Selectivity between high and low voltage fuses – In stations with transformers ≤ 500 kVA

Göteborg Energi AB är ett bolag med höga ambitioner att säkerställa ett stabilt distributionsnät för sina kunder. Med ett säkerställande följer åtgärder i form av beräkningar för komponenter som transformatorer av olika märkeffekt, hög- och lågspänningssäkringar och andra kritiska skyddsanordningar som t.ex. reläskydd. Vid ett flertal tillfällen under de senaste åren har det uppmärksammats en problematik där ett fel i lågspänningsnätet har löst ut anslutande transformator. Felet har grundat sig en svag selektivitet mellan transformatorsäkring och lågspänningssäkring. Göteborg Energi är angelägna att finna en lösning till denna problematik då den är betydande för hur många abonnenter som berörs vid ett eventuellt fel. Problemet har uppdagats i nätstationer med distributionstransformatorer med märkeffekt 500 kVA och mindre. Göteborg Energis mål med detta arbete är att säkringar i nätstationer ska dimensioneras efter de resultat som framkommer. Detta för att reducera bortkopplingstid och antal bortkopplingar per kunder i så hög utsträckning som möjligt. För avgörande av vilka säkring-transformatorkonstellationer som garanterar selektivitet har gjorts efter beräkningar av kortslutningsströmmar. Kontrollberäkningar har gjorts med mjukvaror, dPspatial och EL-vis. Datablad och karakteristik för säkringar är omvandlad till aktuell spänningsnivå i Göteborg Energis nät. Arbetet har visat att selektivitet mellan hög- och lågspänningssäkringar inte kan garanteras vid flertal olika kombinationer av parallella kablar och lågspänningssäkringar. Resultatet har lett till riktlinjer för vilka säkring/transformator-kombinationer som garanterar selektivitet. Slutligen ges riktlinjer för hur problemet bör bemötas för att kunna undvika oselektivitet i framtida nätstationer. Nyckelord: Selektivitet, högspänningssäkring, lågspänningssäkring, ström-tid-diagram Göteborg Energi AB is a company with high ambitions of maintaining a stable electric distribution grid for the inhabitants of Gothenburg. To maintain a stable grid some safety regulations follows. These requirements must be fulfilled. It has come to Göteborg Energi’s attention that when at fault in the low-voltage system the selectivity between low voltage fuses and high voltage fuses can not be ensured. The problem is mainly based on the dimensioning on the designing standards that is used today. The non-selectivity has principally featured transformers with rated power 500 kVA and less. This study is limited to these dimensions. Göteborg Energi’s intentions with the study, is to assure that fuses which are to be installed in substations in the future are to be sized based on the results. This is to reduce the downtime for customers. Underlying data for the study, which determines the fuse constellations that ensure selectivity between low voltage- and high voltage fuses, is primarily from short-circuit current calculations. These calculations have been verified with software such as dpSpatial and EL-Vis. These two programs are continually used at Göteborg Energi. Datasheets and characteristics for fuses have been recalculated to the same voltage reference and been compiled in illustrations. Those illustrations allow fast and simple readings to guarantee selectivity between the fuses. All calculation methods can be found in the report. As a result of this study it can be stated that selectivity between the high voltage fuse and low voltage fuse can not be guaranteed for all fuse combinations and different short circuit faults. The most disadvantageous short circuit fault is the 3-phase short circuit. This fault is never interrupted in time by the low voltage fuse. This conclusion led to a cheat sheet that implies which fuse combinations that may be used or should be avoided. Furthermore, some guidelines on how the problem should be approached to avoid non selectivity in future substations are presented. Keywords: Selectivity, low voltage fuse, high voltage fuse, current-time-char