Protecció de línies o alimentacions

Com que la longitud de la línia de transmissió d'energia elèctrica és generalment prou llarga i travessa l'atmosfera oberta, la probabilitat que es produeixi un defecte en la línia de transmissió d'energia elèctrica és molt més alta que en els transformadors d'energia elèctrica i alternadors. És per això que una línia de transmissió necessita molts més esquemes de protecció que un transformador i un alternador.
La protecció de la línia hauria de tenir algunes característiques especials, com ara-

1. Durant un defecte, només el interruptor de circuit més proper al punt del defecte s'hauria de disparar.

2. Si l'interruptor de circuit més proper al punt del defecte no es dispara, l'interruptor de circuit immediatament més enllà d'aquest interruptor es dispara com a reserva.

3. El temps d'operació del relé associat a la protecció de la línia hauria de ser tan mínim com sigui possible per evitar el disparigut innecessari dels interruptors de circuit associats a altres parts sanes del sistema d'energia.

Aquests requisits mencionats anteriorment fan que la protecció de la línia de transmissió sigui molt diferent de la protecció del transformador i d'altres equips dels sistemes d'energia. Els tres mètodes principals de protecció de la línia de transmissió són –

1. Protecció per sobrecorrent temporal graduada.

2. Protecció diferencial.

3. Protecció per distància.

Protecció per sobrecorrent temporal graduada

Això també pot anomenar-se simplement com a protecció per sobrecorrent de la línia de transmissió d'energia elèctrica. Discutim diferents esquemes de protecció per sobrecorrent temporal graduada.

Protecció de l'alimentador radial

En l'alimentador radial, l'energia flueix en una direcció única, des de la font cap a la càrrega. Aquest tipus d'alimentadors es poden protegir fàcilment utilitzant relés de temps definit o relés de temps invers.

Protecció de la línia amb relé de temps definit

Aquest esquema de protecció és molt simple. Aquí, la línia total es divideix en diferents seccions i cada secció es proporciona amb un relé de temps definit. El relé més proper al final de la línia té un ajust de temps mínim, mentre que l'ajust de temps dels altres relés augmenta successivament cap a la font.
Per exemple, suposem que hi ha una font al punt A, a la figura següent

Al punt D, l'interruptor de circuit CB-3 està instal·lat amb un temps definit d'operació del relé de 0,5 segons. Successivament, al punt C, un altre interruptor de circuit CB-2 està instal·lat amb un temps definit d'operació del relé de 1 segon. El següent interruptor de circuit CB-1 està instal·lat al punt B, que és el més proper al punt A. Al punt B, el relé està configurat amb un temps d'operació de 1,5 segons.
Ara, assumim que es produeix un defecte al punt F. Degut a aquest defecte, la corrent defectuosa flueix a través de tots els transformadors de corrent o TCs connectats a la línia. Però, com el temps d'operació del relé al punt D és el més baix, el CB-3 associat a aquest relé es dispararà primer per aïllar la zona defectuosa dels altres segments de la línia. En cas que, per qualsevol raó, el CB-3 no es dispare, el següent relé amb temps més elevat operarà per iniciar el disparigut de l'interruptor de circuit associat. En aquest cas, el CB-2 es dispararà. Si el CB-2 també falla en disparar-se, llavors el següent interruptor de circuit, és a dir, el CB-1, es dispararà per aïllar la major part de la línia.

Vantatges de la protecció de línia amb temps definit

El principal avantatge d'aquest esquema és la simplicitat. El segon avantatge important és que, durant un defecte, només l'interruptor de circuit més proper a la font des del punt del defecte operarà per aïllar la posició específica de la línia.

Desavantatges de la protecció de línia amb temps definit

Si el nombre de seccions en la línia és bastant gran, l'ajust de temps del relé més proper a la font seria molt llarg. Per tant, durant qualsevol defecte més proper a la font, traurà molt de temps a aïllar-se. Això pot causar un efecte destructiu greu al sistema.

Protecció de línia per sobrecorrent amb relé invers

El inconvenient que hem discutit en la protecció per sobrecorrent temporal definida de la línia de transmissió, es pot superar fàcilment utilitzant relés inversos. En el relé invers, el temps d'operació és inversament proporcional a la corrent de defecte.

A la figura superior, el temps d'ajust total del relé al punt D és el més baix i aquest temps d'ajust augmenta successivament per als relés associats als punts cap al punt A.
En cas de qualsevol defecte al punt F, es dispararà evidentment el CB-3 al punt D. En cas de fallo de l'apertura del CB-3, el CB-2 s'activarà ja que el temps d'ajust total és més elevat en aquest relé al punt C.
Ambdós, el temps d'ajust del relé més proper a la font és el màxim, però encara es dispararà en un període més curt si es produeix un defecte major proper a la font, ja que el temps d'operació del relé és inversament proporcional a la corrent de defecte.

Protecció per sobrecorrent d'alimentadors paral·lels

Per mantenir la stabilitat del sistema, és necessari alimentar una càrrega des d'una font mitjançant dos o més alimentadors en paral·lel. Si es produeix un defecte en qualsevol dels alimentadors, només s'hauria d'aïllar aquest alimentador defectuós del sistema per mantenir la continuïtat de la subministrament des de la font a la càrrega. Aquest requisit fa que la protecció dels alimentadors paral·lels sigui una mica més complexa que la protecció per sobrecorrent no direccional de la línia, com en el cas dels alimentadors radials. La protecció dels alimentadors paral·lels requereix l'ús de relés direccionals i graduar l'ajust de temps del relé per a un disparigut selectiu.

Hi ha dos alimentadors connectats en paral·lel des de la font a la càrrega. Tots dos alimentadors tenen un relé de sobrecorrent no direccional al final de la font. Aquests relés haurien de ser relés de temps invers. També, tots dos alimentadors tenen un relé direccional o relé de potència reversa al seu final de càrrega. Els relés de potència reversa utilitzats aquí haurien de ser de tipus instantani. Això significa que aquests relés s'han de activar tan aviat com la direcció de la potència en l'alimentador es reverti. La direcció normal de la potència és de la font a la càrrega.
Ara, suposem que es produeix un defecte al punt F, diguem que la corrent de defecte és If. Aquest defecte tindrà dos camins paral·lels des de la font, un a través de l'interruptor de circuit A només i l'altre via CB-B, alimentador-2, CB-Q, bus de càrrega i CB-P. Això es mostra clarament a la figura inferior, on IA i IB són la corrent de defecte compartida pels alimentadors-1 i -2 respectivament.

Segons la Llei de Kirchhoff de la corrent, IA + IB = If.

Ara, IA flueix a través del CB-A, IB flueix a través del CB-P. Com la direcció de flux del CB-P s'ha invertit, es dispararà instantàniament. Però el CB-Q no es dispararà ja que el flux de corrent (potència) en aquest interruptor de circuit no s'ha invertit. Tan aviat com el CB-P es dispara, la corrent de defecte IB deixa de fluir a través de l'alimentador i, per tant, no hi ha més qüestió de l'operació addicional del relé de sobrecorrent de temps invers. IA continua fluix fins i tot després que el CB-P es dispara. Llavors, degut a la sobrecorrent IA, el CB-A es dispararà. D'aquesta manera, l'alimentador defectuós es separa del sistema.

Protecció diferencial amb fil pilot

Això és simplement un esquema de protecció diferencial aplicat als alimentadors. S'apliquen diversos esquemes diferencials per a la protecció de la línia, però el Sistema de Balança de Preu Merz i l'Esquema Translay són els més populars.

Sistema de Balança de Preu Merz

El principi de funcionament del Sistema de Balança de Preu Merz és bastant simple. En aquest esquema de protecció de la línia, es connecta un CT idèntic a cada extrem de la línia. La polaritat dels CTs és la mateixa. El secundari d'aquests transformadors de corrent i la bobina d'