Was ist Leitungs- oder Speiseleitungsschutz?

Was ist Leitungs- oder Speiseleitungsschutz?

Definition des Transmissionsleitungs-Schutzes

Transmissionsleitungs-Schutz umfasst eine Reihe von Strategien, um Fehler in Stromleitungen zu erkennen und abzutrennen, um die Systemstabilität zu gewährleisten und Schäden zu reduzieren.

Zeitgestufter Überstromschutz

Dies kann auch einfach als Überstromschutz für elektrische Energieübertragungsleitungen bezeichnet werden. Lassen Sie uns verschiedene Schemata des zeitgestuften Überstromschutzes diskutieren.

Schutz von Radialspeisern

Bei Radialspeisern fließt die Energie nur in eine Richtung, nämlich vom Quellpunkt zur Last. Diese Art von Speisern kann leicht durch den Einsatz von Zeitrelais mit festgelegter Verzögerung oder inversem Zeitverhalten geschützt werden.

Leitungsschutz durch Zeitrelais mit festgelegter Verzögerung

Dieses Schutzschema ist sehr einfach. Hier wird die gesamte Leitung in verschiedene Abschnitte unterteilt, und jeder Abschnitt ist mit einem Zeitrelais mit festgelegter Verzögerung ausgestattet. Das Relais, das am nächsten zum Ende der Leitung liegt, hat die kürzeste Zeiteinstellung, während die Zeiteinstellungen der anderen Relais sukzessive erhöht werden, in Richtung der Quelle.

Nehmen wir zum Beispiel an, es gibt eine Quelle am Punkt A, wie in der folgenden Abbildung gezeigt:

Am Punkt D ist der Leitungsschalter CB-3 mit einer festen Betriebszeit von 0,5 Sekunden installiert. Sukzessive ist am Punkt C ein weiterer Leitungsschalter CB-2 mit einer festen Betriebszeit von 1 Sekunde installiert. Der nächste Leitungsschalter CB-1 ist am Punkt B installiert, der dem Punkt A am nächsten liegt. Am Punkt B ist das Relais auf eine Betriebszeit von 1,5 Sekunden eingestellt.

Nehmen wir nun an, dass ein Fehler am Punkt F auftritt. Aufgrund dieses Fehlers fließt der fehlerhafte Strom durch alle Stromtransformator-CTs, die in der Leitung verbunden sind. Da die Betriebszeit des Relais am Punkt D die kürzeste ist, wird der damit verbundene Leitungsschalter CB-3 zuerst auslösen, um die fehlerhafte Zone vom Rest der Leitung zu isolieren.

Falls aus irgendeinem Grund CB-3 nicht auslöst, wird das nächste Relais mit höherer Zeitverzögerung aktiviert, um den zugehörigen Leitungsschalter auszulösen. In diesem Fall würde CB-2 auslösen. Falls auch CB-2 nicht auslöst, wird der nächste Leitungsschalter, also CB-1, auslösen, um einen größeren Teil der Leitung zu isolieren.

Vorteile des Leitungsschutzes mit festgelegter Zeitverzögerung

Der Hauptvorteil dieses Schemas ist seine Einfachheit. Der zweite wichtige Vorteil ist, dass bei einem Fehler nur der nächstgelegene Leitungsschalter in Richtung der Quelle vom Fehlerpunkt aus aktiviert wird, um die spezifische Position der Leitung zu isolieren.

Nachteile des Leitungsschutzes mit festgelegter Zeitverzögerung

Bei vielen Abschnitten in einer Leitung hat das Relais in der Nähe der Quelle eine längere Verzögerung, was bedeutet, dass Fehler in der Nähe der Quelle länger brauchen, um isoliert zu werden, was potenziell schwere Schäden verursachen kann.

Überstromschutz der Leitung durch inverses Relais

Der Nachteil, den wir gerade beim zeitgestuften Überstromschutz der Transmissionsleitung besprochen haben, kann leicht durch den Einsatz von inversen Zeitrelais überwunden werden. Bei inversen Relais ist die Betriebszeit umgekehrt proportional zum Fehlerstrom.

In der obigen Abbildung ist die Gesamtzeiteinstellung des Relais am Punkt D die geringste und diese Zeiteinstellung wird sukzessive für die Relais erhöht, die den Punkten in Richtung Punkt A zugeordnet sind.

Bei einem Fehler am Punkt F wird offensichtlich CB-3 am Punkt D ausgelöst. Falls CB-3 nicht auslöst, wird CB-2 aktiviert, da die Gesamtzeiteinstellung in diesem Relais am Punkt C höher ist.

Obwohl das Relais, das der Quelle am nächsten liegt, die längste Einstellung hat, wird es schneller auslösen, wenn ein schwerwiegender Fehler in der Nähe der Quelle auftritt, weil seine Betriebszeit umgekehrt proportional zum Fehlerstrom ist.

Überstromschutz von parallelen Speisern

Um die Stabilität des Systems aufrechtzuerhalten, muss eine Last von der Quelle durch zwei oder mehr parallele Speiser versorgt werden. Wenn in einem der Speiser ein Fehler auftritt, sollte nur dieser fehlerhafte Speiser vom System isoliert werden, um die Versorgungskontinuität von der Quelle zur Last aufrechtzuerhalten. Diese Anforderung macht den Schutz von parallelen Speisern etwas komplexer als den einfachen nicht gerichteten Überstromschutz von Leitungen, wie im Fall von Radialspeisern. Der Schutz von parallelen Speisern erfordert den Einsatz von Richtungsrelais und die Abstufung der Zeiteinstellungen des Relais für selektives Auslösen.

Es sind zwei Speiser parallel von der Quelle zur Last verbunden. Beide Speiser haben ein nicht gerichtetes Überstromrelais am Quellenende. Diese Relais sollten inverse Zeitrelais sein. Auch beide Speiser haben ein Richtungsrelais oder Rückwärtsleistungsrelais am Lastende. Die hier verwendeten Rückwärtsleistungsrelais sollten sofortig arbeiten. Das bedeutet, diese Relais sollten so schnell wie möglich auslösen, sobald der Stromfluss im Speiser umgekehrt wird. Die normale Stromrichtung ist von der Quelle zur Last.

Nehmen wir nun an, dass ein Fehler am Punkt F auftritt, sagen wir, der Fehlerstrom beträgt I f.

Dieser Fehler wird zwei parallele Wege von der Quelle bekommen, einen nur durch den Leitungsschalter A und den anderen über CB-B, Speiser-2, CB-Q, Lastbus und CB-P. Dies wird in der folgenden Abbildung deutlich gezeigt, wobei IA und IB die Fehlerströme sind, die von Speiser-1 und Speiser-2 geteilt werden.

Gemäß Kirchhoffs Stromgesetz gilt: I A + IB = If.

Jetzt fließt IA durch CB-A, IB fließt durch CB-P. Da die Flussrichtung von CB-P umgekehrt ist, wird es sofort auslösen. Aber CB-Q wird nicht auslösen, da der Stromfluss (Leistung) in diesem Leitungsschalter nicht umgekehrt wird. Sobald CB-P ausgelöst wird, hörte der Fehlerstrom IB auf, durch den Speiser zu fließen, und es besteht keine Frage eines weiteren Auslösens des inversen Zeitüberstromrelais. IA fließt weiterhin, auch nachdem CB-P ausgelöst wurde. Dann löst CB-A wegen des Überstroms IA aus. Auf diese Weise wird der fehlerhafte Speiser vom System isoliert.

Differential-Pilotdrahtschutz

Dies ist einfach ein differentielles Schutzschema, das auf Speiser angewendet wird. Es gibt verschiedene differentielle Schemata für den Schutz von Leitungen, aber das Messpreissystem und das Translay-Schema werden am häufigsten verwendet.

Messpreissystem

Das Arbeitsprinzip des Messpreissystems ist recht einfach. In diesem Schema des Leitungsschutzes ist ein identischer CT an jedem Ende der Leitung angeschlossen. Die Polarität der CTs ist gleich. Die Sekundärseite dieser Stromtransformatoren und die Betriebsspulen von zwei sofortigen Relais bilden eine geschlossene Schleife, wie in der folgenden Abbildung gezeigt. In der Schleife wird ein Pilotdraht verwendet, um die Sekundärseiten der CTs und die Spulen der beiden Relais zu verbinden, wie dargestellt.

Aus der Abbildung ist klar, dass, wenn das System unter normalen Bedingungen arbeitet, kein Strom durch die Schleife fließen wird, da der Sekundärstrom eines CTs den Sekundärstrom des anderen CTs aufhebt.

Wenn nun ein Fehler in dem Bereich der Leitung zwischen diesen beiden CTs auftritt, wird der Sekundärstrom eines CTs nicht mehr gleich und entgegengesetzt zum Sekundärstrom des anderen CTs sein. Daher wird es einen resultierenden Umlaufstrom in der Schleife geben.

Durch diesen Umlaufstrom schließen die Spulen beider Relais den Auslösekreis des zugehörigen Leitungsschalters. Daher wird die fehlerhafte Leitung von beiden Enden isoliert.