Linjojen tai syöttöverkkojen suojaus

Koska sähkövoiman siirtolinjan pituus on yleensä riittävän pitkä ja se kulkee avoimessa ilmakehässä, sähkövoiman siirtolinjassa tapahtuvan vian todennäköisyys on paljon suurempi kuin sähkövoiman muuntimissa ja vaihtojännitegeneraattoreissa. Siksi siirtolinjalla tarvitaan paljon enemmän suojausskeemoja kuin muuntimilla ja vaihtojännitegeneraattoreilla.
Linjan suojaus pitäisi sisältää joitakin erityispiirteitä, kuten-

1. Vian aikana vain virtakatkaisija, joka on lähinnä vian paikkaa, pitäisi katkaista.

2. Jos virtakatkaisija, joka on lähimmäinen vian paikkaa, epäonnistuu katkaisemisessa, seuraava virtakatkaisija toimii varmuuskatkaisijana.

3. Linjan suojauksen relen toiminta-aika pitäisi olla mahdollisimman lyhyt, jotta voidaan estää muiden terveiden osien virtakatkaisijoiden tarpeettomat katkaisut.

Nämä edellä mainitut vaatimukset tekevät siirtolinjan suojauksen hyvin erilaiselta kuin muuntimen suojausta ja muiden voimajärjestelmän laitteiden suojausta. Siirtolinjan suojauksen pääasialliset kolme menetelmää ovat –

1. Aikarivitetty ylipitovirtasuojitus.

2. Erosummasuojitus.

3. Etäisyydessuojitus.

Aikarivitetty ylipitovirtasuojitus

Tätä voidaan myös kutsua yksinkertaisesti sähkövoiman siirtolinjan ylipitovirtasuojituksena. Keskustellaan nyt eri aikarivitetyn ylipitovirtasuojituksen skeemoista.

Säteellisen syöttölinjan suojaus

Säteellisessä syöttölinjassa virta virtaa vain yhdessä suunnassa, eli lähteestä kuormaan. Tällaisia syöttölinjoja voidaan helposti suojata käyttämällä joko tarkasti aikarivitettyjä relitseja tai inversioajan relitseja.

Linjan suojaus tarkasti aikarivitetillä relillä

Tämä suojausskeema on hyvin yksinkertainen. Tässä kokonainen linja jaetaan eri osiin, ja jokaiseen osaan asennetaan tarkasti aikarivitetty relli. Lähimpään linjan päähän asennettu relli on asetettu pienimpään aikaan, kun taas muiden relitseiden aikasetukset kasvatetaan jatkuvasti lähteen suuntaan.
Esimerkiksi, oletetaan, että pisteessä A on lähteessä, kuvassa alla

Pisteessä D on asennettu virtakatkaisija CB-3, jonka relin toiminta-aika on 0,5 sekuntia. Jatkuvasti pisteessä C on asennettu toinen virtakatkaisija CB-2, jonka relin toiminta-aika on 1 sekunti. Seuraava virtakatkaisija CB-1 on asennettu pisteeseen B, joka on lähimpänä pistettä A. Pisteessä B relin toiminta-aika on asetettu 1,5 sekuntiin.
Nyt, oletetaan, että vika tapahtuu pisteessä F. Tämän vian vuoksi virhevirta virtaa kaikkiin virtamuuntimiin tai CTihin, jotka on kytketty linjaan. Mutta koska relin toiminta-aika pisteessä D on pienin, CB-3, joka on kytketty tähän reliin, katkeaa ensimmäisenä erottamaan viallinen alue muusta linjasta. Jos CB-3 epäonnistuu katkaisemisessa, seuraava korkeammin aikarivitetty relli toimii aloittaakseen kytkettyä virtakatkaisijaa katkaisemaan. Tässä tapauksessa CB-2 katkeaa. Jos CB-2 myös epäonnistuu katkaisemisessa, seuraava virtakatkaisija, eli CB-1, katkeaa erottaakseen suuren osan linjasta.

Tarkasti aikarivitetyn linjasuojituksen etumatkat

Tämän skeeman pääasiallinen etu on yksinkertaisuus. Toiseksi tärkeä etu on, että vian aikana vain lähin virtakatkaisija lähteestä vian paikkaa kohti toimii erottamaan tietyn linjan osan.

Tarkasti aikarivitetyn linjasuojituksen haitat

Jos linjassa on huomattavan monta osaa, relin aikasetus lähimpänä lähdettä olisi hyvin pitkä. Siksi mikä tahansa vika lähempänä lähdettä kestäisi paljon aikaa erottamiseen. Tämä voi aiheuttaa vakavia tuhoisia vaikutuksia järjestelmään.

Ylipitovirtalinjasuojitus inversiorellillä

Edellä keskusteltujen tarkasti aikarivitetyn ylipitovirtasuojituksen heikkoukset voidaan helposti ylittää käyttämällä inversiorelitseja. Inversiorelissä toiminta-aika on kääntäen verrannollinen vian virtaan.

Yllä olevassa kuvassa relin kokonaissuuri aikasetus pisteessä D on pienin, ja tämä aikasetus kasvatetaan jatkuvasti relitseille, jotka ovat pisteen A suuntaan.
Mikä tahansa vika pisteessä F katkaisee ilmeisesti CB-3:n pisteessä D. Jos CB-3 ei avaannu, CB-2 toimii, koska sen relin kokonaissuuri aikasetus on suurempi pisteen C relissä.
Vaikka relin aikasetus lähimpänä lähdettä on suurin, se katkeaa lyhyessä ajassa, jos suuri vika tapahtuu lähempänä lähdettä, koska relin toiminta-aika on kääntäen verrannollinen vian virtaan.

Rinnakkaisissa syöttölinjoissa tapahtuva ylipitovirtasuojitus

Järjestelmän vakauden ylläpitämiseksi kuormaa on syötettävä lähteestä kahdella tai useammalla rinnakkaisella syöttölinjalla. Mikäli vika tapahtuu missä tahansa syöttölinjassa, vain viallinen syöttölinja tulisi erottaa järjestelmästä jatkaakseen syöttöä lähteestä kuormaan. Tämä vaatimus tekee rinnakkaisissa syöttölinjoissa tapahtuvan suojauksen hieman monimutkaisemmaksi kuin yksinkertaisessa suunnattomassa ylipitovirtasuojituksessa säteellisissä syöttölinjoissa. Rinnakkaisissa syöttölinjoissa tapahtuva suojaus vaatii suunnattujen relitseiden käyttöä ja relitseiden aikasetusten graduaatiota selektiiviselle katkaisulle.

On kaksi rinnakkaisesti yhdistettyä syöttölinjaa lähteestä kuormaan. Molemmilla syöttölinjoilla on suunnaton ylipitovirtarelli lähteen päässä. Nämä relit pitäisi olla inversiorelit. Myös molemmilla syöttölinjoilla on suuntarelli tai käänteisvoimarelli niiden kuorman päässä. Käänteisvoimarelit, jotka käytetään tässä, pitäisi olla välittömästi toimivia. Tämä tarkoittaa, että nämä relit pitäisi toimia heti, kun virta (voima) syöttölinjassa kääntyy. Normaali virtasuunta on lähteestä kuormaan.
Nyt, oletetaan, että vika tapahtuu pisteessä F, sanotaan, että vian virta on If. Tämä vika saa kaksi rinnakkaisia polkua lähteestä, yhden vain virtakatkaisijan A kautta ja toisen CB-B:n, feeder-2:n, CB-Q:n, kuorman busin ja CB-P:n kautta. Tämä on selvästi näkyvissä alla olevassa kuvassa, jossa IA ja IB ovat vian virtaa, jota feeder-1 ja feeder-2 jakavat vastaavasti.

Kuten Kirchhoffin virtalain mukaan, IA + IB = If.

Nyt, IA virtaa CB-A:n kautta, IB virtaa CB-P:n kautta. Koska CB-P:n virtasuunta on kääntynyt, se katkeaa välittömästi. Mutta CB-Q ei katkea, koska sen virtasuunta ei ole kääntynyt. Välittömästi, kun CB-P katkeaa, vian virta IB loppuu virtaamasta syöttölinjassa, ja siksi inversiorelin toiminta ei ole enää tarpeellista. IA jatkaa vielä virtaamista, vaikka CB-P katkeaisi. Ylipitovirtan IA vuoksi CB-A katkeaa. Täten viallinen syöttölinja erottuu järjestelmästä.

Erosumma-johtosuojaus

Tämä on yksinkertaisesti eroavaimen suojausskeema, jota sovelletaan syöttölinjoihin. Useita eroavaimen suojausskeemoja sovelletaan linjojen suojaamiseen, mutta Mess Price Voltage balance system ja Translay Scheme ovat suosituimpia.

Merz Price Balance System