Ochrona szyn rozdzielczych
Gdy występuje uszkodzenie na szynach, całe zasilanie jest przerwane, a wszystkie nieuszkodzone linie są odłączone. Większość uszkodzeń szyn jest jednofazowych i często ma charakter tymczasowy. Uszkodzenia strefy szyn mogą wystąpić z różnych przyczyn, takich jak awaria izolatorów podtrzymujących, usterki w wyłącznikach, lub przypadkowe spadnięcie obcych przedmiotów na szyny. Aby usunąć uszkodzenie szyn, wszystkie obwody podłączone do uszkodzonego odcinka muszą być otwarte.
Najczęściej stosowane schematy ochrony strefy szyn obejmują:
Ochrona zapasowa dla szyn
Ochrona zapasowa reprezentuje prosty sposób ochrony szyn przed uszkodzeniami. Uszkodzenia na szynie często pochodzą z systemu zasilającego, co czyni ochronę zapasową systemu zasilającego niezbędna. Poniższy rysunek ilustruje podstawowe rozmieszczenie ochrony szyn. W tym przypadku szyna A jest chroniona przez mechanizm ochrony odległościowej szyny B. W przypadku uszkodzenia szyny A, urządzenie ochronne na szynie B zostanie aktywowane, z relajem działającym w ciągu 0,4 sekundy.
Gdy występuje uszkodzenie na szynach, całe zasilanie jest przerwane, a wszystkie nieuszkodzone linie są odłączone. Większość uszkodzeń szyn jest jednofazowych i często ma charakter tymczasowy. Uszkodzenia strefy szyn mogą wystąpić z różnych przyczyn, takich jak awaria izolatorów podtrzymujących, usterki w wyłącznikach, lub przypadkowe spadnięcie obcych przedmiotów na szyny. Aby usunąć uszkodzenie szyn, wszystkie obwody podłączone do uszkodzonego odcinka muszą być otwarte.
Najczęściej stosowane schematy ochrony strefy szyn obejmują:
Ochrona zapasowa dla szyn
Ochrona zapasowa reprezentuje prosty sposób ochrony szyn przed uszkodzeniami. Uszkodzenia na szynie często pochodzą z systemu zasilającego, co czyni ochronę zapasową systemu zasilającego niezbędna. Poniższy rysunek ilustruje podstawowe rozmieszczenie ochrony szyn. W tym przypadku szyna A jest chroniona przez mechanizm ochrony odległościowej szyny B. W przypadku uszkodzenia szyny A, urządzenie ochronne na szynie B zostanie aktywowane, z relajem działającym w ciągu 0,4 sekundy.
Ochrona prądu krążącego i relaj ochrony różnicowej napięcia
Ochrona prądu krążącego
W schemacie ochrony prądu krążącego, suma prądów transformatorów prądowych (CT) przepływa przez cewkę roboczą relaju. Gdy prąd przepływa przez cewki relaju, wskazuje to na obecność prądu krótkiego zwarcia w wtórnych częściach CT. W konsekwencji, relaj wysyła sygnał do wyłączników, nakazując im otworzyć swoje kontakty i izolować uszkodzony fragment systemu elektrycznego.
Jednak istotną wadą tego schematu ochrony jest to, że żelazosrdcowe transformatory prądowe mogą powodować błędną pracę relaju podczas zewnętrznych uszkodzeń. Magnetyczne właściwości żelazosrdcowych CT mogą prowadzić do nierównych stosunków transformacji prądu w warunkach nietypowych, co skutkuje fałszywym wyzwoleniem relaju.
Relaj ochrony różnicowej napięcia
Schemat relaju ochrony różnicowej napięcia wykorzystuje transformatory prądowe bez rdzenia, które oferują lepszą liniowość w porównaniu do ich żelazosrdcowych odpowiedników. Do zwiększenia liczby zwitków na stronie wtórnej tych CT używane są liniowe sprzęgi, które zwiększają wrażliwość i dokładność systemu ochrony.
W tym układzie, wtórne relaje są połączone szeregowo poprzez przewody pilotowe. Ponadto, cewka relaju jest również połączona szeregowo z drugim końcem odpowiedniego obwodu. Ta konfiguracja umożliwia bardziej precyzyjne porównanie wielkości elektrycznych, umożliwiając systemowi ochrony dokładne wykrywanie i reagowanie na wewnętrzne uszkodzenia, pozostając odporny na efekty, które powodują fałszywe działania w tradycyjnych schematach opartych na żelazosrdcowych CT.
W bezuszkodzonym systemie elektrycznym lub w przypadku zewnętrznych uszkodzeń, algebraiczna suma prądów wtórnych transformatorów prądowych (CT) równa się zero. Ta równowaga wynika z normalnego przepływu prądu przez zdrowe komponenty systemu, z CT dokładnie odzwierciedlającymi rozkład prądu. Jednak gdy w obszarze chronionym wystąpi wewnętrzne uszkodzenie, normalny przepływ prądu jest zakłócony. Prąd uszkodzenia przepływa przez relaj różnicowy, zakłócając wcześniej zrównoważony stan prądu.
Po wykryciu tego anomalnego przepływu prądu, relaj różnicowy aktywuje się. Szybko wydaje polecenie do związanych wyłączników, nakazując im otworzyć swoje kontakty. Szybkie izolowanie uszkodzonego fragmentu systemu, mechanizm ochrony różnicowej efektywnie zapobiega dalszym uszkodzeniom sprzętu i zapewnia stabilność całego systemu elektrycznego. Ta szybka reakcja pomaga minimalizować czas przestoju i potencjalne zagrożenia, zapewniając integralność sieci energetycznej.
