Zaštitni uređaj za ishodište

Zaštita vodiča

Definicija

Zaštita vodiča odnosi se na zaštitu električnih vodiča od grešaka kako bi se osigurala neprekidna snabdijevanje mrežom strujom. Vodiči prenose električnu energiju od pretvornih stanica do kraja opterećenja. Uzimajući u obzir njihov ključni značaj u distribucijskoj mreži, zaštita vodiča od različitih vrsta grešaka je izuzetno važna. Primarni zahtjevi za zaštitu vodiča su sljedeći:

• Selektivno isključivanje: Tijekom događaja kratkog spoja, samo prekidnik najbliži grešci treba otvoriti, dok ostali prekidnici ostaju zatvoreni. To smanjuje utjecaj na snabdijevanje strujom i smanjuje opseg pada napona.

• Rezervna zaštita: U slučaju da prekidnik najbliži grešci ne uspije otvoriti, susjedni prekidnici moraju djelovati kao rezervna zaštita kako bi izolirali defektan dio. Ova redundancija osigurava pouzdanost cijelog sustava.

• Optimalna reakcija releja: Vrijeme rada zaštitnih releja treba minimizirati kako bi se održala stabilnost sustava, sprečavajući neophodno isključivanje zdravih krugova. Ova ravnoteža je bitna za učinkovitu obradu grešaka.

Vremenski stupnjevita zaštita

Vremenski stupnjevita zaštita jest shema koja uključuje postavljanje radnih vremena releja u sekvenci. Ovaj pristup osigurava da kada dođe do greške, samo najmanji mogući dio električnog sustava bude izoliran, smanjujući prekid snabdijevanja strujom. Praktične primjene vremenski stupnjevite zaštite opisane su u nastavku.

Zaštita radijalnih vodiča

Radijalni sustav snabdijevanja strujom karakterizira se jednosmjernim tokom struje, od generatora ili izvora snabdijevanja prema kraju opterećenja. Međutim, ovaj sustav ima značajan nedostatak: u slučaju greške, održavanje kontinuiteta snabdijevanja strujom na kraju opterećenja postaje izazov.

U radijalnom sustavu gdje su povezani nizom više vodiča, kao što je prikazano na slici, cilj je izolirati najmanji mogući dio sustava kada dođe do greške. Vremenski stupnjevita zaštita učinkovito postiže taj cilj. Sustav zaštite nadstrujem konfiguriran je tako da što je relej dalje od generatorne stanice, to je kraće njegovo radno vrijeme. Ova hijerarhijska postavka vremena osigurava da se greške otklanjaju što bliže izvora problema, smanjujući utjecaj na ostatak sustava.

Kada dođe do greške na SS4, relej OC5 trebao bi biti prvi koji će raditi, umjesto bilo kojeg drugog releja. To znači da mora biti kraće radno vrijeme releja OC4 nego releja OC3, i tako dalje. To jasno pokazuje potrebu za pravilnim vremenskim stupnjevanjem ovih releja. Minimalni vremenski interval između dva susjedna prekidnika određen je zbrojem njihovih vlastitih vremena očišćivanja i malog sigurnosnog margina.

Za često korištene prekidnike, minimalno diskriminacijsko vrijeme između prekidnika tijekom podešavanja iznosi približno 0,4 sekunde. Vremenska postavka releja OC1, OC2, OC3, OC4 i OC5 postavljena je na 0,2 sekunde, 1,5 sekunde, 1,5 sekunde, 1,0 sekundu, 0,5 sekunde i trenutno redom. Pored vremenskog stupnjevanja, važno je minimizirati vrijeme rada za teške greške. To može biti postignuto vezivanjem vremenski ograničenih žičica paralelno s navijacima prekidnika.

Zaštita paralelnih vodiča

Paralelne veze vodiča uglavnom se koriste kako bi se osigurala neprekidna snabdijevanja strujom i distribuirao opterećenje. Kada dođe do greške na zaštićenom vodiču, zaštitni uređaj identificira i izolira defektan vodič, omogućujući preostalim vodičima da odmah preuzemu povećano opterećenje.

Jedan od najjednostavnijih i najučinkovitijih metoda zaštite releja u paralelnim sustavima vodiča uključuje upotrebu vremenski stupnjevitih releja nadstrujem s inverznim vremenskim svojstvima na pošiljačkom kraju, kombiniranih s trenutnim relejima obrnutog toka ili smjera na primateljskom kraju, kao što je prikazano na slici ispod. Ova konfiguracija omogućuje brzo i precizno otkrivanje i izolaciju grešaka, poboljšavajući ukupnu pouzdanost i stabilnost paralelnog sustava vodiča.

Kada dođe do teške greške F na bilo kojoj liniji, struja će teći u grešku sa obje strane, od pošiljačkog i primateljskog kraja linije. Rezultat toga je promjena smjera toka struje kroz relej u točki D, što uzrokuje da relej otvori.

Prevlačna struja zatim će biti ograničena na točku B dok se ne aktivira relej nadstrujem i ne isključi prekidnik. Ova akcija potpuno izolira defektan vodič, omogućujući nastavak snabdijevanja strujom kroz zdravi vodič. Međutim, ova metoda je učinkovita tek kada je greška dovoljno teška da promijeni smjer toka struje u D. Stoga se uključuje diferencijalna zaštita uz zaštitu nadstrujem na obje strane linije kako bi se poboljšala pouzdanost sustava zaštite.

Zaštita kolovoznog sustava

Kolovozni sustav jest interkonvezijska mreža koja povezuje niz elektrana putem više ruta. U ovom sustavu, smjer toka struje može se prilagoditi prema potrebi, posebno kada se koriste interkonvezijske veze.

Osnovni dijagram takvog sustava prikazan je na slici ispod, gdje G predstavlja generativnu stanicu, a A, B, C i D predstavljaju pretvorne stanice. Na generativnoj stanici, struja teče u jednom smjeru, pa vremenski zaporkasti releji nadstrujem nisu potrebni. Vremenski stupnjeviti releji nadstrujem instalirani su na krajevima pretvornih stanica. Ovi releji će raditi samo kada prevlačna struja teče udaljeno od pretvornih stanica koje štite, osiguravajući selektivnu izolaciju grešaka i održavajući stabilnost kolovoznog sustava.

Pri prolazu kroz kolovoz u smjeru GABCD, releji na daljnjim stranama svake stanice konfigurirani su s postepeno smanjujućim vremenskim zaporkama. Na generativnoj stanici, vremenska zaporka postavljena je na 2 sekunde; na stanicama A, B i C, postavke su 1,5 sekunde, 1,0 sekundu i 0,5 sekunde redom, dok relej na sljedećoj relevantnoj točki radi trenutno. Slično, kada se kreće oko kolovoznog sustava u suprotnom smjeru, releji na izlaznim stranama postavljeni su prema odgovarajućem vremenskom modelu zaporki.

U slučaju greške na točki F, struja teče u grešku putem dvije različite staze: ABF i DCF. Releji koji se aktiviraju nalaze se između pretvorne stanice B i točke greške F, kao i između pretvorne stanice C i točke greške F. Ova konfiguracija osigurava da greška na bilo kojem dijelu kolovoznog sustava podsticuje rad samo relevantnih releja na tom specifičnom dijelu. Stoga, nepristrane dijelove sustava mogu nastaviti funkcionirati bez prekida, održavajući integritet i pouzdanost ukupne mreže distribucije struje.