Hvad er linje- eller forsyningsbeskyttelse?

Hvad er linje- eller feederbeskyttelse?

Definition af transmissionslinjebeskyttelse

Transmissionslinjebeskyttelse er en række strategier, der bruges til at opdage og isolere fejl i forsyningslinjer, hvilket sikrer systemets stabilitet og reducerer skader.

Tidsgradueret overstrømningssikring

Dette kan også blot kaldes overstrømningssikring af elektriske transmissionslinjer. Lad os drøfte forskellige skemaer for tidsgradueret overstrømningssikring.

Beskyttelse af radial feeder

I en radial feeder strømmer effekten kun i én retning, nemlig fra kilde til last. Denne type feeders kan let beskyttes ved hjælp af enten definerede tidspunktsrelæer eller inverse tidspunktsrelæer.

Linjebeskyttelse ved hjælp af definerede tidspunktsrelæer

Dette beskyttelsesskema er meget simpelt. Her er den samlede linje opdelt i forskellige sektioner, og hver sektion er udstyret med et defineret tidspunktsrelæ. Relæet, der ligger nærmest enden af linjen, har den mindste tidsindstilling, mens tidsindstillingerne for de andre relæer succesivt øges mod kilden.

For eksempel, antag, at der er en kilde på punktet A, som vist i figuren nedenfor

På punktet D er circuitbryderen CB-3 installeret med en defineret tidsindstilling på 0,5 sekunder. Successivt er på punktet C en anden circuitbryder, CB-2, installeret med en defineret tidsindstilling på 1 sekund. Den næste circuitbryder, CB-1, er installeret på punktet B, som ligger nærmest punktet A. På punktet B er relæet indstillet til en tidsindstilling på 1,5 sekunder.

Nu, antag, at der opstår en fejl på punktet F. Pga. denne fejl vil den fejlbevægede strøm løbe igennem alle strømtransformatorer (CTs), der er forbundet i linjen. Men da tidsindstillingen for relæet på punktet D er minimal, vil CB-3, der er forbundet med dette relæ, først springe for at isolere den fejlbevægede zone fra resten af linjen.

 Hvis CB-3 for nogle grunde ikke springer, vil det næste højere tidsindstillede relæ virke for at initiere den forbundne CB til at springe. I dette tilfælde vil CB-2 springe. Hvis CB-2 også ikke springer, vil den næste circuitbryder, dvs. CB-1, springe for at isolere den største del af linjen.

Fordele ved defineret tidslinjebeskyttelse

Det primære fordel ved dette skema er simpliciteten. Den anden store fordel er, at under fejl kun den nærmeste CB mod kilden fra fejlpunktet vil virke for at isolere den specifikke position i linjen.

Ulemper ved defineret tidslinjebeskyttelse

Med mange sektioner i en linje har relæet tæt på kilden en længere forsinkelse, hvilket betyder, at fejl tæt på kilden tager længere tid at isolere, hvilket potentielt kan forårsage alvorlige skader.

Overstrømningssikring af linje ved inverse relæer

Den ulempe, vi netop diskuterede i forbindelse med defineret tids-overstrømningssikring af transmissionslinjer, kan let overkommes ved hjælp af inverse tidspunktsrelæer. I inverse relæer er tiden for handling invers proportionel til fejlstrømmen.

I ovenstående figur er den samlede tidsindstilling for relæet på punktet D minimal, og denne tidsindstilling succesivt øges for relæerne forbundet med punkterne mod punktet A.

Ved enhver fejl på punktet F vil CB-3 på punktet D naturligvis springe. Hvis CB-3 ikke åbner, vil CB-2 blive aktiveret, da den samlede tidsindstilling er højere i dette relæ på punktet C.

Selvom relæet, der ligger nærmest kilden, har den længste indstilling, vil det springe hurtigere, hvis der opstår en stor fejl tæt på kilden, fordi dets handlingstid er invers proportionel til fejlstrømmen.

Overstrømningssikring af parallelle feeders

For at opretholde systemets stabilitet er det nødvendigt at forsyne en last fra en kilde med to eller flere feeders i parallel. Hvis der opstår en fejl i en af feeders, bør kun den fejlbevægede feeder isoleres fra systemet for at opretholde kontinuiteten i forsyningen fra kilde til last. Dette krav gør beskyttelsen af parallelle feeders lidt mere kompleks end den simple ikkedirektionelle overstrømningssikring af linjer, som i tilfældet med radiale feeders. Beskyttelsen af parallelle feeders kræver brug af retningsspecifikke relæer og graduering af tidsindstillingen for relæer for selektiv springning.

Der er to feeders forbundet i parallel fra kilde til last. Begge feeders har ikkedirektionelle overstrømningssikringer ved kildesiden. Disse relæer skal være inverse tidspunktsrelæer. Begge feeders har også retningsspecifikke relæer eller reverse power relæer ved deres lastside. De reverse power relæer, der bruges her, skal være øjeblikkelige typer. Det betyder, at disse relæer skal virke så snart strømretningen i feederen vendes. Den normale strømretning er fra kilde til last.

Nu, antag, at der opstår en fejl på punktet F, lad os sige, at fejlstrømmen er I f.

Denne fejl vil få to parallelle veje fra kilden, én gennem circuitbryderen A alene, og den anden via CB-B, feeder-2, CB-Q, last bus og CB-P. Dette vises klart i figuren nedenfor, hvor IA og IB er fejlstrømmen, der deles af feeder-1 og feeder-2 henholdsvis.

Ifølge Kirchhoffs strømlov er IA + IB = If.

Nu flyder IA gennem CB-A, IB flyder gennem CB-P. Da retningen for CB-P vendes, vil den springe øjeblikkeligt. Men CB-Q vil ikke springe, da strømretningen (effekt) i denne circuitbryder ikke vendes. Så snart CB-P springer, stopper fejlstrømmen IB med at flyde gennem feederen, og dermed er der ingen grund til yderligere handling af inverse tidspunktsrelæ. IA fortsætter stadig med at flyde, selvom CB-P er sprunget. Derfor vil CB-A springe på grund af overstrømmen IA. På denne måde isoleres den fejlbevægede feeder fra systemet.

Differential pilotledningsbeskyttelse

Dette er en simpel differentialbeskyttelsesmetode, der anvendes på feeders. Flere differentialskemaer anvendes til beskyttelse af linjer, men Mess Price Voltage balance system og Translay Scheme er de mest populære.

Merz Price Balance System

Arbejdsmetoden i Merz Price Balance systemet er ganske simpel. I dette skema for linjebeskyttelse er identiske CT'er forbundet til begge ender af linjen. Polariteten af CT'erne er den samme. Sekundærstrømtransformatorerne og driftsspolen for to øjeblikkelige relæer dannes til en lukket løkke, som vist i figuren nedenfor. I løkken anvendes en pilotledning til at forbinde både CT's sekundære spoler og begge relæspoler, som vist.

Nu er det klart fra figuren, at når systemet er under normale forhold, vil der ikke være nogen strøm, der flyder gennem løkken, da sekundærstrømmen fra den ene CT vil nulstille sekundærstrømmen fra den anden CT.

Nu, hvis der opstår en fejl i den del af linjen mellem disse to CT'er, vil sekundærstrømmen fra den ene CT ikke længere være lig og modsat sekundærstrømmen fra den anden CT. Derfor vil der være en cirkulerende resultatstrøm i løkken.

Pga. denne cirkulerende strøm vil spolerne i begge relæer lukke trip-kredsløbet for den forbundne circuitbryder. Derfor vil den fejlbevægede linje blive isoleret fra begge ender.