God driftspraksis for brydere og kontakter i spændingsudstyrelser

God driftpraksis for brydere og kontaktere

Drift af LV/MV

 Brydning

Formålet med denne vejledning er at give anbefalede praksisser for drift og inspektion af mellemspændings- (2 - 13,8 kV) og lavspændings- (200 - 480 V) udrækksbrydere og kontaktere. Velreguleret drift er afgørende for at maksimere ydeevnen og servicelevetiden af anlægsmateriel, samt sikre en sikker arbejdsmiljø for anlægsmedarbejdere.

Denne artikel beskriver ansvarsområdet for driftspersonalet, sammen med deres daglige kontroller og inspektioner af brydning. Desuden vil den forklare de optimale praksisser for drift og beskyttelse af transformatorer, motorer, busser, kabler, brydere og kontaktere.

Operatørinspektioner

Det er driftspersonalets pligt at oprette og gennemføre regelmæssige rutineinspektioner af al brydning i anlægget. Brydere, kontaktere og busser skal holdes rene og tørre for at mindske risikoen for isolationsfejl, der kan føre til eksplosioner og brande. Generelt er det anbefalet at foretage inspektioner en gang om dagen.

Følgende er de anbefalede daglige inspektionspunkter for brydning:

• Tjek, om beskyttelsesrelæmål har faldet eller blev aktiveret. Hvis der findes anomalier, nulstil dem og notér det i kontrolrummet logbog.

• Lyt efter hørbart støj fra elektriske bukser.

• Registrer enhver usædvanlig lugt fra overophedet eller brændende isolation.

• Søg efter tegn på fugtindtrængen, som taglækager eller vand på gulvet.

• Sikr dig, at statuslamper og semafor signaler fungerer korrekt.

• Verificer, at trykluftværelsesventilatorer og damper fungerer godt for at forhindre fugt og andre forurenende stoffer fra at indtrænge.

• Bekræft, at døre til brydning rummet er lukket stramt for at reducere indgangen af forurenende stoffer.

• Sikr dig, at døre til brydning skabe er lukket for at reducere indgangen af forurenende stoffer.

• Tjek, at paneler til adgang til bryder racking mekanismer, kabel termineringer og andre formål er lukket for at reducere indgangen af forurenende stoffer.

• Sikr dig, at brydere og kontaktere er lagret i deres respektive skabe eller i specielle omslutninger (normalt udstyret med varmelementer) for at holde udstyr rent og tørt.

• Tjek, at belysningen i brydning rummet fungerer korrekt.

• Bekræft, at skabelabeling overholder anlægets regler og angiver kilde, tie-line og feeder positioner præcist.

• Sikr dig, at rack-in værktøjer og beskyttende sikkerhedsudstyr er lagret og vedligeholdt korrekt.

• Udfør regelmæssigt rengøringsopgaver for at holde rummet rent og ordnet.

Hvis der opdages anomalier under ovennævnte inspektionsproces, bør der udstedes vedligeholdelsesarbejdskorder.

Det vil gå i dybden med praksisser for belastningsfeeder overstrøm og jordfejlbeskyttelse, samt kilde og tie overstrøm beskyttelse, og andre vigtige praksisser relateret til transformatorer. Yderligere vil det behandle brydning bus transfer og undersøge de problemer, der opstår under parallellering af to strømkilder og i switch-tid transfer skemaer.

 Beskyttelse

Beskyttelsesrelæer er koordineret, så kun de brydere eller kontaktere, der skal virke for at isolere fejl, åbner automatisk. Dette gør, at det maksimale antal udstyr kan blive i drift, hvilket minimaliserer indvirkningen på online genererende enheder. Det giver også en indikation af placeringen af elektrisk fejl.

Elektriske fejl i transformatorer, motorer, busser, kabler, brydere og kontaktere er typisk permanente. Før udstyr genenergiseres, skal der udføres en grundig undersøgelse af beskyttelsesrelæernes drift.

Størrelsen af elektriske kortslutningsstrømmer ligger normalt mellem 15.000 og 45.000 amper, afhængigt af størrelsen og impedansen af kilde-transformator.

Belastningsfeeder jordbeskyttelse

Designs, der begrænser jordfejlstrømmen (normalt omkring 1000 amp), anvender separate jordrelæer, der kun aktiveres for jordfejl. Disse relæer trippler med meget korte tidsforskydninger for at isolere de jordede feedere, før kilde- eller tie-bryder jordrelæer kan virke.

Kilde- og tie-overstrøm beskyttelse

Kildebrydere og tie-brydere er ikke udstyret med øjeblikkelige trippelementer. I stedet regner de med tidsforskydninger for at koordinere fejlsvare med downstream busser og belastninger.

Typisk er disse relæer sat baseret på maksimal tre-fase kortslutningsstrømniveau, med en driftstid, der ligger mellem 0,4 og 0,8 sekunder.

Normalt har disse relæer en invers tidsegenskab. Det betyder, at lavere strømniveauer resulterer i proportionalt længere tidsforskydninger for alle relæer. Specifikt er tie-bryderen, der er forbundet til en anden bus, sat til at virke i ca. 0,4 sekunder, mens lavside-bryderen af kilde-transformator er sat til at virke i ca. 0,8 sekunder.

 Høj side kilde-transformator overstrøm beskyttelse

Overstrøm relæerne på højspændings siden af kilde-transformator er normalt sat til at virke ca. 1,2 sekunder efter en maksimal tre-fase kortslutning på lavspændings siden. Denne tidsforskydning gør det muligt at koordinere korrekt med overstrøm relæerne på lavspændings- eller sekundær siden.

Disse relæer har generelt en invers tidsegenskab, hvilket betyder, at lavere strømniveauer resulterer i længere driftstider. Overstrøm relæerne på højspændings siden af kilde-transformator antager, at en fejl kan opstå i selve transformator, i lavspændings-side forbundne busser eller kabler, eller i lavspændings bryder. De vil trippe alt nødvendigt udstyr for at isolere fejlen.

For Unitized Automatic Transfer Switches (UATs), som normalt er udstyret med differentialbeskyttelse, kan overstrøm relæerne på højspændings siden også forårsage, at enheden og hoved step-up transformator trippler fuldt ud. Desuden, hvis lavspændings-side bryder mislykkes med at afbryde en fejl, leverer overstrøm relæerne på højspændings siden bryder-sticker beskyttelse.

Kilde- og tie-residual jordbeskyttelse

For designs, der begrænser jordfejlstrømmen (normalt omkring 1000 amp), anvendes separate jordrelæer, der kun aktiveres i tilfælde af en jordfejl. Jordrelæerne for kilde- og tie-brydere er ikke udstyret med øjeblikkelige trippelementer. I stedet regner de med tidsforskydninger for at koordinere fejlsvare med downstream busser og belastninger. Typisk er disse relæer sat baseret på maksimal jordfejlstrømniveau, med en driftstid, der ligger mellem 0,7 og 1,1 sekunder.

Normalt har disse relæer en invers tidsegenskab. Det betyder, at lavere strømniveauer resulterer i proportionalt længere tidsforskydninger for alle relæer. Specifikt er tie-bryderen, der er forbundet til en anden bus, sat til at virke i ca. 0,7 sekunder for 100% jordfejl, mens lavside-bryderen af kilde-transformator er sat til at virke i ca. 1,1 sekunder.

Kilde-transformator neutral jordbeskyttelse

I designskemaer, der sigter mod at begrænse jordfejlstrømmen (normalt omkring 1000 amp), anvendes dedikerede jordrelæer. Disse relæer er specifikt designet til præcist at registrere jordstrømmen, der løber gennem transformatorens neutrale punkt. De er højt målrettede og vil kun aktiveres, når der opstår en jordfejl.

Normalt er kilde-transformatorens neutral-jord-relæ sat til at virke ca. 1,5 sekunder efter den mest alvorlige jordfejl. Dette tidsforskydningssætning er afgørende, da det sikrer, at relæet kan koordinere godt med jordrelæerne for kildebrydere og tie-brydere.

Neutral-jord-relæet har en afgørende mission. Dets kernefunktion er at isolere jordfejl, der opstår på lavspændings siden (dvs. sekundære siden) af kilde-transformator. Potentielle fejlplaceringer inkluderer lavspændings vindinger af transformator, lavspændings brydere, og busser og kabler, der forbinder dem. Endnu vigtigere, det fungerer også som reservebeskyttelse. Hvis lavside-bryder mislykkes med at fungere korrekt, når den står over for en jordfejl, vil neutral-jord-relæet hurtigt træde ind for at afbryde den defekte kredsløb, hvilket sikrer sikker og stabil drift af strømsystemet.

Alarm-only jordskemaer

Alarm-only jordskemaer begrænser jordfejlstrømmen til bare få amper. Typiske værdier er 1,1 amper for 480-volt systemer og 3,4 amper for 4 kV systemer. For wye-forbundne kilde-transformatorer er neutralet normalt jordet via en jordtransformator. For delta-forbundne kilde-transformatorer leveres jordfejlstrømmen typisk af tre transformatorer, der er forbundet i en jordet wye-konfiguration på primær siden og en åben delta-konfiguration på sekundær siden.

I begge scenarier er spændingsrelæer installeret på sekundær siderne af jordtransformatorerne for at advare om jordfejltilstande. I tilfældet af delta-forbundne kilde-transformatorer kan brænde primær fusser af jord-detektor-transformatorer også udløse en alarm.

Både relæskemaer udsender alarmer (normalt med en sensitivitet på 10% eller højere) for alt jordet udstyr inden for et bestemt elektrisk system. Dette inkluderer lavspændings- eller sekundære vindinger af kilde-transformator, samt alle forbundne busser, kabler, brydere, potentielle transformatorer og belastninger.

Brydning bus transfer
Parallellering af to kilder

Parallellering af to forskellige strømkilder er den foretrukne metode for at skifte fra én kilde til en anden. Denne metode pålægger ingen stress på motorer, sikrer en problemfri overgang, og udgør ingen trussel mod kørende udstyr. Dog overstiger kortslutningsstrømmen, der genereres under parallelleringsprocessen, ofte afbrydelseskapaciteten af feeder-brydere i mange designs.

Kildebrydere og tie-brydere er ikke berørt, men feeder-brydere kan mislykkes med at rydde nær-fejl og kan endda blive skadet i processen. Derfor bør varigheden af parallellering minimere (ca. nogle få sekunder) for at reducere eksponeringstiden og sandsynligheden for feeder-fejl.

Typisk er dette problem mere udtalt, når en generator leverer strøm til et system, mens standby- eller starttransformatoren bliver strømført fra et andet system. Nedsættelse af generatorens effektoutput bringer normalt fasevinkler tættere sammen, da generatorens effektvinkel falder med den reducerede belastning.

 Drop-pickup transfers

Drop-pickup transfers, også kendt som switch-tid transfer skemaer, kan potentielt skade motorer. Hvis den nye kildebryder mislykkes med at lukke efter den forrige kildebryder tripper åben, kan det forårsage, at en kørende enhed lukker ned, eller at en driftsproces bliver afbrudt. Når en busbar mister strøm, fungerer forbundne motorer som generatorer og leverer en reststrøm til busbar.

Denne reststrøm falder normalt inden for ca. et sekund.

Dog finder drop-pickup transfers sted meget hurtigere end et sekund, og reststrømmen kan kombineres med spændingen fra den nye kilde. Hvis vektorsummen af disse to spændinger overstiger 133% af motorens nominelle spænding, kan overførslen reducere levetiden af de involverede motorer.

Automatiske bus transfer skemaer

Automatiske bus transfer skemaer er generelt designet for at mildne stress på motorer under overførsel og koordinere med fejlrelæer. Koordinering med overstrøm relæer opnås ved at initiere overførslen efter kildebryder tripper åben. Hvis overstrøm relæer forårsager, at kildebryder tripper (hvad angiver en busfejl), vil den automatiske overførsel blive blokeret.

Desuden anvender disse skemaer typisk residual spændingsrelæer og/eller højhastigheds synkroniseringskontrolrelæer. Overførsler er kun tilladt, når vektorsummen af residual spænding og spænding fra den nye kilde er mindre end 133% af motorens nominelle spænding. Hvis overførslen bliver blokeret af 86 låse relæer, tidsgrænser skemaet normalt.

Men hvis dette ikke er tilfældet, bør operatører bekræfte, at det automatiske transfer skema er deaktiveret, inden de nulstiller bus 86 låse relæer.