Implicazioni della DK5600 sulla
Protezione Generale PG dell’Utente
e relative soluzioni .
L’esperienza di Schneider Electric.
Rovereto (TN)
23 Maggio 2006
DK 5600: campo di applicazione
Per sistema di protezione del cliente si intende
l’insieme costituito da:
•Dispositivo generale
DG
•Protezione generale
PG
•Riduttori di corrente
TA
•Riduttori di tensione
TV
Riduttori che alimentano la protezione PG.
DG_PG_DK5600_ENEL_Alma
presentazione: Dicembre 2005
2
DK 5600: dispositivo generale
Il dispositivo generale DG del cliente, che deve assicurare le
funzioni di sezionamento, comando e interruzione, può essere
costituito, in alternativa, da:
• sezionatore + interruttore fisso,
DG
All’Impianto
utilizzatore
• interruttore estraibile.
DG
All’ impianto
utilizzatore
DG_PG_DK5600_ENEL_Alma
presentazione: Dicembre 2005
3
DK 5600: dispositivo generale
Come dispositivo generale DG non è più ammesso l’IMS con
fusibili, perché la DK 5600 impone a tutti gli utenti MT la protezione
contro i guasti a terra.
DG
All’ impianto
utilizzatore
NON PIU’ AMMESSO
DG_PG_DK5600_ENEL_Alma
presentazione: Dicembre 2005
4
Esempio di applicazione 1
SOLUZIONE MONOBLOCCO CON TRASFORMATORI DI CORRENTE
LPCT
n°1 Trasformatore posizionato nel locale cliente
potenza fino a 2000 o 2500 kVA a 20 kV
potenza fino a 1600 o 2000 kVA a 15 kV
Protezioni Generale richiesta :
protezione di fase 50 -51
protezione omopolare di terra 51N
DG_PG_DK5600_ENEL_Alma
presentazione: Dicembre 2005
5
Soluzione DG
AT7
I> 51
I>> 50
Io> 51N
U1=15 kV
An=1600 kVA
U2=0,4 kV
750 mm
DG_PG_DK5600_ENEL_Alma
presentazione: Dicembre 2005
6
DG AT7 ampliamento gamma SM6 :
Caratteristiche Tecniche
Uscita Cavi
Unità Funzionale rovesciata equipaggiata con:
•Arrivo dal basso
•Sezionatore di linea in SF6
•Interruttore SF1
•Sezionatore di terra
•TA>>LPCT
•Toroide
•Uscita dall’alto
•Sepam 1000+ S20
Ingresso cavi
DG_PG_DK5600_ENEL_Alma
presentazione: Dicembre 2005
7
DG AT7 ampliamento gamma SM6 :
Low Power Current Transformer
LPCT
g IEC 60044-8.
g Nucleo magnetico e
avvolgimento secondario
chiuso su shunt di
precisione integrato,
uscita in tensione mV
DG_PG_DK5600_ENEL_Alma
presentazione: Dicembre 2005
8
Esempio di applicazione 2
n° 3 o più Trasformatori posizionati nel locale cliente con :
potenza singolo trasformatore inferiore a 2000 kVA a 20 kV
potenza singolo trasformatore inferiore a 1600 kVA a 15 kV
e complessivamente superiore a:
– 4000 kVA a 20 kV o 3200 kVA a 15 kV
Obbligo del distacco trasformatori in eccedenza tramite relè di
minima tensione 27 e successiva inserzione manuale o automatica
Protezioni Generale richiesta :
protezione di fase 50 -51,
protezione omopolare di terra 51N
minima tensione 27
DG_PG_DK5600_ENEL_Alma
presentazione: Dicembre 2005
9
Soluzione DG
DM1-K SF1
DM1-K SF1
I> 51
I>> 50
Io> 51N
U < 27
1125
DG_PG_DK5600_ENEL_Alma
presentazione: Dicembre 2005
10
Soluzione schema UNIFILARE
200/5A
2,5VA/5P30
I> 51
I>> 50
Io> 51N
U < 27
I> 51
I>> 50
VIP37P
I> 51
I>> 50
Calibro 63A
…/100:rad
3
30VA-0,5
toroide
U1=15 kV
An=1600 kVA
U2=0,4 kV
DG_PG_DK5600_ENEL_Alma
presentazione: Dicembre 2005
U1=15 kV
An=1600 kVA
U2=0,4 kV
U1=15 kV
An=800 kVA
U2=0,4 kV
11
Soluzione FRONTE QUADRO
DM1-K SF1
DM1-A SFSet DM1-A SFSet
QM
3000
DG_PG_DK5600_ENEL_Alma
presentazione: Dicembre 2005
12
DK 5600: protezione generale
Il cliente deve installare una protezione generale (PG) che, al
verificarsi di un guasto MT a valle del dispositivo DG, comandi l’apertura
del DG stesso evitando, o rendendo minime, le ripercussioni del guasto
sull’esercizio della rete Enel.
A questo fine è necessario che il sistema di protezione costituito
dalla protezione PG e dai relativi TA e TV di alimentazione funzioni
correttamente in tutto il campo di variabilità delle correnti e delle
tensioni che si producono nei guasti che si vuole rilevare (è importante
soprattutto il funzionamento alla massima corrente di guasto).
TA - TV
All’ impianto
utilizzatore
DG
PG
DG_PG_DK5600_ENEL_Alma
presentazione: Dicembre 2005
13
DK 5600: protezione generale
La protezione PG deve avere le caratteristiche riportate nell’allegato PG
della DK 5600.
La conformità a tale documento deve essere attestata da una
documentazione di prova emessa da un laboratorio accreditato da un ente
facente capo all’EA europeo, in Italia il SINAL.
Le caratteristiche tecniche salienti dell’allegato PG:
•Campi di regolazione
•Precisione ed errori
•Rispondenza alle normative:
•Sicurezza (es. tenuta dielettrica)
ENEL R EMC 01
•EMC (es. immunità per amb. Ind.)
CEI EN 61000-6-2, 61000-6-4
•Climatiche (es. tenuta al caldo umido) ENEL R CLI 01
DG_PG_DK5600_ENEL_Alma
presentazione: Dicembre 2005
14
DK 5600: protezione generale
Sistema di protezione
Nel caso non si utilizzino TA e TV
TRADIZIONALI come suggeriti da
DK5600, il sistema di protezione deve
garantire prestazioni equivalenti a
quelle fornite da una protezione
alimentata con TA e TV con le
caratteristiche precedentemente
indicate
Il costruttore DEVE certificare che il
prodotto o il sistema sia rispondente
ai requisiti indicati nella DK5600
Il sistema deve funzionare
correttamente per tutti i valori di
corrente e tensione che si possono
manifestare nelle condizioni di guasto
previste
DG_PG_DK5600_ENEL_Alma
presentazione: Dicembre 2005
15
PG Sepam:
Protezione Generale Certificata
SEPAM serie 20 tipo S20
Funzioni di protezione:
50/51,
massima corrente di fase
50N/51N,
massima corrente omopolare
DG_PG_DK5600_ENEL_Alma
presentazione: Dicembre 2005
16
PG Sepam:
Protezione Generale Certificata
SEPAM serie 40 tipo S41
Funzioni di protezione:
50/51
massima corrente di fase
50N/51N
massima corrente omopolare
67N
massima corrente direzionale di terra
27
minima tensione
DG_PG_DK5600_ENEL_Alma
presentazione: Dicembre 2005
17
DK 5600: protezione generale
Guasti principali sulla rete MT da prendere in considerazione:
•Corto circuito Trifase
9000 A simmetrici sovrapposti ad una componente unidirezionale
di ampiezza 9000*√2 e costante di tempo di circa 20 ms.
•Guasto monofase a terra
50 A simmetrici sovrapposti ad una componente unidirezionale generata
dalle bobine di estinzione d’arco o di Petersen presenti sulla rete ENEL,
stimabile in 500*√2 A di cresta e con costante di tempo pari a 150 ms
•Doppio guasto monofase a terra
•2000 A simmetrici
Questi 2000 A nulla hanno a che vedere con la massima corrente di guasto doppio
monofase che può interessare il conduttore di terra che è, invece, 0,85 * 12,5 kA
(corrente di cc trifase).
•Le caratteristiche di queste correnti di guasto sono state meglio precisate
con l’emissione dell’allegato TA-TV
DG_PG_DK5600_ENEL_Alma
presentazione: Dicembre 2005
18
9000 A + unidirezionale di ampiezza 9000*√2 e
T=20ms
Corrente di corto circuito trifase
20000,00
Massimo tempo invio comando scatto: 50ms
Corrente (A)
10000,00
0,00
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
0,14
0,16
0,18
0,2
-10000,00
-20000,00
-30000,00
tempo (s)
Serie1
DG_PG_DK5600_ENEL_Alma
presentazione: Dicembre 2005
19
Risposta del sistema + relè TA di fase
TA provato
al G.
Ferraris
tempo totale
relè di uscita
<50ms
Inizio
guasto
Attivazione protezione
Invio comando di scatto
DG_PG_DK5600_ENEL_Alma
presentazione: Dicembre 2005
20
Risposta del sistema + relè TA di fase
LPCT provato
al G. Ferraris
tempo totale
relè di uscita
<50ms
Inizio
guasto
Attivazione protezione
Invio comando di scatto
DG_PG_DK5600_ENEL_Alma
presentazione: Dicembre 2005
21
Passaggio da NI a NC
•ENEL può gestire la rete, ove sia stato effettuato il passaggio a
neutro compensato NC, sia a neutro compensato che isolato senza
avvisare il cliente della modifica.
•Per cui ha chiesto di realizzare una protezione direzionale di terra
con doppio settore di intervento sempre attivo.
•Nessuna protezione antecedenti alla DK 5600 ed IV. aveva il
doppio settore di intervento, e quindi non idonea a funzionare sia a NI
che a NC.
DG_PG_DK5600_ENEL_Alma
presentazione: Dicembre 2005
22
Regolazione protezioni direzionale di terra e
massima corrente omopolare di rincalzo
Neutro compensato
Neutro isolato
67.S1
67.S2
Tri=0,23s
Teg=0,3s
Tri=0,08s
Doppio guasto
monofase a terra
51.N
Teg=0,15s Tri =0,05s Teg=0,12s
Io=2A
257°
120°
Io=2A
61°
Vo=5%
DG_PG_DK5600_ENEL_Alma
presentazione: Dicembre 2005
60°
Vo=3%
Io=150A
23
Andamento della corrente di guasto a terra su rete
di MT in regime di neutro compensato (NC)
La modifica della gestione del neutro ha avuto un impatto notevole sulle
correnti di guasto a terra, sulla modalità di individuazione dello stesso
guasto e quindi sulla continuità di servizio.
Andamento della corrente di guasto monofase a terra
50 A simmetrici
500*√2 A di cresta
Costante di tempo
pari a 150 ms
DG_PG_DK5600_ENEL_Alma
presentazione: Dicembre 2005
24
Configurazione del circuito di prova
toroide
relè
DG_PG_DK5600_ENEL_Alma
presentazione: Dicembre 2005
25
Comportamento per una associazione
relè idoneo + toroide NON IDONEO…..!!!!
Inizio guasto
640 ms
Prima attivazione
protezione con
immediata ricaduta
Invio
comando di
scatto
Seconda
attivazione e
mantenimento
DG_PG_DK5600_ENEL_Alma
presentazione: Dicembre 2005
26
Comportamento per una associazione
relè idoneo + toroide IDONEO…..!!!!
Inizio guasto
228 ms
Invio comando
di scatto
Attivazione
protezione
DG_PG_DK5600_ENEL_Alma
presentazione: Dicembre 2005
27
Osservazioni sulla forma d’onda del guasto a
terra monofase su rete MT a NC
Quali correnti di guasto a terra possiamo considerare rappresentative di situazioni
reali?
Su tutti gli impianti avremo 50 A + (500*√2 T = 150ms) ?
Possiamo considerare guasti a terra con componente sinusoidale di 50A ma con
componenti unidirezionali più basse in ampiezza (200/300A x √ 2) e/o costante
di tempo (100ms) ?
Iu = 500 x √ 2 A
tau=150ms
Iu = 300 x √ 2 A
tau=150ms
Iu = 300 x √ 2 A
tau=100ms
900
800
700
600
600
500
500
400
400
400
300
300
300
200
200
200
100
100
100
600
500
0
-0,2
0
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
-0,2
0
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
-0,2
0
-100
-100
-100
-200
-200
-200
DG_PG_DK5600_ENEL_Alma
presentazione: Dicembre 2005
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
28
Osservazioni sulla forma d’onda del guasto a
terra monofase su rete MT a NC
Schneider ha la soluzione che risponde ai parametri di prova
previsti per i TAT (trasformatori toroidali) e che è da utilizzare per la
rilevazione dei guasti monofasi a terra con le caratteristiche viste
precedentemente
Al momento il risultato della campagna di prove è all’esame dei
TECNICI ENEL.
Come si comportano le protezioni esistenti e non aggiornate, al
nuovo transitorio…???
DG_PG_DK5600_ENEL_Alma
presentazione: Dicembre 2005
29
Conclusione
• La realizzazione da parte di costruttori primari, quale è
“Schneider Electric”,
di Sistemi di Protezione rispondenti alle
esigenze di allacciamento ENEL DK5600 quali :
Portano innegabilmente verso
•Selettività
il miglioramento
•Continuità di
della
= servizio
+Qualità+del prodotto
•Sicurezza
nell’esercizio
Energia Elettrica!
•Affidabilità
Sepam
AT7
DG_PG_DK5600_ENEL_Alma
presentazione: Dicembre 2005
TLP160
30
