Cosa sono la protezione delle linee o dei feeder?

Cos'è la protezione delle linee o dei rami di alimentazione?

Definizione della protezione delle linee di trasmissione

La protezione delle linee di trasmissione è un insieme di strategie utilizzate per rilevare e isolare i guasti sulle linee elettriche, garantendo la stabilità del sistema e riducendo i danni.

Protezione contro il sovracorrente graduata nel tempo

Questa può essere anche chiamata semplicemente protezione contro il sovracorrente delle linee di trasmissione elettrica. Discutiamo ora diversi schemi di protezione contro il sovracorrente graduata nel tempo.

Protezione del ramo radiale

Nel ramo radiale, l'energia scorre in una sola direzione, cioè dalla sorgente al carico. Questo tipo di rami può essere facilmente protetto utilizzando relè a tempo definito o relè a tempo inverso.

Protezione della linea con relè a tempo definito

Questo schema di protezione è molto semplice. In questo caso, la linea viene divisa in diverse sezioni e ogni sezione è dotata di un relè a tempo definito. Il relè più vicino alla fine della linea ha la regolazione temporale minima, mentre le regolazioni temporali degli altri relè aumentano successivamente verso la sorgente.

Ad esempio, supponiamo che ci sia una sorgente nel punto A, nella figura sottostante

Al punto D è installato l'interruttore CB-3 con un tempo di operazione del relè a 0,5 secondi. Successivamente, al punto C è installato un altro interruttore CB-2 con un tempo di operazione del relè a 1 secondo. L'interruttore successivo CB-1 è installato al punto B, che è il più vicino al punto A. Al punto B, il relè è impostato su un tempo di operazione di 1,5 secondi.

Ora, supponiamo che si verifichi un guasto al punto F. A causa di questo guasto, la corrente di guasto scorre attraverso tutti i trasformatori di corrente (TC) collegati nella linea. Ma poiché il tempo di operazione del relè al punto D è minimo, l'CB-3, associato a questo relè, tripperà per primo per isolare la zona difettosa dal resto della linea.

In caso in cui, per qualsiasi motivo, l'CB-3 non trippi, allora il relè successivo con tempo maggiore opererà per far tripolare l'interruttore associato. In questo caso, l'CB-2 tripperà. Se anche l'CB-2 non dovesse trippare, allora l'interruttore successivo, ovvero l'CB-1, tripperà per isolare la maggior parte della linea.

Vantaggi della protezione a tempo definito della linea

Il principale vantaggio di questo schema è la sua semplicità. Il secondo grande vantaggio è che, in caso di guasto, solo l'interruttore più vicino alla sorgente rispetto al punto di guasto opererà per isolare la posizione specifica della linea.

Svantaggi della protezione a tempo definito della linea

Con molte sezioni in una linea, il relè vicino alla sorgente ha un ritardo più lungo, il che significa che i guasti vicini alla sorgente impiegano più tempo per essere isolati, potenzialmente causando danni gravi.

Protezione della linea contro il sovracorrente con relè a tempo inverso

Lo svantaggio discusso nella protezione a tempo definito contro il sovracorrente della linea di trasmissione, può essere facilmente superato utilizzando relè a tempo inverso. Nel relè a tempo inverso, il tempo di operazione è inversamente proporzionale alla corrente di guasto.

Nella figura sopra, la regolazione temporale complessiva del relè al punto D è minima e successivamente questa regolazione temporale aumenta per i relè associati ai punti verso il punto A.

In caso di guasto al punto F, ovviamente tripperà l'CB-3 al punto D. In caso di mancato apertura dell'CB-3, l'CB-2 sarà attivato poiché la regolazione temporale complessiva è maggiore in quel relè al punto C.

Anche se il relè più vicino alla sorgente ha la regolazione temporale più lunga, tripperà più velocemente se si verifica un guasto grave vicino alla sorgente perché il suo tempo di operazione è inversamente proporzionale alla corrente di guasto.

Protezione contro il sovracorrente dei rami paralleli

Per mantenere la stabilità del sistema, è necessario alimentare un carico da due o più rami in parallelo. Se si verifica un guasto in uno dei rami, solo quel ramo difettoso dovrebbe essere isolato dal sistema per mantenere la continuità dell'alimentazione dalla sorgente al carico. Questo requisito rende la protezione dei rami paralleli un po' più complessa rispetto alla semplice protezione non direzionale contro il sovracorrente della linea, come nel caso dei rami radiali. La protezione dei rami paralleli richiede l'uso di relè direzionali e la graduazione delle regolazioni temporali dei relè per il tripolio selettivo.

Ci sono due rami connessi in parallelo dalla sorgente al carico. Entrambi i rami hanno un relè non direzionale contro il sovracorrente all'estremità della sorgente. Questi relè dovrebbero essere relè a tempo inverso. Inoltre, entrambi i rami hanno un relè direzionale o un relè di potenza inversa all'estremità del carico. I relè di potenza inversa utilizzati qui dovrebbero essere di tipo istantaneo. Ciò significa che questi relè dovrebbero operare appena il flusso di potenza nel ramo viene invertito. La direzione normale del flusso di potenza è dalla sorgente al carico.

Ora, supponiamo che si verifichi un guasto al punto F, diciamo che la corrente di guasto è I f.

Questo guasto avrà due percorsi paralleli dalla sorgente, uno attraverso l'interruttore A soltanto e l'altro via CB-B, ramo-2, CB-Q, bus di carico e CB-P. Questo è chiaramente mostrato nella figura sottostante, dove IA e IB sono le correnti di guasto condivise dal ramo-1 e dal ramo-2 rispettivamente.

Secondo la legge di Kirchhoff, I A + IB = If.

Ora, IA scorre attraverso l'CB-A, IB scorre attraverso l'CB-P. Poiché la direzione di flusso dell'CB-P è invertita, esso tripperà istantaneamente. Tuttavia, l'CB-Q non tripperà poiché il flusso di corrente (potenza) in questo interruttore non è invertito. Non appena l'CB-P è trippato, la corrente di guasto IB smette di scorrere attraverso il ramo e quindi non c'è bisogno di ulteriori operazioni del relè a tempo inverso contro il sovracorrente. IA continua a scorrere anche dopo che l'CB-P è trippato. Quindi, a causa della sovracorrente IA, l'CB-A tripperà. In questo modo, il ramo difettoso è isolato dal sistema.

Protezione differenziale a filo pilota

Questo è semplicemente uno schema di protezione differenziale applicato ai rami. Vengono applicati diversi schemi differenziali per la protezione della linea, ma i sistemi di bilanciamento tensione Mess Price e lo schema Translay sono i più comunemente utilizzati.

Sistema di bilanciamento Mess Price

Il principio di funzionamento del sistema di bilanciamento Mess Price è abbastanza semplice. In questo schema di protezione della linea, un TC identico è collegato a ciascuna delle due estremità della linea. La polarità dei TC è la stessa. Il secondario di questi trasformatori di corrente e la bobina di azionamento di due relè istantanei formano un circuito chiuso come mostrato nella figura sottostante. Nel circuito, un filo pilota è utilizzato per connettere entrambi i secondari del TC e entrambe le bobine del relè come mostrato.

Ora, dalla figura è chiaro che quando il sistema è in condizioni normali, non ci sarà alcuna corrente che scorre nel circuito, poiché la corrente secondaria di un TC annullerà la corrente secondaria dell'altro TC.

Ora, se si verifica un guasto in una porzione della linea tra questi due TC, la corrente secondaria di un TC non sarà più uguale e opposta alla corrente secondaria dell'altro TC. Pertanto, ci sarà una corrente circolante risultante nel circuito.

A causa di questa corrente circolante, la bobina di entrambi i relè chiuderà il circuito di tripolio dell'interruttore associato. Pertanto, la linea difettosa sarà isolata da entrambe le estremità.