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, что обеспечивает стабильность системы и уменьшает повреждения.

Защита от перегрузки по току с временной градацией

Это также может быть названо просто защитой от перегрузки по току линии электропередач. Давайте обсудим различные схемы защиты от перегрузки по току с временной градацией.

Защита радиального фидера

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

Защита линии реле с определенным временем

Эта схема защиты очень проста. Здесь вся линия делится на разные участки, и каждый участок оснащается реле с определенным временем. Реле, ближайшее к концу линии, имеет минимальное время установки, в то время как время установки других реле последовательно увеличивается, приближаясь к источнику.

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

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

Теперь, предположим, что произошла неисправность в точке F. Из-за этой неисправности ток неисправности проходит через все трансформаторы тока (ТТ), подключенные к линии. Но так как время работы реле в точке D минимально, автоматический 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 сработает, чтобы инициировать работу связанного с ним автоматического выключателя. В этом случае сработает CB-2. Если CB-2 также не сработает, то следующий автоматический выключатель, то есть CB-1, сработает, чтобы изолировать большую часть линии.

Преимущества защиты линии с определенным временем

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

Недостатки защиты линии с определенным временем

При наличии многих участков на линии, реле, ближайшее к источнику, имеет более длительную задержку, что означает, что неисправности, близкие к источнику, требуют больше времени для изоляции, что потенциально может привести к серьезным повреждениям.

Защита линии от перегрузки по току обратными реле

Недостаток, о котором мы говорили в защите от перегрузки по току с определенным временем, можно легко преодолеть, используя обратные реле. В обратных реле время срабатывания обратно пропорционально току неисправности.

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

При любой неисправности в точке F очевидно сработает CB-3 в точке D. В случае отказа CB-3, CB-2 будет активирован, так как общее время установки этого реле в точке C выше.

Даже если реле, ближайшее к источнику, имеет самое длинное время установки, оно сработает быстрее при серьезной неисправности, близкой к источнику, потому что его время срабатывания обратно пропорционально току неисправности.

Защита параллельных фидеров от перегрузки по току

Для поддержания стабильности системы необходимо подключать 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 сохранить непрерывность питания от источника к нагрузке. Это требование делает защиту параллельных фидеров немного более сложной, чем простую ненаправленную защиту от перегрузки по току, как в случае радиальных фидеров. Защита параллельных фидеров требует использования направленных реле и градации времени установки реле для выборочного срабатывания.

Есть два фидера, подключенных параллельно от источника к нагрузке. Оба фидера имеют ненаправленные реле от перегрузки по току на стороне источника. Эти реле должны быть обратными по времени. 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 сработать, как только поток мощности в фидере изменит направление. Нормальное направление потока мощности — от источника к нагрузке.

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

Эта неисправность получит два параллельных пути от источника, один через автоматический 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 — токи неисправности, распределенные 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 CB-P изменено, он сработает мгновенно. Однако CB-Q не сработает, так как направление тока (мощности) в этом автоматическом выключателе не изменено. Как только CB-P сработает, ток неисправности IB перестанет течь через фидер, и, следовательно, нет необходимости в дальнейшем срабатывании 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 по проводам пилота

Это просто дифференциальная схема защиты, применяемая к фидерам. Несколько дифференциальных схем применяются для защиты линий, но наиболее популярны система Мерца-Прайса и схема Транслэй.

Система Мерца-Прайса

Принцип работы системы Мерца-Прайса довольно прост. В этой схеме защиты линии, идентичные ТТ подключены к обоим концам линии. Полярность ТТ одинакова. Вторичные цепи этих трансформаторов тока и рабочие катушки двух мгновенных реле образуют замкнутую цепь, как показано на рисунке ниже. В цепи используется провод пилота для соединения вторичных цепей ТТ и катушек обоих 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 компенсирует вторичный ток другого ТТ.

Теперь, если произойдет неисправность в части линии между этими двумя ТТ, вторичный ток одного ТТ больше не будет равен и противоположен вторичному току другого ТТ. Следовательно, в цепи будет циркулировать результативный ток.

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