serie og parallel kobling Op- og afladning

Øvelses journal til ELA Lab øvelse 4: Superposition

Matematikprojekt Belysning

IMPEDANSBEGREBET - KONDENSATOREN. Faseforskydning mellem I og U Eksempel: R, X og Z I og U P, Q og S. Diagrammer

ELEKTRISKE KREDSLØB (DC)

kv AC Station

ELEKTRISKE KREDSLØB (DC)

TRANSFORMEREN - PARALLELDRIFT

Procedurer og principper for elkvalitet ved tilslutning til højspænding

Fasedrejning i RC / CR led og betragtninger vedrørende spoler

4. udgave Håndbog om Nærføring. Håndbog om Nærføring, 4. udgave, version maj Side 1 af 151

Den harmoniske svingning

Elektroteknik 3 semester foråret 2009

Notat. Stavnsholt Renseanlæg Fortyndingsberegninger 1 INDLEDNING

Dimensioneringsmanual for 400 kv, 150 kv og 132 kv PEX-kabelanlæg

Forbrug og selskabernes formue

Opdrift og modstand på et vingeprofil

Evaluering af Soltimer

1 v out. v in. out 2 = R 2

Med mellemrum opstår der i den audiofile verdens mange afkroge langstrakte diskussioner om kablers lyd.

Undervisningsbeskrivelse

Grundlæggende El-varmeteknik

NOTAT 30. juni Klima og energiøkonomi. Side 1

kv AC stationer

En sumformel eller to - om interferens

Matematik 1 Semesteruge 5 6 (1. oktober oktober 2001) side 1 Komplekse tal Arbejdsplan

Udarbejdet af: RA/ SLI/KW/

Baggrundsnotat til Energinet.dk's redegørelse for elforsyningssikkerhed 2015

Vejledning vedrørende ellovgivningen og generatoranlæg

Evaluering af reservation af intra-day kapacitet på Storebæltsforbindelsen

3.3 overspringes. Kapitel 3

Led belysning. Hvad tænker i når der bliver sagt LED lys? Produkter Installationsforhold Sikkerhed Brand Energi besparelse Sundhed Levetid

Retningslinjer for bedømmelsen. Georg Mohr-Konkurrencen runde

Notat TP98-328b PCD/KSC, 17. april 2000 Dok.nr

Øvelse 1.5: Spændingsdeler med belastning Udført af: Kari Bjerke Sørensen, Hjalte Sylvest Jacobsen og Toke Lynæs Larsen.

Det er en af de hyppigst forekommende udregninger i den elementære talbehandling at beregne gennemsnit eller middeltal af en række tal.

til undervisning eller kommercielt brug er Kopiering samt anvendelse af prøvetryk El-Fagets Uddannelsesnævn

Modellering af elektroniske komponenter

Vejledning for tilslutning af ladestandere i lavspændingsnettet

Impedans. I = C du dt (1) og en spole med selvinduktionen L

Ohms Lov Ohms lov beskriver sammenhæng mellem spænding, strømstyrke og modstand.

ebmpapst ERFA-Blad 1 Formål 2 Omfang Målinger af strømforbrug ift. dataark fra ebmpapst Version 4 R 2 E 190 -A

Elektriske Fordelingsanlæg. Copyright 1990 by S. Vørts and Polyteknisk Forlag

Introduktion til differentialregning 1. Jens Siegstad og Annegrethe Bak

Når strømstyrken ikke er for stor, kan batteriet holde spændingsforskellen konstant på 12 V.

MASKELIGNINGER - KIRCHHOFFS LOVE (DC) Eksempel

DESITEK A/S. - Leverandør af sikkerhed DEHN + SÖHNE / protected by ISO 16016

Algebra INTRO. I kapitlet arbejdes med følgende centrale matematiske begreber:

C) Perspektiv jeres kommunes resultater vha. jeres svar på spørgsmål b1 og b2.

Tillæg til Teknisk forskrift for termiske anlæg større end 11 kw

til undervisning eller kommercielt brug er Kopiering samt anvendelse af prøvetryk El-Fagets Uddannelsesnævn

Måltal 2011 for medarbejdere med ikke-vestlig baggrund

VEKSELSPÆNDINGENS VÆRDIER. Frekvens Middelværdi & peak værdi (max) Effektiv værdi (RMS) Mere om effektiv værdi!

Aalborg Universitet Esbjerg 18. december 2009 Spændings og deformationsanalyse af perforeret RHS stålprofil Appendiks F Strain gauges BM7 1 E09

Bilagsnotat til: De nationale tests måleegenskaber

Fremskrivning af plejeboligbehov

Undervisningsbeskrivelse for Matematik A 2. E 2011/2012

Matematik A STX december 2016 vejl. løsning Gratis anvendelse - læs betingelser!

ELEKTRISKE KREDSLØB (DC)

FY01 Obligatorisk laboratorieøvelse. Matematisk Pendul. Jacob Christiansen Afleveringsdato: 10. april 2003 Morten Olesen Andreas Lyder

Dato: Kommentarer fra: Kommentartype: generel/teknisk /redaktionel Kommentar Forslag til ændringer

2og sf.pdf?menuid=150560

Datablad. CI-tronic softstartere for Danfoss kompressor anvendelser Type MCI 15C/ MCI 25C. Marts 2002 DKACT.PD.C50.C B0950

Lektionsantal: Uddannelsesmål: Fredericia Maskinmesterskole Undervisningsplan Side 1 af 11. Underviser: EST/JBS. Efterår 2011

Benjamin Franklin Prøv ikke at gentage forsøget! hvor er den passerede ladning i tiden, og enheden 1A =

Hvad er matematik? C, i-bog ISBN

SPOLER (DC) Princippet (magnetiske felter) Induktion og selvinduktion Induktans (selvinduktionskoefficient)

til undervisning eller kommercielt brug er Kopiering samt anvendelse af prøvetryk El-Fagets Uddannelsesnævn

Kjaranstadir Vandkraftværk E-AFP 1, forår 2007

Opgave: BOW Bowling. Rules of Bowling. danish. BOI 2015, dag 1. Tilgængelig hukommelse: 256 MB

KONDENSATORER (DC) Princip og kapacitans Serie og parallel kobling Op- og afladning

Funktionalligninger. Anders Schack-Nielsen. 25. februar 2007

Koordinering af kaskadekoblede transformere med automatisk spændingsregulering

Teknisk forskrift for vindkraftværker. større end 11 kw 14130/ DATE SFJ/KDJ. Energinet.dk NAME

Fig. 1 Billede af de 60 terninger på mit skrivebord

Laboratorieøvelse Kvantefysik

Hold 6 Tirsdag. Kristian Krøier, Jacob Christiansen & Thomas Duerlund Jensen Fag: ELA Lærer: Jan Petersen (JPe) Dato for aflevering: 29.

Måling af turbulent strømning

Transkript:

Nulstrømme i den spændingsløse pause ved enpolet genindkobling 29. august 2011 TKS/TKS 1. Indledning... 1 1.1 Baggrund... 1 1.2 Problemstilling... 1 1.3 Metode... 2 1.4 Tidshorisont... 2 2. Den inducerende strøm under enpolet-genindkobling... 2 2.1 Teoretisk... 2 2.2 Simulering i PSCAD... 3 2.2.1 Resultater af analysen... 4 2.2.2 Indvirkningen af det omkringliggende net... 6 3. Konklusion... 7 4. Referencer... 7 1. Indledning 1.1 Baggrund I forbindelse med udførelsen af nærføringsberegninger, beregnes den elektromagnetiske induktion ud fra en antagelse om, at den inducerende strøm i den spændingsløse pause er lig (vektor-)summen af strømmene i de raske faser, svarende til 3 x I 0, og er af samme størrelsesorden som driftsstrømmen før en enfaset fejl til jord. Nærføringsudvalget ønsker, at denne antagelse efterprøves ved gennemførelse af transiente beregninger i PSCAD/EMTDC udført i Netplanlægning ved Energinet.dk. 1.2 Problemstilling Ved én enfaset fejl på en transmissionslinje anvendes enpolet genindkobling. Ved detektering af fejlen udkobles den fejlramte fase, mens de to raske faser stadig er indkoblet. I denne periode er den fejlramte fase i en "spændingsløs Dok. 52621/11 v3, Sag 11/676 1/7

pause", hvor der pga. usymmetrien i forhold til de øvrige faser vil løbe en inducerende strøm i systemet. Den usymmetriske strøm i systemet kan inducere fejlstrømme/-spændinger i nærliggende metalliske leder, såsom fjernvarmerør og gasrør. Der er tidligere beregnet inducerede spændinger i nærliggende leder ud fra en antagelse om, at den inducerende strøm fra de raske faser er sammenlignelig med driftsstrømmen før fejlen. Nærføringsudvalget ønsker denne antagelse efterprøvet. Der ønskes svar på: - Kan driftsstrømmen før en enfaset fejl anvendes som en passende tilnærmelse til den inducerende strøm fra systemet i den spændingsløse pause? 1.3 Metode Problemstillingen anskueliggøres teoretisk såvel som analytisk ved gennemførelse af simuleringer i PSCAD. 1.4 Tidshorisont Analyser af den inducerende strøm under den spændingsløse pause ønskes gennemført og dokumenteret senest juli 2011 af hensyn til afholdelsen af næste møde i Nærføringsudvalget. 2. Den inducerende strøm under enpoletgenindkobling 2.1 Teoretisk Den inducerende strøm i et trefase system er vektorsummen af strømmene i de tre faser (noteret ved a, b og c) og betegnes jordstrømmen, I n. I I I I (2.1) n a b c Nulstrømmen i et trefase system (a, b, c) er defineret som en tredje del af summen af fasestrømmene [Glover2002]: 1 I0 I a Ib Ic (2.2) 3 Den inducerende strøm (jordstrømmen) i et trefase system er således lig tre gange nulstrømmen: I n 3I 0 (2.3) I et afbalanceret trefasesystem under normal drift vil nulstrømmen i faserne og jordstrømmen i systemet således være lig nul. Dette skyldes, at strømmene i de tre faser er forskudt 120 grader fra hinanden og er af samme amplitude, hvormed summen af strømmene er nul på et hvert givent tidspunkt. I den spændingsløse pause ved enfaset genindkobling vil den ene af de tre faser være udkoblet, hvormed systemet ikke er afbalanceret. Dette vil resultere i, at der løber en jordstrøm i systemet, I n, jf. (2.1) og en nulstrøm i faserne, I 0, jf. (2.2). Finder den enfaset fejl sted i fase a, vil nulstrømmen være lig en tredjedel af strømmene i faserne b og c: Dok. 52621/11 v3, Sag 11/676 2/7

1 I0 I b I c (2.4) 3 Antages det, at fase b og c forsat er forskudt 120 grader i forhold til hinanden og har samme amplitude, I, efter fejlen i den spændingsløse pause, vil nulstrømmen være: 1 I 0 I180 (2.5) 3 Jordstrømmen vil således være: I n I180 (2.6) Den inducerende strøm vil således have samme størrelse som fase b og c i den spændingsløse pause. For at koble strømmene i fase b og c i den spændingsløse pause til strømmene før fejlen må vi tage udgangspunkt i fasespændingerne, da disse er ens i den stationære tilstand før den enfasede fejl og den stationære tilstand i den spændingsløse pause. Før fejlen og efter fejlen haves følgende spændingsfald langs en transmissionslinje: Vaa' 0 V P, f Vbb', V P, e Vbb' (2.7) Vcc' Vcc' Spændingsfaldene henover de enkelte faser er ens før fejlen og i den spændingsløse pause, med undtagelse af fase a, hvor henover spændingsfaldet vil være nul. I et trefase-system findes følgende forhold mellem spændingerne og strømmene [Glover2002]: Va Zaa Zab Zac Ia Vb Zab Zbb Zbc Ib (2.8) Vc Zac Zbc Zcc Ic I et trefase-system uden kobling mellem faserne bliver (2.8) til: Va Zaa 0 0 Ia Vb 0 Zbb 0 Ib (2.9) Vc 0 0 Zcc Ic Sammenholdes (2.9) med (2.7) vil strømmene før fejlen og i den spændingsløse pause således være lig hinanden, idet impedanserne for de enkelte faser ikke påvirkes af fejlen. Hermed kan ud fra (2.6) konkluderes, at den inducerende strøm i de raske faser vil have samme størrelse som driftsstrømmen før fejlen for en transmissionslinje uden kobling mellem faserne. 2.2 Simulering i PSCAD Ligning (2.6) efterprøves ved simulering i PSCAD ved beregning af enfaset fejl med genindkobling ved forskellige cases angivet herunder. Dok. 52621/11 v3, Sag 11/676 3/7

Case no. Beskrivelse 1 Linje med modstand og reaktans, hhv. 1,6 Ω og 21 Ω, svarende til Asnæsværket-Bjæverskov (ASV-BJS) uden kobling mellem faserne, fejl i tilkoblingspunkt 2 Frekvensafhængig linjemodel, baseret på ASV-BJS (geometrisk data fra netsys), fejl i tilkoblingspunktet 3 Frekvensafhængig linjemodel, baseret på ASV-BJS (geometrisk data fra netsys), fejl på midten af linjen Den anvendte model består af en transmissionslinje, der enten simuleres som en modstand i serie med en induktans eller som en frekvensafhængig transmissionslinjemodel. Det omkring liggende net er repræsenteret ved to spændingskilder. Modellen er gengivet i Figur 1. Figur 1 Opstillet model i PSCAD til simulering af enfaset fejl og beregning af nulstrømme i systemet (case 3). Spændingskilderne er angivet til 400 kv (fase-fase, rms) kilder med synkronog nulimpedanser sat til 1 Ω, 80. Spændingskilderne er forskudt 1 i forhold til hinanden (det gøres for at øge størrelsen på strømmen i linjen). Fejlen er en enfaset fejl til jord (0,01 Ω). Fejlen påtrykkes til tiden 0,5 s. Fejlen udkobles umiddelbart efter, at den fejlramte fase udkobles. I simuleringerne er fejlen påtrykt fase A. Den fejlramte fase udkobles til tiden 0,56 s, dvs. tre perioder efter fejlen indtræder. Efter udkoblingen genindkobles den (tidligere) fejlramte fase igen efter 0,8 s, dvs. til tiden 1,36 s. Mellem udkoblingen og genindkoblingen befinder den fejlramte fase sig i en "spændingsløspause". 2.2.1 Resultater af analysen Strømmene under fejlen og i den spændingsløse pause er illustreret med et eksempel i Figur 2. Dok. 52621/11 v3, Sag 11/676 4/7

0.50 Strømme under fejlforløbet I1_A I1_B I1_C -0.50 0.50 I2_A I2_B I2_C -0.50 0.50 I1_0 I2_0-0.50 x 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 1.000 1.100 1.200 1.300 1.400 Figur 2 Driftsstrømme og nulstrømme under fejlforløbet for skinne 1 og 2 (case no. 2). I Tabel 1 er resultaterne fra simuleringen af en enfaset fejl i case no. 1-3 angivet ved driftsstrømmen før fejlen (I drift_x ) og den inducerende strøm i den spændingsløse pause (3I 0_x ) for transmissionslinjen ved hhv. skinne 1 og skinne 2. Tabel 1 Driftsstrømme før den enfaset fejl og den inducerende strøm i den efterfølgende spændingsløse pause ved enpolet genindkobling ved skinne 1 og skinne 2. Case no. 3I 0_1 3I 0_1 / 3I 0_2 3I 0_2 / 1 0,246 0,247 1 0,247 0,247 1 2 0,234 0,145 0,62 0,243 0,155 0,64 3 0,235 0,133 0,56 0,243 0,142 0,58 For case 1 fremgår det, at den inducerende strøm i den spændingsløse pause er lig driftsstrømmen før fejlen. Denne case svarer til en transmissionslinje uden kobling mellem faserne. Resultatet er hermed i overensstemmelse med ligning (2.6). For case 2 og 3, hvor der er anvendte en frekvensafhængig transmissionslinjemodel med kobling mellem faserne, fremgår det, at den inducerende strøm i den spændingsløse pause er lavere end driftsstrømmen. Det skyldes koblingen mellem faserne. Den inducerende spænding i den spændingsløse pause efter en enfaset fejl må herfor under reelle driftsforhold forventes at være lavere end driftsstrømmen før fejlen. Dok. 52621/11 v3, Sag 11/676 5/7

2.2.2 Indvirkningen af det omkringliggende net I overstående afsnit er det kort analytisk vist, hvordan det kan forventes at forholdet mellem driftsstrømmen og den inducerende strøm i den spændingsløse pause er. Ovenstående giver dog ikke et indblik i, hvordan kortslutningseffekten i det omkringliggende net påvirker forholdet mellem driftsstrømmen før fejlen og den inducerende strøm i den spændingsløse pause. Der gennemføres herfor yderligere beregninger, hvor impedanserne for de to spændingskilder justeres efter følgende: Case no. Beskrivelse 11 Pos. imp. indstilles til 1 Ω, 80, nul imp. indstilles til 3 Ω, 80. Linje med modstand og reaktans (hhv. 1,6 Ω og 21 Ω svarende til ASV-BJS) uden kobling mellem faserne, fejl i tilkoblingspunkt 12 Pos. imp. indstilles til 100 Ω, 80, nul imp. indstilles til 150 Ω, 80. Linje med modstand og reaktans (hhv. 1,6 Ω og 21 Ω svarende til ASV-BJS) uden kobling mellem faserne, fejl i tilkoblingspunkt 21 Pos. imp. indstilles til 1 Ω, 80, nul imp. indstilles til 3 Ω, 80. Frekvensafhængig linjemodel, baseret på ASV-BJS (geometrisk data fra netsys), fejl i tilkoblingspunktet 22 Pos. imp. indstilles til 100 Ω, 80, nul imp. indstilles til 150 Ω, 80. Frekvensafhængig linjemodel, baseret på ASV-BJS (geometrisk data fra netsys), fejl i tilkoblingspunktet Case 11 og case 21 afspejler, at det omkringliggende net er stærkt, der overholder betingelserne X0/X1 < 3 og R0/X1 < 1 for transmissionsnettet [TF2.1.1]. Case 12 og 22 derimod afspejler et svagt omkringliggende net, der dog ikke er repræsentativt for det danske transmissionsnet. Resultaterne af de fire cases er givet i Tabel 2. Tabel 2 Driftsstrømme før den enfaset fejl og den inducerende strøm i den efterfølgende spændingsløse pause ved enpolet genindkobling ved skinne 1 og skinne 2. Case no. 3I 0_1 3I 0_1 / 3I 0_2 3I 0_2 / 11 0,246 0,221 0,90 0,247 0,221 0,90 12 0,025 0,020 0,79 0,026 0,020 0,77 21 0,244 0,125 0,51 0,254 0,138 0,54 22 0,043 0,049 1,14 0,055 0,053 0,95 For case 11 og 21, der er repræsentative for det danske transmissionsnet, kan det ses, at den inducerende strøm (3I 0 ) i begge tilfælde er mindre end driftsstrømmen før fejlen (I drift ). Case 12 og 22 repræsentere et svagt net, der ikke er repræsentativt for det danske transmissionsnet. For case 12 er den inducerende strøm mindre end driftsstrømmen før fejlen, hvorimod for case 22 er den inducerende strøm højere end driftsstrømmen. Dok. 52621/11 v3, Sag 11/676 6/7

Det omkringliggende net vil således ikke påvirke konklusionerne fra ovenstående afsnit, så længe nettet ikke kan betegnes som svagt, dvs. har lav kortslutningseffekt. 3. Konklusion Det er hidtil antaget, at den inducerende strøm (3I 0 ) i den spændingsløse pause ved en enfaset genindkobling er af samme størrelse som driftsstrømmen før fejlen (se ligning (2.6)). Det er i nærværende notat vist, at denne antagelse kan eftervises teoretisk baseret på en transmissionslinje uden kobling mellem faserne. Endvidere er der udført simuleringer i PSCAD til verificering af ovenstående antagelse vedr. størrelsen af den inducerende strøm i den spændingsløse pause. Af simuleringerne fremgår det, at i de opstillede tilfælde er den inducerende strøm i den spændingsløse pause lig eller mindre end driftsstrømmen før fejlens indtræden. For transmissionslinjer med kobling mellem faserne er den inducerende strøm lavere end driftsstrømmen før den enfasede fejl (med undtagelse af det urealistisk svage net). Det må heraf konkluderes, at driftsstrømmen før en enfaset fejl mod jord kan anvendes som et fornuftigt estimat for den inducerende strøm i transmissionslinjesystemer i den stationære spændingsløse pause, hvor den fejlramte fase er koblet ud. 4. Referencer [Glover2002] Glover, J.D. og Sarma, M.S., "Power System - Analysis and Design", Brooks/Cole, 2002. [TF2.1.1] OBG, "Teknisk forskrift - TF 2.1.1", Energinet.dk, 2008. Dok. 52621/11 v3, Sag 11/676 7/7