Protection of Permanently Shunt-compensated HVAC Cables

Beskyttele af fastkompenserede højspændingskabler

Pollestad, Karl Eide

4. term

Energy Engineering, Master

2014

2014-06-04

75

Denne afhandling undersøger, hvordan højspændte HVAC-kabler med permanent tilsluttet shuntreaktor kan beskyttes sikkert, når de udviser såkaldt zero-missing ved indkobling. Når kablet spændingssættes omkring nul volt, kan strømmen mangle naturlige nulgennemgange i flere sekunder, hvilket kan forhindre korrekt afbrydelse og udsætte afbrydere for skadelig belastning samt give anledning til fejlfunktion i afstands- og differensbeskyttelser. Formålet er at forbedre beskyttelsesskemaet ved eksplicit at tage zero-missing i betragtning. Arbejdet omfatter en transientsimulering i PSCAD af kabel, shuntreaktor, ledningsstrækning, afbrydere og relæer for at analysere interne og eksterne fejlscenarier og vurdere beskyttelsesprincipper. Der gennemgås modforanstaltninger som kontrolleret kobling, forindsætningsmodstand, separat reaktorkobling og variable reaktorer. En løsningsstrategi implementeres i et numerisk relæ via DIGSI 4, hvor logik til blokering eller tidsforsinkelse af trip under zero-missing samt forbedret sekventiel kobling adresseres. Ifølge det tilgængelige uddrag fokuserer resultaterne på at identificere risici ved zero-missing og på at foreslå og realisere relælogik, der øger selektivitet og driftssikkerhed; detaljerede kvantitative resultater fremgår ikke af de første sider.

This thesis examines how to protect high-voltage HVAC cables that are permanently shunt-compensated when they exhibit zero-missing during energization. When the cable is energized near zero voltage, the current may lack natural zero crossings for several seconds, preventing proper interruption and exposing circuit breakers to harmful stress while also risking misoperation of distance and differential protections. The objective is to improve the protection scheme by explicitly accounting for zero-missing. The work builds a transient PSCAD model of the cable, shunt reactor, overhead line, circuit breakers, and relays to analyze internal and external fault scenarios and assess protection principles. Countermeasures such as controlled switching, pre-insertion resistors, separate reactor switching, and variable reactors are reviewed. A solution strategy is implemented in a numerical relay using DIGSI 4, introducing logic to block or delay tripping during zero-missing and to enhance sequential switching. Based on the provided excerpt, the findings emphasize identifying the hazard posed by zero-missing and proposing and realizing relay logic to improve selectivity and security; detailed quantitative results are not included in the initial pages.

[This summary has been generated with the help of AI directly from the project (PDF)]

Download
View record in AAU Student Projects