TE 2001 - Ferrovie del Gargano

SCHEMI DI INSERZIONE E TABELLE DI TARATURA
PER PROTEZIONI AMPEROMETRICHE DEI GRUPPI DI
CONVERSIONE SU LINEE ELETTRICHE CON NEUTRO A
TERRA CON TENSIONE NOMINALE DI 66-132-150 kV
ISTRUZIONE TECNICA
Codifica RFI/TC.EE.IT.
TE 2001 Ed. 03/2003
FOGLIO
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INDICE
PARTE I - GENERALITA’
PAG 3
I.1.
I.2.
I.3.
I.4.
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PAG 3
SCOPO
CAMPO DI APPLICAZIONE
NORMATIVA DI RIFERIMENTO
DEFINIZIONI E ABBREVIAZIONI
PARTE II – CRITERI PER LE TARATURE E TABELLE DI TARATURA
PAG 4
II.1.
II.2.
II.3.
PAG 4
PAG 4
PAG 7
GENERALITA’
CRITERI PER LA SCELTA DELLE TARATURE
TABELLE DI TARATURA
PARTE III – ALLEGATI
PAG 7
SCHEMI DI INSERZIONE E TABELLE DI TARATURA
PER PROTEZIONI AMPEROMETRICHE DEI GRUPPI DI
CONVERSIONE SU LINEE ELETTRICHE CON NEUTRO A
TERRA CON TENSIONE NOMINALE DI 66-132-150 kV
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PARTE I - GENERALITA’
I.1.
SCOPO
La presente Istruzione Tecnica, elaborata dalla Direzione Tecnica – S.O. Energia Elettrica fornisce le direttive tecniche, gli schemi di inserzione e le tabelle di taratura per le protezioni
amperometriche (cat 794/612) dei gruppi di conversione alimentati da linee elettriche, con neutro a
terra, alle tensioni di 66-132-150 kV.
I.2.
CAMPO DI APPLICAZIONE
La presente Istruzione Tecnica si applica per le SSE già costruite o in fase di costruzione.
I.3.
NORMATIVA DI RIFERIMENTO
Normativa ferroviaria pertinente emessa da RFI e precedente.
I.4.
DEFINIZIONI E ABBREVIAZIONI
Valgono tutte le definizioni ed abbreviazioni di cui alle norme CEI.
Inoltre, per “gruppo di conversione” si intende il macchinario costituente un sistema elettrico
di conversione costituito dal trasformatore AT/MT, dal comparto raddrizzatore e dai relativi
accessori.
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PER PROTEZIONI AMPEROMETRICHE DEI GRUPPI DI
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PARTE II – CRITERI PER LE TARATURE E TABELLE DI TARATURA
II.1.
GENERALITA’
La protezione amperometrica per i gruppi di conversione è stata, fino ad ora, assolta dal relè
PG FS 75 della società Muratori.
Con l’impiego di nuovi tipi di relè, omologati da RFI, viene a modificarsi lo schema di
inserzione, dei suddetti dispositivi, nei circuiti funzionali della SSE, pur rimanendo inalterata la
funzionalità complessiva.
In allegato è riportato lo schema di inserzione del relè PG FS 75 per completezza e come
riferimento storico.
Un nuovo relè omologato da RFI è: lo SPAC 315 C/E 294 della società ABB Energy
Automation, di cui si allega lo schema di inserzione.
Nel caso di nuovi relè omologati successivamente alla emanazione della presente istruzione,
la stessa dovrà essere adeguatamente aggiornata con il relativo schema di inserzione.
Nel seguito sono pure fornite le tabelle di taratura valide per qualsiasi tipo di relè omologato
da RFI. Per quanto attiene l’utilizzo, le modalità di taratura e/o manutenzione, si rimanda al
manuale di istruzione fornito a corredo di ogni relè.
II.2.
CRITERI PER LA SCELTA DELLE TARATURE
Le soglie di taratura delle correnti di sovraccarico, di c.to c.to ed i relativi tempi di intervento,
sono fissate in base ai cicli di sovraccarico del trasformatore e del raddrizzatore di gruppo.
I cicli di sovraccarico sono di seguito rappresentati e distinti per i gruppi da 5400 kW e per i
gruppi da 3600 kW, prendendo come riferimento la potenza nominale PN e/o la corrente nominale
IN di targa.
Per i gruppi da 5400 kW, a standard RFI, i dati di targa sono:
- Trasformatore: 2 PN per 2 ore, 2.33 PN per 5 minuti, dove PN = 5750 kVA;
- Raddrizzatore: 2 IN per 2 ore, 2.33 IN per 5 minuti, dove IN = 750 · 2 = 1500 A.
Per i gruppi da 3600 kW, a standard RFI, i dati di targa sono:
- Trasformatore: 2 PN per 2 ore, 3 PN per 5 minuti, dove PN = 3880 kVA;
- Raddrizzatore: 2 IN per 2 ore, 3 IN per 5 minuti, dove IN = 500 · 2 = 1000 A.
Il trasformatore, all’inserzione, assorbe una extracorrente pari a 6-7 volte la sua corrente
nominale e per questo, la soglia di scatto per c.to c.to è desensibilizzata, con comando esterno,
all’inserzione del trasformatore per un tempo pari a 300 ms.
Con i nuovi tipi di protezione questa desensibilizzazione avviene in modo automatico ed il
relè raddoppia la soglia impostata come c.to c.to. Il tempo di ritardo da impostare resta 300 ms.
Considerando l’extracorrente all’inserzione ed il raddoppio della soglia, il valore della soglia
di c.to c.to da impostare sul relè, con tempo di intervento ? 40 ms, è Ic.to = 4.5 IN.
Per garantire l’intervento della protezione è necessario verificare che la corrente di c.to c.to
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della linea in AT a valle dell’interruttore di gruppo, e lato secondario del trasformatore di gruppo,
dia luogo ad una corrente maggiore della predetta soglia.
Le correnti di c.to c.to delle linee in AT, con neutro a terra, sono comprese, indicativamente,
da un minimo di 100 A per le linee a 66 kV ad oltre 30 kA per linee a 132-150 kV. Questi valori
vanno tenuti in conto per la scelta del TA e per verificare che l’ingresso di misura della protezione
sopporti termicamente il sovraccarico del suo ingresso amperometrico in regime di c.to c.to.
Il valore di corrente di c.to c.to da prendere come riferimento è quello relativo alla minima
corrente di c.to c.to che si può manifestare con guasto lato secondario del trasformatore di gruppo
nella SSE in cui si sta tarando la protezione.
La soglia di scatto, 4.5 IN , deve comunque essere inferiore, di un 20%, di predetta minima
corrente di c.to c.to.
Nell’assegnare il valore della soglia di scatto per sovraccarico si devono considerare le
capacità di sovraccarico delle singole macchine, per sfruttarle al massimo, tenendo conto della
natura del carico.
Il carico ferroviario è normalmente caratterizzato da notevoli assorbimenti che hanno breve
durata (partenze di mezzi di trazione che determinano per breve tempo il superamento della
potenza nominale installata nella SSE).
Lo standard RFI prevede, normalmente, una riserva di potenza installata in SSE (n° 2 gruppi)
che permette di mantenere l’erogazione continuativa dei gruppi di conversione al di sotto del
sovraccarico delle due ore.
Raramente una SSE si trova in regime continuativo di erogazione alla sua potenza nominale
e, se la SSE viene a trovarsi con un solo gruppo, al doppio della potenza nominale del singolo
gruppo.
Da queste considerazioni si deduce che un gruppo di conversione trasformatoreraddrizzatore difficilmente è al suo limite di temperatura prima di impegnare il regime di
sovraccarico ammesso per 5 minuti, come appresso considerato.
Per stabilire la soglia di scatto per sovraccarico è opportuno considerare il potenziale
sovraccarico ammesso per 5 minuti dalla singola macchina e, per esso, il suo contenuto energetico
I2 t.
Nel seguito si ipotizza un riscaldamento adiabatico, mentre in realtà c’è dispersione di calore.
I valori che si ottengono sono quindi in sicurezza.
Impostando la soglia a 2.33 e 3 PN rispettivamente per gruppi da 5400 e 3600 kW, resta da
stabilire il tempo di attesa prima dello scatto.
Tale tempo si deduce dall’equivalenza del contenuto energetico come di seguito:
a) gruppi da 5400 kW:
(2.33 IN )2 · 300 = (4.5 IN )2 · tx da cui tx = 80 s
b) gruppi da 3600 kW:
(3 IN ) 2 · 300 = (4.5 IN )2 · tx
da cui tx = 133 s
dove: IN è la corrente nominale del trasformatore e 4.5 IN è il valore che la corrente potrebbe
assumere nel tempo tx.
Per avere un maggior margine di sicurezza è opportuno considerare un valore della soglia
pari al 95% di IN ed il valore del tempo pari all’80% di quello calcolato.
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Per quanto detto si ha:
c) gruppi da 5400 kW:
soglia di intervento I5400 = 2.2 IN , tempo di ritardo t5400 = 60 s;
d) gruppi da 3600 kW:
soglia di intervento I3600 = 2.85 IN , tempo di ritardo t3600 = 100 s.
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TABELLE DI TARATURA
Le tabelle di taratura sono:
Potenza del
Gruppo
5400 kW
5750 kVA
3600 kW
3880 kVA
Tensione
Primaria
kV
Corrente
Nominale
Primaria
A
150
132
66
150
132
66
22
25
50
15
17
34
Corrente di Taratura
Riferita alla I primaria del TA
Soglia di
c.to c.to
(I>>)
A
99
112
225
60
76
153
Soglia di
Sovraccarico
(I>)
A
48
55
110
42
48
96
Tempo di
ritardo
della soglia
I>
s
60
60
60
100
100
100
Queste tabelle valgono con le considerazioni su esposte.
Nei casi in cui le considerazioni fatte non sono applicabili, cioè ad esempio una SSE che
normalmente è in forte erogazione, è opportuno abbassare di un ulteriore 5% il valore della soglia
di scatto per sovraccarico e di un 50% il suo tempo di ritardo, mentre la soglia di c.to c.to resta
inalterata.
PARTE III – ALLEGATI
Si riportano in allegato gli schemi di inserzione dei relè PG FS 75 e SPAC315 C/E 294.