Προστασία Τροφοδοτικών

Προστασία Παραγωγών

Ορισμός

Η προστασία των παραγωγών αναφέρεται στην προστασία των ηλεκτρικών παραγωγών από λάθη για να εξασφαλίζεται η αναλωτική παροχή ρεύματος του δικτύου. Οι παραγωγοί μεταφέρουν ηλεκτρική ενέργεια από τα υποσταθμία στο τέλος φορτίου. Λόγω του κρίσιμου ρόλου τους στο δίκτυο διανομής ρεύματος, η προστασία των παραγωγών από διάφορα είδη λαθών είναι απολύτως απαραίτητη. Τα βασικά απαιτήματα για την προστασία των παραγωγών είναι τα εξής:

• Επιλεκτική Αποσύνδεση: Κατά τη διάρκεια ενός γεγονότος σύντομης σύνδεσης, μόνο ο προστατικός στροβίλος που είναι πιο κοντά στο λάθος πρέπει να ανοίξει, ενώ όλοι οι άλλοι προστατικοί στροβίλοι παραμένουν κλειστοί. Αυτό μειώνει την επίδραση στην παροχή ρεύματος και μειώνει την έκταση των διακοπών.

• Υποστηρικτική Προστασία: Σε περίπτωση που ο προστατικός στροβίλος που είναι πιο κοντά στο λάθος αποτυγχάνει να ανοίξει, οι γειτονικοί προστατικοί στροβίλοι πρέπει να δράσουν ως υποστηρικτική προστασία για να απομονώσουν τον ενοχλητικό τομέα. Αυτή η επιπλέον προστασία εξασφαλίζει την αξιοπιστία του συνολικού συστήματος.

• Βέλτιστη Απάντηση Ρελέ: Η χρονική διάρκεια λειτουργίας των προστατικών ρελέ πρέπει να ελαχιστοποιηθεί για να διατηρηθεί η σταθερότητα του συστήματος, ενώ παράλληλα προστατεύονται τα υγιή τμήματα από αναγκαίες αποσυνδέσεις. Αυτή η ισορροπία είναι ζωτική για την αποτελεσματική χειρισμό των λαθών.

Χρονοεπιβαρυμένη Προστασία

Η χρονοεπιβαρυμένη προστασία είναι ένα σύστημα που περιλαμβάνει τον καθορισμό των χρόνων λειτουργίας των ρελέ με επιβαρυμένη ακολουθία. Αυτή η προσέγγιση εξασφαλίζει ότι, σε περίπτωση λάθους, μόνο το μικρότερο δυνατό μέρος του ηλεκτρικού συστήματος απομονώνεται, μειώνοντας έτσι τη διαταραχή στην συνολική παροχή ρεύματος. Οι πρακτικές εφαρμογές της χρονοεπιβαρυμένης προστασίας περιγράφονται παρακάτω.

Προστασία Ραδιαλών Παραγωγών

Ένα ραδιαλ σύστημα ρεύματος χαρακτηρίζεται από μονοδιεύθυνη ροή ρεύματος, που κινείται από τον γεννήτη ή την πηγή προμήθειας προς το τέλος φορτίου. Ωστόσο, αυτό το σύστημα έχει ένα σημαντικό μειονέκτημα: σε περίπτωση λάθους, είναι δύσκολο να διατηρηθεί η συνέχεια της παροχής ρεύματος στο τέλος φορτίου.

Σε ένα ραδιαλ σύστημα όπου πολλοί παραγωγοί είναι συνδεδεμένοι σε σειρά, όπως φαίνεται στο σχήμα, το στόχο είναι να απομονώνεται το μικρότερο δυνατό τμήμα του συστήματος όταν συμβεί ένα λάθος. Η χρονοεπιβαρυμένη προστασία επιτυγχάνει αποτελεσματικά αυτόν τον στόχο. Το σύστημα υπερβολικής ροής ρεύματος είναι ρυθμισμένο ώστε, όσο πιο μακριά είναι ένα ρελέ από τον γεννήτη, τόσο μικρότερη είναι η χρονική διάρκεια λειτουργίας του. Αυτός ο κατακερματισμός χρόνου εξασφαλίζει ότι τα λάθη εξαλείφονται όσο το δυνατόν πιο κοντά στην πηγή του προβλήματος, μειώνοντας την επίδραση στο υπόλοιπο σύστημα.

Όταν συμβεί ένα λάθος στο SS4, το ρελέ OC5 πρέπει να είναι το πρώτο που θα λειτουργήσει, παρά οποιοδήποτε άλλο ρελέ. Αυτό σημαίνει ότι η χρονική διάρκεια λειτουργίας του ρελέ OC4 πρέπει να είναι μικρότερη από αυτή του ρελέ OC3, και ούτω καθεξής. Αυτό δείχνει εξαρτημένα την ανάγκη για κατάλληλη χρονοεπιβάρυνση αυτών των ρελέ. Το ελάχιστο χρονικό διάστημα μεταξύ δύο γειτονικών προστατικών στροβίλων καθορίζεται από το άθροισμα των δικών τους χρόνων καθαρισμού και μια μικρή περιθώρια ασφάλειας.

Για τους συνηθισμένα χρησιμοποιούμενους προστατικούς στροβίλους, το ελάχιστο διακριτικό χρόνο μεταξύ στροβίλων κατά την προσαρμογή είναι περίπου 0.4 δευτερόλεπτα. Οι ρυθμίσεις χρόνου για τα ρελέ OC1, OC2, OC3, OC4, και OC5 έχουν οριστεί ως 0.2 δευτερόλεπτα, 1.5 δευτερόλεπτα, 1.5 δευτερόλεπτα, 1.0 δευτερόλεπτο, 0.5 δευτερόλεπτο, και αμέσως αντίστοιχα. Εκτός από το σύστημα χρονοεπιβάρυνσης, είναι σημαντικό να ελαχιστοποιείται ο χρόνος λειτουργίας για σοβαρά λάθη. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί με τη σύνδεση περιοριστικών ρελέ σε παράλληλη με τους στροβίλους αποσύνδεσης.

Προστασία Παράλληλων Παραγωγών

Οι παράλληλες συνδέσεις παραγωγών χρησιμοποιούνται κυρίως για να εξασφαλίζεται η συνεχής παροχή ρεύματος και η κατανομή του φορτίου. Όταν συμβεί ένα λάθος σε έναν προστατευμένο παραγωγό, το προστατικό συστηματικό στοιχείο θα αναγνωρίσει και θα απομονώσει τον ενοχλητικό παραγωγό, επιτρέποντας στους υπόλοιπους παραγωγούς να αναλάβουν αμέσως το αυξημένο φορτίο.

Μία από τις απλούστερες και πιο αποτελεσματικές μεθόδους προστασίας για τα ρελέ σε παράλληλα συστήματα παραγωγών περιλαμβάνει τη χρήση ρελέ υπερβολικής ροής ρεύματος με αντίστροφη χρονική χαρακτηριστική στο σημείο αποστολής, σε συνδυασμό με αμέσως αντιστρόφη ροή ρεύματος ή κατευθυντικά ρελέ στο σημείο λήψης, όπως φαίνεται στο σχήμα παρακάτω. Αυτή η διάταξη επιτρέπει την γρήγορη και ακριβή ανίχνευση και απομόνωση των λαθών, ενισχύοντας έτσι την συνολική αξιοπιστία και σταθερότητα του παράλληλου συστήματος παραγωγών.

Όταν συμβεί ένα σοβαρό λάθος F σε οποιαδήποτε από τις γραμμές, το ρεύμα θα ρέει προς το λάθος από το σημείο αποστολής και το σημείο λήψης. Αποτέλεσμα, η κατεύθυνση ροής ρεύματος μέσω του ρελέ στο σημείο D θα αντιστραφεί, προκαλώντας το ρελέ να ανοίξει.

Το υπερβολικό ρεύμα θα περιοριστεί στο σημείο B μέχρι το ρελέ υπερβολικής ροής ρεύματος να ενεργοποιηθεί και να αποσυνδεθεί ο προστατικός στροβίλος. Αυτή η ενέργεια απομονώνει εντελώς τον ενοχλητικό παραγωγό, επιτρέποντας τη συνέχιση της παροχής ρεύματος μέσω του υγιούς παραγωγού. Ωστόσο, αυτή η μέθοδος είναι αποτελεσματική μόνο όταν το λάθος είναι τόσο σοβαρό ώστε να αντιστρέψει την κατεύθυνση ροής ρεύματος στο D. Έτσι, η διαφορική προστασία ενσωματώνεται επιπλέον στην προστασία υπερβολικής ροής ρεύματος στα δύο άκρα της γραμμής για να ενισχύσει την αξιοπιστία του συστήματος προστασίας.

Προστασία Συστήματος Κυκλικής Μεταφοράς

Το σύστημα κυκλικής μεταφοράς είναι ένα δίκτυο σύνδεσης που συνδέει μια σειρά σταθμών παραγωγής ρεύματος μέσω πολλών διαδρομών. Σε αυτό το σύστημα, η κατεύθυνση ροής ρεύματος μπορεί να προσαρμοστεί όπως απαιτείται, ειδικά όταν χρησιμοποιούνται συνδέσεις.

Το βασικό σχήμα ενός τέτοιου συστήματος φαίνεται στο σχήμα παρακάτω, όπου G αντιπροσωπεύει τον σταθμό παραγωγής, ενώ A, B, C, και D αντιπροσωπεύουν υποσταθμία. Στον σταθμό παραγωγής, το ρεύμα ρέει με μονοδιεύθυνη κατεύθυνση, οπότε δεν χρειάζονται ρελέ υπερβολικής ροής ρεύματος με χρονικό καθυστέρηση. Τα ρελέ υπερβολικής ροής ρεύματος με χρονική καθυστέρηση εγκαταστάνται στα άκρα των υποσταθμίων. Αυτά τα ρελέ θα λειτουργήσουν μόνο όταν η υπερβολική ροή ρεύματος ρέει μακριά από τα υποσταθμία που προστατεύονται, εξασφαλίζοντας επιλεκτική απομόνωση των λαθών και διατηρώντας τη σταθερότητα του συστήματος κυκλικής μεταφοράς.

Κατά τη διάσχιση του κύκλου στην κατεύθυνση GABCD, τα ρελέ στην πλευρά των υποσταθμίων είναι ρυθμισμένα με σταδιακά μειωμένες χρονικές καθυστερήσεις. Στον σταθμό παραγωγής, η χρονική καθυστέρηση είναι 2 δευτερόλεπτα, στα υποσταθμία A, B, και C, οι ρυθμίσεις είναι 1.5 δευτερόλεπτα, 1.0 δευτερόλεπτο, και 0.5 δευτερόλεπτο αντίστοιχα, ενώ το ρελέ στο επόμενο σημαντικό σημείο λειτουργεί αμέσως. Ομοίως, κατά τη διάσχιση του κύκλου στην αντίθετη κατεύθυνση, τα ρελέ στην πλευρά εξόδου είναι ρυθμισμένα σύμφωνα με αντίστοιχο μοτίβο χρονικής καθυστέρησης.

Σε περίπτωση λάθους στο σημείο F, το ρεύμα ρέει προς το λάθος μέσω δύο διαφορετικών διαδρομών: ABF και DCF. Τα ρελέ που ενεργοποιούνται είναι εκείνα που βρίσκονται μεταξύ του υποσταθμίου B και του σημείου λάθους F, καθώς και μεταξύ του υποσταθμίου C και του σημείου λάθους F. Αυτή η διάταξη εξασφαλίζει ότι ένα λάθος σε οποιοδήποτε συγκεκριμένο τμήμα του συστήματος κυκλικής μεταφοράς θα προκαλέσει να λειτουργήσουν μόνο τα σχετικά ρελέ σε εκείνο το συγκεκριμένο τμήμα. Συνεπώς, τα μη επηρεασμένα τμήματα του συστήματος μπορούν να συνεχίσουν να λειτουργούν χωρίς διακοπή, διατηρώντας την ακεραιότητα και την αξιοπιστία του συνολικού δικτύου διανομής ρεύματος.