การป้องกันความแตกต่างของบัสบาร์

คำนิยามของการป้องกันดิฟเฟอเรนเชียลบัสบาร์

การป้องกันดิฟเฟอเรนเชียลบัสบาร์เป็นระบบที่แยกข้อผิดพลาดได้อย่างรวดเร็วด้วยการเปรียบเทียบกระแสไฟฟ้าที่เข้าและออกจากบัสบาร์โดยใช้กฎของเคิร์ชโฮฟ

การป้องกันดิฟเฟอเรนเชียลกระแส

แผนการป้องกันบัสบาร์เกี่ยวข้องกับกฎของเคิร์ชโฮฟ ซึ่งระบุว่า กระแสไฟฟ้ารวมที่เข้าสู่โหนดไฟฟ้าจะเท่ากับกระแสไฟฟ้ารวมที่ออกจากโหนด ดังนั้น กระแสไฟฟ้ารวมที่เข้าสู่ส่วนบัสบาร์จะเท่ากับกระแสไฟฟ้ารวมที่ออกจากส่วนบัสบาร์

หลักการของการป้องกันดิฟเฟอเรนเชียลบัสบาร์คือเรื่องง่าย โดยที่ทุติยภูมิของเครื่องแปลงกระแส (CT) จะถูกเชื่อมต่อแบบขนาน นั่นคือ ส่วน S1 ของ CT ทั้งหมดจะเชื่อมต่อกันและสร้างสายบัส ส่วน S2 ของ CT ทั้งหมดเชื่อมต่อกันเพื่อสร้างสายบัสอีกเส้นหนึ่ง เครื่องสวิตช์ทริปปิ้งจะเชื่อมต่อระหว่างสองสายบัสเหล่านี้

 ในภาพด้านบน เราสมมติว่าในสภาพปกติ แหล่ง A, B, C, D, E และ F มีกระแส IA, IB, IC, ID, IE และ IF ตามลำดับ ตามกฎของเคิร์ชโฮฟ

 โดยทั่วไปแล้ว CT ที่ใช้สำหรับการป้องกันดิฟเฟอเรนเชียลบัสบาร์มีอัตราส่วนกระแสเดียวกัน ดังนั้น ผลรวมของกระแสทุติยภูมิทั้งหมดต้องเท่ากับศูนย์

 ตอนนี้ สมมติว่ากระแสผ่านเครื่องสวิตช์ทริปปิ้งที่เชื่อมต่อขนานกับทุติยภูมิของ CT ทั้งหมดคือ iR และ iA, iB, iC, iD, iE และ iF เป็นกระแสทุติยภูมิ ให้เราใช้ KCL ที่โหนด X ตาม KCL ที่โหนด X

 ดังนั้น ในสภาพปกติไม่มีกระแสไหลผ่านเครื่องสวิตช์ทริปปิ้งของการป้องกันบัสบาร์ เครื่องสวิตช์นี้มักถูกเรียกว่า Relay 87 ถ้ามีข้อผิดพลาดเกิดขึ้นที่ใด ๆ ของฟีดเดอร์นอกพื้นที่ป้องกัน

ในกรณีนั้น กระแสผิดพลาดจะผ่านทุติยภูมิของ CT ของฟีดเดอร์นั้น กระแสผิดพลาดนี้มาจากฟีดเดอร์อื่น ๆ ที่เชื่อมต่อกับบัส ดังนั้น ส่วนที่มีส่วนร่วมของกระแสผิดพลาดจะไหลผ่าน CT ที่เกี่ยวข้องของฟีดเดอร์นั้น ๆ ดังนั้น ในสภาพผิดพลาด ถ้าเราใช้ KCL ที่โหนด K เราจะยังคงได้ i R = 0

นั่นหมายความว่า ในสภาพผิดพลาดภายนอก ไม่มีกระแสไหลผ่าน Relay 87 ตอนนี้ ลองพิจารณาสถานการณ์ที่ข้อผิดพลาดเกิดขึ้นบนบัสเอง ในกรณีนี้ กระแสผิดพลาดมีส่วนร่วมจากฟีดเดอร์ทั้งหมดที่เชื่อมต่อกับบัส ดังนั้น ในกรณีนี้ ผลรวมของกระแสผิดพลาดที่มีส่วนร่วมทั้งหมดเท่ากับกระแสผิดพลาดทั้งหมด

ตอนนี้ ที่ทางผิดพลาดไม่มี CT (ในกรณีผิดพลาดภายนอก ทั้งกระแสผิดพลาดและกระแสที่มีส่วนร่วมจากฟีดเดอร์อื่น ๆ จะผ่าน CT ในทางการไหล) ผลรวมของกระแสทุติยภูมิไม่เท่ากับศูนย์ มันเท่ากับค่าทุติยภูมิที่เทียบเท่ากับกระแสผิดพลาด ตอนนี้ ถ้าเราใช้ KCL ที่โหนด เราจะได้ค่า i R ที่ไม่เท่ากับศูนย์

 ดังนั้น ในกรณีนี้ กระแสเริ่มไหลผ่าน Relay 87 และทำให้เครื่องสวิตช์วงจรไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับฟีดเดอร์ทั้งหมดที่เชื่อมต่อกับส่วนบัสบาร์นี้ทริป

เนื่องจากฟีดเดอร์ขาเข้าและขาออกที่เชื่อมต่อกับส่วนบัสบาร์นี้ถูกทริป บัสจะตาย แผนการป้องกันดิฟเฟอเรนเชียลบัสบาร์นี้ยังถูกเรียกว่าการป้องกันดิฟเฟอเรนเชียลกระแสของบัสบาร์

การป้องกันบัสบาร์แบ่งส่วน

ขณะที่อธิบายหลักการทำงานของการป้องกันดิฟเฟอเรนเชียลกระแสของบัสบาร์ เราแสดงบัสบาร์ที่ไม่แบ่งส่วน แต่ในระบบแรงดันปานกลางสูง บัสไฟฟ้าจะถูกแบ่งเป็นหลายส่วนเพื่อเพิ่มความมั่นคงของระบบ

การทำเช่นนี้เพราะ ข้อผิดพลาดในส่วนหนึ่งของบัสไม่ควรรบกวนส่วนอื่น ๆ ของระบบ ดังนั้น ในกรณีข้อผิดพลาดของบัส บัสทั้งหมดจะถูกหยุดชะงัก ขอให้เราวาดรูปและหารือเกี่ยวกับการป้องกันบัสบาร์ที่มีสองส่วน

ที่นี่ ส่วนบัส A หรือโซน A ถูกกำหนดขอบเขตโดย CT 1, CT2 และ CT3 ซึ่ง CT1 และ CT2 เป็น CT ของฟีดเดอร์ และ CT3 เป็น CT ของบัส

การป้องกันดิฟเฟอเรนเชียลแรงดัน

แผนการป้องกันดิฟเฟอเรนเชียลกระแสไวต่อความผิดพลาดเฉพาะเมื่อ CT ไม่ถูกอิ่มตัวและรักษาอัตราส่วนกระแสเดียวกัน ความผิดพลาดมุมเฟสภายใต้สภาพผิดพลาดสูงสุด ซึ่งมักไม่ใช่กรณีนี้ โดยเฉพาะในกรณีของข้อผิดพลาดภายนอกบนฟีดเดอร์หนึ่ง ตัวแปลงกระแสบนฟีดเดอร์ที่ผิดพลาดอาจถูกอิ่มตัวด้วยกระแสทั้งหมดและจะมีความผิดพลาดสูงมาก ด้วยความผิดพลาดนี้ ผลรวมของกระแสทุติยภูมิของ CT ทั้งหมดในโซนนั้น ๆ อาจไม่เท่ากับศูนย์

 ดังนั้น มีโอกาสสูงที่จะทริปเครื่องสวิตช์วงจรไฟฟ้าทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับโซนการป้องกันนี้แม้ในกรณีของข้อผิดพลาดภายนอกขนาดใหญ่ เพื่อป้องกันการทำงานผิดพลาดนี้ของระบบป้องกันดิฟเฟอเรนเชียลกระแสบัสบาร์ รีเลย์ 87 จะมีกระแสทริปสูงและเวลาล่าช้าเพียงพอ สาเหตุสำคัญของการอิ่มตัวของตัวแปลงกระแสคือส่วนประกอบ DC ชั่วคราวของกระแสไฟฟ้าที่สั้น

ความยากลำบากนี้สามารถแก้ไขได้ด้วยการใช้ CT ที่มีแกนอากาศ ตัวแปลงกระแสประเภทนี้ยังเรียกว่า Linear Coupler เนื่องจากแกนของ CT ไม่ใช้เหล็ก คุณสมบัติทุติยภูมิของ CT ชนิดนี้เป็นเส้นตรง ในระบบป้องกันดิฟเฟอเรนเชียลแรงดันของบัสบาร์ CT ของฟีดเดอร์ขาเข้าและขาออกทั้งหมดจะเชื่อมต่อกันแบบอนุกรมแทนที่จะเชื่อมต่อแบบขนาน

ทุติยภูมิของ CT ทั้งหมดและรีเลย์ดิฟเฟอเรนเชียลจะสร้างวงจรป้อนกลับ ถ้าโพลาไรตี้ของ CT ทั้งหมดถูกจับคู่อย่างถูกต้อง ผลรวมของแรงดันที่ทุติยภูมิของ CT ทั้งหมดจะเท่ากับศูนย์ ดังนั้น ไม่มีแรงดันผลรวมปรากฏขึ้นที่รีเลย์ดิฟเฟอเรนเชียล เมื่อมีข้อผิดพลาดของบัส ผลรวมของแรงดันทุติยภูมิของ CT ทั้งหมดจะไม่เท่ากับศูนย์ ดังนั้น จะมีกระแสไหลในวงจรป้อนกลับเนื่องจากแรงดันผลรวม

เนื่องจากกระแสวงจรป้อนกลับนี้ยังไหลผ่านรีเลย์ดิฟเฟอเรนเชียล รีเลย์จะทำงานเพื่อทริปเครื่องสวิตช์วงจรไฟฟ้าทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับโซนบัสที่ป้องกัน นอกจากนี้ เมื่อกระแสผิดพลาดภาคพื้นถูกจำกัดอย่างรุนแรงโดยอิมพีแดนซ์กลาง การเลือกเฉพาะส่วนไม่เป็นปัญหา ในกรณีที่มีปัญหาเช่นนี้ จะแก้ไขด้วยการใช้อุปกรณ์รีเลย์ที่มีความไวสูงขึ้นและรวมถึงรีเลย์ป้องกันควบคุม

ความสำคัญของการแยกเฉพาะส่วน

ระบบสมัยใหม่ต้องการแยกเฉพาะส่วนที่ผิดพลาดเพื่อลดการหยุดชะงักของพลังงานและรับรองการกำจัดข้อผิดพลาดอย่างรวดเร็ว