Försörjningslinjeskydd

Strömförsörjningslinjeskydd

Definition

Strömförsörjningslinjeskydd syftar till att skydda elektriska försörjningslinjer mot fel för att säkerställa en oavbruten strömförsörjning i nätet. Försörjningslinjer överför elektrisk energi från ombordssättningar till belastningsänden. Eftersom deras roll är avgörande i eldistributionsnätet, är det av yttersta vikt att skydda försörjningslinjerna mot olika typer av fel. De primära kraven för strömförsörjningslinjeskydd är följande:

• Selektiv utsläckning: Vid kortslutning bör endast den närmaste brytaren till felet öppnas, medan alla andra brytare förblir stängda. Detta minimerar påverkan på strömförsörjningen och begränsar omfattningen av driftstopp.

• Reserveskydd: Om den närmaste brytaren till felet inte öppnas, måste angränsande brytare fungera som reserveskydd för att isolera den defekta sektionen. Denna redundans säkerställer systemets tillförlitlighet.

• Optimal relärespons: Reläernas drifttid bör minimeras för att upprätthålla systemstabilitet samtidigt som onödig utsläckning av friska kretsar undviks. Detta balanserade förhållande är viktigt för effektiv felhantering.

Tidsgraduerat skydd

Tidsgraduerat skydd är ett schema som innebär att drifttider för reläer sätts i sekvens. Denna metod säkerställer att vid fel bara den minsta möjliga delen av elkretsen isoleras, vilket minimerar störning av den totala strömförsörjningen. Praktiska tillämpningar av tidsgraduerat skydd beskrivs nedan.

Skydd av radieformade försörjningslinjer

Ett radiellt strömsystem kännetecknas av enidirektionsströmflöde, från generatorn eller försörjningskällan mot belastningsänden. Dock har detta system en betydande nackdel: vid fel blir det svårt att bibehålla strömförsörjningens kontinuitet vid belastningsänden.

I ett radiellt system där flera försörjningslinjer är kopplade i serie, som illustreras i figuren, är målet att isolera den minsta möjliga sektionen av systemet vid fel. Tidsgraduerat skydd uppnår detta mål effektivt. Överströmskyddssystemet konfigureras så att ju längre bort en relä är från genereringsstationen, desto kortare är dess drifttid. Denna hierarkiska tidsinställningsmekanism säkerställer att fel rensas så nära källan som möjligt, vilket minimerar påverkan på resten av systemet.

När ett fel uppstår på SS4 bör relä OC5 vara det första som agerar, snarare än något annat relä. Detta innebär att drifttiden för relä OC4 måste vara kortare än för relä OC3, och så vidare. Detta visar tydligt behovet av korrekt tidsgraduering för dessa reläer. Minimalklockintervall mellan två angränsande brytare fastställs av summan av deras egna rengöringstider och en liten säkerhetssmarginal.

För vanligt använda brytare är minimidiskriminerande tid mellan brytare under justering cirka 0,4 sekunder. Tidsinställningarna för reläerna OC1, OC2, OC3, OC4 och OC5 är inställda på 0,2 sekunder, 1,5 sekunder, 1,5 sekunder, 1,0 sekunder, 0,5 sekunder respektive omedelbart. Utöver tidsgradueringssystemet är det viktigt att drifttiden för allvarliga fel minimeras. Detta kan åstadkommas genom att koppla tidsbegränsande säkringar parallellt med tripsspolar.

Skydd av parallella försörjningslinjer

Parallella försörjningslinjeanslutningar används huvudsakligen för att säkerställa kontinuerlig strömförsörjning och lastfördelning. När ett fel uppstår i en skyddad försörjningslinje kommer skyddsenheten att identifiera och isolera den defekta linjen, vilket gör att de återstående linjerna omedelbart tar över den ökade lasten.

En av de enklaste och mest effektiva skyddsmetoderna för reläer i parallella försörjningslinjesystem innebär att använda tidsgraduerade överbelastningsreläer med invers tidskaraktäristik vid sändningsänden, kombinerat med omedelbara riktade eller omvänt effektskydd reläer vid mottagningsänden, som illustreras i figuren nedan. Denna konfiguration möjliggör snabb och exakt feldetektering och isolering, vilket ökar det parallella försörjningslinjesystemets totala tillförlitlighet och stabilitet.

När ett allvarligt fel F uppstår på någon av linjerna kommer ström att flöda in i felet från både sändnings- och mottagningsänden av linjen. Som ett resultat kommer strömflödets riktning genom reläet vid punkt D att vändas, vilket orsakar att reläet öppnas.

Den överdrivna strömmen kommer sedan att begränsas till punkt B tills dess överbelastningsrelä aktiveras och utlöser brytaren. Denna åtgärd fullständigt isolerar den defekta linjen, vilket gör att strömförsörjningen kan fortsätta genom den friska linjen. Denna metod är dock endast effektiv när felet är tillräckligt allvarligt för att vända strömflödet vid D. Därför införs differentiellt skydd utöver överbelastningsskydd vid båda ändar av linjen för att öka skyddssystemets tillförlitlighet.

Skydd av ringmain-system

Ringmain-systemet är ett interknutet nätverk som kopplar en serie kraftstationer via flera rutter. I detta system kan strömflödets riktning justeras efter behov, särskilt när interknutningar används.

Det grundläggande schemat för ett sådant system illustreras i figuren nedan, där G representerar genereringsstationen, och A, B, C och D betecknar ombordssättningar. Vid genereringsstationen flödar ström i en riktning, så tidsfördröjda överbelastningsreläer behövs inte. Tidsgraduerade överbelastningsreläer installeras vid ändarna av ombordssättningarna. Dessa reläer kommer endast att utlösas när en överbelastningsström flödar bort från de ombordssättningar de skyddar, vilket säkerställer selektiv felisolering och upprätthåller ringmain-systemets stabilitet.

När man går runt ringen i riktningen GABCD konfigureras reläerna på den fjärrsidan av varje station med progressivt minskande tidsfördröjningar. Vid genereringsstationen är tidsfördröjningen inställd till 2 sekunder; vid stationerna A, B och C är inställningarna 1,5 sekunder, 1,0 sekund respektive 0,5 sekund, medan reläet vid nästa relevanta punkt verkar omedelbart. På liknande sätt, när man går runt ringen i motsatt riktning, sätts reläerna på utgående sidor enligt ett motsvarande tidsfördröjningsmönster.

Vid ett fel som uppstår vid punkt F flödar ström in i felet via två distinkta vägar: ABF och DCF. De reläer som utlöses är de som ligger mellan ombordssättning B och felet F, samt mellan ombordssättning C och felet F. Denna konfiguration säkerställer att ett fel på en given sektion av ringmain-systemet endast leder till att de relevanta reläerna på den specifika sektionen agerar. Därför kan de oförändrade sektionerna av systemet fortsätta att fungera utan avbrott, vilket upprätthåller integriteten och tillförlitligheten i det totala elfördelningsnätet.