Forsyningbeskyttelse

Feederbeskyttelse

Definition

Feederbeskyttelse refererer til beskyttelse af elektriske feedere mod fejl for at sikre uafbrudt strømforsyning i nettet. Feedere transmitterer elektrisk energi fra understationer til belastningsenden. Givet deres vigtige rolle i strømforsyningen, er det af allerstørste betydning at beskytte feedere mod forskellige typer fejl. De primære krav for feederbeskyttelse er følgende:

• Selektiv afbrydning: Under et kortslutningshændelse skal kun den nærmeste bryder til fejlen åbne, mens alle andre brydere forbliver lukket. Dette minimere påvirkningen på strømforsyningen og reducerer omfanget af strømafbrydelser.

• Backupbeskyttelse: Hvis den nærmeste bryder til fejlen ikke åbner, skal de nærliggende brydere fungere som backupbeskyttelse for at isolere den defekte sektion. Denne redundans sikrer systemets pålidelighed.

• Optimal relæsvar: Driftstiden for beskyttelsesrelæerne skal være minimal for at opretholde systemets stabilitet, samtidig med at unødvendig afbrydning af sunde kredsløb undgås. Dette ligevægtspunkt er afgørende for effektiv fejlbehandling.

Tidsgraderet beskyttelse

Tidsgraderet beskyttelse er en metode, der involverer opsætning af driftstider for relæer i en sekventiel rækkefølge. Denne tilgang sikrer, at når en fejl opstår, kun den mindste mulige del af det elektriske system bliver isoleret, hvilket minimaliserer forstyrrelsen af den samlede strømforsyning. De praktiske anvendelser af tidsgraderet beskyttelse er beskrevet nedenfor.

Beskyttelse af radielle feedere

Et radielt strømsystem er karakteriseret ved en ensrettet strømstrøm, der går fra generator eller forsyningskilde mod belastningsenden. Dette system har dog en væsentlig ulempe: i tilfælde af en fejl bliver det udfordrende at opretholde strømforsyningens kontinuitet ved belastningsenden.

I et radielt system, hvor flere feedere er forbundet i serie, som illustreret i figuren, er målet at isolere den mindste mulige sektion af systemet, når en fejl opstår. Tidsgraderet beskyttelse opnår dette mål effektivt. Overstrøm-beskyttelsessystemet er konfigureret således, at jo længere et relæ er placeret fra genereringsstationen, des kortere er dets driftstid. Dette hierarkiske tidsindstillingsmekanisme sikrer, at fejl ryddes så tæt på fejlens kilde som muligt, hvilket reducerer påvirkningen på resten af systemet.

Når en fejl opstår på SS4, skal relæ OC5 være det første, der virker, snarere end noget andet relæ. Dette betyder, at driftstiden for relæ OC4 skal være kortere end driftstiden for relæ OC3, osv. Dette viser klart nødvendigheden af korrekt tidsgradering for disse relæer. Det minimale tidsinterval mellem to nabosættende kredsløbsbrydere fastsættes af summen af deres egne afbrydningstider og en lille sikkerhedsmargen.

For ofte anvendte kredsløbsbrydere er det minimale diskriminerende tid mellem brydere under justering cirka 0,4 sekunder. Tidsindstillingerne for relæer OC1, OC2, OC3, OC4 og OC5 er sat til henholdsvis 0,2 sekunder, 1,5 sekunder, 1,5 sekunder, 1,0 sekund, 0,5 sekund og øjeblikkelig. Ud over tidsgraderingssystemet er det afgørende, at driftstiden for alvorlige fejl er minimal. Dette kan opnås ved at forbinde tidsbegrænsede sikringselementer parallelt med trip-spiralerne.

Beskyttelse af parallelle feedere

Parallelle feederforbindelser anvendes hovedsagelig for at sikre uafbrudt strømforsyning og fordelt belastning. Når en fejl opstår i en beskyttet feeder, vil beskyttelsesenheden identificere og isolere den defekte feeder, hvilket gør, at de øvrige feedere umiddelbart kan overtage den øgede belastning.

En af de enkleste og mest effektive beskyttelsesmetoder for relæer i parallelle feeder-systemer involverer brug af tidsgraderede overlastrelæer med invers tidskarakteristik ved afsenderenden, kombineret med øjeblikkelige reverse-strøm eller retningsspecifikke relæer ved modtagerenden, som illustreret i figuren nedenfor. Denne konfiguration gør det muligt at hurtigt og præcist registrere og isolere fejl, hvilket forbedrer den samlede pålidelighed og stabilitet af det parallelle feeder-system.

Når en alvorlig fejl F opstår på en af linjerne, vil strøm flyde ind i fejlen fra både afsender- og modtagerenden af linjen. Dette vil føre til, at strømstrømmens retning gennem relæet ved punkt D vil vendes, hvilket vil få relæet til at åbne.

Den overdreven strøm vil derefter blive begrænset til punkt B, indtil dens overlastrelæ aktiveres og afbryder kredsløbsbryderen. Dette handling isolerer den defekte feeder fuldstændigt, hvilket gør, at strømforsyningen kan fortsætte gennem den sunde feeder. Dog er denne metode kun effektiv, når fejlen er alvorlig nok til at vende strømstrømmen ved D. Derfor er differentialbeskyttelse inkluderet i tillegg til overlastbeskyttelse ved begge ender af linjen for at forbedre beskyttelsessystemets pålidelighed.

Beskyttelse af ringnetværksystem

Ringnetværksystemet er et interkonnecteringsnet, der forbinder en række strømstations via flere ruter. I dette system kan strømstrømmens retning justeres efter behov, især når interkonnekteringer anvendes.

Det grundlæggende skema for et sådant system er illustreret i figuren nedenfor, hvor G repræsenterer genereringsstationen, og A, B, C og D betegner understationer. Ved genereringsstationen flyder strøm i en enkelt retning, så tidsforsinkede overlastrelæer er ikke nødvendige. Tidsgraderede overlastrelæer er installeret ved enderne af understationerne. Disse relæer vil kun afbryde, når en overlaststrøm flyder væk fra understationerne, de beskytter, hvilket sikrer selektiv fejlisolering og opretholder ringnetværkssystemets stabilitet.

Når man bevæger sig rundt i ringen i retningen GABCD, er relæerne på den fjerne side af hver station konfigureret med progressivt faldende tidsforskydninger. Ved genereringsstationen er tidsforskydningen sat til 2 sekunder; ved stationer A, B og C er indstillingerne 1,5 sekunder, 1,0 sekund og 0,5 sekund henholdsvis, mens relæet ved det næste relevante punkt virker øjeblikkeligt. Ligeledes, når man bevæger sig rundt i ringen i den modsatte retning, er relæerne på udgående sider sat i overensstemmelse med et tilsvarende tidsforskydningsmønster.

Hvis en fejl opstår ved punkt F, vil strøm flyde ind i fejlen via to separate ruter: ABF og DCF. De relæer, der aktiveres, er dem, der er placeret mellem understation B og fejlpunktet F, samt mellem understation C og fejlpunktet F. Denne konfiguration sikrer, at en fejl på en given sektion af ringnetværksystemet kun vil få de relevante relæer på den specifikke sektion til at virke. Konsekvensen er, at de upåvirkede sektioner af systemet kan fortsætte med at fungere uden forstyrrelse, hvilket opretholder integriteten og pålideligheden af det samlede strømforsyningssystem.