母線保護 | 母線差動保護方式
初期には、母線保護に従来の過電流リレーのみが使用されていました。しかし、母線上に接続されたフィーダーやトランスフォーマーの障害が母線システムを妨げないようにすることが望まれています。この観点から、母線保護リレーの時間設定は長く設定されています。そのため、母線自体に障害が発生した場合、ソースからの母線の分離に時間がかかり、母線システムに大きな損傷を与える可能性があります。
最近では、動作時間が0.3秒から0.5秒の第2ゾーン距離保護リレーが母線保護に適用されるようになりました。
しかし、このスキームにも主な欠点があります。この保護スキームでは、母線の故障セクションを判別することができません。
現在、電力システムは大量の電力を扱っています。したがって、母線システム全体の中断は会社にとって大きな損失をもたらします。そのため、母線障害時に母線の故障セクションのみを分離することが必要となります。
第2ゾーン距離保護スキームの別の欠点は、クリアリング時間が十分に短くないために、システムの安定性を確保できないことがあることです。
上記の問題を克服するために、動作時間が0.1秒未満の差動母線保護スキームが多くのSHT母線システムに広く適用されています。
差動母線保護
電流差動保護
この母線保護スキームは、キルヒホッフの電流法則に基づいています。これは、電気ノードに入る総電流は、ノードから出る総電流と完全に等しいというものです。
したがって、母線セクションに入るのは総電流であり、母線セクションから出るのも総電流です。
差動母線保護の原理は非常に単純です。ここでは、CTの二次側が並列に接続されています。つまり、すべてのCTのS1端子が一緒に接続され、バスワイヤーを形成します。同様に、すべてのCTのS2端子が一緒に接続され、別のバスワイヤーを形成します。
トリップリレーがこれらの2つのバスワイヤー間に接続されています。
上の図で、正常条件ではフィードA、B、C、D、E、FがそれぞれIA、IB、IC、ID、IE、IFの電流を運ぶと仮定しています。
ここで、キルヒホッフの電流法則によれば、
基本的に、差動母線保護に使用されるすべてのCTは同じ電流比を持っています。したがって、すべての二次電流の合計もゼロになるはずです。
ここで、すべてのCTの二次側に並列に接続されたリレーを通る電流をiRとし、iA、iB、iC、iD、iE、iFは二次電流です。
今、ノードXでKCLを適用しましょう。KCLによれば、ノードXにおいて、
したがって、正常条件下では、母線保護トリップリレーには電流が流れません。このリレーは通常、リレー87と呼ばれます。次に、保護ゾーン外のフィーダーで障害が発生した場合を考えます。その場合、障害電流は該当フィーダーのCTの一次側を通過します。この障害電流は、母線に接続された他のすべてのフィーダーによって供給されます。したがって、障害状態下で、ノードKでKCLを適用すると、iR = 0になります。
つまり、外部障害条件下では、リレー87には電流が流れません。次に、母線自体で障害が発生した場合を考えます。
この条件でも、障害電流は母線に接続されたすべてのフィーダーによって供給されます。したがって、この条件下では、すべての供給された障害電流の合計は総障害電流に等しくなります。
障害経路にはCTはありません。（外部障害では、障害電流と異なるフィーダーからの供給電流がCTを通過します）。
すべての二次電流の合計はもうゼロではなくなり、障害電流の二次相当値になります。
ここで、ノードでKCLを適用すると、iRの非ゼロ値を得ることができます。
したがって、この条件下では、電流がリレー87を通過し、この母線セクションに接続されたすべてのフィーダーに対応するサーキットブレーカーをトリップさせます。
すべての入出力フィーダーがこの母線セクションに接続されているため、母線は死滅します。
この差動母線保護スキームは、母線の電流差動保護とも呼ばれます。
セクショナライズドバスの差動保護
母線の電流差動保護の動作原理を説明する際、シンプルな非セクショナライズドバスを示しました。しかし、中程度の高電圧システムでは、系統の安定性を向上させるために、電気バスは複数のセクションに分割されます。これは、バスの一部での障害が他の部分を妨げないようにするためです。したがって、バス障害時には、全体のバスが中断されます。
セクションが2つある母線の保護について描き、議論してみましょう。
ここでは、バスセクションAまたはゾーンAはCT1、CT2およびCT3によって境界が定められています。CT1とCT2はフィーダーCTであり、CT3はバスCTです。
同様に、バスセクションBまたはゾーンBはCT4、CT5およびCT6によって境界が定められています。CT4はバスCT、CT5とCT6はフィーダーCTです。
したがって、ゾーンAとBは重複して配置され、この母線保護スキームで保護されないゾーンがないようにしています。
CT1、2、3のASI端子はつながれて二次バスASIを形成します；
CT4、5、6のBSI端子はつながれて二次バスBSIを形成します。
すべてのCTのS2端子はつながれて共通バスS2を形成します。
現在、ゾーンAの母線保護リレー87AはバスASIとS2間につながれています。
ゾーンBのリレー87BはバスBSIとS2間につながれています。
このセクションの母線差動保護スキームは、単純な母線の電流差動保護と同じような方法で動作します。
つまり、ゾーンAの障害では、CB1、CB2およびバスCBのみがトリップします。
ゾーンBの障害では、CB5、CB6およびバスCBのみがトリップします。
したがって、バスの任意のセクションでの障害は、その部分だけをライブシステムから切り離します。
母線の電流差動保護では、CT二次回路やバスワイヤーが開いた場合、リレーが動作してバスをライブシステムから切り離すことがあります。しかし、これは望ましくありません。
差動母線保護の直流回路
