Zabezpieczenia generatorów

Transkrypt

1 Zabezpieczenia generatorów Strona SIPROTEC 4 7UM61 Wielofunkcyjne zabezpieczenie generatorów /3 SIPROTEC 4 7UM62 Wielofunkcyjne zabezpieczenie generatorów, silników i transformatorów /31

2 /2 Siemens SIP 2002

3 Zabezpieczenie generatorów / 7UM61 SIPROTEC 4 7UM61 Wielofunkcyjny Przekaźnik Zabezpieczeniowy Generatorów Przegląd funkcji: Opis Przekaźniki zabezpieczeniowe SIPROTEC 4 7UM61 oferują znacznie więcej niż zwykłe zabezpieczenia. Są one wyposażone w wiele dodatkowych funkcji. Stanowiąc ochronę od zwarć doziemnych i międzyprzewodowych, od przeciążeń oraz od nadmiernych zmian napięcia i częstotliwości, przekaźniki te zapewniają ciągłość pracy elektrowni. Przekaźnik zabezpieczeniowy SIPROTEC 4 7UM61 jest jednostką zaprojektowaną do zabezpieczania małych i średnich generatorów. Zintegrowano w nim wszystkie funkcje zabezpieczeniowe niezbędne do ochrony: - Hydrogeneratorów i hydrozespołów odwracalnych - Urządzeń w elektrociepłowniach - Prywatnych elektrowni opartych na odnawialnych źródłach energii takich, jak wiatr lub biogazy - Elektrowni z zespołami wysokoprężnymi - Elektrowni z turbinami gazowymi - Elektrowni przemysłowych - Konwencjonalnych elektrowni parowych Programowalne funkcje logiczne (continuous function chart- CFC) umożliwiają elastyczne dopasowanie sposobu pracy przekaźnika do układu pracy elektrowni i specyficznych warunków systemu. Elastyczne interfejsy komunikacyjne pozwalają na włączenie zabezpieczeń do systemu nadzoru zgodnie z najnowszymi rozwiązaniami komunikacyjnymi. Rys. /1 SIPROTEC 4 7UM61- wielofunkcyjny przekaźnik zabezpieczeniowy generatorów Wersja podstawowa Zabezpieczenie stojana od zwarć doziemnych Czułe zabezpieczenie ziemnozwarciowe Zabezpieczenie przeciążeniowe stojana Zabezpieczenie nadprądowe zwłoczne (o charakterystyce zależnej lub niezależnej) Zabezpieczenie nadprądowe zwłoczne niezależne kierunkowe Zabezpieczenie podnapięciowe i nadnapięciowe Zabezpieczenie podczęstotliwościowe i nadczęstotliwościowe Zabezpieczenie od przepływu mocy zwrotnej Zabezpieczenie od przewzbudzenia Wykonywanie zewnętrznych rozkazów wyłączenia Wersja standardowa Funkcje podstawowe oraz dodatkowo: Kontrola przepływu mocy do sieci Zabezpieczenie od utraty wzbudzenia Zabezpieczenie od składowej przeciwnej Rezerwa wyłącznikowa Wersja pełna Funkcje wersji standardowej oraz dodatkowo: Zabezpieczenie od przypadkowego załączenia 100% zabezpieczenie od zwarć doziemnych stojana z wykorzystaniem 3-ciej harmonicznej Zabezpieczenie impedancyjne Funkcje kontrolne Kontrola obwodu wyłączającego Kontrola stanu bezpiecznika Pomiary wielkości ruchowych V, I, f, Pomiar energii Wp, Wq Pomiar czasu działania Samokontrola przekaźnika 8 oscylograficznych rejestracji zakłóceń Interfejsy komunikacyjne Interfejs systemowy - Protokół IEC PROFIBUS-DP - MODBUS RTU Sprzęt 4 wejścia prądowe 4 wejścia napięciowe 7/15 wejść dwustanowych 12/20 przekaźników wyjściowych Siemens SIP 2002 /3

4 Zabezpieczenie generatorów / 7UM61 Zastosowanie Przekaźniki zabezpieczeniowe 7UM6 z rodziny SIPROTEC 4 są jednostkami wielofunkcyjnymi zaprojektowanymi dla małych i średnich elektrowni. Posiadają zaimplementowane wszystkie funkcje zabezpieczeniowe niezbędne dla: - Elektrowni wodnych i szczytowopompowych - Elektrociepłowni o skojarzonym wytwarzaniu energii elektrycznej i ciepła - Prywatnych elektrowni opartych na odnawialnych źródłach energii, takich, jak wiatr lub biogazy - Elektrowni z zespołami wysokoprężnymi - Elektrowni z turbinami gazowymi - Elektrowni przemysłowych - Konwencjonalnych elektrowni parowych. Przekaźniki te mogą być również wykorzystane do zabezpieczania silników i transformatorów. Duża ilość funkcji dodatkowych zwiększa pewność dostarczania energii i tym samym zapewnia ekonomiczne zarządzanie systemem elektroenergetycznym. Wartości mierzone pozwalają na kontrolę bieżących warunków pracy systemu. Przechowywane w pamięci urządzenia sygnały alarmowe oraz przebiegi sygnałów zakłóceniowych ułatwiają diagnozowanie zakłóceń nie tylko w pracy generatora. Zastosowanie różnych zestawów tych urządzeń pozwala na realizację efektywnych systemów rezerwowania. Funkcje zabezpieczeniowe Gwarancją efektywnego zabezpieczenia obiektu elektrycznego jest zastosowanie dużej liczby funkcji realizujących różne kryteria zabezpieczeniowe. Zakres stosowania tych funkcji zależy od wielu czynników, takich, jak rozmiar urządzenia, rodzaj pracy, konfiguracja systemu, doświadczenie i przyjęte założenia projektowe. Nowoczesna technologia cyfrowa pozwoliła na zrealizowanie tak różnorodnych funkcji w jednym urządzeniu. W celu spełnienia wymagań poszczególnych użytkowników, zakres zaimplementowanych funkcji jest zróżnicowany w poszczególnych wersjach przekaźnika (patrz Tabela /1). Ze względu na zakres funkcji dokonano podziału na trzy grupy. Funkcje zabezpieczeniowe Symbol Nr ANSI Podst. Stand. Pełny Zabezp. ziemnozwarciowe stojana kierunkowe, bezkierunkowe Czułe zabezp. ziemnozwarciowe (również zabezp. ziemnozw. wirnika) Zab. przeciążeniowe stojana Zabezpieczenie podnapięciowe Zabezpieczenie częstotliwościowe Zabezpieczenie od przepływu mocy zwrotnej Zabezpieczenie od przewzbudzenia (Volt/Hertz) Kontrola bezpiecznika Zewnętrzne rozkazy wyłączenia (7UM6/7UM612) Kontrola obwodu wyłączającego (7UM612) Kontrola przepływu mocy do sieci Zabezpieczenie od utraty wzbudzenia Zabezpieczenie od składowej przeciwnej Rezerwa wyłącznikowa Zabezpieczenie od przypadkowego załączenia 100% zabezpieczenie ziemnozwarciowe stojana z 3-cią harmoniczną Zabezpieczenie impedancyjne z pobudzeniem I>+V< Tabela /1 Zakres funkcji przekaźnika 7UM61 V 0 >,3I 0 > <(V 0,3I 0 ) I EE > 2 I t V< 27 X X X f<, f> 81 X -P 32R X X X V/f 24 X X X V 2 /V 1, I 2 /I 1 60FL X X X Incoup. 2/4 2/4 2/4 T.C.S. 74TC X X X P>, P< 32F X X 1/xd 40 X X I 2 >,t=f(i 2 ) 46 X X I min > 50BF X X I>, V< 50/27 V 0(3rd harm.) Z< 59N, 64G 67G 50/51GN (64R) 59TN, rd 27TN (3 h) 21 X 49 X X X Zab. nadprądowe zwłoczne niezależne z podtrzymaniem podnap. I>+V< 51 X X X Zab. nadprądowe zwłoczne niezależne kierunkowe Zab. nadprądowe zwłoczne zależne Zabezpieczenie nadnapięciowe Generator Podstawowy Jednym z zastosowań jest ochrona małych generatorów lub praca jako zabezpieczenie rezerwowe większych generatorów. Zestaw zastosowanych funkcji może stanowić również uzupełnienie zabezpieczenia różnicowego transformatorów pracujących równolegle. Zastosowanie obejmuje również zabezpieczenie od odłączenia od systemu. Generator Standardowy Ten zestaw funkcji jest zalecany dla generatorów o mocy większej niż 1MVA. Jest również odpowiedni do zabezpieczania silników synchronicznych. Innym zastosowaniem jest zabezpieczenie rezerwowe większych bloków. Generator Pełny Dostępne są wszystkie funkcje zabezpieczeniowe. Zalecany dla generatorów o mocy większej niż 5MVA. Polecane jest również stosowanie tego zestawu jako zabezpieczenia rezerwowego większych bloków. I>>, Kierunk. 50/51/67 X X X t=f(i)+v< 51V X X X V> 59 X X X X X X X X X X X X X /4 Siemens SIP 2002

5 Zabezpieczenie generatorów / 7UM61 Zastosowanie Pole Rys. /2 Konstrukcja Urządzenia SIPROTEC 4 mają ujednoliconą budowę i funkcjonalność, które stanowią nową jakość w technice zabezpieczeniowej i sterowniczej. Czynności wykonywane lokalnie zostały zaprojektowane tak, aby spełniać wszelkie kryteria ergonomii. Głównym celem projektantów było stworzenie dużego, czytelnego wyświetlacza. Program komunikacyjny DIGISI 4 znacznie upraszcza proces projektowania oraz włączania zabezpieczeń do systemu. 7UM6 został zaprojektowany jako urządzenie w obudowie o szerokości 1 / 3 w systemie modułowym 19, a 7UM612- w obudowie o szerokości ½ w tym systemie. Oznacza to, że mogą one zastępować poprzednie modele. Wysokość modułów jest stała, niezależna od szerokości i wynosi 243mm. Wszystkie przewody są przyłączane bezpośrednio lub przy pomocy końcówek montażowych oczkowych. Dostępna jest również wersja urządzenia z gniazdami wtykowymi. Pozwala to na stosowanie prefabrykowanych wiązek przewodów. W przypadku urządzenia do montażu natablicowego, złącza śrubowe są umieszczone na dole i na górze obudowy. Złącza komunikacyjne również znajdują się w tych miejscach. Rys. /3 Widok z tyłu z osłoną złączy przyłączeniowych i złączem szeregowym Siemens SIP 2002 /5

6 Zabezpieczenie generatorów / 7UM61 Funkcje zabezpieczeniowe Zabezpieczenie nadprądowe zwłoczne niezależne I>, I>> (ANSI 50, 51, 67) Funkcja ta stanowi zabezpieczenie zwarciowe dla generatora oraz zabezpieczenie rezerwowe w stosunku do zabezpieczeń urządzeń znajdujących się dalej od źródła zasilania, np. transformatorów lub innych elementów systemu. Stopień podnapięciowy dla I> podtrzymuje pobudzenie w przypadku zmniejszenia się prądu zwarciowego. Jednym z powodów takiej sytuacji może być spadek napięcia na zaciskach generatora, co jednocześnie powoduje zmniejszenie się napięcia zasilania statycznego układu wzbudzenia, a w efekcie- zmniejszenie wartości prądu zwarcia. Stopień wysokoprądowy I>> może być wykorzystany jako wysoko nastawiony stopień bezzwłoczny działający na wyłączenie. Przy wykorzystaniu członu kierunkowego może on stanowić zabezpieczenie generatorów nie posiadających przekładników prądowych w punkcie gwiazdowym (patrz rys. /4). Zabezpieczenie nadprądowe zwłoczne zależne (ANSI 51V) Funkcja ta również stanowi zabezpieczenie zwarciowe oraz zabezpieczenie rezerwowe. Stosuje się ją do zabezpieczenia systemu elektroenergetycznego z wykorzystaniem urządzeń zabezpieczeniowych zależnych od prądu. Do wyboru są charakterystyki IEC oraz ANSI (tabela /2). Kontrola funkcji prądu odbywa się przez przeliczanie napięcia na zaciskach generatora. W wersji kontrolowanej dostępny jest czuły stopień prądowy. W wersji hamowanej prądowy próg pobudzenia obniżany jest liniowo wraz ze zmniejszaniem się napięcia na zaciskach. Kontrola bezpieczników zapobiega zbędnym zadziałaniom. T Alarm T I2>> t I 2 perm Stopień ostrzegawczy Temperaturowy stopień wyłączeniowy Zabezpieczenie przeciążeniowe stojana (ANSI 49) Zadaniem tego zabezpieczenia jest ochrona uzwojeń stojana generatora lub silnika od przepływu ciągłego prądu przeciążeniowego o zbyt wysokiej wartości. Wszystkie warianty obciążenia są obliczane w oparciu o model matematyczny. Podstawą obliczeń jest efekt cieplny przepływu wartości skutecznej prądu. Odpowiada to zaleceniom normy IEC W oparciu o zmierzone prądy obliczana jest również stała czasowa chłodzenia. Jeżeli do przekaźnika przez złącze PROFIBUS-DP zostanie doprowadzona temperatura otoczenia lub chłodziwa, zostanie ona automatycznie uwzględniona w przyjętym modelu. W innym przypadku zakładana jest stała temperatura otoczenia. I 2 >> I 2 Rys. /4 Zabezpieczenie z przekładnikiem prądowym po stronie zacisków generatora Stopień Wyłączeniowy I 2 >> Rys. /5 Charakterystyka zabezpieczenia od składowej przeciwnej Zabezpieczenie od składowej przeciwnej (ANSI 46) Przy obciążeniu asymetrycznym generatora następuje nadmierne nagrzewanie się wirnika wywołane powstawaniem pola składowej przeciwnej. Zabezpieczenie to wykrywa asymetryczne obciążenie generatorów trójfazowych. Jego zasada działania opiera się na obliczaniu składowej przeciwnej prądu na podstawie prądów fazowych. Procesy termiczne ujęte zostały w algorytm, na którego podstawie została wyznaczona charakterystyka zależna. Dodatkowo składowa przeciwna kontrolowana jest przez stopnie niezależne, uzupełnione członami zwłocznymi (patrz rys. /5). Dostępne charakterystyki zależne Charakterystyki ANSI / IEEE IEC Zależna Umiarkowanie zależna Bardzo zależna Ekstremalnie zależna Zależna z częścią niezależną Tabela /2 /6 Siemens SIP 2002

7 Zabezpieczenie generatorów / 7UM61 Funkcje zabezpieczeniowe Zabezpieczenie od utraty wzbudzenia (od zaniku pola) (ANSI 40) Z prądu generatora i napięcia z jego zacisków obliczana jest admitancja zespolona. Jest ona następnie nanoszona na wykres wyskalowany w jednostkach względnych. Zabezpieczenie to zapobiega uszkodzeniu generatora w sytuacji utraty synchronizmu, wynikającej z utraty wzbudzenia. Funkcja posiada trzy charakterystyki kontrolujące równowagę statyczną i dynamiczną. W przypadku uszkodzenia wzbudnicy, szybka reakcja zabezpieczenia może być zapewniona przez podanie odpowiedniego sygnału na wejście binarne. Wejście to pobudza zegar z nastawionym krótkim czasem zwłoki. Prostoliniowe części charakterystyki pozwalają na optymalne dopasowanie zabezpieczenia do charakterystyki generatora (patrz rys. /6). Przedstawienie charakterystyki w jednostkach względnych umożliwia bezpośredni odczyt nastawionych wartości. Do obliczenia admitancji wykorzystano składowe zgodne napięcia i prądu. Zapewnia to prawidłową pracę zabezpieczenia nawet przy asymetrii w sieci. Przy odchyleniach napięcia na zaciskach generatora od napięcia znamionowego, kryterium admitancyjne ma tę przewagę, że charakterystyka przesuwa się w tym samym kierunku, co charakterystyka generatora. Zabezpieczenie od mocy zwrotnej (ANSI 32R) Zabezpieczenie to kontroluje kierunek przepływu mocy czynnej. Pobudza się, gdy zmniejsza się energia mechaniczna, ponieważ wtedy energia jest pobierana z systemu. Funkcja ta może być wykorzystana do wyłączenia operacyjnego (wyłączenie sekwencyjne) generatora, ale również zapobiega uszkodzeniu turbin parowych. Moc jest obliczana ze składowych zgodnych prądu i napięcia. Dzięki temu zakłócenia asymetryczne w systemie nie wpływają na dokładność pomiaru. Położenie zaworu odcinającego wprowadzane jest przez wejście dwustanowe i ma wpływ na przełączanie pomiędzy dwoma czasami zwłoki rozkazu wyłączenia. Przy zastosowaniu do zabezpieczenia silnika, znak (+/-) mocy czynnej może być zmieniony parametrycznie. Charakterystyka 3 Charakterystyka 2 2/x d 1/x d Z 1 (t 1 ) G 21 Z<,t Charakterystyka 1 Z 2 (t 2 ) Z 1B P/S N Charakterystyka generatora Kontrola przepływu mocy do sieci (ANSI 32F) Kontrola mocy czynnej wytwarzanej przez generator może być przydatna przy rozruchu i wyłączaniu generatorów. Jeden stopień kontroluje przekroczenie górnej wartości granicznej, podczas gdy drugi- spadek poniżej dolnej wartości granicznej. Moc jest obliczana na podstawie składowych zgodnych prądu i napięcia. Zabezpieczenie impedancyjne (ANSI 21) Funkcja ta stanowi szybkie zabezpieczenie zwarciowe generatora i transformatora blokowego, jak również zabezpieczenie rezerwowe dalszych elementów systemu elektroenergetycznego. Posiada ona dwa nastawialne stopnie impedancyjne, przy czym pierwszy stopień może być przełączany przez wejście dwustanowe. Przy otwartym wyłączniku, strefa może zostać wydłużona (patrz rys. /7). Nadprądowy człon rozruchowy z podtrzymaniem podnapięciowym zapewnia pewność działania zabezpieczenia, a logika wyboru pętli gwarantuje prawidłowy wybór pętli zwarciowej. Logika ta pozwala na wykonywanie odpowiednich pomiarów nawet przez transformator blokowy. I> (t 3 ) Q/S N Rys. /6 Charakterystyka zabezpieczenia od utraty wzbudzenia Rys. /7 Stopniowanie zabezpieczenia impedancyjnego Zabezpieczenie podnapięciowe (ANSI 27) Zabezpieczenie podnapięciowe oblicza składową zgodną napięcia i porównuje wynik z nastawionym progiem rozruchowym. Dostępne są dwa stopnie zabezpieczenia. Stosowane jest ono w elektrowniach szczytowo-pompowych i do ochrony silników asynchronicznych. Zabezpiecza przed skutkami niestabilnej pracy maszyn związanej ze spadkami napięcia. Funkcja może być również wykorzystana do celów kontrolnych. Zabezpieczenie nadnapięciowe (ANSI 59) Zabezpieczenie to zapobiega uszkodzeniom izolacji wywołanym nadmiernym wzrostem napięcia. Jako kryterium rozruchowe mogą być brane pod uwagę maksymalne napięcia międzyfazowe lub fazowe (dla generatorów niskich napięć). Pomiar napięć międzyfazowych jest niezależny od przesunięcia punktu gwiazdowego wywołanego zwarciami doziemnymi. Funkcja posiada dwa stopnie. Siemens SIP 2002 /7

8 Zabezpieczenie generatorów / 7UM61 Funkcje zabezpieczeniowe Zabezpieczenie częstotliwościowe (ANSI 81) Zabezpieczenie częstotliwościowe zapobiega nadmiernym naprężeniom elementów urządzeń (np. turbiny) w przypadku wzrostu lub spadku częstotliwości. Może również służyć jako element pomiarowy i kontrolny. Funkcja posiada cztery stopnie, które mogą zostać nastawione zarówno jako podczęstotliwościowe, jak i nadczęstotliwościowe. Dla każdego stopnia można oddzielnie nastawiać czasy zwłoki. Nawet przy przebiegach odkształconych napięcia, zastosowany algorytm pomiaru częstotliwości gwarantuje prawidłowy pomiar odniesiony do składowej podstawowej. Pomiar częstotliwości może być zablokowany przy użyciu stopnia podnapięciowego. Zabezpieczenie od przewzbudzenia Volt/Hertz (ANSI 24) Zabezpieczenie to zapobiega nadmiernemu wzrostowi indukcji (proporcjonalnej do U/f) w generatorze lub transformatorze, co mogłoby doprowadzić do przeciążeń cieplnych. Sytuacja taka może wystąpić w czasie rozruchu, wyłączania przy pełnym obciążeniu, przy słabym systemie lub przy pracy izolowanej. Charakterystykę zależną można nastawić na podstawie ośmiu punktów podanych przez producenta. Dodatkowo może być wykorzystany sygnalizacyjny stopień zwłoczny niezależny oraz stopień bezzwłoczny. Do obliczenia stosunku U/f wykorzystywana jest częstotliwość oraz najwyższe z trzech napięć międzyfazowych. Częstotliwość może być kontrolowana w zakresie od do 69Hz. Zabezpieczenie ziemnozwarciowe stojana bezkierunkowe, kierunkowe (ANSI 59N,64G, 67G) Objawem zwarć doziemnych w generatorach pracujących w systemach izolowanych jest pojawienie się napięcia 3U 0. W przypadku pracy jednostek połączonych, napięcie to jest pewnym i selektywnym kryterium działania zabezpieczenia. Jeżeli generator pracuje bezpośrednio na szyny zbiorcze, do selektywnego wyłączenia zwarcia doziemnego konieczne jest również wyznaczenie kierunku przepływu prądu ziemnozwarciowego. Przekaźnik zabezpieczeniowy mierzy napięcie 3U 0 przez przekładnik napięciowy podłączony w punkcie gwiazdowym uzwojenia transformatora lub z otwartego trójkąta przekładników napięciowych. Jako opcja istnieje również możliwość obliczenia tego napięcia z napięć fazowych. Wył. od zabezp. Wył. od zabezp. Zestyk pom. wyłącznika zamknięty Kryterium prądowe 50BF I min > 1 OR & AND W zależności od wartości rezystora obciążenia, można objąć zabezpieczeniem 90 do 95% uzwojeń stojana. t delay Do pomiaru prądu ziemnozwarciowego można wykorzystać czułe wejście prądowe. Należy je podłączyć do przekładnika Ferrantiego. Kierunek zwarcia jest rozpoznawany na podstawie napięcia 3U 0 i prądu doziemnego. Charakterystyka kierunkowa (linia prosta) może być z łatwością dopasowana do warunków pracy systemu. Dzięki temu można osiągnąć właściwą pewność działania przy pracy bezpośredniej generatora na szyny zbiorcze. W czasie rozruchu istnieje możliwość przełączenia zewnętrznym sygnałem rodzaju pracy z kierunkowej na pomiar napięcia 3U 0. W zależności od ustawień przekaźnika, przy pomocy tej funkcji można zrealizować różne koncepcje zabezpieczeń od zwarć doziemnych (patrz rys. /16 do /20). Czułe zabezpieczenie ziemnozwarciowe (ANSI 50/51GN, 64R) Czułe wejście prądowe może być również wykorzystane jako niezależne zabezpieczenie ziemnozwarciowe. Posiada ono dwa stopnie, działające już przy prądach wtórnych rzędu 2mA. Wejście to może być również wykorzystane jako zabezpieczenie ziemnozwarciowe wirnika. Do obwodów wirnika jest wtedy podawane przez jednostkę pośredniczącą 7XR61 napięcie zmienne o częstotliwości 50 lub 60Hz. W przypadku zwarcia doziemnego wirnika, płynie większy prąd doziemny. Dla tego zastosowania przeprowadzana jest kontrola obwodów pomiarowych (patrz rys. /19). & AND 50BF Wyłączenie Rys. /8 Schemat logiczny rezerwy wyłącznikowej 100% zabezpieczenie ziemnozwarciowe stojana z wykorzystaniem 3-ciej harmonicznej (ANSI 59TN, 27TN (3 rd H.)) Ze względu na swoją konstrukcję, generator jest źródłem 3-ciej harmonicznej napięcia, tworzącej układ kolejności zerowej. Jej wartość zależy od rodzaju generatora oraz obciążenia mocą czynną i bierną. Wartość ta może być zmierzona na otwartym trójkącie przekładników napięciowych lub na transformatorze punktu gwiazdowego. W przypadku zwarcia doziemnego w pobliżu punktu gwiazdowego generatora, zmienia się amplituda 3-ciej harmonicznej napięcia (maleje w punkcie gwiazdowym, a rośnie na zaciskach). W zależności od układu połączeń, zabezpieczenie nastawiane jest jako podnapięciowe lub nadnapięciowe. Można również ustawiać czas zwłoki. W celu uniknięcia zbędnych zadziałań, moc czynna i składowa zgodna napięcia stanowią kryteria aktywujące. Końcowe ustawienie może być dokonane tylko po przeprowadzeniu prób pierwotnych z generatorem. Rezerwa wyłącznikowa (ANSI 50BF) Przy zaplanowanych wyłączeniach lub przy zakłóceniach w generatorze, uszkodzenie wyłącznika może spowodować niemożliwość wyłączenia generatora, a w efekcie jego poważne uszkodzenie. Rezerwa wyłącznikowa ocenia prąd minimalny oraz położenie wyłącznika na podstawie stanu jego zestyków pomocniczych. Pobudzenie tej funkcji może nastąpić sygnałem na wyłączenie z wewnętrznego zabezpieczenia lub z zewnątrz przez wejście binarne. Dwukanałowy system pobudzenia zapobiega zbędnym zadziałaniom (patrz rys. /8). /8 Siemens SIP 2002

9 Zabezpieczenie generatorów / 7UM61 Funkcje zabezpieczeniowe Zabezpieczenie od przypadkowego załączenia (ANSI 50,27) Funkcją tego zabezpieczenia jest zapobieganie uszkodzeniom generatora w przypadku niezamierzonego zamknięcia wyłącznika w czasie, gdy wał generatora pozostaje w spoczynku, wiruje bez załączenia obwodu wzbudzenia lub bez synchronizacji. Jeżeli podane jest napięcie z systemu elektroenergetycznego, generator zaczyna pracować jako maszyna asynchroniczna z dużym poślizgiem. Powoduje to powstawanie zbyt dużych prądów w wirniku. Schemat logiczny składający się z czułego wejścia prądowego dla każdej fazy, detektora wielkości mierzonej, kontroli czasowej oraz blokady od napięcia minimalnego, na wyjściu posiada rozkaz bezzwłocznego wyłączenia. Jeżeli zasygnalizowane zostanie jednocześnie uszkodzenie bezpiecznika, sygnał na wyłączenie jest blokowany. Wykonywanie zewnętrznych rozkazów wyłączenia Do wykonywania i rejestracji zewnętrznych rozkazów wyłączenia w przekaźniku 7UM6 zaimplementowano dwa wejścia binarne, a w przekaźniku 7UM612- cztery wejścia. Można je wykorzystać do podłączenia informacji z przekaźnika Buchholza lub sygnałów charakterystycznych dla generatora. Działają one wtedy jak funkcje zabezpieczeniowe. Każde wejście inicjuje informację o zakłóceniu, a sygnał na wyłączenie może być opóźniony o nastawiony dla każdego wejścia oddzielnie czas. Kontrola obwodu wyłączającego (ANSI 74TC) Jedno lub dwa wejścia binarne mogą być wykorzystane do kontroli obwodu cewki wyłącznika wraz z przyłączonymi do niej przewodami. Przy przerwaniu tego obwodu przekaźnik wystawia sygnał alarmowy. Odwrócenie kierunku wirowania faz Jeżeli przekaźnik jest zastosowany w elektrowni szczytowo-pompowej, dopasowanie do aktualnego kierunku wirowania pola jest możliwe przez wejście binarne (praca generatorowa/silnikowa przez odwrócenie kierunku wirowania faz). Druga definiowalna grupa parametrów Nastawione parametry mogą być przechowywane w przekaźniku w dwóch bankach danych. Oprócz grupy parametrów standardowych, dostępna jest też druga grupa dla szczególnych warunków pracy (elektrownie szczytowo-pompowe). Może ona być aktywowana przez wejście binarne, lokalnie z klawiatury lub przez program DIGSI 4. Blokada zamknięcia wyłącznika (ANSI 86) Wszystkie wyjścia binarne (przekaźniki sygnalizacyjne lub wyłączeniowe) mogą być zapamiętywane tak, jak diody LED i resetowane przy użyciu klawisza do resetowania tych diod. Stan blokady zamknięcia również może być przechowywany na wypadek zaniku napięcia zasilającego. Ponowne zamknięcie może nastąpić dopiero po zresetowaniu stanu blokady zamknięcia. Kontrola bezpieczników i inne funkcje kontrolne W przekaźniku zostały zaimplementowane wyspecjalizowane funkcje kontrolne dla sprzętu i oprogramowania. Kontrolowane są więc obwody pomiarowe, konwertery analogowo-cyfrowe, napięcia zasilające, pamięci i procesy programowe (watch-dog). Funkcja kontroli bezpieczników wykrywa zakłócenia w napięciu pomiarowym wywołane zwarciami lub przerwami w obwodach lub w przekładnikach napięciowych. Blokowane są wtedy elementy podnapięciowe funkcji zabezpieczeniowych, co zapobiega ich zbędnym działaniom. Sprawdzane są w tym celu składowe zgodne i przeciwne prądu i napięcia. Czasy filtracji Wszystkie sygnały z wejść binarnych mogą być poddawane filtracji czasu (zapobieganie zbędnej sygnalizacji). Siemens SIP 2002 /9

10 Zabezpieczenie generatorów / 7UM61 Komunikacja Nadrzędna jednostka kontrolna Pod względem komunikacji, szczególny nacisk został położony na elastyczność konfiguracji, bezpieczeństwo danych oraz zastosowanie standardów powszechnych w dziedzinie automatyki elektroenergetycznej. Koncepcja modułów komunikacyjnych z jednej strony pozwala na wymienność modułów, a z drugiej strony jest otwarta na przyszłe standardy (np. Industrial Ethernet). Lokalny port PC Umieszczony na płycie czołowej port PC umożliwia szybki dostęp do parametrów, statusu urządzenia oraz danych zakłóceniowych. Współpracę komputera z przekaźnikiem umożliwia program DIGSI 4. Jest on szczególnie przydatny w procesie rozruchu i testowania przekaźnika. Złącza na tylnej ścianie urządzenia Z tyłu przekaźnika zainstalowane są dwa moduły komunikacyjne zawierające opcjonalne wyposażenie dodatkowe, ułatwiające przyszłe modernizacje. Zastosowane interfejsy gwarantują spełnienie wymagań stawianych przez najpopularniejsze protokoły komunikacyjne (IEC 60870, PROFIBUS, DIGSI) oraz interfejsy komunikacyjne (elektryczny i optyczny). Interfejsy zostały zaprojektowane do następujących zastosowań: Złącze serwisowe Dzięki interfejsowi RS485 i programowi DIGSI 4 możliwe jest efektywne centralne komunikowanie się z wieloma przekaźnikami zabezpieczeniowymi. Połączenie modemowe umożliwia zdalne operacje. Taki sposób komunikacji ma szczególne znaczenie przy obiektach bez stałej obsługi, gdzie ważne jest szybkie wyłączenie zakłócenia. Złącze systemowe Stosowane do komunikacji z systemem sterowania i nadzoru. Zgodne z różnymi protokołami komunikacyjnymi i rodzajami interfejsów, w zależności od zainstalowanego modułu. IEC IEC jest standaryzowanym protokołem międzynarodowym do komunikacji z przekaźnikami zabezpieczeniowymi. Standard ten jest akceptowany przez wielu producentów sprzętu zabezpieczeniowego. Stosuje się go na całym świecie. Funkcje zabezpieczeniowe generatora są przechowywane w części prywatnej (opublikowanej) protokołu. PROFIBUS-DP PROFIBUS jest międzynarodowym standaryzowanym protokołem komunikacyjnym (EN 50170). Jest stosowany przez setki producentów na całym świecie i implementowany w ponad zastosowań. Dzięki temu protokołowi zabezpieczenie może być bezpośrednio podłączone do programowanego sterownika SIMATIC S5/S7. Mogą być w ten sposób przesyłane dane zakłóceniowe, wartości pomiarowe oraz informacje do logiki lub z logiki (CFC). MODBUS RTU MODBUS jest również szeroko stosowanym standardem komunikacyjnym wykorzystywanym przez wiele rozwiązań z dziedziny automatyki. Bezpieczna architektura szyny Szyna RS485 Użycie skrętki jako medium transmisyjnego znacznie ogranicza wpływ zakłóceń elektromagnetycznych na przesył danych. Uszkodzenie jednego z urządzeń w systemie nie wpływa na ciągłość pracy całości. Podwójny pierścień światłowodowy Łącza światłowodowe są całkowicie odporne na zakłócenia elektromagnetyczne. Uszkodzenie połączenia pomiędzy dwiema jednostkami nie przerywa pracy całego systemu. Rys. /9 IEC sieć promieniowa typu RS232 oparta na przewodach miedzianych lub światłowodowych OLM 1) 1) Optical Link Module (opt. moduł łączeniowy) Rys. /10 PROFIBUS: sieć światłowodowa w układzie podwójnego pierścienia Rys. / PROFIBUS: RS485 z przewodami miedzianymi /10 Siemens SIP 2002

11 Zabezpieczenie generatorów / 7UM61 Komunikacja Rozwiązania systemowe SIPROTEC 4 jest specjalnie zaprojektowany do współpracy z systemami automatyki opartymi na standardzie SIMATIC. Przez PROFIBUS-DP wszystkie wskazania (sygnalizacyjne i wyłączeniowe) oraz niezbędne mierzone wartości ruchowe są przesyłane z zespołu zabezpieczeniowego. Przez modem i złącze serwisowe inżynier zajmujący się zabezpieczeniami ma ciągły dostęp do urządzeń zabezpieczeniowych. Pozwala to na zdalną obsługę i diagnozowanie (próby okresowe). Rys. /12 Moduł komunikacyjny elektrycznego interfejsu RS232/RS485 Jednocześnie jest możliwa komunikacja lokalna przydatna np. podczas ważniejszych przeglądów. Rys. /13 Moduł komunikacyjny dla światłowodu Rys. /14 Moduł komunikacyjny, światłowodowy podwójny pierścień Kontrola i sterowanie Systemy automatyki (np. SIMATIC) PROFIBUS-DP RS 485 Konwerter RS485/światłowód Konwerter światłowód/rs232 7UM62 7UM61 7UM62 7UM61 Modem DIGSI 4 Lokalna obsługa Wsp. sieć Modem DIGSI 4 Obsługa zdalna przez modem Rys. /15 Rozwiązanie systemowe: Komunikacja Siemens SIP 2002 /

12 Zabezpieczenie generatorów / 7UM61 Typowe połączenia Generator pracujący bezpośrednio na szyny zbiorcze Rysunek /16 przedstawia zalecane połączenie dla kilku generatorów pracujących na jeden system szyn zbiorczych. Zwarcia doziemne są wyłączane przez kierunkowe zabezpieczenie ziemnozwarciowe. Prąd ziemnozwarciowy przepływa przez kable systemu. Jeżeli jest on niewystarczający, stosuje się transformator uziemiający z uzwojeniem pomiarowym przyłączony do szyn zbiorczych (maksymalny prąd ok. 10A), który zwiększa zakres zabezpieczenia do 90%. Aby osiągnąć właściwą czułość, prąd ziemnozwarciowy powinien być mierzony przez przekładnik Ferrantiego. W czasie rozruchu, do momentu osiągnięcia synchronizacji, jako kryterium wystąpienia zwarcia doziemnego, może być brane pod uwagę napięcie 3U 0. Rys. /16 Generator pracujący bezpośrednio na szyny zbiorcze, uziemienie przez małą rezystancję Dla generatorów pracujących z uziemieniem punktu gwiazdowego przez małą rezystancję, zalecane jest połączenie jak na rys. /17. W przypadku kilku generatorów, tylko jeden generator powinien mieć uziemiony punkt gwiazdowy. Zapobiega to przepływowi prądów od 3-ciej harmonicznej napięcia. Dla selektywnego wykrywania zwarć doziemnych, wejście prądowe ziemnozwarciowe przekaźnika powinno być przyłączone do wspólnego przewodu powrotnego dla dwóch kompletów przekładników prądowych (połączenie różnicowe). Przekładniki prądowe muszą być uziemione tylko w jednym miejscu. Napięcie zerowe V E jest wykorzystywane jako dodatkowe kryterium rozruchowe. Dla takiego połączenia zalecane są przekładniki prądowe symetryczne. Przy generatorach dużej mocy (np. I N rzędu 2000A), zalecane są przekładniki prądowe o znamionowym prądzie wtórnym 5A. tutaj nie uziemiać mała rezystancja Zab. różn. Zab. różn. jeżeli potrzebne (do zabezpieczenia rezystora) Rys. /17 /12 Siemens SIP 2002

13 Zabezpieczenie generatorów / 7UM61 Typowe połączenia Generator pracujący bezpośrednio na szyny zbiorcze, uziemienie przez dużą rezystancję Selektywne wykrywanie doziemień dla generatora pracującego w takiej konfiguracji jest zapewnione przy pracy przekładników Ferrantiego połączonych w układ różnicowy (patrz rys. /18). W tym układzie powinno być uziemione uzwojenie wtórne tylko jednego z tych przekładników. Napięcie zerowe jest wykorzystywane jako dodatkowe kryterium rozruchowe. Rezystancja obciążenia może być włączony po pierwotnej lub po wtórnej stronie transformatora punktu gwiazdowego. Przy pracy kilku generatorów na jeden system szyn zbiorczych tylko jeden generator powinien mieć uziemiony punkt gwiazdowy. ok. 10A, 10s jeżeli potrzebne (do zabezpieczenia rezystora) lub transformator punktu gwiazdowego Rys. /18 Generator z izolowanym punktem gwiazdowym Na rys. /19 przedstawiono zalecany wariant połączenia. Wykrycie zwarcia doziemnego następuje dzięki napięciu zerowemu. Dla uniknięcia zbędnych zadziałań zabezpieczenia w przypadku zwarć doziemnych występujących w systemie, do obwodu otwartego trójkąta przekładników napięciowych przyłączono rezystancję obciążenia. W zależności od elektrowni (lub stacji), może okazać się niezbędne zastosowanie przekładników napięciowych dużej mocy (VA). Jeżeli nie, powinien być zastosowany transformator uziemiający z uzwojeniem pomiarowym. Uzwojenie pomiarowe może być wykorzystane do pomiaru napięcia. Niewykorzystane wejście prądowe ziemnozwarciowe może być przyporządkowane do zabezpieczenia ziemnozwarciowego wirnika. Jest wtedy konieczne zastosowanie jednostki sprzęgającej 7XR61. Transformator uziemiający z uzwojeniem pomiarowym Rys. /19 Siemens SIP 2002 /13

14 Zabezpieczenie generatorów / 7UM61 Typowe połączenia Generator z transformatorem punktu gwiazdowego Dla takiej konfiguracji systemu, zmniejszenie napięcia zakłóceniowego w przypadku zwarć doziemnych w generatorze, następuje poprzez przyłączenie rezystora obciążenia do punktu gwiazdowego generatora. Maksymalny prąd ziemnozwarciowy jest ograniczony do około 10A. Możliwe są konfiguracje z rezystorem obciążenia włączonym w uzwojenie pierwotne lub wtórne transformatora punktu gwiazdowego. Aby uniknąć zbyt niskiej rezystancji po stronie wtórnej, przekładnia napięciowa transformatora punktu gwiazdowego powinna być mała. Wyższe napięcie wtórne może być zredukowane poprzez dzielnik napięcia. Elektrycznie, obwód jest identyczny, jak w konfiguracji powyżej (patrz rys. /20). maks. 10A Transf. punktu gwiazdowego Rys. /20 Schemat połączeń dla generatorów niskich napięć Jak wiadomo, sieci niskich napięć posiadają bezpośrednio uziemiony punkt gwiazdowy. Tak więc punkt gwiazdowy generatora przyłączonego do takiej sieci jest również uziemiony (patrz rys. /21). Istnieje wtedy ryzyko, że w przewodzie zerowym będzie płynął prąd kolejności zerowej wywołany 3-cią harmoniczną napięcia. Musi on być ograniczany przez generator lub odpowiednią konfigurację systemu (dławik). Poza tym schemat połączeń odpowiada standardom łączeniowym. Przy doborze przekładnika prądu zerowego, należy zadbać o to, aby prąd cieplny 1-sekundowy wejścia I EE był mniejszy od 300A. Rys. /21 /14 Siemens SIP 2002

15 Zabezpieczenie generatorów / 7UM61 Typowe połączenia Przekładnik napięciowy w układzie dwuprzekładnikowym (połączenie typu V) Zabezpieczenie może być w łatwy sposób podłączone do przekładników napięciowych połączonych w układzie dwuprzekładnikowym (rys. /22). W takiej sytuacji mierzone wartości ruchowe napięć fazowych mogą być trochę niesymetryczne. Jeśli jest to niepożądane, punkt gwiazdowy (R16) może być połączony z ziemią przez kondensator. Rys. /22 W przypadku pracy w układzie dwuprzekładnikowym, niemożliwe jest obliczenie napięcia zerowego z napięć wtórnych. Musi ono być dostarczone do przekaźnika inną drogą (np. poprzez przekładnik napięciowy w punkcie gwiazdowym generatora lub przez transformator uziemiający z uzwojeniem pomiarowym). Schemat połączeń dla dwóch przekładników prądowych Taka konfiguracja może występować w starszych systemach z izolowanym lub uziemionym przez dużą rezystancję punktem gwiazdowym. Przedstawiona jest ona na rys. /23. W przekaźniku prądy wtórne są mierzone prawidłowo, a ponadto możliwe są prawidłowe obliczenia składowej zgodnej i przeciwnej. Układu takiego nie można stosować w sieciach z punktem gwiazdowym uziemionym przez małą rezystancję lub skutecznie uziemionych. Rys. /23 Siemens SIP 2002 /15

16 Zabezpieczenie generatorów / 7UM61 Sprzęt Dane techniczne Wejścia analogowe Przekaźniki wyjściowe Częstotliwość znamionowa 50 lub 60Hz Ilość Prąd znamionowy I N 1 lub 5A 7UM6 12 (1 NO; 4 opcjonalnie jako NZ, Prąd doziemny, czułe wejście I Emax 1,6A nastawiane zworkami) 7UM (1 NO; 5 opcjonalnie jako NZ, Znamionowe napięcie V N 100 do 125V nastawiane zworkami) Pobór mocy Zdolność łączeniowa dla przekł. prądowych I N =1A ok. 0,05VA Zwierna 1000 W/VA I N =5A ok. 0,3VA Rozwierna 30VA czułe wejście ziemnozwarciowe ok. 0,05VA Rozwierna (z obciążeniem rezyst.) 40W wejścia napięciowe (dla 100V) ok. 0,3VA Rozwierna (przy L/R 50mS) 25VA Przeciążalność Napięcie łączeniowe 250V w obwodach prądowych 100 I N przez 1s Cieplna (skuteczna) 30 I Dopuszczalny prąd 30A przez 0,5s N przez 10s 4 I 5A ciągle N ciągle Dynamiczna (wartość szczytowa) 250 I N (półokres) W obwodach prądowych LED ziemnozwarciowych dla wejścia 300A przez 1s wysokoczułego 100A przez 10s Ilość 15A ciągle PRACA (zielona) 1 Dynamiczna (wartość szczytowa) 750A (półokres) BŁĄD (czerwona) 1 Dopuszczalne napięcie 230V ciągle Diody LED przyporządkowywane (czerwone) 7UM6 7 Napięcie pomocnicze 7UM Napięcie znamionowe 24 do 48V DC Wersja urządzenia 60 do 125V DC Obudowa 7XP20 Wymiary podane na rysunkach 0 do 250V DC w części 16 i 5V AC (50/60Hz) Stopień ochrony wg EN Dopuszczalna tolerancja -20% do +20% Dla urządzenia Tętnienia (wart. międzyszczytowa) 15% w obudowie natablicowej IP 51 Pobór mocy w obudowie zatablicowej Niepobudzone przód IP 51 7UM6 ok. 4W tył IP 50 7UM612 ok. 4,5W Dla zacisków IP 2x z zamkniętą osłoną Pobudzone, wszystkie wejścia Waga i wyjścia uaktywnione Obudowa zatablicowa 7UM6 ok. 9,5W 7UM6 (1/3 x 19 ) ok. 5,5kg 7UM612 ok. 12,5W 7UM612 (1/2 x 19 ) ok. 7kg Czas podtrzymania podczas Obudowa natablicowa zakłócenia w obw. nap. pomocn. 7UM6 (1/3 x 19 ) ok. 7,5kg przy V pom =48V i V pom 0V 50ms 7UM612 (1/2 x 19 ) ok. 12kg przy V pom =24V i V pom =60V 20ms Wejścia binarne Ilość 7UM6 7 7UM progi rozruchowe 14 do 19V DC lub 66 do 88V DC Zakresy są nastawiane zworkami Maksymalne dopuszczalne napięcie 300V DC Pobór prądu w stanie pobudzonym ok. 1,8mA /16 Siemens SIP 2002

17 Zabezpieczenie generatorów / 7UM61 Dane techniczne Interfejsy szeregowe Próby elektryczne Interfejs serwisowy dla DIGSI4 Połączenie Prędkość transmisji Nieizolowane, RS232, panel czołowy, złącze subminiaturowe 9-pinowe 4800 do 5200 bodów Wyszczególnienie Standardy IEC60255 (normy urządzeń) ANSI/IEEE C /.1/.2 UL 508 DIN 57435, część 303 Pozostałe standardy- patrz niżej Synchronizacja czasu sygnałem DCF77 / IRIG-B Połączenie Złącze subminiaturowe 9-pinowe Próby izolacji (zaciski w wykonaniu do Standardy IEC montażu natablicowego) Próba napięciowa (próba 100%) 2,5kV (wart. skut.), 50Hz / 60Hz Poziomy napięciowe Wybierane 5V, 12V lub 24V Wszystkie obwody z wyjątkiem napięcia pomocniczego, wejść binarnych i synchronizacji czasu Próba napięciowa (próba 100%) 3,5kV DC Interfejs serwisowy/modemowy dla DIGSI 4 / modemu / serwisu Napięcie pomocnicze i wejścia Izolowany RS232/RS485 złącze subminiaturowe 9-pinowe binarne Test izolacji 500V / 50Hz Próba napięciowa (próba 100%) 500V (wart. skut.), 50Hz / 60Hz Odległość dla RS232 Maks. 15m złącza komunikacyjne RS485/RS232 Odległość dla RS485 Maks. 1000m na tylnej ścianie urządzenia Kabel światłowodowy Zintegrowane złącze ST oraz złącze synchronizacji czasu Długość fali świetlnej λ=820nm Próby udarowe (test typu) 5kV (wart. szczyt.) 1,2/50µs; 0,5J Dopuszczalne tłumienie Maks. 8dB dla włókna szklanego Wszystkie obwody z wyjątkiem 3 impulsy dodatnie i 3 ujemne 62,5/125µm złączy komunikacyjnych i złącza w odstępach 5s Odległość Maks. 1,5km synchronizacji czasu, klasa III Interfejs systemowy IEC , PROFIBUS-DP, Podatność na zakłócenia elektromagnetyczne (test typu) MODBUS RTU Standardy IEC , Izolowany RS232 / RS485 złącze subminiaturowe 9-pinowe (normy urządzeń) Prędkość transmisji 4800 do 5200 bodów EN (specyfikacja ogólna) Test izolacji 500V / 50Hz DIN część 303 Odległość dla RS232 Maks. 15m Próby wysokoczęstotliwościowe 2,5kV (wart. szczyt.); 1MHz; Odległość dla RS485 Maks. 1000m IEC , klasa III i τ=15ms; 400 impulsów na s; PROFIBUS RS485 VDE 0435 część 303, klasa III czas trwania testu 2s Prędkość transmisji Do 12 Mbodów Wyładowania elektrostatyczne 8kV wył. przez zestyki, Test izolacji 500V / 50Hz 15kV wył. przez powietrze; obie Dopuszczalna odległość 1000m przy 93,75 kbodach IEC , klasa IV polaryzacje; 150pF; R i =330Ω 100m przy 12 Mbodach EN , klasa IV PROFIBUS kabel światłowodowy Zintegrowane złącze ST Pole elektromagnetyczne o częstotl. 10V/m; 27 do 500MHz Pojedynczy lub podwójny radiowej, bez modulacji pierścień IEC (raport) klasa III Prędkość transmisji Maks. 1,5 Mboda Pole elektromagnetyczne o częstotl. 10V/m; 80 do 1000MHz Długość fali świetlnej λ=820nm radiowej, modulacja amplitudowa 80% AM; 1kHz Dopuszczalne tłumienie Maks. 8dB dla włókna szklanego IEC , klasa III Odległość 62,5/125µm Pole elektromagnetyczne o częstotl. 10V/m; 900MHz; częstotliwość Maks. 1,5km radiowej, modulacja impulsowa impulsów 200Hz; IEC / ENV 50204, wsp. wypełnienia 50% klasa III Zakłócenia szybkozmienne, impulsy 4kV; 5/50ns; 5kHz; IEC , długość imp.=15ms; IEC , klasa IV częstotl. impulsów 300ms; obie polaryzacje R i =50Ω; czas testu 1min. Siemens SIP 2002 /17

18 Zabezpieczenie generatorów / 7UM61 Dane techniczne Próby narażeń mechanicznych Podatność na zakłócenia elektromagnetyczne (test typu) Wibracje, wstrząsy i drgania sejsmiczne Udary o dużej energii (SURGE), Impuls: 1,2/50µs - Podczas działania IEC , instalacja klasy III Standardy IEC i IEC Napięcie pomocnicze Tryb wspólny (wzdłużny): Wibracje Sinusoidalne 2kV; 12Ω, 9µF IEC , klasa 2 10 do 60Hz: amplituda ±0,075mm Tryb różnicowy (poprzeczny): IEC do 150Hz: przyspieszenie 1g 1kV; 2Ω, 18µF zmiana częstotliwości 1 oktawa/min. Wejścia pomiarowe, wejścia / wyjścia Tryb wspólny (wzdłużny): 20 cykli w 3 prostopadłych osiach binarne 2kV; 42Ω, 0,5µF Wstrząsy Półsinusoidalne Tryb różnicowy (poprzeczny): IEC , klasa 1 przyspieszenie 5g, czas trwania ms 1kV; 42Ω, 0,5µF IEC wstrząsy w obu kierunkach dla 3 osi Modulowana amplitudowo w.cz. 10V; 150kHz do 80MHz; Drgania sejsmiczne Sinusoidalne w linii 80% AM; 1kHz IEC , klasa 1 1 do 8Hz: amplituda ±3,5mm IEC , klasa III IEC (oś pozioma) Pole magn. o częstotl. przemysłowej 30A/m ciągłe; 1 do 8Hz: amplituda ±1,5mm IEC , klasa IV 300A/m przez 3s; 50Hz (oś pionowa) IEC ,5mT; 50Hz 8 do 35Hz: przyspieszenie 1g (oś pozioma) Odporność na zakłócenia oscylacyjne 2,5 do 3kV (wart. szczyt.); 8 do 35Hz: przyspieszenie 0,5g 1 do 1,5MHz (oś pionowa) ANSI/IEEE C Przeb. tłumiony; 50 pulsów na s; zmiana częstotliwości 1 oktawa/min. Czas trwania 2s; R i =150 do 200Ω 1 cykl w 3 prostopadłych osiach Odporność na zakłócenia 4 do 5kV; 10/150ns szybkozmienne 50 pulsów na s; obie polaryzacje - W czasie transportu ANSI/IEEE C Czas trwania 2s; R i =80Ω Standardy IEC i IEC Zakłócenia elektromagn. promieniowe 35V/m; 25 do 1000MHz Wibracje Sinusoidalne ANSI/IEEE C IEC , klasa 2 5 do 8Hz: amplituda ±7,5mm Drgania tłumione 2,5kV (wart. szczyt.), zmienna IEC do 150Hz: przyspieszenie 2g IEC 60894, IEC polaryzacja 100kHz, 1MHz, zmiana częstotliwości 1 oktawa/min. 10MHz i 50MHz, R i =200Ω 20 cykli w 3 prostopadłych osiach Wstrząsy Półsinusoidalne Emisja zakłóceń elektromagnetycznych (test typu) IEC , klasa 1 przyspieszenie 15g, czas trwania ms IEC wstrząsy w obu kierunkach dla 3 osi Standard EN (specyfik. ogólna) Wstrząsy ciągłe Półsinusoidalne Zakłócenia od przewodów, 150kHz do 30MHz IEC , klasa 1 przyspieszenie 10g, czas trwania 16ms tylko napięcie pomocnicze klasa B IEC wstrząsów w obu kierunkach IEC-CISPR22 dla 3 osi Natężenie pola zakłóceń 30 do 1000MHz IEC-CISPR22 klasa B /18 Siemens SIP 2002

19 Zabezpieczenie generatorów / 7UM61 Dane techniczne Narażenia klimatyczne Zabezpieczenie nadprądowe zależne (ANSI 51V) Temperatury Rozruch nadprądowy I p 0,1 do 4A (krok 0,01A) Testowany zgodnie z IEC C do +85 C/ -13 F do +185 F 5-krotność przy I N =5A i 2, test Bd przez 16 godz. Mnożnik czasu charakterystyk 0,05 do 3,2s (krok 0,01s) Dopuszczalna okresowo temperatura -20 C do +70 C/ -4 F do +158 F czasowych IEC (T) lub niezdefiniowany pracy, testowana przez 96 godz. Mnożnik czasu charakterystyk 0,05 do 15 (krok 0,01) Zalecana temperatura pracy -5 C do +55 C/ +25 F do +131 F czasowych ANSI (D) lub niezdefiniowany wg IEC Wyzwolenie podnapięciowe V< 10 do 125V (krok 0,1V) Temperatura dopuszczalna w trakcie -25 C do +55 C/ -13 F do +131 F Charakterystyki rozruchowe magazynowania IEC Normalnie zależna, bardzo zależna, Temperatura dopuszczalna w trakcie -25 C do +70 C/ -13 F do +158 F ekstremalnie zależna transportu ANSI Zależna, umiarkowanie zależna, bardzo zależna, ekstremalnie zależna, zależna z częścią niezależną Próg rozruchu Ok. 1,1 I p Wilgotność Próg odpadu ok. 1,05 I p dla I p /I N 0,3 Dopuszczalna wilgotność Średnia roczna wilgotność względna Zaleca się chronienie urządzeń przed 75%; w ciągu 56 dni w roku do 93%; Próg rozruchu I p 1% wart. nast. lub 10/50mA bezpośrednim nasłonecznieniem oraz skraplanie się pary wodnej Próg rozruchu V< 1% wart. nast. lub 0,5V przed pracą przy zmianach temp. niedozwolone Czas dla 2 I/I p 20 5% wart. znam. +1% błędu prądowego powodujących skraplanie się pary lub 40ms wodnej. Funkcje Zabezpieczenie przeciążeniowe stojana, termiczne (ANSI 49) Ogólne Zakres częstotliwości do 69Hz Wsp. k zg. z IEC ,5 do 2,5 (krok 0,01) Stała czasowa 30 do 32000s (krok 1s) Współczynnik opóźnienia dla 1 do 10 (krok 0,01) Zabezpieczenie nadprądowe zwłoczne niezależne kierunkowe zatrzymanego wirnika (ANSI 50, 51, 67) Stopień ostrzegawczy 70 do 100% w odn. do temperatury temperaturowy Θ Alarm /Θ Trip wyłączenia (krok 1%) Nadprądowe I>, I>> 0,1 do 8A (krok 0,01A) Stopień ostrzegawczy 0,1 do 4A (krok 0,01A); 5-krotność 5-krotność przy I prądowy I Alarm przy I N =5A N =5A 0 do 60s (krok 0,01s) lub niezdef. Temperatura przy I N 40 do 200 C (krok 1 C) Podtrzymanie podnapięciowe V< 10 do 125V (krok 0,1V) lub 104 do 392 F (krok 1 F) Czas podtrzymania dla V< 0,1 do 60s (krok 0,01s) Skalowanie temperatury 40 do 300 C (krok 1 C) Kąt członu kierunkowego -90 do +90 (krok 1 ) czynnika chłodzącego lub 104 do 572 F (krok 1 F) (dla I>) Czas zerowania przy awaryjnym 20 do s (krok 1s) Czasy rozruchu Czas pobudzenia I>, I>> Współczynnik odpadu przy 2-krotności wartości nast. ok. 35ms Θ/Θ Trip Odpad przy Θ Alarm przy 10-krotności wartości nast. ok. 25ms Θ/Θ Alarm ok. 0,99 Czas odpadu I>, I>> ok. 50ms I/I Alarm ok. 0,95 Współczynnik odpadu I>: 0,95; I>>: 0,9 do 0,99 (krok 0,01) Współczynnik odpadu V< ok. 1,05 W odniesieniu do k I p 2% lub 10/50mA, klasa 2% zgodnie z IEC Prąd pobudzenia (rozruchu) 1% wart. nast. lub 10/50mA W odniesieniu do czasu 3% lub 1s, klasa 3% zgodnie I>, I>> wyłączenia z IEC dla I/(k I N )>1,25 Podtrzymanie podnapięciowe V< 1% wart. nast. lub 0,5V Kąt członu kierunkowego 1 Czasy zwłoki 1% lub 10ms Siemens SIP 2002 /19

20 Zabezpieczenie generatorów / 7UM61 Dane techniczne Zabezpieczenie od składowej przeciwnej (ANSI 46) Kontrola przepływu mocy do sieci (ANSI 32F) Dopuszczalny poziom składowej 3 do 30% (krok 1%) Przepływ mocy 0,5 do 120% (krok 0,1%) przeciwnej I 2 perm. /I N do przodu P Forw. </S N Stopień czasowy niezależny 10 do 100% (krok 1%) Przepływ mocy 1 do 120% (krok 0,1%) na wyłączenie I 2 >>/I N do przodu P Forw. >/S N Czasy zwłoki T Alarm ; T I2 >> 0 do 60s (krok 0,01s) lub niezdef. Czas zwłoki 0 do 60s (krok 0,01s) lub niezdef. Współczynnik skł. przeciwnej k 2 do 40s (krok 0,1s) Czasy Czas stygnięcia T Cooling 0 do 50000s (krok 1s) Czas pobudzenia (dokł. pomiar) ok. 360ms (50Hz) Czasy ok. 300ms (60Hz) Czas pobudzenia (st. niezależny) ok. 50ms Czas pobudzenia (szybki pomiar) ok. 60ms (50Hz) Czas odpadu (st. niezależny) ok. 50ms ok. 50ms (60Hz) Współczynniki odpadu I Czas odpadu (dokł. pomiar) ok. 360ms (50Hz) 2 perm. ; I 2 >> ok. 0,95 Wsp. odpadu stopnia temp. Odpad przy spadku poniżej I ok. 300ms (60Hz) 2 perm. Czas odpadu (szybki pomiar) ok. 60ms (50Hz) ok. 50ms (60Hz) Wartości rozruchowe I 2 perm. ; I 2 >> 3% wart. nast. lub 0,3% składowej przeciwnej Współczynnik odpadu P Forw. < 1,1 lub 0,5% S N Czasy zwłoki 1% lub 10ms Współczynnik odpadu P Forw. > ok. 0,9 lub -0,5% S N Charakterystyka cieplna 5% wartości znamionowej +1% błędu prądowego Moc czynna P Forw. <, P Forw. > 0,25% S N ± 3% wart. nast. Czas dla 2 I 2 /I 2 perm. 20 lub 600ms przy Q<0,5 S N przy pomiarze dokł. 0,5% S N ± 3% wart. nast. przy Q<0,5 S N przy pomiarze szybkim Zabezpieczenie od utraty wzbudzenia (ANSI 40) 1% lub 10ms Progi konduktancyjne 0,25 do 3,0 (krok 0,01) charakterystyki l/xd Zabezpieczenie impedancyjne (ANSI 21) (3 charakterystyki) Kąt nachylenia α 1, α 2, α 3 50 do 120 (krok 1 ) Pobudzenie nadprądowe I> 0,1 do 4A (krok 0,01A); 5-krotność 0 do 50s (krok 0,01s) lub niezdef. przy I N =5A Czasy Podtrzymanie podnapięciowe V< 10 do 125V (krok 0,1V) Kryterium stojana ok. 60ms Impedancja Z1 (odn. do I N =1A) 0,05 do 130Ω (krok 0,01Ω) charakterystyki l/xd; α Impedancja Z1B (odn. do I N =1A) 0,05 do 65Ω (krok 0,01Ω) Blokada podnapięciowa ok. 50ms Impedancja Z2 (odn. do I N =1A) 0,05 do 65Ω (krok 0,01Ω) Współczynnik odpadu 0 do 60s (krok 0,01s) lub niezdef. Kryterium stojana ok. 0,95 Czasy charakterystyki l/xd; α Najkrótszy czas działania ok. 40ms Blokada podnapięciowa ok. 1,1 Czas odpadu ok. 50ms Współczynnik odpadu Kryterium stojana ch-ki l/xd 3% wart. nastawionej Pobudzenie nadprądowe I> ok. 0,95 Kryterium stojana α 1 elektryczny Podtrzymanie podnapięciowe V< ok. 1,05 Blokada podnapięciowa 1% lub 0,5V Czasy zwłoki T 1% lub 10ms Pobudzenie nadprądowe I> 1% wart. nast. lub 10/50mA Podtrzymanie podnapięciowe V< 1% wart. nast. lub 0,5V Pomiar impedancji Z1, Z2 Z/Z 5% dla 30 ϕ K 90 Zabezpieczenie od przepływu mocy zwrotnej (ANSI 32) 1% lub 10ms Moc zwrotna P Rev. >/S N -0,5 do 30% (krok 0,01%) 0 do 60s (krok 0,01s) lub niezdef. Zabezpieczenie podnapięciowe (ANSI 27) Czasy Czas pobudzenia ok. 360ms (50Hz) Pobudzenie podnapięciowe V<, 10 do 125V (krok 0,1V) ok. 300ms (60Hz) V<< (składowa zgodna Czas odpadu ok. 360ms (50Hz) wartości międzyfazowej) ok. 300ms (60Hz) 0 do 60s (krok 0,01s) lub niezdef. Współczynnik odpadu P Rev. > ok. 0,6 Czasy Czas pobudzenia V<, V<< ok. 50ms Czas odpadu V<, V<< ok. 50ms Moc zwrotna P Rev. > 0,25% S N ± 3% wart. nast. 1% lub 10ms Współczynnik odpadu V<, V<< 1,01 do 1,1 (krok 0,01) Wartości graniczne napięcia 1% wart. nast. lub 0,5V 1% lub 10ms /20 Siemens SIP 2002

21 Zabezpieczenie generatorów / 7UM61 Dane techniczne Zabezpieczenie ziemnozwarciowe stojana bezkierunkowe, Zabezpieczenie nadnapięciowe (ANSI 59) kierunkowe (ANSI 59N, 64G,67G) Pobudzenie nadnapięciowe V>, 30 do 170V (krok 0,1V) Napięcie 3U 0 > 5 do 125V (krok 0,1V) V>> (maks. napięcie Prąd doziemny 3I 0 > 2 do 1000mA (krok 1mA) międzyfazowe lub fazowe) Kąt członu kierunkowego 0 do 360 (krok 1 ) 0 do 60s (krok 0,01s) lub niezdef. 0 do 60s (krok 0,01s) lub niezdef. Czasy Czasy Czas pobudzenia V>, V>> ok. 50ms Czas pobudzenia V 0 >, 3I 0 > ok. 50ms Czas odpadu V>, V>> ok. 50ms Czas odpadu V 0 >, 3I 0 > ok. 50ms Współczynnik odpadu V>, V>> 0,9 do 0,99 (krok 0,01) Współczynnik odpadu V 0 >, 3I 0 > 0,7 Kąt odpadu 10 w odniesieniu do systemu Wartość graniczna napięcia 1% wart. nast. lub 0,5V 1% lub 10ms Napięcie 3U 0 1% wart. nast. lub 0,5V Prąd doziemny 1% wart. nast. lub 0,5mA 1% lub 10ms Zabezpieczenie częstotliwościowe (ANSI 81) Krok; f>, f< wybierane 4 Czułe zabezpieczenie ziemnozwarciowe Wartości pobudzenia f>, f< 40 do 65Hz (krok 0,01Hz) (ANSI 50/51GN, 64R) 0 do 60s (krok 0,01s) lub niezdef. Blokada podnapięciowa V 1 < 10 do 125V (krok 0,1V) Pobudzenie od prądu doziemnego 2 do 1000mA (krok 1mA) Czasy I EE,>, I EE >> Czas pobudzenia f>, f< ok. 100ms 0 do 60s (krok 0,01s) lub niezdef. Czas odpadu f>, f< ok. 100ms Kontrola obw. pomiarowego I EE < 1,5 do 50mA (krok 0,1mA) Odpad przy różnicy częstotl. f ok. 20mHz Czasy Współczynnik odpadu V 1 < ok. 1,05 Czas pobudzenia ok. 50ms Czas odpadu ok. 50ms Częstotliwość 10mHz (przy V>0,5V N ) Kontrola obw. pomiarowego ok. 50ms Blokada podnapięciowa 1% wart. nast. lub 0,5V Współczynnik odpadu I EE,>, I EE >> 0,95 lub 1mA 1% lub 10ms Współczynnik odpadu dla kontroli ok. 1,1 lub 1mA obwodu pomiarowego I EE < Zabezpieczenie od przewzbudzenia (Volt/Hertz) (ANSI 24) Pobudzenie od prądu doziemnego 1% wart. nast. lub 0,5mA 1% lub 10ms Próg pobudzenia stopnia ostrzeg. 1 do 1,2 (krok 0,01) Próg pobudzenia stopnia V/f>> 1 do 1,4 (krok 0,01) 0 do 60s (krok 0,01s) lub niezdef. 100% zabezpieczenie ziemnozwarciowe stojana z wykorzystaniem 3-ciej harm. (ANSI 59TN, 27TN (3 rd H.)) Wartości charakterystyki V/f 1,1/1,15/1,2/1,25/1,3/1,35/1,4 i przyporządkowane czasy t(v/f) 0 do 20000s (krok 1s) Czas stygnięcia T Cooling 0 do 20000s (krok 1s) Napięcie zerowe V 0 (3rd harm.) >, 0,2 do 40V (krok 0,1V) Czasy (stopnie: alarmowy i V/f>>) V 0 (3rd harm.) < Czas pobudz. przy 1,1 wart. nast. ok. 60ms 0 do 60s (krok 0,01s) lub niezdef. Czas odpadu ok. 60ms Wyzwolenie od mocy czynnej 10 do 100% (krok 1%) lub niezdef. Współczynnik odpadu (sygn., wył.) 0,95 Wyzwolenie od składowej 50 do 125V (krok 0,1V) lub niezdef. zgodnej napięcia Pobudzenie V/f 3% wart. nast. Czasy 1% lub 10ms Czas pobudzenia ok. 80ms Charakterystyka cieplna (czas) 5% wart. znam. V/f lub 60ms Czas odpadu ok. 80ms Współczynnik odpadu Stopień podnap. V 0 (3rd harm.) < ok. 1,4 Stopień nadnap. V 0 (3rd harm.) > ok. 0,6 Wyzwolenie od mocy czynnej ok. 0,9 Wyzw. od skł. zgodnej napięcia ok. 0,95 Napięcie zerowe 3% wart. nast. lub 0,1V 1% lub 10ms Siemens SIP 2002 /21

22 Zabezpieczenie generatorów / 7UM61 Dane techniczne Rezerwa wyłącznikowa (ANSI 50BF) Mierzone wielkości ruchowe Opis Pierwotne, wtórne lub względne (%) Progi prądowe I>BF 0,04 do 1A (krok 0,01A) Prądy I L1 ; I L2 ; I L3 ; I EE ; I 1 ; I 2 Czas zwłoki BF-T 0,06 do 60s (krok 0,01s) lub niezdef. Błąd 0,2% wartości mierzonej Czasy lub ±10mA ± 1 cyfra Czas pobudzenia ok. 50ms Napięcia V L1 ; V L2 ; V L3 ; V E ; V L12 ; V L23 ; V L31 ; Czas odpadu ok. 50ms V 1 ; V 2 Błąd 0,2% wartości mierzonej Próg prądowy I>BF/I N 1% wart. nast. lub 10/50mA lub ±0,2V ± 1 cyfra 1% lub 10ms Impedancja R, X Błąd 1% Moc S; P; Q Zabezpieczenie od przypadkowego załączenia Błąd 1% wartości mierzonej lub ±0,25% S N (ANSI 50, 27) Kąt fazowy ϕ Błąd <0,1 Pobudzenie prądowe I>>> 0,1 do 20A (krok 0,1A); 5-krotność przy I Współczynnik mocy cosϕ (p.f.) N =5A Wyzwolenie napięciowe V 1 < 10 do 125V (krok 1V) Błąd 1% ± 1 cyfra Czas zwłoki 0 do 60s (krok 0,01s) lub niezdef. Częstotliwość f Czas odpadu 0 do 60s (krok 0,01s) lub niezdef. Błąd 10mHz (przy V>0,5V N ; Czasy 40Hz< f <65Hz) Czas reakcji ok. 25ms Przewzbudzenie V/f; Czas odpadu ok. 35ms Błąd 1% Współczynnik odpadu I>>> ok. 0,8 Pomiar temperatury Θ L1 ; Θ L2 ; Θ L3 ; Θ I2 ; Θ V/f Współczynnik odpadu V 1 < ok. 1,05 Błąd 5% Pobudzenie prądowe 5% wart. nast. lub 20/100mA Podtrzymanie podnapięciowe V 1 < 1% wart. nast. lub 0,5V Pamięć maks./min. 1% lub 10ms Pamięć Wartości mierzone z czasem i datą Zerowanie ręczne Przez wejście binarne Z klawiatury Wykonywanie zewnętrznych rozkazów wyłączenia Komunikacyjnie Liczba wykonywanych rozkazów 2 dla 7UM6 Wielkości 4 dla 7UM612 Składowa zgodna napięcia V 1 Składowa zgodna prądu I 1 Moc czynna P Kontrola obwodu wyłączającego (ANSI 74TC) Moc bierna Q Liczba kontrolowanych obwodów wył. 1 Częstotliwość f (tylko 7UM612) Napięcie doziemne V E(3rd harm.) (3-cia harm.) Pomiary energii Pomiar w czterech ćwiartkach W P+ ; W P- ; W Q+ ; W Q- Błąd 1% Rejestracja zakłóceń Liczba zapisów zakłóceniowych Wartości chwilowe Czas przechowywania Odstępy między próbkami Kanały Wartości skuteczne Okres przechowywania Odstępy między próbkami Kanały Maks. 8 zapisów Maks. 5s Zależny od częstotliwości pracy (np. 1,25ms przy 50Hz; 1,04ms przy 60Hz) ν L1, ν L2, ν L3, ν E ; i L1, i L2, i L3, i EE Maks. 80s Ustalony (20ms przy 50Hz; 16,67ms przy 60Hz) V 1, V E, I 1, I 2, I EE, P, Q, ϕ, f-f n /22 Siemens SIP 2002

23 Zabezpieczenie generatorów / 7UM61 Dane techniczne Funkcje dodatkowe Dziennik zdarzeń Przechowywanie zdarzeń z ostatnich 8 zakłóceń Rozmiar bufora maks. 600 zdarzeń Rozdzielczość czasowa 1ms Sygnały ruchowe Maks. 200 wskazań Rozdzielczość czasowa 1ms Odmierzanie czasu Do 6 cyfr dziesiętnych (kryterium: próg prądowy) Statystyki łączeniowe Liczba łączeń Sumaryczny prąd wyłączony dla każdej fazy Zgodność z wymogami Unii Europejskiej Produkt jest zgodny z wytycznymi Rady Unii Europejskiej ds. koordynacji zagadnień związanych z kompatybilnością elektromagnetyczną (dyrektywa EMC 89/336/EEC) oraz zastosowaniem sprzętu elektrycznego dla wyspecyfikowanych zakresów napięć (dyrektywa w sprawie niskich napięć 73/23 EEC) w państwach członkowskich Unii. Urządzenie zostało zaprojektowane zgodnie z międzynarodowymi normami IEC i normą niemiecką DIN 57435/Część 303 (nawiązująca do VDE 0435/Część 303). Urządzenie jest przeznaczone do pracy w środowisku przemysłowym zgodnie ze standardami EMC. Zgodność z tymi normami została potwierdzona testami przeprowadzonymi przez Siemens AG wg art. 10 wytycznej dot. zgodności ze standardami ogólnymi EN i EN dla dyrektywy EMC i standardami EN dla dyrektywy w sprawie niskich napięć. Siemens SIP 2002 /23

24 Zabezpieczenie generatorów / 7UM61 Dane zamówieniowe Opis Numer zamówieniowy Kod zam. Wielofunkcyjny przekaźnik zabezpieczeniowy 7UM A0 generatorów 7UM61 Obudowa, wejścia i wyjścia binarne Obudowa 1 / 3 19 ; 7 BI, BO, 1 zestyk inf. o stanie pracy urządzenia Obudowa 1 / 2 19 ; 15 BI, 19 BO, 1 zestyk inf. o stanie pracy urządzenia 1 2 Przekładnik prądowy: I N 1A 1) 5A 1) 1 5 Napięcie pomocnicze (źródło zasilania, poziomy napięciowe) 24 do 48V DC, próg napięciowy dla wejścia binarnego 17V 3) 60 do 125V DC 2), próg napięciowy dla wejścia binarnego 17V 3) 0 do 250V DC 2), 5V AC, próg napięciowy dla wejścia binarnego 73V 3) Wersja urządzenia Obudowa natablicowa, zaciski śrubowe dwurzędowe na górze i dole Obudowa zatablicowa, zaciski wtykowe (złącze 2/3-pinowe) Obudowa zatabl., zaciski śrubowe (połączenie bezpośrednie/ końcówki montażowe oczkowe) B D E Domyślne ustawienia regionalne / funkcje / język Region DE, 50Hz, charakterystyki IEC, język niemiecki (może być zmieniany) Region Świat, 50/60Hz, charakterystyki IEC/ANSI, język angielski (UK) (może być zmieniany) Region US, 60Hz, charakterystyki ANSI, język angielski (US) (może być zmieniany) A B C Złącze systemowe (z tyłu urządzenia) Bez złącza systemowego Protokół IEC, elektryczny RS232 Protokół IEC, elektryczny RS485 Protokół IEC, światłowód 820nm, złącze ST PROFIBUS-DP Slave, elektryczny RS485 PROFIBUS-DP Slave, światłowód 820nm, podwójny pierścień, złącze ST * MODBUS, elektryczny RS485 MODBUS, światłowód 820nm, złącze ST * L OA L OB L OD L OE DIGSI 4 / złącze modemowe (z tyłu urządzenia) Bez złącza DIGSI 4 / elektryczny RS232 DIGSI 4 / elektryczny RS485 DIGSI 4 / optyczny 820nm, złącze ST ) Prąd znamionowy może być wybierany zworkami. 2) Zmiana pomiędzy dwoma zakresami napięcia pomocniczego może być dokonana przy pomocy zworek. 3) Dwa poziomy napięć progowych dla wejść binarnych mogą być wybierane zworkami. 4) Więcej informacji o funkcjach w tabeli /1 na str. /4. * Nie z pozycją 9=B; jeżeli 9= B, prosimy zamawiać urządzenie 7UM61 ze złączem RS485 i oddzielny konwerter światłowodowy. Funkcje pomiarowe Bez funkcji pomiarowych Wartości min./maks., pomiary energii Funkcje 4) Podstawowe Standardowe Podstawowe + kontrola przepływu mocy, zabezpieczenia od utraty wzbudzenia i składowej przeciwnej oraz rezerwa wyłącznikowa Wszystkie Standardowe + zabezpieczenia od przypadkowego załączenia, od doziemienia stojana (3-cia harmoniczna) i impedancyjne 0 3 A B C /24 Siemens SIP 2002

25 Zabezpieczenie generatorów / 7UM61 Akcesoria Opis Numer zam. DIGSI4 Oprogramowanie do konfiguracji i eksploatacji przekaźników zabezpieczeniowych firmy Siemens, pracujące w środowisku MS Windows (wersja Windows 95 lub wyższa), załączone przykłady urządzeń, Comtrade Viewer i podręcznik w wersji elektronicznej, jak również podręcznik w wersji drukowanej Getting started oraz kable połączeniowe (miedziane). Basis Pełna wersja z licencją dla 10 komputerów, na płycie CD-ROM (autoryzacja przez numer seryjny) 7XS5400-0AA00 Demo Wersja demo na płycie CD-ROM 7XS5401-0AA00 Professional Pełna wersja: DIGSI4 Basis i dodatkowo SIGRA (analizator zakłóceń) CFC Editor (edytor logiki), Display Editor (edytor wyświetlacza domyślnego i sterowniczego) i DIGSI4 Remote (zdalne operacje) 7XS5402-0AA00 SIGRA (zasadniczo zawarty w DIGSI Professional, ale może być zamawiany oddzielnie) Oprogramowanie do wizualizacji graficznej, analizy i oceny zarejestrowanych zakłóceń. Może być również używany do rejestracji zakłóceń z urządzeń innych wytwórców (format Comtrade), pracujący w środowisku MS Windows 95/98/ME/NT/2000. Zawiera przykłady, podręcznik w wersji elektronicznej i licencję dla 10 komputerów. Autoryzacja przez numer seryjny. Na płycie CD-ROM. 7XS5410-0AA00 Kable połączeniowe (zawarte w DIGSI4, ale mogą być zamawiane oddzielnie) Pomiędzy PC / notebookiem / laptopem (złącze 9-pinowe), a przekaźnikiem zabezpieczeniowym (złącze 25-pinowe) Pomiędzy PC / notebookiem / laptopem (złącze 9-pinowe), a przekaźnikiem zabezpieczeniowym (złącze 9-pinowe) 7XV XV Jednostka sprzęgająca do zabezp. ziemnozwarciowego wirnika Rezystor szeregowy do zabezp. ziemnozwarciowego wirnika Dzielnik napięcia (5:1, 5:2) Podręcznik do 7UM61 W wersji angielskiej 7XR6100-0CA00 3PP1336-0DZ PP1336-1CZ C53000-G76-C127-1 Siemens SIP 2002 /25

26 Zabezpieczenie generatorów / 7UM61 Akcesoria Opis Numer zam. Ilość w opakow. Dostawca Rys. Złącze 2-pinowe C73334-A1-C Siemens /25 3-pinowe C73334-A1-C Siemens /26 Rys. /24 Szyna montażowa dla modułów 19 Złącze CI2 0,5 do 1mm AMP 1) zaciskane AMP 1) CI2 1 do 2,5mm AMP 1) AMP 1) Rys. /25 Wtyk 2-pinowy Rys. /27 Zwora do obwodów prądowych Rys. /26 Wtyk 3-pinowy Rys. /28 Zwora do obwodów nap. i sygn. Typ II+ 0,75 do 1,5mm AMP 1) AMP 1) Zaciskarka do Typu III AMP 1) i dopasowane żeńskie AMP 1) do CI AMP 1) i dopasowane żeńskie AMP 1) Szyna montażowa C73165-A63-D Siemens /24 Zwory Do obwodów prądowych C73334-A1-C Siemens /27 Do innych obwodów C73334-A1-C Siemens /28 Pokrywa bezpieczeństwa duża C73334-A1-C Siemens do zacisków mała C73334-A1-C Siemens 1) Lokalny przedstawiciel Siemensa poinformuje AMP Deutschland GmbH o najbliższym dostawcy. Amperestr Langen Germany Tel.: Fax.: /26 Siemens SIP 2002

27 Zabezpieczenie generatorów / 7UM61 Schemat połączeń Obudowa natablicowa Obudowa zatablicowa Zestyk inf. o stanie pracy urządzenia (NZ lub NO zworką) Zasilanie IEC PROFIBUS-DP DIGSI 4 / modem IRIG B / DCF77 Złącze na panelu frontowym Zacisk uziemienia na tylnej ścianie urządzenia Rys. /29 Schemat połączeń 7UM6 (standard IEC) Siemens SIP 2002 /27

28 Zabezpieczenie generatorów / 7UM61 Schemat połączeń Obudowa natablicowa Obudowa zatablicowa Zestyk inf. o stanie pracy urządzenia (NZ lub NO zworką) Zasilanie IEC PROFIBUS-DP DIGSI 4 / modem IRIG B / DCF77 Złącze na panelu frontowym Zacisk uziemienia na tylnej ścianie urządzenia Rys. /30 Schemat połączeń 7UM612 (standard IEC) /28 Siemens SIP 2002

29 Zabezpieczenie generatorów / 7UM61 Schemat połączeń Obudowa natablicowa Obudowa zatablicowa Zestyk inf. o stanie pracy urządzenia (NZ lub NO zworką) Zasilanie IEC PROFIBUS-DP DIGSI 4 / modem IRIG B / DCF77 Złącze na panelu frontowym Zacisk uziemienia na tylnej ścianie urządzenia Rys. /31 Schemat połączeń 7UM6 (standard ANSI) Siemens SIP 2002 /29

30 Zabezpieczenie generatorów / 7UM61 Schemat połączeń Obudowa natablicowa Obudowa zatablicowa Zestyk inf. o stanie pracy urządzenia (NZ lub NO zworką) Zasilanie IEC PROFIBUS-DP DIGSI 4 / modem IRIG B / DCF77 Złącze na panelu frontowym Zacisk uziemienia na tylnej ścianie urządzenia Rys. /32 Schemat połączeń 7UM612 (standard ANSI) /30 Siemens SIP 2002

31 Zabezpieczenie generatorów / 7UM62 SIPROTEC 4 7UM62 Wielofunkcyjny przekaźnik zabezpieczeniowy Generatorów, Silników i Transformatorów Przegląd funkcji: Opis Rys. /33 SIPROTEC 4 7UM62- wielofunkcyjny przekaźnik zabezpieczeniowy generatorów, silników i transformatorów Przekaźniki zabezpieczeniowe SIPROTEC 4 7UM62 oferują znacznie więcej niż zwykłe zabezpieczenia. Są one wyposażone w wiele dodatkowych funkcji. Stanowiąc ochronę od zwarć doziemnych i międzyprzewodowych, od przeciążeń oraz od nadmiernych zmian napięcia i częstotliwości, przekaźniki te zapewniają ciągłość pracy elektrowni. Przekaźnik zabezpieczeniowy SIPROTEC 4 7UM62 jest jednostką zaprojektowaną do zabezpieczania małych, średnich i dużych generatorów. Zintegrowano w nim wszystkie funkcje zabezpieczeniowe niezbędne do ochrony: - Hydrogeneratorów i hydrozespołów odwracalnych - Urządzeń w elektrociepłowniach - Prywatnych elektrowni opartych na odnawialnych źródłach energii takich, jak wiatr lub biogazy - Elektrowni z zespołami wysokoprężnymi - Elektrowni z turbinami gazowymi - Elektrowni przemysłowych - Konwencjonalnych elektrowni parowych SIPROTEC 4 7UM62 posiada wszystkie funkcje zabezpieczeniowe niezbędne do ochrony dużych silników synchronicznych i asynchronicznych oraz transformatorów. Programowalne funkcje logiczne (continuous function chart- CFC) umożliwiają elastyczne dopasowanie sposobu pracy przekaźnika w zależności od układu pracy elektrowni i specyficznych warunków systemu. Elastyczne interfejsy komunikacyjne pozwalają na włączenie zabezpieczeń do systemu nadzoru zgodnie z najnowszymi rozwiązaniami komunikacyjnymi. We wszystkich wersjach urządzeń dostępne są następujące podstawowe funkcje: Zabezpieczenie różnicowoprądowe dla generatorów, silników i transformatorów, zabezpieczenie od zwarć doziemnych w stojanie, czułe zabezpieczenie ziemnozwarciowe, zabezpieczenie od przeciążeń stojana, zabezpieczenie nadprądowe zwłoczne (zależne lub niezależne), zabezpieczenie nadprądowe zwłoczne niezależne kierunkowe, zabezpieczenie pod- i nadnapięciowe, zabezpieczenie pod- i nadczęstotliwościowe, zabezpieczenie od przewzbudzenia i od utraty wzbudzenia, wykonywanie zewnętrznych rozkazów wyłączenia, zabezpieczenie mocowe kierunkowe, zabezpieczenie od składowej przeciwnej, rezerwa wyłącznikowa, zabezpieczenie od zwarć doziemnych wirnika (pomiar R, f n ), kontrola czasu rozruchu silnika i blokowanie ponownego rozruchu silnika. Wersja standardowa Funkcje podstawowe oraz dodatkowo: Zabezpieczenie od przypadkowego załączenia 100% zabezpieczenie od zwarć doziemnych stojana z wykorzystaniem 3-ciej harmonicznej Zabezpieczenie impedancyjne Wersja pełna Funkcje wersji standardowej oraz dodatkowo: Zabezpieczenie napięciowe DC Zabezpieczenie nadprądowe w czasie rozruchu Zabezpieczenie różnicowe ziemnozwarciowe Zabezpieczenie od pracy asynchronicznej Wersja dodatkowa Dostępne dla każdej wersji: Czułe zabezpieczenie od zwarć doziemnych w wirniku (metoda 1-3Hz) Zabezpieczenie od zwarć doziemnych w stojanie z napięciem zmiennym 20Hz Zabezpieczenie oparte na kontroli szybkości zmian częstotliwości Kontrola skoku wektorów Funkcje kontrolne Kontrola obwodu wyłączającego Kontrola stanu bezpiecznika Pomiar wielkości ruchowych V, I, f, Pomiar energii Wp, Wq Pomiar czasu działania Samokontrola przekaźnika 8 oscylograficznych rejestracji zakłóceń Interfejsy komunikacyjne Interfejs systemowy - Protokół IEC PROFIBUS-DP - MODBUS RTU Sprzęt Wejścia analogowe 8 przekładników prądowych 4 przekładniki napięciowe 7/15 wejść dwustanowych 12/20 przekaźników wyjściowych Panel frontowy Łatwe operacje lokalne 7/14 diod LED lokalnej sygnalizacji Klawisze funkcyjne Siemens SIP 2002 /31

32 Zabezpieczenie generatorów / 7UM62 Zastosowanie Generator Podstawowy Konstrukcja Przekaźniki zabezpieczeniowe 7UM6 z rodziny SIPROTEC 4 są jednostkami wielofunkcyjnymi zaprojektowanymi dla małych i średnich elektrowni. Posiadają zaimplementowane wszystkie funkcje zabezpieczeniowe niezbędne dla: - Elektrowni wodnych i szczytowopompowych - Elektrociepłowni o skojarzonym wytwarzaniu energii elektrycznej i ciepła - Prywatnych elektrowni opartych na odnawialnych źródłach energii, takich, jak wiatr lub biogazy - Elektrowni z zespołami wysokoprężnymi - Elektrowni z turbinami gazowymi - Elektrowni przemysłowych - Konwencjonalnych elektrowni parowych. Przekaźniki te mogą być również wykorzystane do zabezpieczania silników i transformatorów. Duża ilość funkcji dodatkowych zwiększa pewność dostarczania energii i tym samym zapewniaekonomiczne zarządzanie systemem elektroenergetycznym. Wartości mierzone pozwalają na kontrolę bieżących warunków pracy systemu. Przechowywane w pamięci urządzenia sygnały alarmowe oraz przebiegi sygnałów zakłóceniowych ułatwiają diagnozowanie zakłóceń nie tylko w pracy generatora. Zastosowanie różnych zestawów tych urządzeń pozwala na realizację efektywnych systemów rezerwowania. Funkcje zabezpieczeniowe Gwarancją efektywnego zabezpieczenia obiektu elektrycznego jest zastosowanie dużej liczby funkcji realizujących różne kryteria zabezpieczeniowe. Zakres stosowania tych funkcji zależy od wielu czynników, takich, jak rozmiar urządzenia, rodzaj pracy, konfiguracja systemu, doświadczenie i przyjęte założenia projektowe. Nowoczesna technologia cyfrowa pozwoliła na zrealizowanie tak różnorodnych funkcji w jednym urządzeniu. W celu spełnienia wymagań poszczególnych użytkowników, zakres zaimplementowanych funkcji jest zróżnicowany w poszczególnych wersjach przekaźnika (patrz Tabela /3). Ze względu na zakres funkcji dokonano podziału na pięć grup. Jednym z zastosowań są małe i średnie generatory, dla których wymagane jest zabezpieczenie różnicowe. Zestaw funkcji pozwala na zastosowanie tej wersji również jako zabezpieczenie rezerwowe. Drugim zastosowaniem jest zabezpieczenie silników synchronicznych. Generator Standardowy W przypadku zabezpieczania średnich generatorów (10 do 100MVA) w połączeniu jednostek, urządzenia z tej grupy posiadają wszelkie niezbędne funkcje. Oprócz zabezpieczenia od przypadkowego załączenia, posiadają one również funkcje skutecznych zabezpieczeń rezerwowych dla transformatorów lub systemu elektroenergetycznego. Zakres funkcji jest również odpowiedni dla jednostek z drugiej grupy zabezpieczeniowej. Generator Pełny W tej grupie wszystkie funkcje zabezpieczeniowe są dostosowane do dużych bloków (większych niż 100MVA). Zestaw funkcji pozwala na ochronę zarówno generatorów, jak i rezerwowe zabezpieczanie transformatorów blokowych wraz z systemem. W grupie tej zawarte są również dodatkowe funkcje takie, jak kontrola rozruchu generatora z przetwornicą częstotliwości. Ten zakres funkcji może być również stosowany do urządzeń z drugiej grupy zabezpieczeniowej. W tym przypadku funkcje, które nie są używane mogą być maskowane. Silnik asynchroniczny Ten zestaw funkcji oprócz zabezpieczenia różnicowego zawiera wszystkie funkcje niezbędne do zabezpieczania dużych silników asynchronicznych (większych niż 1MVA). Temperatura stojana i łożysk jest mierzona przez oddzielny moduł RTD (thermo box), a następnie przesyłana do zabezpieczenia w celu oceny stanu urządzenia. Transformator Zakres funkcji obejmuje nie tylko zabezpieczenia różnicowe i nadprądowe, ale również wiele funkcji pozwalających np. na kontrolę napięcia i częstotliwości. Zabezpieczenie od mocy zwrotnej może być zastosowane do kontroli przepływu energii przy równoległym łączeniu transformatorów. Urządzenia SIPROTEC 4 mają ujednoliconą budowę i funkcjonalność, które stanowią nową jakość w technice zabezpieczeniowej i sterowniczej. Czynności wykonywane lokalnie zostały zaprojektowane tak, aby spełniać wszelkie kryteria ergonomii. Głównym celem projektantów było stworzenie dużego, czytelnego wyświetlacza. Program komunikacyjny DIGISI 4 znacznie upraszcza proces projektowania oraz włączania zabezpieczeń do systemu. 7UM62 został zaprojektowany jako urządzenie w obudowie o szerokości ½ w systemie modułowym 19. Oznacza to, że może on zastępować poprzednie modele. Wysokość modułów jest stała, niezależna od szerokości i wynosi 243mm. Wszystkie przewody są przyłączane bezpośrednio lub przy pomocy końcówek montażowych oczkowych. Dostępna jest również wersja urządzenia z gniazdami wtykowymi. Pozwala to na stosowanie prefabrykowanych wiązek przewodów. W przypadku urządzenia do montażu natablicowego, złącza śrubowe są umieszczone na dole i na górze obudowy. Złącza komunikacyjne również znajdują się w tych miejscach. Rys. /34 Widok z tyłu z osłoną złączy przyłączeniowych i złączem szeregowym /32 Siemens SIP 2002

33 Zabezpieczenie generatorów / 7UM62 Funkcje zabezpieczeniowe Funkcje zabezpieczeniowe Symbol Nr ANSI Generator Generator Stan Generator Silnik asynchronicznmator Transfor- Podstawowy dardowy Pełny Zabezpieczenie różnicowoprądowe 87G/87T/ I 87M X X X X X Zabezpieczenie ziemnozwarciowe stojana V 0 >,3I 0 > 59N, 64G kierunkowe, bezkierunkowe <(V 0,3I 0 ) 67G X X X X X Czułe zabezp. ziemnozwarciowe (również 50/51GN I zab. ziemnozwarciowe wirnika) EE > (64R) X X X X X Zab. przeciążeniowe stojana 2 I t 49 X X X X X Zab. nadprądowe zwłoczne niezależne z podtrzymaniem podnapięciowym I>+V< 51 X X X X X Zab. nadprądowe zwłoczne niezależne kierunkowe Zab. nadprądowe zwłoczne zależne Zabezpieczenie nadnapięciowe Zabezpieczenie podnapięciowe Zabezpieczenie częstotliwościowe Zabezpieczenie od przepływu mocy zwrotnej Zabezpieczenie od przewzbudzenia (U/f) Kontrola bezpiecznika Zewnętrzne rozkazy wyłączenia Kontrola obwodu wyłączającego Kontrola przepływu mocy do sieci Zabezpieczenie od utraty wzbudzenia (od zaniku pola) Zabezpieczenie od składowej przeciwnej Rezerwa wyłącznikowa Kontrola czasu rozruchu silnika Blokada ponownego rozruchu silnika Zabezpieczenie ziemnozwarciowe wirnika (pomiar R, f n ) Zabezpieczenie od przypadkowego załączenia 100% zabezpieczenie ziemnozwarciowe stojana z 3-cią harmoniczną Zabezpieczenie impedancyjne z pobudzeniem I>+V< Zabezpieczenie zwłoczne napięciowe DC/prądowe DC Zabezpieczenie nadprądowe w czasie rozruchu (dla turbin gazowych) Zabezpieczenie różnicowe ziemnozwarciowe 2) Zabezpieczenie od utraty synchronizmu I>>, Kierunk. 50/51/67 X X X X X t=f(i)+v< 51V X X X X X V> 59 X X X X X V<, t=f(v) 27 X X X X X f<, f> 81 X X X X X -P 32R X X X X X V/f 24 X X X X X V 2 /V 1, I 2 /I 1 60FL X X X X X Incoup T.C.S. 74TC X X X X X P>, P< 32F X X X X X 1/xd 40 X X X I 2 >,t=f(i 2 ) 46 X X X X I min > 50BF X X X X X 2 I start t 2 I t 48 X X X X 66, 49 Rotor X R< 64R (f n ) X X X I>, V< 50/27 X X V 0(3rd harm.) 59TN,27TN rd X X 3 h Z< 21 X X V dc > I dc > 2) I> 59N (DC) 51N (DC) Zabezpieczenie ziemnozwarciowe wirnika (przebieg napięciowy prostokątny R REF < 64R (1-3Hz) X 1) 1 do 3Hz) 2) 100% zabezpieczenie ziemnozwarciowe stojana z napięciem 20Hz 2) Z/ t 78 X R SEF < Kontrola szybkości zmian częstotliwości 2) df/dt> 81R X 1) 1) X 51 I e 87GN/TN X 1) 64G (100%) X 1) X 1) X X X 1) X 1) X 1) X Kontrola skoku wektorów napięć 2) > X 1) 1) X Kontrola wirowania faz Podprądowe przez CFC A, B, C 47 X X X X X I< 37 X X X X X Zewnętrzna kontrola temperatury przez złącze szeregowe 2) (RTD) 38 X X X X X 1) X Tabela /3 Zakres funkcji przekaźnika 7UM62 1) Opcjonalnie dla wszystkich grup funkcji 2) Dostępne jako wersja V4.1 lub wyższa Siemens SIP 2002 /33

34 Zabezpieczenie generatorów / 7UM62 Funkcje zabezpieczeniowe Zabezpieczenie różnicowoprądowe (ANSI 87G, 87M, 87T) Funkcja ta stanowi bezzwłoczne zabezpieczenie od zwarć dla generatorów, silników i transformatorów. Jej działanie opiera się na zasadzie prądu różnicowego (prądowe prawo Kirchhoffa). Prąd różnicowy i prąd hamujący (stabilizujący) są obliczane na podstawie prądów fazowych. Zoptymalizowane filtry cyfrowe odpowiednio tłumią sygnały zakłócające, takie, jak składowe nieokresowe oraz harmoniczne. Duża częstotliwość próbkowania mierzonych sygnałów umożliwia wykrywanie już niewielkich prądów różnicowych (10% I N ) i przez to zwiększenie czułości. Dopasowywana przez użytkownika charakterystyka stabilizacji pozwala na optymalną adaptację zabezpieczenia do chronionego obiektu. Ewentualne błędy prądowe wynikające z różnic w przekładniach przekładników prądowych oraz błędy kątowe będące wynikiem przesunięcia fazowego zgodnie z grupą wektorową transformatora, są korygowane programowo. Dzięki analizie harmonicznych w prądzie różnicowym, wykrywane jest nasycenie rdzenia przy załączaniu (druga harmoniczna) oraz przewzbudzenie (piąta harmoniczna). Eliminuje to ryzyko zbędnych wyłączeń. Prąd zwarcia wewnętrznego jest mierzony przez szybki stopień pomiarowy (I Diff >>), oparty na zasadzie dwóch wzajemnie uzupełniających się procesów pomiarowych. Zwarcie zewnętrzne, któremu towarzyszy nasycenie rdzenia transformatora, jest wykrywane przez detektor nasycenia z kontrolą czasu i statusu. Aktywowany jest on, gdy prąd różnicowy (I Diff ) na charakterystyce przesunie się poza strefę blokowania. Jeżeli jest podłączony silnik, jest to wykrywane dzięki kontroli prądu hamującego. W takim przypadku charakterystyka stabilizacji jest chwilowo podnoszona. Zapobiega to zbędnym wyłączeniom przy niejednakowym przepływie prądu w przekładnikach prądowych. Na rys. /35 została pokazana charakterystyka stabilizacji z poszczególnymi obszarami. Zabezpieczenie różnicowe ziemnozwarciowe (ANSI 87GN, 87TN) Zabezpieczenie różnicowe ziemnozwarciowe służy do czułego wykrywania zwarć jednofazowych. Porównywane są prądy zerowe. Z jednej strony prąd zerowy jest obliczany z prądów fazowych, a z drugiej- mierzony jest prąd doziemny w punkcie uziemienia punktu gwiazdowego transformatora. I Diff /I N, Obj. I Diff >> Granica charakterystyki działania Prosta 1 Obszar działania Prosta 2 Obszar blokowania Dodatkowy obszar blokowania I Rest /I N,Obj. Rys. /35 Charakterystyka stabilizacji zabezpieczenia różnicowoprądowego I E-Diff /I N, Obj. 1,5 1 0,5 I E-Diff > 0 0 Granica charakterystyki działania Obszar działania Obszar blokowania 0,5 1 1,5 2 2,5 I E-Rest /I N,Obj. Rys. /36 Charakterystyka stabilizacji zabezpieczenia różnicowego ziemnozwarciowego Obliczane są wartości prądów: różnicowego i hamującego, a następnie porównywane z charakterystyką stabilizacji (patrz rys. /36). Składowa stała tłumiona jest w specjalnie dostrojonych filtrach. Liczba procesów kontrolnych eliminuje ryzyko zbędnych wyłączeń przy zwarciach zewnętrznych. W przypadku nastawienia dużej czułości, wielokrotne pomiary zapewniają odpowiednią pewność działania. Należy jednak pamiętać, że czułość działania przekaźnika ograniczona jest uchybami przekładników prądowych. Funkcja ta może być stosowana również dla generatorów, ale tylko w przypadku, gdy punkt gwiazdowy uziemiony jest przez małą impedancję. W przypadku transformatorów, funkcja ta działa po stronie z uziemionym punktem gwiazdowym, przy czym również wymagane jest uziemienie bezpośrednie lub przez małą impedancję. /34 Siemens SIP 2002

35 Zabezpieczenie generatorów / 7UM62 Funkcje zabezpieczeniowe Zabezpieczenie nadprądowe zwłoczne niezależne I>, I>> (ANSI 50, 51, 67) Funkcja ta stanowi zabezpieczenie zwarciowe dla generatora oraz zabezpieczenie rezerwowe w stosunku do zabezpieczeń urządzeń znajdujących się dalej od źródła zasilania, np. transformatorów. Stopień podnapięciowy dla I> podtrzymuje pobudzenie w przypadku zmniejszenia się prądu zwarciowego. Jednym z powodów takiej sytuacji może być spadek napięcia na zaciskach generatora, co jednocześnie powoduje zmniejszenie się napięcia zasilania statycznego układu wzbudzenia, a w efekcie- zmniejszenie wartości prądu zwarcia. Stopień wysokoprądowy I>> może być wykorzystany jako wysoko nastawiony stopień bezzwłoczny działający na wyłączenie. Przy wykorzystaniu członu kierunkowego może on stanowić również zabezpieczenie rezerwowe strony GN transformatora. Z informacją z członu kierunkowego, przez CFC można kontrolować zabezpieczenie impedancyjne. Zabezpieczenie nadprądowe zwłoczne zależne (ANSI 51V) Funkcja ta również stanowi zabezpieczenie zwarciowe oraz zabezpieczenie rezerwowe. Stosuje się ją do zabezpieczenia systemu elektroenergetycznego z wykorzystaniem urządzeń zabezpieczeniowych zależnych od prądu. Do wyboru są charakterystyki IEC oraz ANSI (tabela /4). Kontrola funkcji prądu odbywa się przez przeliczanie napięcia na zaciskach generatora. W wersji kontrolowanej dostępny jest czuły stopień prądowy. W wersji hamowanej prądowy próg pobudzenia obniżany jest liniowo wraz ze zmniejszaniem się napięcia na zaciskach. T I2>> t T Alarm I 2 perm Stopień ostrzegawczy Temperaturowy stopień wyłączeniowy Stopień Wyłączeniowy I 2 >> I 2 >> Rys. /37 Charakterystyka zabezpieczenia od składowej przeciwnej Zabezpieczenie przeciążeniowe stojana (ANSI 49) Zadaniem tego zabezpieczenia jest ochrona uzwojeń stojana generatora lub silnika od przepływu ciągłego prądu przeciążeniowego o zbyt wysokiej wartości. Wszystkie warianty obciążenia są obliczane w oparciu o model matematyczny. Podstawą obliczeń jest efekt cieplny przepływu wartości skutecznej prądu. Odpowiada to zaleceniom normy IEC W oparciu o zmierzone prądy obliczana jest również stała czasowa chłodzenia. Jeżeli do przekaźnika poprzez przetwornik (TD2) lub złącze PROFIBUS-DP zostanie doprowadzona temperatura otoczenia lub chłodziwa, zostanie ona automatycznie uwzględniona w przyjętym modelu. W innym przypadku zakładana jest stała temperatura otoczenia. Dostępne charakterystyki zależne I 2 Zabezpieczenie od składowej przeciwnej (ANSI 46) Przy obciążeniu asymetrycznym generatora następuje nadmierne nagrzewanie się wirnika wywołane powstawaniem pola składowej przeciwnej. Zabezpieczenie to wykrywa asymetryczne obciążenie generatorów trójfazowych. Jego zasada działania opiera się na obliczaniu składowej przeciwnej prądu na podstawie prądów fazowych. Procesy termiczne ujęte zostały w algorytm, na którego podstawie została wyznaczona charakterystyka zależna. Dodatkowo składowa przeciwna obliczana jest przez stopnie niezależne, uzupełnione członami zwłocznymi (patrz rys. /37). W przypadku silników zabezpieczenie to chroni również od pracy niepełnofazowej. Charakterystyki ANSI IEC Zależna Umiarkowanie zależna Bardzo zależna Ekstremalnie zależna Zależna z częścią niezależną Tabela /4 Siemens SIP 2002 /35

36 Zabezpieczenie generatorów / 7UM62 Funkcje zabezpieczeniowe Zabezpieczenie od utraty wzbudzenia (od zaniku pola) (ANSI 40) Z prądu generatora i napięcia z jego zacisków obliczana jest admitancja zespolona. Jest ona następnie nanoszona na wykres wyskalowany dla każdej jednostki. Zabezpieczenie to zapobiega uszkodzeniu generatora w sytuacji utraty synchronizmu, wynikającej z utraty wzbudzenia. Funkcja ta posiada trzy charakterystyki kontrolujące równowagę statyczną i dynamiczną. Napięcie wzbudzenia poprzez przetwornik (patrz rys. /52) podawane jest do przekaźnika, który w przypadku zwarcia może odpowiednio szybko zareagować przez zmianę zegara. Prostoliniowe części charakterystyki pozwalają na optymalne dopasowanie zabezpieczenia do wykresu generatora (patrz rys. /38). Przedstawienie wykresu dla poszczególnych jednostek umożliwia bezpośredni odczyt nastawionych wartości. Do obliczenia admitancji wykorzystano składowe zgodne napięcia i prądu. Zapewnia to prawidłową pracę zabezpieczenia nawet przy asymetrii w sieci. Przy odchyleniach napięcia na zaciskach generatora od napięcia znamionowego, kryterium admitancyjne ma tę przewagę, że charakterystyka przesuwa się w tym samym kierunku, co wykres generatora. Zabezpieczenie od mocy zwrotnej (ANSI 32R) Zabezpieczenie to kontroluje kierunek przepływu mocy czynnej i pobudza się gdy zmniejsza się energia mechaniczna. Funkcja ta może być wykorzystana do wyłączenia operacyjnego (wyłączenie sekwencyjne) generatora, ale również zapobiega uszkodzeniu turbin parowych. Moc jest obliczana ze składowych zgodnych prądu i napięcia. Dzięki temu zakłócenia asymetryczne w systemie nie wpływają na dokładność pomiaru. Położenie zaworu awaryjnego wprowadzane jest przez wejście dwustanowe i ma wpływ na przełączanie pomiędzy dwoma czasami zwłoki rozkazu wyłączenia. Przy zastosowaniu do zabezpieczenia silnika, znak (+/-) mocy czynnej może być zmieniony parametrycznie. Charakterystyka 3 Charakterystyka 2 Charakterystyka 1 P/S N Wykres generatora 2/x d 1/x d Q/S N Z 1 (t 1 ) G 21 Z<,t Z 2 (t 2 ) Z 1B Kontrola przepływu mocy do sieci (ANSI 32F) Kontrola mocy czynnej wytwarzanej przez generator może być przydatna przy rozruchu i wyłączaniu generatorów. Jeden stopień kontroluje przekroczenie górnej wartości granicznej, podczas gdy drugi- spadek poniżej dolnej wartości granicznej. Moc jest obliczana na podstawie składowych zgodnych prądu i napięcia. Funkcja może być wykorzystana do wyłączania nieobciążonych silników. Zabezpieczenie impedancyjne (ANSI 21) Funkcja ta stanowi szybkie zabezpieczenie zwarciowe generatora i transformatora blokowego, jak również zabezpieczenie rezerwowe dalszych elementów systemu elektroenergetycznego. Posiada ona dwa nastawialne stopnie impedancyjne, przy czym pierwszy stopień może być przełączany przez wejście dwustanowe. Przy otwartym wyłączniku, strefa może zostać wydłużona (patrz rys. /39). Nadprądowy człon rozruchowy z podtrzymaniem podnapięciowym zapewnia pewność działania zabezpieczenia, a logika wyboru pętli gwarantuje prawidłowy wybór pętli zwarciowej. Logika ta pozwala na wykonywanie odpowiednich pomiarów nawet przez transformator blokowy. I> (t 3 ) Rys. /38 Charakterystyka zabezpieczenia od utraty wzbudzenia Rys. /39 Stopniowanie zabezpieczenia impedancyjnego Zabezpieczenie podnapięciowe (ANSI 27) Zabezpieczenie podnapięciowe oblicza składową zgodną napięcia i porównuje wynik z nastawionym progiem rozruchowym. Dostępne są dwa stopnie zabezpieczenia. Stosowane jest ono w elektrowniach szczytowo-pompowych i do ochrony silników asynchronicznych. Zabezpiecza przed skutkami niestabilnej pracy maszyn związanej ze spadkami napięcia. Funkcja może być również wykorzystana do celów kontrolnych. Zabezpieczenie nadnapięciowe (ANSI 59) Zabezpieczenie to zapobiega uszkodzeniom izolacji wywołanym nadmiernym wzrostem napięcia. Jako kryterium rozruchowe mogą być brane pod uwagę maksymalne napięcia międzyfazowe lub fazowe (dla generatorów niskich napięć). Pomiar napięć międzyfazowych jest niezależny od przesunięcia punktu gwiazdowego wywołanego zwarciami doziemnymi. Funkcja ta posiada dwa stopnie. /36 Siemens SIP 2002

37 Zabezpieczenie generatorów / 7UM62 Funkcje zabezpieczeniowe Zabezpieczenie częstotliwościowe (ANSI 81) Wył. od zabezp. Zabezpieczenie częstotliwościowe zapobiega nadmiernym naprężeniom elementów urządzeń (np. turbiny) w przypadku wzrostu lub spadku częstotliwości. Może również służyć jako element pomiarowy i kontrolny. Funkcja posiada cztery stopnie, które mogą zostać nastawione zarówno jako podczęstotliwościowe, jak i nadczęstotliwościowe. Dla każdego stopnia można oddzielnie nastawiać czasy zwłoki. Nawet przy przebiegach odkształconych napięcia, zastosowany algorytm pomiaru częstotliwości gwarantuje prawidłowy pomiar odniesiony do składowej podstawowej. Pomiar częstotliwości może być zablokowany przy użyciu stopnia podnapięciowego. Zabezpieczenie od przewzbudzenia Volt/Hertz (ANSI 24) Zabezpieczenie to zapobiega nadmiernemu wzrostowi indukcji (proporcjonalnej do U/f) w generatorze lub transformatorze, co mogłoby doprowadzić do przeciążeń cieplnych. Sytuacja taka może wystąpić w czasie rozruchu, wyłączania przy pełnym obciążeniu, przy słabym systemie lub przy pracy izolowanej. Charakterystykę zależną można wykreślić na podstawie ośmiu punktów podanych przez producenta. Dodatkowo może być wykorzystany sygnalizacyjny stopień zwłoczny niezależny oraz stopień bezzwłoczny. Do obliczenia stosunku U/f wykorzystywana jest częstotliwość oraz najwyższe z trzech napięć międzyfazowych. Częstotliwość może być kontrolowana w zakresie od do 69Hz. 90% zabezpieczenie zwarciowe stojana bezkierunkowe, kierunkowe (ANSI 59N,64G, 67G) Objawem zwarć doziemnych w generatorach pracujących w systemach izolowanych jest pojawienie się napięcia 3U 0. W przypadku pracy jednostek połączonych, napięcie to jest pewnym i selektywnym kryterium działania zabezpieczenia. Jeżeli generator pracuje bezpośrednio na szyny zbiorcze, do selektywnego wyłączenia konieczne jest również wyznaczenie kierunku przepływu prądu ziemnozwarciowego. Wył. od zabezp. Zestyk pom. wyłącznika zamknięty Kryterium prądowe 50BF I min > 1 OR & AND t delay W zależności od wartości rezystora obciążenia, można objąć zabezpieczeniem 90 do 95% uzwojeń stojana. Do pomiaru prądu ziemnozwarciowego można wykorzystać czułe wejście prądowe. Należy je podłączyć do przekładnika Ferrantiego. Kierunek zwarcia jest rozpoznawany na podstawie napięcia 3U 0 i prądu doziemnego. Charakterystyka kierunkowa (linia prosta) może być z łatwością dopasowana do warunków pracy systemu. Dzięki temu można osiągnąć właściwą pewność działania przy pracy bezpośredniej generatora na szyny zbiorcze. W czasie rozruchu istnieje możliwość przełączenia zewnętrznym sygnałem rodzaju pracy z kierunkowej na pomiar napięcia 3U 0. W zależności od ustawień przekaźnika, przy pomocy tej funkcji można zrealizować różne koncepcje zabezpieczeń od zwarć doziemnych (patrz rys. /50 do /53). Czułe zabezpieczenie ziemnozwarciowe (ANSI 50/51GN, 64R) Czułe wejście prądowe może być również wykorzystane jako niezależne zabezpieczenie ziemnozwarciowe. Posiada ono dwa stopnie, działające już przy prądach wtórnych rzędu 2mA. Wejście to może być również wykorzystane jako zabezpieczenie ziemnozwarciowe wirnika. Do obwodów wirnika jest wtedy podawane przez jednostkę pośredniczącą 7XR61 napięcie zmienne o częstotliwości 50 lub 60Hz. W przypadku zwarcia doziemnego wirnika, płynie większy prąd doziemny. Dla tego zastosowania przeprowadzana jest kontrola obwodów pomiarowych (patrz rys. /56). & AND 50BF Wyłączenie Rys. /40 Schemat logiczny rezerwy wyłącznikowej 100% zabezpieczenie ziemnozwarciowe stojana z wykorzystaniem 3-ciej harmonicznej (ANSI 59TN, 27TN (3 rd H.)) Ze względu na swoją konstrukcję, generator jest źródłem 3-ciej harmonicznej napięcia, tworzącej układ kolejności zerowej. Jej wartość zależy od rodzaju generatora oraz obciążenia mocą czynną i bierną. Wartość ta może być zmierzona na otwartym trójkącie przekładników napięciowych lub na przekładniku w punkcie gwiazdowym. W przypadku zwarcia doziemnego w pobliżu punktu gwiazdowego generatora, zmienia się amplituda 3-ciej harmonicznej napięcia (maleje w punkcie gwiazdowym, a rośnie na zaciskach). W zależności od układu połączeń, zabezpieczenie nastawiane jest jako podnapięciowe lub nadnapięciowe. Można również ustawiać czas zwłoki. W celu uniknięcia zbędnych zadziałań, moc czynna i składowa zgodna napięcia stanowią kryteria aktywujące. Końcowe ustawienie może być dokonane tylko po przeprowadzeniu prób pierwotnych z generatorem. Rezerwa wyłącznikowa (ANSI 50BF) Przy zaplanowanych wyłączeniach lub przy zakłóceniach w generatorze, uszkodzenie wyłącznika może spowodować niemożliwość wyłączenia generatora, a w efekcie jego poważne uszkodzenie. Rezerwa wyłącznikowa ocenia prąd minimalny oraz położenie wyłącznika na podstawie stanu jego zestyków pomocniczych. Pobudzenie tej funkcji może nastąpić sygnałem na wyłączenie z wewnętrznego zabezpieczenia lub z zewnątrz przez wejście binarne. Dwukanałowy system pobudzenia zapobiega zbędnym zadziałaniom (patrz rys. /40). Przekaźnik zabezpieczeniowy mierzy napięcie 3U 0 przez przekładnik napięciowy podłączony w punkcie gwiazdowym uzwojenia transformatora lub z otwartego trójkąta przekładników napięciowych. Jako opcja istnieje również możliwość obliczenia tego napięcia z napięć fazowych. Siemens SIP 2002 /37

38 Zabezpieczenie generatorów / 7UM62 Funkcje zabezpieczeniowe Zabezpieczenie od przypadkowego załączenia (ANSI 50,27) Funkcją tego zabezpieczenia jest zapobieganie uszkodzeniom generatora w przypadku niezamierzonego zamknięcia wyłącznika w czasie, gdy wał generatora pozostaje w spoczynku, wiruje bez załączenia obwodu wzbudzenia lub bez synchronizacji. Jeżeli podane jest napięcie z systemu elektroenergetycznego, generator zaczyna pracować jako maszyna asynchroniczna z dużym poślizgiem. Powoduje to powstawanie zbyt dużych prądów w wirniku. Schemat logiczny składający się z czułego wejścia prądowego dla każdej fazy, detektora wielkości mierzonej, kontroli czasowej oraz blokady od napięcia minimalnego, na wyjściu posiada rozkaz bezzwłocznego wyłączenia. Jeżeli zasygnalizowane zostanie jednocześnie uszkodzenie bezpiecznika, sygnał na wyłączenie jest blokowany. Zabezpieczenie od zwarć doziemnych w wirniku (ANSI 64R) Zabezpieczenie to może być zrealizowane przy pomocy 7UM62 na trzy różne sposoby. Najprostszym rozwiązaniem jest metoda pomiaru prądu wirnika (patrz czuły pomiar prądu doziemnego). Pomiar rezystancji przy napięciu o częstotliwości systemu Drugą metodą jest pomiar rezystancji doziemnej wirnika przy częstotliwości systemowej (patrz rys. /56). Zabezpieczenie mierzy podawane napięcie oraz prąd doziemny wirnika. Biorąc pod uwagę impedancję zespoloną z jednostki sprzęgającej 7XR61, rezystancja doziemna wirnika jest obliczana przy pomocy modelu matematycznego. Przy pomocy tej metody wyeliminowano zakłócający wpływ pojemności doziemnej wirnika oraz zwiększono czułość. Jeżeli napięcie wzbudzenia jest pozbawione zakłóceń, możliwy jest pomiar rezystancji do wartości 30kΩ. Można dzięki temu zrealizować zabezpieczenie dwustopniowe, w którym pierwszy stopień działa na sygnalizację, a drugi- na wyłączenie. Dodatkowy stopień podprądowy działający na sygnalizację wykrywa brak ciągłości w obwodzie wirnika. Pomiar rezystancji z napięciem prostokątnym o częstotliwości 1 do 3Hz Dla większych generatorów wymagana jest większa czułość zabezpieczeń. Z jednej strony należy więc zmniejszyć wpływ pojemności doziemnej wirnika, a z drugiej strony- zwiększyć odporność na zakłócenia układów wzbudzenia (w odniesieniu do harmonicznych, np. 6-tej). Podawanie napięcia prostokątnego małej częstotliwości do obwodów wirnika okazało się najlepszym wyjściem z tej sytuacji (patrz rys. /57). Napięcie prostokątne podane przez jednostkę kontrolną 7XT71 powoduje ciągłe przeładowywanie się pojemności doziemnej wirnika. Do wejścia pomiarowego zabezpieczenia podawany jest prąd płynący przez rezystor bocznikujący znajdujący się w jednostce 7XT71. Przy braku zakłócenia (R E = ), prąd ten po naładowaniu pojemności doziemnej wirnika jest bliski zera. W przypadku zwarcia doziemnego płynie prąd, którego wartość w stanie ustalonym zależy od rezystancji pętli zwarcia, do której zalicza się również rezystancja sprzęgająca (7XR6004) oraz od wartości podanego napięcia. Aktualny przebieg prostokątny napięcia, a także częstotliwość są mierzone przez drugie wejście (kontrolne). Według tej zasady można zmierzyć rezystancje zwarciowe do 80kΩ. Ciągłość obwodu, w którym płynie prąd doziemny wirnika, jest kontrolowana w czasie zmiany polaryzacji napięcia. 100% zabezpieczenie od zwarć doziemnych stojana z podawanym napięciem o częstotliwości 20Hz (ANSI 64G(100%)) Udowodniono, że podawanie napięcia o częstotliwości 20Hz w celu wykrywania zwarć doziemnych stojana, nawet w pobliżu punktu gwiazdowego generatora, jest metodą bezpieczną i niezawodną. W przeciwieństwie do metody 3-ciej harmonicznej (patrz str. /8), kryterium to działa niezależnie od charakterystyk generatora i warunków jego pracy. Pomiary są także możliwe w stanie spoczynku generatora (rys. /55). Funkcja jest przeznaczona do ochrony od zwarć doziemnych zarówno w całym generatorze (rzeczywiste 100%), jak również we wszystkich obwodach połączonych elektrycznie. Z jednej strony gwarantuje to dużą czułość zabezpieczenia, a z drugiej pozwala na stosowanie tej funkcji dla generatorów posiadających dużą pojemność doziemną, np. hydrogeneratorów. kątowe przekładników są mierzone w czasie rozruchu, a następnie korygowane w algorytmie. Dla funkcji tej przewidziano dwa stopnie: sygnalizacyjny i na wyłączenie. Przekaźnik wykrywa uszkodzenie generatora 20Hz. Sprawdzane są również obwody pomiarowe. Oprócz obliczania rezystancji doziemnej, funkcja zabezpieczeniowa kontroluje również wartość skuteczną prądu. Kontrola czasu rozruchu (tylko dla silników) (ANSI 48) Zabezpieczenie to stosowane jest do ochrony silników przed skutkami zbyt długiego rozruchu. Sytuacja taka może powstać przy zbyt dużym przyłożonym do wału momencie hamującym, zablokowanym wirniku lub przy zbyt dużym spadku napięcia. Czas wyłączenia zależy od kwadratu prądu rozruchu i nastawionego czasu rozruchu (charakterystyka zależna). Algorytm ten prawidłowo działa również dla rozruchu przy obniżonym napięciu. Czas wyłączenia jest obliczany z następującego wzoru: 2 Istart ttrip = tstartmax I rms t Trip Czas wyłączenia I start Dopuszczalny prąd rozruchu t start max Dopuszczalny czas rozruchu I rms Zmierzona wartość skuteczna prądu Proces obliczeniowy jest uruchamiany w chwili, gdy wartość prądu I rms przekroczy nastawiony próg (np. 2I N silnika). Jeżeli dopuszczalny czas zablokowanego wirnika jest mniejszy niż dopuszczalny czas rozruchu (silniki z tzw. krytycznym wirnikiem), wystawiany jest sygnał binarny z obrotomierza. Sygnał ten powoduje rozpoczęcie odmierzania czasu, po upływie którego następuje wyłączenie. Przekaźnik zabezpieczeniowy mierzy podawane napięcie 20Hz oraz płynący prąd 20Hz. Rezystancja zwarciowa jest wyznaczana niezależnie od wielkości zakłócających (np. pojemności doziemnej stojana), które są wyeliminowane na drodze modelu matematycznego. /38 Siemens SIP 2002

39 Zabezpieczenie generatorów / 7UM62 Funkcje zabezpieczeniowe Zabezpieczenie napięciowe zwłoczne DC / zabezpieczenie prądowe zwłoczne DC (ANSI 59N (DC) 51N (DC)) Hydrogeneratory i generatory z turbinami gazowymi startują przy pomocy przetwornic częstotliwości. Zwarcie doziemne w obwodach pośrednich takiej przetwornicy powoduje przesunięcie napięcia DC oraz przepływ prądu stałego. Jeżeli transformator punktu gwiazdowego lub transformator uziemiający z uzwojeniem pomiarowym mają mniejszą rezystancję niż przekładniki napięciowe, główna część prądu stałego płynie przez nie, stwarzając ryzyko uszkodzenia pod wpływem przeciążenia cieplnego. Jak pokazano na rys. /55, prąd stały jest mierzony za pomocą przekładnika napięciowego równoległego (przetwornik pomiarowy) przyłączonego bezpośrednio do bocznika. W zależności od wersji przetwornika pomiarowego, do 7UM62 doprowadzone są napięcia lub prądy. Algorytmy pomiarowe odfiltrowują składową stałą i sprawdzają, czy został przekroczony próg rozruchowy. Funkcja działa od częstotliwości 0Hz. Jeżeli przetwornik pomiarowy przesyła napięcie do zabezpieczenia, połączenie musi być wolne od zakłóceń i musi być możliwie krótkie. Dzięki temu, że wartość skuteczna wielkości podawanej na wejście może być obliczana w szerokim zakresie częstotliwości. Opisywana funkcja może być wykorzystywana w zastosowaniach specjalnych. Zabezpieczenie nadprądowe działające w czasie rozruchu (ANSI 51) Generatory z turbinami gazowymi startują przy pomocy przetwornic częstotliwości. Zabezpieczenie nadprądowe działające w czasie rozruchu wykrywa zwarcia w niższych zakresach częstotliwości (od 5Hz). Zostało ono zaprojektowane jako niezależne zabezpieczenie nadprądowe zwłoczne. Próg rozruchowy jest nastawiany poniżej prądu znamionowego. Funkcja jest aktywna tylko podczas rozruchu. Jeżeli częstotliwość wzrośnie powyżej 10Hz, zmieniana jest częstotliwość próbkowania i zostają uaktywnione dalsze funkcje zabezpieczeń zwarciowych. Zabezpieczenie od utraty synchronizmu (ANSI 78) Zabezpieczenie to kontroluje kołysania mocy w systemie. Jeżeli generator zbyt długo pracuje na zwarcie powstałe w systemie, po wyłączeniu tego zwarcia pomiędzy generatorem, a systemem może powstać zjawisko wolnozmiennej składowej przejściowej. Jeżeli centrum kołysań mocy znajduje się w obrębie bloku generator-transformator, oscylacje mocy czynnej mogą prowadzić do powstania nadmiernych naprężeń mechanicznych w generatorze i turbinie. Z Out Z Out Im Z Dla symetrycznych przebiegów prądu i napięcia, impedancja zgodna jest obliczana na podstawie składowych zgodnych tych wielkości. Wyznaczana jest również trajektoria impedancji. Symetria jest dodatkowo kontrolowana przez oszacowanie wartości składowej przeciwnej prądu. Obszary działania zabezpieczenia od utraty synchronizmu wyznaczają dwie charakterystyki w układzie współrzędnych R/X (generator, transformator blokowy lub system). Stan odpowiednich liczników jest zwiększany w zależności od obszaru charakterystyki, do którego wchodzi lub z którego wychodzi wektor impedancji. Sygnał wyłączenia jest wystawiany, gdy licznik osiągnie nastawioną wartość. Liczniki są resetowane, jeśli kołysania mocy nie wystąpią w ciągu nastawionego czasu. Każde kołysanie mocy może być sygnalizowane przez odpowiednio dopasowany impuls. Zakres charakterystyki w kierunku osi R definiuje kąt kołysań mocy, który może być mierzony. W praktyce kąt ten nastawia się najczęściej na 120. Charakterystyka może być obracana o wybrany kąt w celu dopasowania jej do warunków, w których grupa generatorów pracuje na jeden system szyn zbiorczych. Zabezpieczenie podnapięciowe zwłoczne o charakterystyce zależnej (ANSI 27) Silnik może utracić synchronizm, gdy moment obrotowy jest mniejszy od momentu utyku. To z kolei zależy od napięcia. Z jednej strony zalecane jest pozostawienie silników przyłączonych do systemu tak długo, jak to możliwe, a z drugiej strony- moment obrotowy nie powinien spadać poniżej określonego poziomu (momentu utyku). ϕ P Z In Charakterystyka 2 Z In Re Z Z Pos. seq. Charakterystyka 1 Rys. /41 Obszary charakterystyk i przykładowe wykresy oscylacji Zadanie to jest realizowane przez zabezpieczenie podnapięciowe zwłoczne zależne. Charakterystyka zależna jest uruchamiana, gdy wartość napięcia spadnie poniżej progu rozruchowego V p <. Czas wyłączenia jest odwrotnie proporcjonalny do przysiadu napięcia (patrz równanie). Do podjęcia decyzji wyłączenia wykorzystywana jest składowa zgodna napięcia. I ttrip = tm V I Vp t Trip V V p T M Czas wyłączenia Napięcie Wartość rozruchu Mnożnik czasu Odłączenie od systemu Rozważmy sytuację, gdy generator w elektrowni pracuje bezpośrednio na szyny zbiorcze. Granicę własności pomiędzy urządzeniami elektrowni, a resztą systemu, stanowi odchodząca od szyn linia. W przypadku wyłączenia tej linii w wyniku uszkodzenia, mogą nastąpić odchylenia częstotliwości lub napięcia na generatorze w stosunku do systemu. Jeżeli linia ta zostanie ponownie załączona, np. w cyklu SPZ, mogą wystąpić warunki pracy asynchronicznej, co może prowadzić do uszkodzenia generatora lub przekładni pomiędzy generatorem, a turbiną. Oprócz klasycznych kryteriów, takich, jak napięcie i częstotliwość, można w takiej sytuacji zastosować również warunek skoku wektorów lub kontrolę prędkości zmian częstotliwości (patrz str. /40). Siemens SIP 2002 /39

40 Zabezpieczenie generatorów / 7UM62 Funkcje zabezpieczeniowe Kontrola prędkości zmian częstotliwości (ANSI 81R) Różnica częstotliwości jest wyznaczana na podstawie częstotliwości obliczonej w pewnym okresie czasu, co z kolei jest związane z chwilową prędkością zmian częstotliwości. Zmiany częstotliwości są kontrolowane w sposób ciągły, a funkcja reaguje zarówno na zmiany dodatnie, jak i ujemne. Uaktywnienie odpowiedniego kierunku zależy od tego, czy częstotliwość jest większa, czy mniejsza od znamionowej. Użytkownik może wykorzystać cztery stopnie kontrolne. Skok wektorów Kontrola kąta fazowego napięcia jest kryterium identyfikującym odłączenie linii odpływowej. Uszkodzenie takie charakteryzuje się nagłym zanikiem prądu, a w efekcieskokiem kąta fazowego napięcia. Jest to mierzone metodą skończonych przyrostów. Rozkaz odłączenia generatora lub otwarcia wyłącznika sprzęgłowego jest wystawiany po przekroczeniu progu rozruchowego. Blokowanie ponownego rozruchu dla silników (ANSI 66, 49Rotor) Dla silnika zimnego lub mającego normalną temperaturę pracy istnieje określona dopuszczalna liczba rozruchów następujących bezpośrednio po sobie. Jest to spowodowane tym, że prąd rozruchowy powoduje zwiększone wydzielanie się ciepła w wirniku. Funkcja blokowania ponownego rozruchu kontroluje temperaturę wirnika. Inaczej niż w klasycznej metodzie obliczeniowej, dla tej funkcji zjawiska nagrzewania i chłodzenia wirnika są symulowane na modelu cieplnym. Temperatura wirnika jest wyznaczana na podstawie prądów stojana. Rozruch nie jest blokowany, jeżeli wirnik posiada odpowiednią rezerwę cieplną, niezbędną do wykonania pełnego rozruchu (patrz rys. /42). Rysunek ten ilustruje wykres cieplny dla trzech dopuszczalnych rozruchów ze stanu zimnego. Jeżeli rezerwa cieplna jest zbyt mała, funkcja blokowania rozruchu wystawia sygnał, który może zablokować ponowny rozruch silnika. Sygnał blokujący jest kasowany po ochłodzeniu wirnika i spadku wartości cieplnej poniżej progu rozruchowego. Dla silnika pozostającego w spoczynku chłodzenie jest wolniejsze ze względu na brak wymuszonego przez wentylator obiegu powietrza. Stała czasowa chłodzenia jest więc uzależniona od stanu silnika. Kryterium zmiany tej stałej czasowej jest przekroczenie przez prąd pewnego progu. Θ L Maksymalna dopuszczalna temperatura wirnika Charakterystyka temperaturowa części czołowej uzwojeń pozostałej części uzwojeń 1-szy rozruch Silnik w ruchu Model cieplny T Czas stygnięcia 2-gi rozruch Silnik w ruchu Wykonywanie zewnętrznych rozkazów wyłączenia Do wykonywania i rejestracji zewnętrznych rozkazów wyłączenia w przekaźniku zaimplementowano cztery wejścia binarne. Można je wykorzystać do podłączenia informacji z przekaźnika Buchholza lub sygnałów charakterystycznych dla generatora. Działają one wtedy jak funkcja zabezpieczeniowa. Każde wejście inicjuje informację o zakłóceniu, a sygnał na wyłączenie może być opóźniony o nastawiony dla każdego wejścia oddzielnie czas. Kontrola obwodu wyłączającego (ANSI 74TC) Jedno lub dwa wejścia binarne mogą być wykorzystane do kontroli obwodu cewki wyłącznika wraz z przyłączonymi do niej przewodami. Przy przerwaniu tego obwodu przekaźnik wystawia sygnał alarmowy. Odwrócenie kierunku wirowania faz Jeżeli przekaźnik jest zastosowany w elektrowni szczytowo-pompowej, dopasowanie do aktualnego kierunku wirowania pola jest możliwe przez wejście binarne (praca generatorowa/silnikowa przez odwrócenie kierunku wirowania faz). Druga definiowalna grupa parametrów Nastawione parametry mogą być przechowywane w przekaźniku w dwóch bankach danych. Oprócz grupy parametrów standardowych, dostępna jest też druga grupa dla szczególnych warunków pracy (elektrownie szczytowo-pompowe). Może ona być aktywowana przez wejście binarne, lokalnie z klawiatury lub przez program DIGSI 4. T Czas stygnięcia 3-ci rozruch Silnik w ruchu Próg blokowania ponownego rozruchu T t Czas stygnięcia Rys. /42 Charakterystyka cieplna wirnika i modelu cieplnego wirnika (wielokrotny rozruch). Blokada zamknięcia wyłącznika (ANSI 86) Wszystkie wyjścia binarne (przekaźniki sygnalizacyjne lub wyłączeniowe) mogą być przechowywane tak, jak diody LED i resetowane przy użyciu klawisza do resetowania tych diod. Stan blokady zamknięcia również może być przechowywany na wypadek zaniku napięcia zasilającego. Ponowne zamknięcie może nastąpić dopiero po zresetowaniu stanu blokady zamknięcia. Kontrola bezpieczników i inne funkcje kontrolne W przekaźniku zostały zaimplementowane wyspecjalizowane funkcje kontrolne dla sprzętu i oprogramowania. Kontrolowane są więc obwody pomiarowe, konwertery analogowo-cyfrowe, napięcia zasilające, pamięci i procesy programowe (watch-dog). Funkcja kontroli bezpieczników wykrywa zakłócenia w napięciu pomiarowym wywołane zwarciami lub przerwami w obwodach lub w przekładnikach napięciowych. Blokowane są wtedy elementy podnapięciowe funkcji zabezpieczeniowych, co zapobiega ich zbędnym działaniom. Sprawdzane są w tym celu składowe zgodne i przeciwne prądu i napięcia. Czasy filtracji Wszystkie sygnały z wejść binarnych mogą być poddawane filtracji czasu (zapobieganie zbędnej sygnalizacji). /40 Siemens SIP 2002

41 Zabezpieczenie generatorów / 7UM62 Komunikacja Pod względem komunikacji, szczególny nacisk został położony na elastyczność konfiguracji, bezpieczeństwo danych oraz zastosowanie standardów powszechnych w dziedzinie automatyki elektroenergetycznej. Koncepcja modułów komunikacyjnych z jednej strony pozwala na wymienność modułów, a z drugiej strony jest otwarta na przyszłe standardy. Lokalny port PC Umieszczony na płycie czołowej port PC umożliwia szybki dostęp do parametrów, statusu urządzenia oraz danych zakłóceniowych. Współpracę komputera z przekaźnikiem umożliwia program DIGSI 4. Jest on szczególnie przydatny w procesie rozruchu i testowania przekaźnika. Złącza na tylnej ścianie urządzenia Na tylnej ścianie przekaźnika zainstalowane jest jedno złącze i dwa moduły komunikacyjne zawierające opcjonalne wyposażenie dodatkowe, ułatwiające przyszłe modernizacje. Zastosowane interfejsy gwarantują spełnienie wymagań stawianych przez najpopularniejsze protokoły komunikacyjne (IEC 60870, PROFIBUS, DIGSI) oraz interfejsy komunikacyjne (elektryczny i optyczny). Interfejsy zostały zaprojektowane do następujących zastosowań: IEC IEC jest standaryzowanym protokołem międzynarodowym do komunikacji na zabezpieczanym obszarze. Standard ten jest akceptowany przez wielu producentów sprzętu zabezpieczeniowego. Stosuje się go na całym świecie. Funkcje zabezpieczeniowe generatora są przechowywane w części prywatnej (opublikowanej) protokołu. PROFIBUS-DP PROFIBUS jest międzynarodowym standaryzowanym systemem komunikacyjnym (EN 50170). Jest stosowany przez setki producentów na całym świecie i implementowany w ponad zastosowań. Dzięki temu systemowi zabezpieczenie może być bezpośrednio podłączone do programowanego sterownika SIMATIC S5/S7. Mogą być w ten sposób przesyłane dane zakłóceniowe, wartości pomiarowe oraz informacje do logiki lub z logiki (CFC). MODBUS RTU MODBUS jest również szeroko stosowanym standardem komunikacyjnym wykorzystywanym przez wiele rozwiązań z dziedziny automatyki. Bezpieczna architektura szyny Nadrzędna jednostka kontrolna Rys. /43 IEC sieć promieniowa typu RS232 oparta na przewodach miedzianych lub światłowodowych OLM 1) Złącze serwisowe (stałe) Dzięki interfejsowi RS485 i programowi DIGSI 4 możliwe jest efektywne centralne komunikowanie się z wieloma przekaźnikami zabezpieczeniowymi. Połączenie modemowe umożliwia zdalne operacje. Taki sposób komunikacji ma szczególne znaczenie przy obiektach bez stałej obsługi, gdzie ważne jest szybkie wyłączenie zakłócenia. Złącze systemowe Stosowane do komunikacji z systemem sterowania i nadzoru. Zgodne z różnymi protokołami komunikacyjnymi i rodzajami interfejsów, w zależności od zainstalowanego modułu. Szyna RS485 Użycie skrętki jako medium transmisyjnego znacznie ogranicza wpływ zakłóceń elektromagnetycznych na przesył danych. Uszkodzenie jednego z urządzeń w systemie nie wpływa na ciągłość pracy całości. Podwójny pierścień światłowodowy Łącza światłowodowe są całkowicie odporne na zakłócenia elektromagnetyczne. Uszkodzenie połączenia pomiędzy dwiema jednostkami nie przerywa pracy całego systemu. 1) Optical Link Module Rys. /44 PROFIBUS: sieć światłowodowa w układzie podwójnego pierścienia (opt. moduł łączeniowy) Rys. /45 PROFIBUS: RS485 z przewodami miedzianymi Siemens SIP 2002 /41

42 Zabezpieczenie generatorów / 7UM62 Komunikacja Rozwiązania systemowe SIPROTEC 4 jest specjalnie zaprojektowany do współpracy z systemami automatyki opartymi na standardzie SIMATIC. Przez PROFIBUS-DP wszystkie wskazania (sygnalizacyjne i wyłączeniowe) oraz wymagane mierzone wartości ruchowe są przesyłane z zespołu zabezpieczeniowego. Przez modem i złącze serwisowe inżynier zajmujący się zabezpieczeniami ma ciągły dostęp do urządzeń zabezpieczeniowych. Pozwala to na zdalną obsługę i diagnozowanie (cykliczne testy). Rys. /46 Moduł komunikacyjny elektrycznego interfejsu RS232/RS485 Jednocześnie jest możliwa komunikacja lokalna przydatna np. podczas ważniejszych przeglądów. Wyjścia analogowe 0 do 20mA W przekaźniku 7UM62 oprócz złączy szeregowych mogą być zainstalowane maksymalnie dwa moduły wyjść analogowych (4 kanały). Poprzez złącza 0-20mA może być transmitowanych kilka pomiarowych wartości ruchowych (I 1, I 2, V, P, Q, f, PF(cosϕ), Θ stator, Θ rotor ). Rys. /47 Moduł komunikacyjny dla światłowodu Rys. /48 Moduł komunikacyjny, światłowodowy podwójny pierścień Kontrola i sterowanie Systemy automatyki (np. SIMATIC) PROFIBUS-DP RS 485 Konwerter RS485/światłowód Konwerter światłowód/rs232 7UM62 7UM61 7UM62 7UM61 DIGSI 4 Lokalna obsługa Modem Wsp. sieć Modem DIGSI 4 Obsługa zdalna przez modem Rys. /49 Rozwiązanie systemowe: Komunikacja /42 Siemens SIP 2002

43 Zabezpieczenie generatorów / 7UM62 Typowe połączenia Generator pracujący bezpośrednio na szyny zbiorcze Rysunek /50 przedstawia zalecane połączenie dla kilku generatorów pracujących na jeden system szyn zbiorczych. Zwarcia doziemne są wyłączane przez kierunkowe zabezpieczenie ziemnozwarciowe. Prąd ziemnozwarciowy przepływa przez kable systemu. Jeżeli jest on niewystarczający, stosuje się transformator uziemiający z uzwojeniem pomiarowym przyłączony do szyn zbiorczych (maksymalny prąd ok. 10A), który zwiększa zakres zabezpieczenia do 90%. Aby osiągnąć właściwą czułość, prąd ziemnozwarciowy powinien być mierzony przez przekładnik Ferrantiego. W czasie rozruchu, do momentu osiągnięcia synchronizacji, jako kryterium wystąpienia zwarcia doziemnego, może być brane pod uwagę napięcie 3U 0. Zabezpieczenie różnicowe swoim zasięgiem obejmuje generator i kable odejściowe. Dopuszczalna długość kabla zależy od rodzaju przekładników prądowych (dopuszczalnej obciążalności). Dla kabla o długości większej niż 100m zalecane są odpowiednie obliczenia. Doprowadzone napięcie wzbudzenia Doprowadzony prąd doziemny wirnika Przetwornik pomiarowy: - zabezp. ziemnozwarciowe wirnika 1 do 3Hz - lub doprowadzona temperatura - lub doprowadzone napięcie DC Rys. /50 Siemens SIP 2002 /43

44 Zabezpieczenie generatorów / 7UM62 Typowe połączenia Generator pracujący bezpośrednio na szyny zbiorcze, uziemienie przez małą rezystancję Dla generatorów pracujących z uziemieniem punktu gwiazdowego przez małą rezystancję, zalecane jest połączenie jak na rys. /51. W przypadku kilku generatorów, tylko jeden generator powinien mieć uziemiony punkt gwiazdowy. Zapobiega to przepływowi prądów od 3-ciej harmonicznej napięcia. Dla selektywnego wykrywania zwarć doziemnych, wejścia prądowe ziemnozwarciowe przekaźnika powinny być przyłączone do wspólnego przewodu powrotnego dla dwóch kompletów przekładników prądowych (połączenie różnicowe). Przekładniki prądowe muszą być uziemione tylko w jednym miejscu. Napięcie zerowe V E jest wykorzystywane jako dodatkowe kryterium rozruchowe. Dla takiego połączenia zalecane są przekładniki prądowe symetryczne (wzorcowanie uzwojeń). Przy generatorach dużej mocy (np. I N rzędu 2000A), zalecane są przekładniki prądowe o znamionowym prądzie wtórnym 5A. Jako alternatywa może być stosowane zabezpieczenie różnicowe ziemnozwarciowe (nie przedstawione). Nie uziemiać w tym miejscu Doprowadzone napięcie wzbudzenia Niska rezystancja Przetwornik pomiarowy: - zabezp. ziemnozwarciowe wirnika 1 do 3Hz - lub doprowadzona temperatura - lub doprowadzone napięcie DC Jeśli konieczne (dla ochrony rezystora) Rys. /51 /44 Siemens SIP 2002

45 Zabezpieczenie generatorów / 7UM62 Typowe połączenia Generator z izolowanym punktem gwiazdowym Na rys. /52 przedstawiono zalecany wariant połączenia. Wykrycie zwarcia doziemnego następuje dzięki napięciu zerowemu. Dla uniknięcia zbędnych zadziałań zabezpieczenia w sytuacji zakłóceń występujących w systemie, do obwodu otwartego trójkąta przekładników napięciowych przyłączono rezystancję obciążenia. W zależności od elektrowni (lub stacji), może okazać się niezbędne zastosowanie przekładników napięciowych dużej mocy (VA). Jeżeli tak nie jest, powinien być zastosowany transformator uziemiający z uzwojeniem pomiarowym. Uzwojenie pomiarowe może być wykorzystane do pomiaru napięcia. W tym przykładzie zabezpieczenie różnicowe chroni tylko generator, natomiast transformator blokowy jest chroniony przez własne zabezpieczenie różnicowe (np. 7UT612). Jak pokazano na rysunku, dla pozostałych wejść dostępne są dodatkowe funkcje zabezpieczeniowe, stosowane dla większych generatorów/transformatorów blokowych (patrz również rys. /55 i /57). Transformator uziemiający z uzwojeniem pomiarowym Dla 100% zabezpieczenia ziemnozwarciowego stojana Dzielnik 3PP1326 Wzbudz. Doprowadzony prąd doziemny wirnika Przetwornik pomiarowy: - zabezp. ziemnozwarciowe wirnika 1 do 3Hz - lub doprowadzona temperatura - lub doprowadzone napięcie DC Rys. /52 Siemens SIP 2002 /45

46 Zabezpieczenie generatorów / 7UM62 Typowe połączenia Generator z transformatorem punktu gwiazdowego Dla takiej konfiguracji systemu, zmniejszenie napięcia zakłóceniowego w przypadku zwarć doziemnych w generatorze, następuje poprzez przyłączenie rezystora obciążenia do punktu gwiazdowego uzwojeń generatora. Maksymalny prąd ziemnozwarciowy jest ograniczony do około 10A. Możliwe są konfiguracje z rezystorem obciążenia włączonym w uzwojenie pierwotne lub wtórne transformatora punktu gwiazdowego. Aby uniknąć zbyt niskiej rezystancji po stronie wtórnej, przekładnia napięciowa transformatora punktu gwiazdowego powinna być mniejsza niż: V Gen 3 500V Wyższe napięcie wtórne może być zredukowane poprzez dzielnik napięcia. Elektrycznie, obwód jest identyczny, jak w konfiguracji powyżej. W przykładzie tym zabezpieczenie różnicowe obejmuje swoim zasięgiem działania zarówno generator, jak i transformator blokowy. W przekaźniku realizowane jest dopasowanie grupy wektorów oraz pozostałe konieczne dopasowania. Wzbudz. Dzielnik 3PP1326 Doprowadzony prąd doziemny wirnika Maks. 10A Transformator punktu gwiazdowego Dla 100% zabezpieczenia ziemnozwarciowego stojana Przetwornik pomiarowy: - zabezp. ziemnozwarciowe wirnika 1 do 3Hz - lub doprowadzona temperatura - lub doprowadzone napięcie DC Rys. /53 /46 Siemens SIP 2002

47 Zabezpieczenie generatorów / 7UM62 Typowe połączenia Przekładnik napięciowy w układzie dwuprzekładnikowym (połączenie typu V) Zabezpieczenie może być w łatwy sposób podłączone do przekładników napięciowych połączonych w układzie dwuprzekładnikowym (rys. /54). W takiej sytuacji mierzone wartości ruchowe napięć fazowych mogą być trochę niesymetryczne. Jeśli jest to niepożądane, punkt gwiazdowy (R16) może być połączony z ziemią przez kondensator. Rys. /54 W przypadku pracy w układzie dwuprzekładnikowym, niemożliwe jest obliczenie napięcia zerowego z napięć wtórnych. Musi ono być dostarczone do przekaźnika inną drogą (np. poprzez przekładnik napięciowy w punkcie gwiazdowym generatora lub przez transformator uziemiający z uzwojeniem pomiarowym). 100% zabezpieczenie ziemnozwarciowe stojana, zabezpieczenie od zwarć doziemnych w czasie rozruchu Rys. /55 przedstawia układ połączeń dla 100% zabezpieczenia uzwojeń stojana od zwarć doziemnych z podawanym napięciem 20Hz. W przykładzie tym zastosowano transformator punktu gwiazdowego. Taki sam jest układ połączeń dla otwartego trójkąta uzwojeń transformatora uziemiającego z uzwojeniem pomiarowym. Wzbudz. Dla turbin gazowych: Doprowadzona temperatura zimnego gazu Generator 20Hz może być podłączony zarówno do obwodów napięcia stałego, jak też poprzez przekładnik napięciowy dużej mocy (>100VA). Obciążenie przekładnika prądowego 4NC1225 nie powinno przekraczać 0,5Ω. Wymagane jest, aby połączenie jednostek 7XT33, 7XT34 i rezystancji obciążenia miało małą rezystancję (R poł. <R L ). Jeżeli występują znaczne odległości, urządzenia są umieszczane w uziemionej szafie. Transf. punktu gwiazdowego Filtr pasmowy 20Hz Przewody ekranowane Generator 20Hz maks. 200V Napięcie pomocnicze Blok zewn. Urządz. sprawne Przedstawiony układ połączeń zabezpieczenia napięciowego DC (TD1) obowiązuje dla rozwiązań z przetwornicą częstotliwości. W zależności od wyboru rodzaju urządzenia 7KG6, zwiększona zostaje wartość zmierzonego sygnału do 10V lub 20mA. Rodzaj sygnału doprowadzonego do wejścia TD1 może być wybierany zworką. Wzmacn. maks. 10cm Bocznik: 10A / 150mV Skrętka ekranowana Rys. /55 Siemens SIP 2002 /47

48 Zabezpieczenie generatorów / 7UM62 Typowe połączenia Zabezpieczenie od zwarć doziemnych w wirniku z podawaniem napięcia o częstotliwości znamionowej Na rysunku obok pokazano podłączenie zabezpieczenia od zwarć doziemnych w wirniku dla generatora ze wzbudzeniem statycznym. Jeżeli jest brany pod uwagę tylko prąd wirnika, nie ma potrzeby podłączania obwodów napięciowych. Do odpowiedniego zacisku musi być podłączone uziemienie. Jeżeli doprowadzany prąd na skutek wzbudzenia (6-ta harmoniczna) osiąga wartość większą niż 0,2A, w obwód prądowy jednostki sprzęgającej 7XR61 muszą być włączone dodatkowe rezystory 3PP1336. Taka sytuacja może zaistnieć dla napięć wzbudzenia większych od 150V w najbardziej niekorzystnych warunkach. Zabezpieczenie od zwarć doziemnych wirnika z wykorzystaniem napięcia prostokątnego 1 do 3Hz W zastosowaniu tym wykorzystywane są przetworniki pomiarowe TD1 i TD2. Jednostka sterująca 7XT71 generuje napięcie prostokątne o wartości ±50V. Częstotliwość może być nastawiona zworką. Jej wybór zależy od pojemności doziemnej wirnika. Zmiana polaryzacji napięcia jest mierzona przez wejście kontrolne, a płynący w obwodzie prąd- przez wejście pomiarowe. Do odpowiedniego zacisku musi być podłączone uziemienie. Rys. /56 Wzb. Wzb. Napięcie międzyfazowe z przekł. nap. 100V do 125V AC Napięcie międzyfazowe z przekł. nap. Wej. kontrolne Wej. pomiarowe Rys. /57 /48 Siemens SIP 2002