Mitä on johdojen tai syöttölinjan suojelu?

Mitä on linjan tai syöttölinjan suoja?

Siirtolinjan suojan määritelmä

Siirtolinjan suoja on joukko strategioita, joilla havaitaan ja eristetään sähköverkon siirtolinjoissa esiintyviä vikoja, varmistetaan järjestelmän vakaus ja vähennetään vahinkoja.

Aikapohjainen ylivirtasuojitus

Tätä voidaan myös kutsua yksinkertaisesti sähköverkon siirtolinjan ylivirtasuojituksena. Keskustellaan eri aikapohjaisen ylivirtasuojituksen skemmoista.

Radiaalisessa syöttölinjaussa tapahtuva suojaus

Radiaalisessa syöttölinjaussa virta kulkee vain yhdessä suunnassa, eli lähteestä kohti kuormaa. Tällaisia syöttölinjoja voidaan helposti suojata käyttämällä joko aikamääritysrelaaleja tai käänteisajarelaaleja.

Linjasuojaus aikamääritysrelaalin avulla

Tämä suojausskeema on hyvin yksinkertainen. Linja jaetaan eri osiin, ja jokaiseen osaan asennetaan aikamääritysrelaali. Lähimpänä linjan päätepistettä olevalla relaalilla on pienin aikasetting, kun taas muiden relaalien aikasettinnot kasvavat menossa lähteeseen päin.

Esimerkiksi, oletetaan, että pisteessä A on lähteenä seuraavan kuvion mukaisesti

Pisteessä D on asennettu sähkökytkentä CB-3, jonka relaalin toiminta-aika on 0,5 sekuntia. Menossa pisteeseen C on asennettu toinen sähkökytkentä CB-2, jonka relaalin toiminta-aika on 1 sekunti. Seuraava sähkökytkentä CB-1 on asennettu pisteeseen B, joka on lähimpänä pistettä A. Pisteessä B relaalin toiminta-ajan setting on 1,5 sekuntia.

Oletetaan, että pisteessä F tapahtuu vika. Tämän vuoksi virhevirta kulkee kaikkien kytkettyjen virransiirtoelementtien (CT) kautta. Mutta koska relaalin toiminta-aika pisteessä D on pienin, siihen liittyvä sähkökytkentä CB-3 sulkeutuu ensimmäisenä eristääkseen vian aiheuttaman alueen linjan muusta osasta.

Jos jostakin syystä CB-3 epäonnistuu sulkeutumaan, seuraava korkeampi aikasettingillä varustettu relaali tulee toimeen sulkeutuakseen. Tässä tapauksessa CB-2 sulkeutuu. Jos CB-2 myös epäonnistuu, seuraava sähkökytkentä, eli CB-1, sulkeutuu eristääkseen linjan suuren osan.

Aikamäärityslineaarisen suojan edut

Tämän skeeman pääedut ovat yksinkertaisuus. Toiseksi tärkein etu on, että vian sattuessa vain lähimpänä lähdettä oleva sähkökytkentä toimii eristääkseen tietyt linjan osat.

Aikamäärityslineaarisen suojan haitat

Monilla osilla olevassa linjassa lähempänä lähdettä olevalla relaalilla on pidempi viive, mikä tarkoittaa, että lähellä lähdettä sijaitsevien vikoiden eristäminen kestää kauemmin, mikä voi aiheuttaa vakavia vahinkoja.

Ylivirtasuojitus käänteisajarelaalin avulla

Aikamääritysympyrän ylivirtasuojituksen puutteet, joista juuri puhuimme, voidaan helposti ylittää käyttämällä käänteisajarelaaleja. Käänteisajarelaaleissa toiminta-aika on kääntäen verrannollinen vikavirtaan.

Edellä mainitussa kuviossa relaalin kokonaisaikasetting pisteessä D on pienin, ja tämä aikasetting kasvaa menossa pistettä A kohti.

Jos pisteessä F tapahtuu vika, se tietysti sulkee CB-3:n pisteessä D. Jos CB-3 ei avaannu, CB-2 toimii, sillä sen kokonaisaikasetting on suurempi pisteen C relaalissa.

Vaikka lähempänä lähdettä olevalla relaalilla olisi pisimmät aikasettingit, se sulkeutuisi nopeammin, jos lähellä lähdettä tapahtuisi vakava vika, koska sen toiminta-aika on kääntäen verrannollinen vikavirtaan.

Rinnakkaisissa syöttölinjoissa tapahtuva ylivirtasuojitus

Järjestelmän vakauden ylläpitämiseksi on tarpeen syöttää kuorma lähteestä kahden tai useamman rinnakkaisen syöttölinjan kautta. Jos vika ilmenee missä tahansa syöttölinjassa, vain kyseinen viallinen syöttölinja tulisi eristää järjestelmästä jatkaakseen sähköntarjonnan jatkuvuutta lähteestä kuormaan. Tämä vaatimus tekee rinnakkaiden syöttölinjojen suojauksesta hieman monimutkaisemmaksi kuin yksinkertaisessa radiaalisessa syöttölinjassa sovellettavassa ylivirtasuojituksessa. Rinnakkaiden syöttölinjojen suojauksessa on käytettävä suuntarelaaleja ja relaalien aikasettingien tulee olla valikoivasti asetettuja.

On kaksi rinnakkain yhdistettyä syöttölinjaa lähteestä kuormaan. Molemmilla syöttölinjoilla on lähdepuolella suuntaamatonta ylivirtarelaalia. Nämä relaalisten pitäisi olla käänteisajarelaaleja. Myös molemmilla syöttölinjoilla on suuntarelaali tai käänteissuunarelaali niiden kuormapuolella. Käänteissuunarelaaleissa käytettävien tulisi olla välittömät, eli ne tulisi toimia heti, kun virran suunta syöttölinjassa kääntyy. Normaali virran suunta on lähteestä kuormaan.

Oletetaan, että pisteessä F tapahtuu vika, jota vastaa virran I f.

Tämä vika saa kaksi rinnakkaisia polkua lähteestä, yhden vain sähkökytkentä A:n kautta ja toisen sähkökytkentä B:n, syöttölinjan 2, sähkökytkentä Q:n, kuormabussin ja sähkökytkentä P:n kautta. Tämä on selkeästi nähtävissä alla olevassa kuviossa, jossa IA ja IB ovat vikavirtaa, jota syöttölinja 1 ja syöttölinja 2 jakavat.

Kirchhoffin virtalain mukaan, I A + IB = If.

Nyt, IA kulkee sähkökytkentä A:n kautta, IB kulkee sähkökytkentä P:n kautta. Koska sähkökytkentä P:n virtasuunta on kääntynyt, se sulkeutuu välittömästi. Sähkökytkentä Q ei sulkeudu, koska sen kautta kulkevan virran (tehon) suunta ei ole kääntynyt. Kun sähkökytkentä P sulkeutuu, vikavirta IB lopettaa kulkeutumisen syöttölinjassa, joten käänteisajarelaalin toiminta ei enää ole tarpeellista. IA jatkaa kulkeutumista, vaikka sähkökytkentä P on sulkenut. Sen jälkeen ylivirta IA aiheuttaa sähkökytkentä A:n sulkeutumisen. Näin viallinen syöttölinja eristetään järjestelmästä.

Erikoispilvisuoja

Tämä on yksinkertaisesti differentiaaliprotektiivinen järjestelmä, jota sovelletaan syöttölinjoihin. Useita differentiaaliskeemoja sovelletaan linjan suojaamiseen, mutta Mess Price -jännitesuhteellinen järjestelmä ja Translay-järjestelmä ovat suosituimpia.

Mess Price -jännitesuhteellinen järjestelmä

Mess Price -jännitesuhteellisen järjestelmän toimintaperiaate on melko yksinkertainen. Tässä linjasuojauksen skemmassa samankaltainen virransiirtoelementti (CT) on yhdistetty molempiin linjan päihin. CT:n polariteetti on sama. Nämä virransiirtoelementtien sekundäärivirta ja kahden välittömän relaalin toimintakierros muodostavat suljetun silmukan, kuten alla olevassa kuviossa näkyy. Silmuun on käytetty pilveä yhdistämään molemmat CT:n sekundäärivirtat ja molemmat relaalin kiertot, kuten kuviossa näkyy.

Kuvion perusteella on selvää, että normaalissa tilassa silmukassa ei virtaa mitään virtaa, koska yhden CT:n sekundäärivirta peruuttaa toisen CT:n sekundäärivirran.

Jos nyt tapahtuu vika näiden kahden CT:n välissä, yhden CT:n sekundäärivirta ei enää ole samansuuntainen ja vastakkainen toisen CT:n sekundäärivirtaan. Siksi silmukassa virtaa pyörivää virtaa.

Tämän pyörivän virtan vuoksi molempien relaalien kierrot sulkevat yhdistettyä sähkökytkentää. Siksi viallinen linja eristetään molemmilta päiltä.