Busbar differensialbeskyttelse

Bussbar differensialbeskyttelse definisjon

Bussbar differensialbeskyttelse er en metode som raskt isolerer feil ved å sammenligne strømmene som går inn og ut av bussbaren ved hjelp av Kirchhoffs strømmlov.

Strømdifferensialbeskyttelse

Skjemaet for bussbarbeskyttelse involverer Kirchhoffs strømmlov, som sier at totalstrømmen som går inn i et elektrisk noder er nøyaktig lik den totale strømmen som går ut av noden. Derfor er den totale strømmen som går inn i en bussseksjon lik den totale strømmen som går ut av bussseksjonen.

Prinsippet for differensialbussbarbeskyttelse er veldig enkelt. Her er sekundærene til SP-nivå koblet parallelt. Det betyr at S1-kontaktene til alle SP-ene er koblet sammen og danner en busswire. På samme måte er S2-kontaktene til alle SP-ene koblet sammen for å danne en annen busswire. En utløsingsrele er koblet mellom disse to busswirer.

 Her antar vi i figuren over at under normal tilstand bærere A, B, C, D, E og F fører strøm IA, IB, IC, ID, IE og IF. Nå, ifølge Kirchhoffs strømmlov,

 Essensielt sett har alle SP-ene som brukes for differensialbussbarbeskyttelse samme strømforkortning. Derfor må summen av alle sekundærstrømmer også være lik null.

 Nå, si at strømmen gjennom releen koblet parallelt med alle SP-sekundærer, er iR, og iA, iB, iC, iD, iE og iF er sekundærstrømmer. La oss nå anvende KCL på node X. Ifølge KCL på node X,

 Så det er klart at under normal tilstand går det ingen strøm gjennom bussbarbeskyttelsesutløsingsrelen. Denne releen kalles generelt Rele 87. Nå, si at det oppstår en feil i noen av forsyningsledningene, utenfor den beskyttede zonen.

I så fall vil feilstrømmen passere gjennom primærside av SP-en til den forsyningsledningen. Denne feilstrømmen bidrar fra alle andre forsyningsledninger koblet til bussen. Så bidragsdelen av feilstrømmen går gjennom den tilsvarende SP-en til den respektive forsyningsledningen. Derfor, under feiltilstanden, hvis vi anvender KCL på node K, vil vi fremdeles få, i R = 0

Det betyr at under eksterne feiltilstander går det ingen strøm gjennom rele 87. Nå, la oss betrakte en situasjon hvor det oppstår en feil på selve bussen. Under denne tilstanden bidrar også alle forsyningsledninger koblet til bussen til feilstrømmen. Derfor, under denne tilstanden, er summen av alle bidragsfeilstrømmer lik den totale feilstrømmen.

Nå, langs feilbanen er det ingen SP. (ved eksterne feil, både feilstrøm og bidragsstrøm til feilen fra forskjellige forsyningsledninger får SP i sin strømbane). Summen av alle sekundærstrømmer er ikke lenger null. Den er lik sekundært ekvivalent av feilstrømmen. Nå, hvis vi anvender KCL på nodene, vil vi få en ikke-null verdi av i R.

 Så under denne tilstanden begynner strøm å gå gjennom rele 87, og det utløser kretsavbryteren tilknyttet alle forsyningsledningene koblet til denne seksjonen av bussen.

Da alle inngående og utgående forsyningsledninger, koblet til denne seksjonen av bussen, utløses, blir bussen død. Dette differensialbussbarbeskyttelsesskjemaet refereres også som strømdifferensialbeskyttelse av buss.

Delte bussbarbeskyttelse

Under forklaringen av arbeidsprinsippet for strømdifferensialbeskyttelse av buss, har vi vist en enkel ikkedelte buss. Men i moderate høyspenningssystemer er elektriske busser delt i flere seksjoner for å øke systemets stabilitet.

Dette gjøres fordi en feil i en seksjon av bussen ikke skal forstyrre andre seksjoner av systemet. Derfor blir hele bussen avbrutt under bussfeil. La oss tegne og diskutere beskyttelsen av en buss med to seksjoner.

Her er bussseksjon A eller sonen A avgrenset av SP 1, SP 2 og SP 3, der SP 1 og SP 2 er forsyningslednings-SP-er, og SP 3 er buss-SP.

Spenningsdifferensialbeskyttelse

Strømdifferensialskjemaet er følsomt bare når SP-ene ikke blir matten og beholder samme strømforkortning, fasevinkel-feil under maksimal feiltilstand. Dette skjer vanligvis ikke, spesielt ved en ekstern feil på en av forsyningsledningene. SP-en på den feilfulle forsyningsledningen kan bli matt av totalstrømmen, og dermed vil den ha store feil. På grunn av denne store feilen, vil summen av sekundærstrømmen fra alle SP-er i en spesiell zone ikke være null.

 Så det kan være stor sjanse for at alle kretsavbrytere knyttet til denne beskyttelseszonen utløses selv i tilfelle en ekstern stor feil. For å forhindre denne feiloperasjonen av strømdifferensialbussbarbeskyttelse, er rele 87 utstyrt med høy utløsningstrøm og nok tidforsinkelse. Den største belasteden for SP-mating er den transiente DC-komponenten av kortslutningsstrømmen.

Disse vanskelighetene kan overkommes ved å bruke luftkjernede SP-er. Denne strømtransformator kalles også lineær kupler. Da kjernen til SP-en ikke bruker jern, er sekundærkarakteristikken til disse SP-ene, en rett linje. I spenningsdifferensialbussbarbeskyttelse er SP-ene til alle inngående og utgående forsyningsledninger koblet i serie istedenfor å kobles parallelt.

Sekundærene til alle SP-er og differensialrelen danner en lukket løkke. Hvis polariteten til alle SP-ene er riktig matchet, er summen av spenning over alle SP-sekundærer null. Derfor vil det ikke oppstå noen resulterende spenning over differensialrelen. Når det oppstår en bussfeil, er summen av all SP-sekundærespennning lenger null. Derfor vil det oppstå en strømløkke på grunn av den resulterende spenningen. 

Da denne løkkestrømmen også går gjennom differensialrelen, settes relen i gang for å utløse alle kretsavbrytere knyttet til den beskyttede busszonen. Unntatt når jordfeilstrøm er sterkt begrenset av neutrale impedans, er det vanligvis ingen selektivitetsproblem. Når et slikt problem eksisterer, løses det ved bruk av et mer sensitivt overvåkende beskyttelsesutstyr, inkludert en overvåkende beskyttelsesrele.

Viktigheten av selektiv isolering

Moderne systemer trenger å isolere kun de feilfulle seksjonene for å minimere strømningsavbrudd og sikre rask feilhåndtering.