Vision protection Ernst Wierenga Enschede, 10 maart 2011
Lunch session vision protection TenneT 12.30 uur Introduction 12.40 uur TenneT General and oppertunities 12.55 uur Challenge: Protection and wind farm 13.15 uur Experiences TenneT by Arvind Srinivasan 13.20 uur Questions?
Wat doet TenneT TSO? (1) Transport service Controll and monitoring Service of 380, 220, 150 en 110 kv electricity grid Grid is for all customers Solve all kind of disturbances 3
Wat doet TenneT TSO? (2) System service balancing: demand = supply Market import and export capacity Good functional market for North West of Europe Protection and recover actions 4
Figures TenneT Connection 20.000 km Stations 370 Interconnections 14 Employees 1.825 Customers Connected power Profit Return 35 miljoen 81.000 MW 2 miljard 72 miljoen 5
Energy supply 2050 6
Reinforcement Grid 2050: Road map European Climate Foundation 7
Investments TenneT NorNed BritNed Forth connection Germany 380kV projects: Randstad, Zuid-West, Noord-West NorNed2 COBRA Nord.Link Pilot projects Niedersachsen: Wahle - Mecklar Ganderkesee St.Ulfe Diele - Niederrhein Visie beveiliging 10 maart 2011 8
2010 2015: Offshore connections Germany 9
10
Innovation First user HVDC light (BorWin) Dynamic rating of connections Longest DC cable of the world (600 km,norned) Wintrack tower smaller EM-fields, better integration First 380 kv AC cable Amsterdam Rotterdam (20km) Pilotproject Niedersachsen (20km) Studies universiteit Hannover en Delft 11
Possibilities TenneT Internship + Graduate Trainee (3 x 8 month at different departments) High Potential program Professional Management Different with other operators (Liander, Enexis, Stedin, etc) TenneT is strong international Diversity (System, Market, Technology) 380/220/150/110 kv grid 12
Challenges TenneT Big Wind farm N-1security European electricity grid Market Collaboration with other TSO s Blackout Security Service Centre (SSC) Protection. 13
European Grid 14
15
Grid disturbance at 4th of November 2006 Het defect was ontstaan in Noord-Duitsland, in het controlegebied van Eon Netz. Een hoogspanningslijn diende te worden uitgeschakeld om een schip eronderdoor te laten varen. Daardoor raakten de lijnen overbelast en werd de Unie voor de coördinatie van de transmissie van elektriciteit opgesplitst in drie zones: west, oost en zuidoost. De westelijke zone had een tekort aan stroom en de oostelijke zone een teveel aan stroom. Om dit stroomgebrek in de westelijke zone te verhelpen, moest de automatische apparatuur klanten in de getroffen landen zonder stroom zetten. Frankrijk, 5 miljoen klanten geen stroom, Duitsland werden miljoenen klanten getroffen. In België, Nederland, Italië en Spanje zaten honderdduizenden klanten zonder electriciteit 16
4th of November 2006, Das Boot 17
Conneforde - Diele substation Borken busbars decoupled 22:10:15 22:10:19 22:10:22 22:10:25 22:10:27 22:10:28 22:10:29 22:10:31 22:10:13 - - 22:10:31 18
19
Role Technology Centre Of Expertise Consultancy Innovation Standaardisation Disciplines: (primary, secundary, protection, overhead lines, cables, contruction, telecom) 20
Rol Technologie Centre Of Expertise Consultancy Innovation Standaardisation Disciplines: (primary, secundary, protection, overhead lines, cables, contruction, telecom) 21
Protection, basic The fuses of the meter cupboard Fast and selective disconnecting of the element N-1 principle Reliable Guarantee security 22
Role protection Disconnecting short circuit current Development: Subtransient transient -- stationair 23
Role protection Transiënt analyse, two aspects: 1) Slaking energy of the breaker Compare IEC-concept (disconnect at t= 50 ms after short circuit) 2) The DC-component of the short circuit current IEC rule DC-component: After disconnecting of the breaker at a grid time constant of van 45 ms the DC-component precentage must be smaller or equal to 38 % 24
Protection connection Wind farm Demands Wind farm connection Vision protection connection Wind farm Function Distance protection (minimum impedance) Does the protecion See short circuit? Simulation program PowerFactory 25
Eisen aansluiting Windpark (1) Visie beveiliging aansluiting Windpark Functie minimum impedantie Ziet de beveiliging de kortsluiting? Simulatiepakket PowerFactory 26
Eisen aansluiting Windpark (2) 27
Protection concept connection Wind farm 150 kv VS150kV Minimum Impedantie bev.. Minimum Spannings bev. Diff. bev. 1..Buchholz bev. Diff. bev. 2. 20kV VS 20kV 28
Protection concept connection Wind farm 150 kv VS150kV Minimum Impedantie bev.. Minimum Spannings bev. Diff. bev. 1..Buchholz bev. Diff. bev. 2. 20kV VS 20kV 29
. Principle Distance protection I L 1; I L2; I L2; N U L 1; U L2; U L3; N L1 L2 L3 N Aanspreekelementen Z k U I k k t1 t2 t3 eindtijd tijdrelais Keuzeschakeling Meetorgaan Richtings bepaling uit Signalering Uitschakellogica Uit -commando 30
Calculation impedance G Z 1 S I SCC V SCC Z 1L R arc X X 1L Rarc 1 K RE Z ( Z 1S ES ) Z ( Z 1L EL ) Z 1 L Z Ph E V V V V V L1 V L2 R 2 R 1L i i L1 L L 1L SCC 1L SCC 1L R i L PhE 1L Ph 1L PhE SCC di dt dil dt 1 di dt Ph R1 SCC R EL L i E i L2 L R X EL R L iscc X L R 1 1 1 1 1L X k i L k R 1 1L 1 RE SSC 1L XE EL 1L L EL di dt 1L die dt di dt SCC dil dt SCC 2 R V R V SCC X Ph1 Ph2 sin K X 1L I SCC V 1 cos R R SCC Ph Ph2 K 1L I SCC sin R PhE V I SCC X PhE sin K X 1L I Ph K XE I E I SCC V cos PhE V I SCC PhE 1L I Ph K RE I E I SCC V V cos R R arc arc 31
Trip zones distance protection Eindtijd t 3 Zone3( Z 3 ) t 2 Zone2( Z 2 ) t 1 A Zone1( Z 1 ) B C D D D D Z Z Z 1 0, 85 Z A B 0,85( Z A 0,85 Z 2 B BC 0,85 ( Z 0,85 ( Z ) 0,85 Z 3 AB BC CD )) D Distantiebeveiliging A,B,C,D - Stations 32
Trip characteristic distance protection +jx Station C t4, t5 Kortsluiting voorwaarts gericht Station B = Sluiting -R Station A +R = Z1, t1 = Z2, t2 Kortsluiting achterwaarts gericht = Z3, t3 -jx 33
Challenge protection: Connection Wind farm Study Can we connect the Wind farm with the standard concept? Vision Protection Simulation program PowerFactory Does the protection See the short circuit? Or 34
Taking power further 35
TenneT is de eerste grensoverschrijdende elektriciteitstransporteur van Europa. Met 20.000 kilometer aan hoogspanningsverbindingen en 35 miljoen eindgebruikers in Nederland en Duitsland behoren we tot de top 5 elektriciteitstransporteurs van Europa. Onze focus is gericht op de ontwikkeling van een Noordwest-Europese energiemarkt en op de integratie van duurzame energie. Taking power further www.tennet.eu