Что такое защита линий или фидеров?

Что такое защита линий или фидеров?

Определение защиты линий передачи

Защита линий передачи — это набор стратегий, используемых для обнаружения и изоляции неисправностей на линиях электропередач, обеспечивая устойчивость системы и снижая повреждения.

Защита с временной градацией от перегрузки по току

Эту защиту также можно назвать просто защитой от перегрузки по току линии электропередач. Давайте обсудим различные схемы защиты с временной градацией от перегрузки по току.

Защита радиального фидера

В радиальном фидере электроэнергия течет только в одном направлении, от источника к нагрузке. Такие фидеры можно легко защитить, используя реле с определенным временем или обратным временем.

Защита линии реле с определенным временем

Эта схема защиты очень проста. Здесь вся линия делится на разные секции, и каждая секция оснащена реле с определенным временем. Реле, ближайшее к концу линии, имеет минимальное время срабатывания, а время срабатывания других реле последовательно увеличивается по направлению к источнику.

Например, предположим, что источник находится в точке A, как показано на рисунке ниже

В точке D установлен выключатель CB-3 с определенным временем срабатывания реле 0,5 сек. Последовательно, в точке C установлен другой выключатель CB-2 с определенным временем срабатывания реле 1 сек. Следующий выключатель CB-1 установлен в точке B, которая ближе всего к точке A. В точке B реле установлено с временем срабатывания 1,5 сек.

Теперь, предположим, что произошла неисправность в точке F. Из-за этой неисправности ток неисправности проходит через все трансформаторы тока (CT), подключенные к линии. Но поскольку время срабатывания реле в точке D минимально, выключатель CB-3, связанный с этим реле, сработает первым, чтобы изолировать зону неисправности от остальной части линии.

Если по какой-либо причине CB-3 не сработает, то следующее реле с более длительным временем срабатывания сработает, чтобы инициировать срабатывание связанного выключателя. В этом случае сработает CB-2. Если CB-2 также не сработает, то следующий выключатель, то есть CB-1, сработает, чтобы изолировать большую часть линии.

Преимущества защиты линии с определенным временем

Основное преимущество этой схемы — простота. Второе основное преимущество заключается в том, что при неисправности сработает только ближайший выключатель к источнику от точки неисправности, чтобы изолировать конкретную позицию линии.

Недостатки защиты линии с определенным временем

При наличии многих секций в линии, реле, ближайшее к источнику, имеет более длительную задержку, что означает, что неисправности, близкие к источнику, будут изолироваться дольше, что может привести к серьезным повреждениям.

Защита линии от перегрузки по току инверсными реле

Недостаток, о котором мы говорили в защите линии с определенным временем, можно легко преодолеть, используя инверсные реле. В инверсных реле время срабатывания обратно пропорционально току неисправности.

На рисунке выше общее время срабатывания реле в точке D минимально, и это время последовательно увеличивается для реле, связанных с точками, расположенными ближе к точке A.

При возникновении неисправности в точке F, очевидно, сработает CB-3 в точке D. Если CB-3 не сработает, сработает CB-2, так как общее время срабатывания этого реле в точке C больше.

Даже если реле, ближайшее к источнику, имеет самое длинное время срабатывания, оно сработает быстрее при возникновении серьезной неисправности близко к источнику, так как его время срабатывания обратно пропорционально току неисправности.

Защита от перегрузки по току параллельных фидеров

Для поддержания устойчивости системы необходимо питать нагрузку от источника двумя или более фидерами параллельно. Если происходит неисправность в любом из фидеров, только этот неисправный фидер должен быть изолирован от системы, чтобы обеспечить непрерывность питания от источника к нагрузке. Это требование делает защиту параллельных фидеров немного более сложной, чем простую ненаправленную защиту от перегрузки по току линии, как в случае радиальных фидеров. Защита параллельных фидеров требует использования направленных реле и градации времени срабатывания реле для выборочного срабатывания.

Есть два фидера, соединенных параллельно от источника к нагрузке. Оба фидера имеют ненаправленные реле от перегрузки по току на стороне источника. Эти реле должны быть инверсными. Также оба фидера имеют направленные реле или реле обратной мощности на их стороне нагрузки. Реле обратной мощности, используемые здесь, должны быть мгновенного типа. То есть эти реле должны срабатывать сразу, как только поток мощности в фидере изменяется. Нормальное направление мощности — от источника к нагрузке.

Теперь, предположим, что произошла неисправность в точке F, скажем, ток неисправности I f.

Эта неисправность получит два параллельных пути от источника, один через выключатель A и другой через CB-B, фидер-2, CB-Q, шину нагрузки и CB-P. Это четко показано на рисунке ниже, где IA и IB — это токи неисправности, распределяемые между фидером-1 и фидером-2 соответственно.

Согласно закону Кирхгофа, I A + IB = If.

Теперь, IA течет через CB-A, IB течет через CB-P. Поскольку направление тока в CB-P меняется, он сработает мгновенно. Но CB-Q не сработает, так как поток тока (мощности) в этом выключателе не меняется. Как только CB-P сработает, ток неисправности IB перестанет течь через фидер, и поэтому нет вопроса о дальнейшем срабатывании инверсного реле от перегрузки по току. IA продолжает течь даже после того, как CB-P сработает. Затем из-за перегрузки по току IA, CB-A сработает. Таким образом, неисправный фидер изолируется от системы.

Дифференциальная защита с пилотными проводами

Это просто дифференциальная схема защиты, применяемая к фидерам. Существует несколько дифференциальных схем защиты линий, но наиболее популярны система баланса напряжений Мерца-Прайса и схема Translay.

Система баланса напряжений Мерца-Прайса

Принцип работы системы баланса напряжений Мерца-Прайса довольно прост. В этой схеме защиты линии на каждом конце линии подключены идентичные трансформаторы тока (ТТ). Полярность ТТ одинакова. Вторичные обмотки этих трансформаторов тока и рабочие катушки двух мгновенных реле образуют замкнутую цепь, как показано на рисунке ниже. В цепи используется пилотный провод для соединения вторичных обмоток обоих ТТ и обеих катушек реле, как показано.

Теперь, из рисунка ясно, что при нормальных условиях работы системы, ток не будет течь через цепь, так как вторичный ток одного ТТ компенсируется вторичным током другого ТТ.

Если же происходит неисправность в части линии между этими двумя ТТ, вторичный ток одного ТТ больше не будет равен и противоположен вторичному току другого ТТ. Поэтому в цепи появится циркулирующий ток.

Из-за этого циркулирующего тока, катушки обоих реле закроют цепь срабатывания связанных выключателей. Таким образом, неисправная линия будет изолирована с обоих концов.