Hva er linje- eller forsyningsledningsbeskyttelse?

Hva er linje- eller forsyningsledningsbeskyttelse?

Definisjon av overføringslinjebeskyttelse

Overføringslinjebeskyttelse er et sett med strategier som brukes for å oppdage og isolere feil i kraftledninger, for å sikre systemstabilitet og redusere skader.

Tidsgradert overstrømningssikring

Dette kan også refereres til som overstrømningssikring av elektriske kraftoverføringslinjer. La oss diskutere ulike skjemaer for tidsgradert overstrømningssikring.

Beskyttelse av radiell forsyningsledning

I en radiell forsyningsledning flyter strømmen bare i én retning, fra kilde til last. Denne type forsyningsledninger kan lett beskyttes ved bruk av enten bestemte tidsrelæer eller inverse tidsrelæer.

Linjebeskyttelse med bestemt tidsrelæ

Dette beskyttelsesskjemaet er veldig enkelt. Her deles hele linjen inn i ulike seksjoner, og hver seksjon blir utstyrt med et bestemt tidsrelæ. Relæet nærmest slutten av linjen har minimum tidsinnstilling, mens tidsinnstillingen for andre relæer økes gradvis mot kilden.

For eksempel, anta at det er en kilde i punkt A, i figuren nedenfor

I punkt D er sirkuitbryter CB-3 installert med bestemt tidsoperasjon på 0,5 sek. Deretter, i punkt C er en annen sirkuitbryter CB-2 installert med bestemt tidsoperasjon på 1 sek. Neste sirkuitbryter CB-1 er installert i punkt B, som er nærmest punkt A. I punkt B er relæet innstilt på tidsoperasjon på 1,5 sek.

Nå, anta at en feil oppstår i punkt F. På grunn av denne feilen vil feilstrømmen flyte gjennom alle strømtransformatorer (CTs) som er koblet til linjen. Men siden tidsoperasjonen av relæet i punkt D er minst, vil CB-3, forbundet med dette relæet, trippe først for å isolere feilsonen fra resten av linjen.

 Hvis CB-3 mislykkes med å tripp, vil neste høyere tidsrelæ operere for å initiere den forbundne CB til å tripp. I dette tilfellet vil CB-2 tripp. Hvis CB-2 også mislykkes med å tripp, vil neste sirkuitbryter, altså CB-1, tripp for å isolere stor del av linjen.

Fordeler med bestemt tidslinjebeskyttelse

Den største fordelen med dette skjemaet er enkelheten. Den andre store fordelen er at under feil vil kun den nærmeste CB mot kilden fra feilpunktet operere for å isolere spesifikk posisjon av linjen.

Nedside ved bestemt tidslinjebeskyttelse

Med mange seksjoner i en linje har relæet nær kilden en lengre forsinkelse, noe som betyr at feil nær kilden tar lenger tid å isolere, potensielt med alvorlige skader som følge.

Overstrømningssikring av linje med invers relæ

Denne svakheten vi nettopp diskuterte i bestemt tids-overstrømningssikring av overføringslinjer, kan lett overvinnas ved bruk av inverse tidsrelæer. I inverse relæer er tidsoperasjonen omvendt proporsjonal med feilstrømmen.

I figuren ovenfor er totalt tidsinnstilling av relæet i punkt D minst, og denne tidsinnstillingen økes gradvis for relæene forbundet med punktene mot punkt A.

Ved feil i punkt F vil CB-3 i punkt D selvfølgelig tripp. Hvis CB-3 mislykkes med å åpnes, vil CB-2 operere da totalt tidsinnstilling er høyere i dette relæet i punkt C.

Selv om relæet nærmest kilden har den lengste innstillingen, vil det tripp raskere hvis en stor feil oppstår nær kilden, fordi operasjonstiden er omvendt proporsjonal med feilstrømmen.

Overstrømningssikring av parallelle forsyningsledninger

For å opprettholde systemets stabilitet kreves det å forsyne en last fra kildet med to eller flere forsyningsledninger i parallel. Hvis en feil oppstår i noen av forsyningsledningene, skal kun den feilfulle forsyningsledningen isoleres fra systemet for å opprettholde kontinuiteten av forsyningen fra kilde til last. Dette kravet gjør beskyttelsen av parallelle forsyningsledninger litt mer kompleks enn enkel ikke-retningsoverstrømningssikring av linje som i tilfelle radielle forsyningsledninger. Beskyttelsen av parallelle forsyningsledninger krever bruk av retningssensitivt relæ og gradvis tidsinnstilling av relæ for selektiv tripping.

Det er to forsyningsledninger koblet i parallel fra kilde til last. Begge forsyningsledningene har ikke-retningsoverstrømningssikring ved kildesiden. Disse relæene bør være inverse tidsrelæ. Begge forsyningsledninger har også retningssensitivt relæ eller reversiv effektrelève ved lastsiden. De reversive effektrelevene som brukes her bør være øyeblikksmessig type. Det betyr at disse relæene skal operere umiddelbart når strømretningen i forsyningsledningen snus. Normal strømretning er fra kilde til last.

Nå, la oss anta at en feil oppstår i punkt F, si at feilstrømmen er If.

Denne feilen vil få to parallelle veier fra kilden, en gjennom sirkuitbryter A bare og en annen via CB-B, forsyningsledning-2, CB-Q, lastbuss og CB-P. Dette vises tydelig i figuren nedenfor, der IA og IB er feilstrømmen delt av forsyningsledning-1 og forsyningsledning-2 henholdsvis.

Ifølge Kirchhoffs strømlag, IA + IB = If.

Nå, IA flyter gjennom CB-A, IB flyter gjennom CB-P. Da strømretningen til CB-P snur, vil den trippe øyeblikkelig. Men CB-Q vil ikke trippe fordi strømretningen (effekten) i denne sirkuitbryteren ikke snur. Så snart CB-P tripper, stopper feilstrømmen IB med å flyte gjennom forsyningsledningen, og dermed er det ingen spørsmål om videre operasjon av inverse tids-overstrømningssikring. IA fortsetter å flyte selv om CB-P tripper. Deretter, pga overstrømmingen IA, vil CB-A trippe. På denne måten blir den feilfulle forsyningsledningen isolert fra systemet.

Differensial pilottrådbeskyttelse

Dette er en enkel differensialbeskyttelsesskjema som anvendes på forsyningsledninger. Flere differensialskjemaer brukes for beskyttelse av linjer, men Mess Price Voltage balance system og Translay Scheme er de mest populære.

Merz Price Balance System

Arbeidsprinsippet for Merz Price Balance system er ganske enkelt. I dette skjemaet for linjebeskyttelse er identiske CT koblet til begge ender av linjen. Poleringen av CTene er den samme. Sekundærside av disse strømtransformatorer og driftsspole av to øyeblikksmessige relæer danner en lukket løkke som vist i figuren nedenfor. I løkken brukes pilottråd for å koble sekundærside av både CTene og begge relæspoler som vist.

Nå, ifra figuren er det ganske klart at når systemet er under normal betingelse, vil det ikke være noen strøm som flyter gjennom løkken fordi sekundærstrømmen av en CT vil nullstille sekundærstrømmen av den andre CT.

Nå, hvis noen feil oppstår i delen av linjen mellom disse to CTene, vil sekundærstrømmen av en CT ikke lenger være lik og motsatt av sekundærstrømmen av den andre CT. Derfor vil det være en resulterende omløpsstrøm i løkken.

Pga denne omløpsstrømmen, vil spolen av begge relæer lukke trippe-løkken av forbundne sirkuitbrytere. Dermed vil den feilfulle linjen bli isolert fra begge ender.