Какво е защита на линии или отводници?

Какво е защита на линии или фидери?

Определение на защитата на предавателните линии

Засичането и изолирането на дефекти във веригата се осъществява чрез набор от стратегии, които гарантират стабилността на системата и намаляват възможните повреди.

Защита при превишена токова стойност с времева градация

Това може да се нарече просто защита при превишена токова стойност на предавателните линии. Нека обсъдим различните схеми за защита при превишена токова стойност с времева градация.

Защита на радиален фидер

В радиалния фидер, енергията протича само в една посока – от източника към потребителите. Този тип фидери лесно могат да бъдат защитени с помощта на реле с определено време или реле с обратно пропорционално време.

Защита на линията чрез реле с определено време

Тази схема за защита е много проста. Цялата линия се разделя на различни секции, всяка от които е оборудвана с реле с определено време. Релето, най-близко до края на линията, има най-малко време на задействане, докато времето на задействане на другите рела последователно се увеличава към източника.

Например, нека имаме източник в точка A, както е показано на фигурата по-долу

В точка D е инсталиран аварийно спиращо устройство CB-3 с определено време на задействане 0,5 секунди. Последователно, в точка C е инсталирано още едно аварийно спиращо устройство CB-2 с определено време на задействане 1 секунда. Следващото аварийно спиращо устройство CB-1 е инсталирано в точка B, най-близко до точка A. В точка B, релето е настроено на време на задействане 1,5 секунди.

Сега, ако предположим, че се появи дефект в точка F, поради този дефект, дефектният ток ще протече през всички токови трансформатори (CT), свързани в линията. Но тъй като времето на задействане на релето в точка D е най-малко, CB-3, свързано с това реле, ще се задейства първо, за да изолира дефектната зона от останалата част на линията.

 Ако CB-3 не успее да се задейства поради някаква причина, следващото реле с по-дълго време на задействане ще започне да работи, за да задейства свързаното аварийно спиращо устройство. В този случай, CB-2 ще се задейства. Ако CB-2 също не успее да се задейства, следващото аварийно спиращо устройство, CB-1, ще се задейства, за да изолира основната част на линията.

Преимущества на защитата на линията с определено време

Основното преимущество на тази схема е простотата. Второто голямо преимущество е, че при дефект, само най-близкото аварийно спиращо устройство към източника от дефектната точка ще се задейства, за да изолира конкретната позиция на линията.

Недостатъци на защитата на линията с определено време

При множество секции в линията, релето, близко до източника, има по-дълго закъснение, което означава, че дефектите близо до източника се изолират по-бавно, потенциално причинявайки сериозни повреди.

Защита на линията при превишена токова стойност чрез обратно пропорционални рела

Недостатъците, които обсъждане в защитата при превишена токова стойност с определено време, лесно могат да бъдат преодолени чрез използването на обратно пропорционални рела. В обратно пропорционалните рела, времето на задействане е обратно пропорционално на дефектния ток.

В горната фигура, общото време на задействане на релето в точка D е най-малко и последователно това време се увеличава за релата, свързани с точки към точка A.

При дефект в точка F очевидно ще се задейства CB-3 в точка D. Ако CB-3 не успее да се отвори, CB-2 ще бъде задействано, тъй като общото време на задействане е по-голямо в това реле в точка C.

Въпреки че релето, най-близко до източника, има най-дълго задействане, то ще се задейства по-бързо, ако се появи голям дефект близо до източника, тъй като неговото време на задействане е обратно пропорционално на дефектния ток.

Защита при превишена токова стойност на паралелни фидери

За поддържане на стабилността на системата, е необходимо потребителите да се снабдяват от източника чрез две или повече фидера в паралел. Ако се появи дефект в един от фидерите, само този дефектен фидер трябва да бъде изолиран от системата, за да се поддържа непрекъснатостта на доставката от източника до потребителите. Това изискване прави защитата на паралелните фидери малко по-сложна от простата невекторна защита при превишена токова стойност на линията, както е в случая с радиалните фидери. Защитата на паралелните фидери изисква използването на векторни рела и градация на времето на задействане на релата за селективно задействане.

Има два фидера, свързани в паралел от източника до потребителите. И двата фидера имат невекторни рела при превишена токова стойност на изходния край. Тези рела трябва да бъдат обратно пропорционални. Освен това, и двата фидера имат векторни рела или рела за обратна мощност на входния край. Използваните рела за обратна мощност трябва да бъдат моментни. Това означава, че тези рела трябва да се задействат веднага, щом потока на мощността в фидера се обърне. Нормалната посока на мощността е от източника към потребителите.

Сега, ако предположим, че се появи дефект в точка F, да кажем, че дефектният ток е I f.

Този дефект ще получи две паралелни пътя от източника, един само през аварийно спиращо устройство A и друг през CB-B, feeder-2, CB-Q, потребителския шин и CB-P. Това е ясно показано на фигурата по-долу, където IA и IB са токовете на дефекта, разделени между feeder-1 и feeder-2 съответно.

Според законите на Кирхоф, I A + IB = If.

Сега, IA протича през CB-A, IB протича през CB-P. Тъй като посоката на протичане на CB-P е обърната, то ще се задейства моментно. Но CB-Q няма да се задейства, тъй като потокът на тока (мощността) в това аварийно спиращо устройство не се е обърнал. Щом CB-P се задейства, дефектният ток IB спира да протича през фидера и няма въпрос за допълнително задействане на обратно пропорционалните рела при превишена токова стойност. IA все още продължава да протича, дори CB-P да е задействан. Тогава, поради превишения ток IA, CB-A ще се задейства. По този начин дефектният фидер е изолиран от системата.

Диференциална защита чрез пилотна жица

Това е просто диференциална схема за защита, приложена към фидерите. Няколко диференциални схеми се прилагат за защита на линиите, но най-популярно се използват системата Мерц-Прайс и схемата Translay.

Система Мерц-Прайс

Принципът на действие на системата Мерц-Прайс е сравнително прост. В тази схема за защита на линията, идентични токови трансформатори са свързани на всеки от двете края на линията. Полярността на токовите трансформатори е еднаква. Вторичните цепи на тези токови трансформатори и операционните катушки на два моментни рела формират затворена петля, както е показано на фигурата по-долу. В петлята се използва пилотна жица, за да се свърже вторичната цепь на токовите трансформатори и катушките на релата, както е показано.

От фигурата е ясно, че при нормални условия, няма да има ток, протичащ през петлята, тъй като вторичният ток на един токов трансформатор ще компенсира вторичния ток на другия токов трансформатор.

Ако се появи дефект в частта на линията между тези два токови трансформатора, вторичният ток на един токов трансформатор вече няма да е равен и противоположен на вторичния ток на другия токов трансформатор. Следователно, ще има резултатен циркулиращ ток в петлята.

Благодарение на този циркулиращ ток, катушките на двете рела ще затворят цепта за задействане на свързаното аварийно спиращо устройство. Следователно, дефектната линия ще бъде изолирана от двете страни.