מהו הגנה על קווים או משאבות?

מהן הגנות קו או מזון?

הגדרת הגנת קו העברה

גנת קו העברה היא סדרה של אסטרטגיות המשמשות לאיתור והפרדת תקלות על קווי חשמל, תוך שמירה על יציבות המערכת ופחתת נזקים.

הגנה באמצעות זרם עודף מדורג בזמן

ניתן להתייחס לזה גם כאל הגנה נגד זרם עודף בקו העברת חשמל. בואו נדון בהchemes שונות של הגנה באמצעות זרם עודף מדורג בזמן.

הגנה של מזון רדיאלי

במזון רדיאלי, החשמל זורם בכיוון אחד בלבד, מהמקור למקבל. סוג זה של מזונים יכול להיות מוגן בקלות באמצעות רלאים זמן מוגדר או רלאים זמן הפכי.

הגנה של קו באמצעות רלאי זמן מוגדר

סכמה הגנה זו פשוטה מאוד. כאן הקו כולו מחולק לשנייה חלקים וכל חלק מצויד ברלאי זמן מוגדר. הרלאי הקרוב ביותר לסוף הקו יש לו הגדרת זמן מינימלית בעוד שההגדרת זמן של רלאים אחרים עולה באופן הדרגתי לעבר המקור.

לדוגמה, נניח שיש מקור בנקודה A בתמונה שלהלן

בנקודה D מותקן מנעילה CB-3 עם זמן פעולה מוגדר של רלאי 0.5 שניות. בהמשך, בנקודה C מותקנת מנעילה נוספת CB-2 עם זמן פעולה מוגדר של רלאי 1 שניה. המנעול הבא CB-1 מותקן בנקודה B שהוא הקרוב ביותר לנקודה A. בנקודה B, הרלאי מוגדר לזמן פעולה של 1.5 שניות.

כעת, נניח שתתקלה מתרחשת בנקודה F. עקב התקלה הזו, זרם התקלה זורם דרך כל טרנספורמיטורי הזרם (CTs) המחוברים לקו. אבל מאחר והזמן של פעולת הרלאי בנקודה D הוא המינימלי, המנעול CB-3 הקשור לרלאי הזה יופעל ראשון כדי להפריד את אזור התקלה מהחלקים האחרים של הקו.

אם מסיבה כלשהי, CB-3 נכשל בניפוץ, אז הרלאי הבא במספר יפעל כדי להפעיל את המנעול הקשור לניפוץ. במקרה זה, CB-2 ינפץ. אם גם CB-2 נכשל בניפוץ, אז המנעול הבא, כלומר CB-1, ינפץ כדי להפריד את החלק העיקרי של הקו.

יתרונות הגנת קו זמן מוגדר

היתרון העיקרי של הסכמה זו הוא פשטות. היתרון הגדול השני הוא שבתקלה, רק המנעול הקרוב ביותר למקור מהנקודה של התקלה יפעל כדי להפריד את המקום הספציפי של הקו.

חסרונות הגנת קו זמן מוגדר

עם מספר גדול של חלקים בקו, הרלאי הקרוב למקור יש לו עיכוב ארוך יותר, מה שאומר שתקלות קרובות למקור ייקחו זמן רב יותר להפרדה, אולי גורמות לנזק קשה.

הגנה על קו זרם עודף באמצעות רלאי הפכי

ה недостаток, который мы обсудили в защите от перегрузки по току с фиксированным временем, можно легко преодолеть, используя реле обратного времени. В обратном реле время срабатывания обратно пропорционально току короткого замыкания.

На приведенной выше схеме общая настройка времени реле в точке D минимальна, и эта временная настройка последовательно увеличивается для реле, связанных с точками, ближе к точке A.

В случае любого повреждения в точке F, очевидно, сработает выключатель CB-3 в точке D. Если CB-3 не сработает, сработает CB-2, так как общее время настройки больше в этом реле в точке C.

Даже если реле, ближайшее к источнику, имеет самую длинную настройку, оно сработает быстрее при крупной аварии, близкой к источнику, потому что его время срабатывания обратно пропорционально току короткого замыкания.

Over Current Protection of Parallel Feeders

For maintaining stability of the system it is required to feed a load from source by two or more than two feeders in parallel. If fault occurs in any of the feeders, only that faulty feeder should be isolated from the system in order to maintain continuity of supply from source to load. This requirement makes the protection of parallel feeders little bit more complex than simple non direction over current protection of line as in the case of radial feeders. The protection of parallel feeder requires to use directional relays and to grade the time setting of relay for selective tripping.

There are two feeders connected in parallel from source to load. Both of the feeders have non-directional over current relay at source end. These relays should be inverse time relay. Also both of the feeders have directional relay or reverse power relay at their load end. The reverse power relays used here should be instantaneous type. That means these relays should be operated as soon as flow of power in the feeder is reversed. The normal direction of power is from source to load.

Now, suppose a fault occurs at point F, say the fault current is I f.

This fault will get two parallel paths from source, one through circuit breaker A only and other via CB-B, feeder-2, CB-Q, load bus and CB-P. This is clearly shown in figure below, where IA and IB are current of fault shared by feeder-1 and feeder-2 respectively.

As per Kirchoff’s current law, I A + IB = If.

Now, IA is flowing through CB-A, IB is flowing through CB-P. As the direction of flow of CB-P is reversed it will trip instantly. But CB-Q will not trip as flow of current (power) in this circuit breaker is not reversed. As soon as CB-P is tripped, the fault current IB stops flowing through feeder and hence there is no question of further operating of inverse time over current relay. IA still continues to flow even CB-P is tripped. Then because of over current IA, CB-A will trip. In this way the faulty feeder is isolated from system.

Differential Pilot Wire Protection

This is simply a differential protection scheme applied to feeders. Several differential schemes are applied for protection of line but Mess Price Voltage balance system and Translay Scheme are most popularly used.

Merz Price Balance System

The working principle of Merz Price Balance system is quite simple. In this scheme of line protection, identical CT is connected to each of the both ends of the line. The polarity of the CTs is same. The secondary of these current transformer and operating coil of two instantaneous relays are formed a closed loop as shown in the figure below. In the loop pilot wire is used to connect both CT secondary and both relay coil as shown.

Now, from the figure it is quite clear that when the system is under normal condition, there would not be any current flowing through the loop as the secondary current of one CT will cancel out secondary current of other CT.

Now, if any fault occurs in the portion of the line between these two CTs, the secondary current of one CT will no longer equal and opposite of secondary current of other CT. Hence there would be a resultant circulating current in the loop.

Due to this circulating current, the coil of both relays will close the trip circuit of associate circuit breaker. Hence, the faulty line will be isolated from both ends.