Protezione della barra di raccordo | Schema di protezione differenziale della barra di raccordo

Inizialmente, per la protezione della barra si utilizzavano solo relè di sovracorrente convenzionali. Tuttavia, si desidera che un guasto in qualsiasi alimentatore o trasformatore collegato alla barra non disturbi il sistema della barra. In considerazione di ciò, i tempi di intervento dei relè di protezione della barra sono stati resi lunghi. Quindi, quando si verifica un guasto sulla barra stessa, impiega molto tempo per isolare la barra dalla sorgente, il che può causare danni significativi al sistema della barra.
Nel recente passato, sono stati applicati relè di protezione a distanza della seconda zona sui rami d'ingresso, con tempi di intervento compresi tra 0,3 e 0,5 secondi, per la protezione della barra.
Tuttavia, questo schema ha anche un grande svantaggio: non è in grado di discriminare la sezione difettosa della barra.
Attualmente, i sistemi elettrici di potenza gestiscono quantità enormi di energia. Pertanto, qualsiasi interruzione nel sistema della barra comporta grandi perdite per l'azienda. Diventa quindi essenziale isolare solo la sezione difettosa della barra in caso di guasto.

Un altro svantaggio dello schema di protezione a distanza della seconda zona è che, a volte, il tempo di spegnimento non è abbastanza breve da garantire la stabilità del sistema.
Per superare le difficoltà menzionate, viene comunemente applicato lo schema di protezione differenziale della barra con un tempo di intervento inferiore a 0,1 secondi, a molti sistemi di barra SHT.

Protezione Differenziale della Barra

Protezione Differenziale di Corrente

Lo schema di protezione della barra, coinvolge la legge di Kirchhoff, che afferma che la corrente totale che entra in un nodo elettrico è esattamente uguale alla corrente totale che ne esce.
Pertanto, la corrente totale che entra in una sezione della barra è uguale alla corrente totale che ne esce.

Il principio della protezione differenziale della barra è molto semplice. Qui, le secondarie dei CT sono connesse in parallelo. Ciò significa che, i terminali S1 di tutti i CT sono collegati insieme e formano un filo di barra. Analogamente, i terminali S2 di tutti i CT sono collegati insieme per formare un altro filo di barra.
Un relè di scatto è collegato tra questi due fili di barra.

Nella figura sopra, assumiamo che, in condizioni normali, gli alimentatori A, B, C, D, E e F portino correnti IA, IB, IC, ID, IE e IF.
Ora, secondo la legge di Kirchhoff,

Essenzialmente, tutti i CT utilizzati per la protezione differenziale della barra hanno lo stesso rapporto di corrente. Pertanto, la somma di tutte le correnti secondarie deve essere anch'essa uguale a zero.

Ora, diciamo che la corrente attraverso il relè collegato in parallelo con tutte le secondarie dei CT, è iR, e iA, iB, iC, iD, iE e iF sono le correnti secondarie.
Ora, applichiamo la KCL al nodo X. Secondo la KCL al nodo X,

Quindi, è chiaro che, in condizioni normali, non c'è corrente che fluisce attraverso il relè di protezione della barra. Questo relè è generalmente indicato come Relè 87. Ora, supponiamo che si verifichi un guasto in uno degli alimentatori, all'esterno della zona protetta. In quel caso, la corrente di guasto passerà attraverso la prima del CT di quell'alimentatore. Questa corrente di guasto è contribuita da tutti gli altri alimentatori collegati alla barra. Quindi, la parte contribuita della corrente di guasto fluisce attraverso il CT corrispondente dell'alimentatore rispettivo. Pertanto, in quella condizione di guasto, se applichiamo la KCL al nodo K, otterremo ancora, iR = 0.

Ciò significa che, in caso di guasto esterno, non c'è corrente che fluisce attraverso il relè 87. Ora, consideriamo una situazione in cui il guasto si verifica sulla barra stessa.
In questa condizione, anche la corrente di guasto è contribuita da tutti gli alimentatori collegati alla barra. Pertanto, in questa condizione, la somma di tutte le correnti di guasto contribuite è uguale alla corrente di guasto totale.
Ora, nel percorso del guasto non c'è un CT. (in un guasto esterno, sia la corrente di guasto che la corrente contribuita al guasto da diversi alimentatori hanno un CT nel loro percorso di flusso).

La somma di tutte le correnti secondarie non è più zero. È uguale all'equivalente secondario della corrente di guasto.
Ora, se applichiamo la KCL ai nodi, otterremo un valore non nullo di iR.
Quindi, in questa condizione, la corrente inizia a fluire attraverso il relè 87 e fa scattare l'interruttore corrispondente a tutti gli alimentatori collegati a questa sezione della barra.
Poiché tutti gli alimentatori in entrata e in uscita, collegati a questa sezione della barra, vengono scattati, la barra diventa morta.
Questo schema di protezione differenziale della barra è anche noto come protezione differenziale di corrente della barra.

Protezione Differenziale della Barra Settoriale

Durante la spiegazione del principio di funzionamento della protezione differenziale di corrente della barra, abbiamo mostrato una semplice barra non settoriale. Ma in sistemi di tensione moderatamente alta, la barra elettrica è settorializzata in più sezioni per aumentare la stabilità del sistema. Questo è fatto perché, un guasto in una sezione della barra non dovrebbe disturbare le altre sezioni del sistema. Pertanto, durante un guasto alla barra, l'intera barra sarebbe interrotta.
Facciamo un disegno e discutiamo della protezione della barra con due sezioni.

Qui, la sezione A della barra o zona A è delimitata dai CT1, CT2 e CT3 dove CT1 e CT2 sono CT di alimentatori e CT3 è il CT della barra.
Analogamente, la sezione B della barra o zona B è delimitata dai CT4, CT5 e CT6 dove CT4 è il CT della barra, CT5 e CT6 sono CT di alimentatori.
Pertanto, la zona A e B sono sovrapposte per assicurare che non ci sia alcuna zona lasciata indietro in questo schema di protezione della barra.
I terminali ASI di CT1, 2 e 3 sono collegati insieme per formare la barra secondaria ASI;
I terminali BSI di CT4, 5 e 6 sono collegati insieme per formare la barra secondaria BSI.
I terminali S2 di tutti i CT sono collegati insieme per formare una barra comune S2.
Ora, il relè di protezione della barra 87A per la zona A è collegato tra la barra ASI e S2.
Il relè 87B per la zona B è collegato tra la barra BSI e S2.
Questo schema di protezione differenziale della barra opera in modo simile alla semplice protezione differenziale di corrente della barra.
Cioè, qualsiasi guasto nella zona A, farà scattare solo CB1, CB2 e la barra CB.
Qualsiasi guasto nella zona B, farà scattare solo CB5, CB6 e la barra CB.
Pertanto, un guasto in qualsiasi sezione della barra isolerà solo quella porzione dal sistema attivo.
Nella protezione differenziale di corrente della barra, se i circuiti secondari dei CT o i fili di barra sono aperti, il relè potrebbe essere attivato per isolare la barra dal sistema attivo. Ma questo non è desiderabile.

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