Προστασία Γραμμών ή Διανομέων

Δεδομένου ότι η μήκος της γραμμής μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας είναι συνήθως αρκετά μεγάλο και διασχίζει ανοιχτό περιβάλλον, η πιθανότητα εμφάνισης σφάλματος στη γραμμή μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας είναι πολύ μεγαλύτερη από την πιθανότητα εμφάνισης σφάλματος στους τρανσφορματόρες ηλεκτρικής ενέργειας και στους αλτερνάτορες. Γι' αυτό, μια γραμμή μεταφοράς απαιτεί πολύ περισσότερες προστατικές λειτουργίες από έναν τρανσφορματόρα και έναν αλτερνάτορα.
Η προστασία της γραμμής θα πρέπει να έχει κάποιες ειδικές χαρακτηριστικές, όπως-

1. Κατά την εμφάνιση σφάλματος, πρέπει να λειτουργήσει μόνο ο αναδιακόπτης που βρίσκεται πιο κοντά σημείου σφάλματος.

2. Εάν ο αναδιακόπτης που βρίσκεται πιο κοντά στο σημείο σφάλματος αποτύχει να λειτουργήσει, ο αναδιακόπτης ακριβώς δίπλα σε αυτόν θα λειτουργήσει ως εφεδρεία.

3. Ο χρόνος λειτουργίας του ρελέ που συνδέεται με την προστασία της γραμμής θα πρέπει να είναι όσο το δυνατόν μικρότερος, προκειμένου να αποφευχθεί η αναγκαία λειτουργία των αναδιακόπτηδων που συνδέονται με άλλες υγιείς μέρη του συστήματος.

Αυτές οι παραπάνω απαιτήσεις καθιστούν την προστασία της γραμμής μεταφοράς πολύ διαφορετική από την προστασία του τρανσφορματόρα και άλλου εξοπλισμού των συστημάτων παραγωγής ενέργειας. Οι κύριες τρεις μεθόδοι προστασίας της γραμμής μεταφοράς είναι –

1. Χρονογραμμική προστασία υπερέντασης.

2. Διαφορική προστασία.

3. Προστασία από απόσταση.

Χρονογραμμική προστασία υπερέντασης

Αυτή η μέθοδος μπορεί να αναφερθεί απλά ως προστασία υπερέντασης της γραμμής μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Ας συζητήσουμε τις διαφορετικές σχεδιασμένες λειτουργίες της χρονογραμμικής προστασίας υπερέντασης.

Προστασία καταναλωτή ραδιαλού τύπου

Στον καταναλωτή ραδιαλού τύπου, η ενέργεια ρέει μόνο σε μία κατεύθυνση, δηλαδή από την πηγή στο φορτίο. Αυτός ο τύπος καταναλωτή μπορεί να προστατευτεί εύκολα με τη χρήση είτε ρελέ σταθερού χρόνου είτε ρελέ αντιστρόφου χρόνου.

Προστασία γραμμής με ρελέ σταθερού χρόνου

Αυτή η προστασία είναι πολύ απλή. Εδώ η συνολική γραμμή χωρίζεται σε διαφορετικά τμήματα και κάθε τμήμα παρέχεται με ρελέ σταθερού χρόνου. Το ρελέ που βρίσκεται πιο κοντά στο τέλος της γραμμής έχει ελάχιστη ρύθμιση χρόνου, ενώ η ρύθμιση χρόνου των άλλων ρελέ αυξάνεται συνεχώς προς την πηγή.
Για παράδειγμα, υποθέτουμε ότι υπάρχει μια πηγή στο σημείο A, στο παρακάτω σχήμα

Στο σημείο D, ο αναδιακόπτης CB-3 εγκαταστάται με σταθερό χρόνο λειτουργίας ρελέ 0,5 δευτερόλεπτα. Συνεχώς, στο σημείο C εγκαταστάται άλλος αναδιακόπτης CB-2 με σταθερό χρόνο λειτουργίας ρελέ 1 δευτερόλεπτο. Ο επόμενος αναδιακόπτης CB-1 εγκαταστάται στο σημείο B, το οποίο είναι το πιο κοντινό σημείο A. Στο σημείο B, το ρελέ είναι ρυθμισμένο σε χρόνο λειτουργίας 1,5 δευτερόλεπτα.
Τώρα, υποθέτουμε ότι συμβαίνει σφάλμα στο σημείο F. Λόγω αυτού του σφάλματος, ο ρευστός σφάλματος ρέει μέσω όλων των τρανσφορματόρων ρευστού (CTs) που συνδέονται στη γραμμή. Ωστόσο, αφού ο χρόνος λειτουργίας του ρελέ στο σημείο D είναι ελάχιστος, ο CB-3, που συνδέεται με αυτό το ρελέ, θα λειτουργήσει πρώτα για να απομονώσει την ζώνη σφάλματος από το υπόλοιπο τμήμα της γραμμής. Σε περίπτωση που, για κάποιο λόγο, ο CB-3 αποτύχει να λειτουργήσει, τότε το επόμενο ρελέ με μεγαλύτερο χρόνο λειτουργίας θα λειτουργήσει για να προκαλέσει τον συνδεδεμένο CB να λειτουργήσει. Σε αυτή την περίπτωση, ο CB-2 θα λειτουργήσει. Εάν ο CB-2 αποτύχει επίσης να λειτουργήσει, τότε ο επόμενος αναδιακόπτης, δηλαδή ο CB-1, θα λειτουργήσει για να απομονώσει μεγάλο μέρος της γραμμής.

Πλεονεκτήματα της προστασίας γραμμής με σταθερό χρόνο

Το κύριο πλεονέκτημα αυτής της μέθοδος είναι η απλότητα. Το δεύτερο μεγάλο πλεονέκτημα είναι ότι, κατά την εμφάνιση σφάλματος, θα λειτουργήσει μόνο ο αναδιακόπτης που βρίσκεται πιο κοντά στην πηγή από το σημείο σφάλματος, προκειμένου να απομονώσει τη συγκεκριμένη θέση της γραμμής.

Μειονέκτημα της προστασίας γραμμής με σταθερό χρόνο

Εάν τα τμήματα στη γραμμή είναι πολλά, ο χρόνος ρύθμισης του ρελέ που βρίσκεται πιο κοντά στην πηγή θα είναι πολύ μεγάλος. Έτσι, κατά την εμφάνιση σφάλματος κοντά στην πηγή, θα χρειαστεί πολύς χρόνος για την απομόνωσή του. Αυτό μπορεί να προκαλέσει σοβαρό καταστροφικό αποτέλεσμα στο σύστημα.

Προστασία γραμμής υπερέντασης με αντίστροφο ρελέ

Το ελάττωμα που συζητήσαμε προηγουμένως στην χρονογραμμική προστασία υπερέντασης της γραμμής μεταφοράς, μπορεί εύκολα να ξεπεραστεί με τη χρήση αντίστροφων ρελέ. Στο αντίστροφο ρελέ, ο χρόνος λειτουργίας είναι αντίστροφα ανάλογος με τον ρευστό σφάλματος.

Στο παραπάνω σχήμα, η συνολική ρύθμιση χρόνου του ρελέ στο σημείο D είναι ελάχιστη και συνεχώς αυτή η ρύθμιση αυξάνεται για τα ρελέ που συνδέονται με τα σημεία προς το σημείο A.
Σε περίπτωση σφάλματος στο σημείο F, θα λειτουργήσει ασφαλώς ο CB-3 στο σημείο D. Σε περίπτωση αποτυχίας λειτουργίας του CB-3, θα λειτουργήσει ο CB-2, καθώς η συνολική ρύθμιση χρόνου είναι μεγαλύτερη σε αυτό το ρελέ στο σημείο C.
Παρόλο που ο χρόνος ρύθμισης του ρελέ που βρίσκεται πιο κοντά στην πηγή είναι μέγιστος, θα λειτουργήσει σε μικρότερη περίοδο, εάν συμβεί σημαντικό σφάλμα κοντά στην πηγή, καθώς ο χρόνος λειτουργίας του ρελέ είναι αντίστροφα ανάλογος με τον ρευστό σφάλματος.

Προστασία υπερέντασης παράλληλων καταναλωτών