線路または給電線保護とは何ですか

ラインまたはフィーダ保護とは何ですか？

送電線保護の定義

送電線保護は、電力線路上の障害を検出し隔離することで、システムの安定性を確保し、損傷を軽減するための一連の戦略です。

時間重合過電流保護

これは、単に電力送電線路の過電流保護と呼ばれる場合もあります。時間重合過電流保護の異なるスキームについて議論しましょう。

放射状フィーダの保護

放射状フィーダでは、電力はソースから負荷に向かって一方通行となります。このタイプのフィーダは、定時リレーまたは逆時間リレーを使用して容易に保護することができます。

定時リレーによるライン保護

この保護スキームは非常に単純です。ここでは、全体のラインを異なるセクションに分割し、それぞれのセクションに定時リレーを設置します。ラインの端に最も近いリレーには最小の時間設定が与えられ、他のリレーの時間設定は順次ソースに向かって増加します。

たとえば、下図のようにA点にソースがあるとします

D点で、定時リレー動作時間0.5秒の回路ブレーカCB-3が設置されています。続いて、C点で定時リレー動作時間1秒の回路ブレーカCB-2が設置されています。次の回路ブレーカCB-1は、A点に最も近いB点に設置されており、B点のリレーは動作時間が1.5秒に設定されています。

ここで、F点で障害が発生すると仮定します。この障害により、故障電流がラインに接続されたすべての電流変換器またはCTを通ります。しかし、D点のリレーの動作時間が最も短いため、そのリレーに関連するCB-3が最初にトリップし、故障ゾーンをラインの残りの部分から切り離します。

もしCB-3がトリップしない場合は、次の高い時間設定のリレーが動作し、関連するCBをトリップさせます。この場合、CB-2がトリップします。CB-2もトリップしない場合は、次の回路ブレーカであるCB-1がトリップして、ラインの主要部分を切り離します。

定時ライン保護の利点

このスキームの主な利点は単純さです。第2の大きな利点は、障害時には障害点からソース側に最も近いCBのみが動作して、特定の位置のラインを切り離すことです。

定時ライン保護の欠点

多くのセクションを持つラインでは、ソースに近いリレーの遅延時間が長くなるため、ソース近くの障害が切り離されるまでに時間がかかり、深刻な損傷を引き起こす可能性があります。

逆時間リレーによる過電流ライン保護

先ほど述べた定時過電流保護の欠点は、逆時間リレーを使用することで簡単に克服できます。逆時間リレーでは、動作時間は障害電流に反比例します。

上記の図では、D点のリレーの全体的な時間設定が最小であり、それ以降の時間設定はA点に向かって順次増加しています。

F点での障害が発生した場合、明らかにD点のCB-3がトリップします。CB-3が開かない場合、C点のリレーの全体的な時間設定が高いため、CB-2が動作します。

ソースに最も近いリレーが最も長い設定を持っている場合でも、障害電流に反比例する動作時間のため、ソース近くで重大な障害が発生した場合にはより早くトリップします。

並列フィーダの過電流保護

システムの安定性を維持するために、ソースから2つ以上のフィーダを並列に使用して負荷に供給する必要があります。いずれかのフィーダで障害が発生した場合、その障害のあるフィーダのみをシステムから切り離すことにより、ソースから負荷への供給の継続性を維持する必要があります。この要件により、並列フィーダの保護は放射状フィーダの場合の単純な非方向性過電流保護よりも複雑になります。並列フィーダの保護には、方向性リレーを使用し、選択的トリップのためにリレーの時間設定を調整する必要があります。

ソースから負荷へと並列に接続された2つのフィーダがあります。両方のフィーダはソース側に非方向性過電流リレーを持っています。これらのリレーは逆時間リレーであるべきです。また、両方のフィーダは負荷側に方向性リレーまたは逆電力リレーを持っています。ここに使用される逆電力リレーは瞬時型であるべきです。つまり、フィーダ内の電力の流れが逆転した時点でこれらは動作するべきです。通常の電力の流れはソースから負荷へです。

さて、F点で障害が発生したとします。障害電流をIfとします。

この障害は、ソースから2つの並列パスを得ます。1つはCB-A経由のみで、もう1つはCB-B、フィーダ-2、CB-Q、負荷バス、およびCB-P経由です。下図に示すように、IAとIBはそれぞれフィーダ-1とフィーダ-2によって共有される障害電流です。

キルヒホッフの電流法則によれば、IA + IB = Ifです。

現在、IAはCB-Aを通過し、IBはCB-Pを通過しています。CB-Pの電流の流れの方向が逆転しているため、即座にトリップします。ただし、CB-Qは電流（電力）の流れが逆転していないため、トリップしません。CB-Pがトリップするとすぐに、フィーダを通過するIBの障害電流が停止するため、逆時間過電流リレーがさらに動作することはありません。IAはCB-Pがトリップした後も流れ続けます。その後、過電流IAによりCB-Aがトリップします。このようにして、障害のあるフィーダはシステムから切り離されます。

差動パイロットワイヤ保護

これは単にフィーダに適用される差動保護スキームです。ラインの保護にはいくつかの差動スキームが適用されますが、Merz Price Voltage Balance SystemとTranslay Schemeが最も一般的に使用されています。

Merz Price Balance System

Merz Price Balance Systemの動作原理は非常に単純です。このライン保護スキームでは、ラインの両端に同一のCTが接続されています。CTの極性は同じです。これらの電流変換器の二次側と2つの瞬時リレーの動作コイルが閉ループを形成しており、下図に示すようにパイロットワイヤが使用されています。

下図から明らかなように、システムが正常な状態にあるとき、一つのCTの二次電流が他のCTの二次電流を相殺するため、ループには電流が流れません。

これらの2つのCTの間に障害が発生した場合、一つのCTの二次電流はもう一つのCTの二次電流と等しくかつ反対向きではなくなります。そのため、ループ内に結果的な循環電流が生じます。

この循環電流により、両方のリレーのコイルが関連する回路ブレーカのトリップ回路を閉じます。よって、故障したラインは両端から切り離されます。