Zaštita linija ili ishoda
Budući da je duljina električne prijenosne linije općenito dovoljno velika i prolazi otvorenim zrakom, vjerojatnost pojavljivanja kvara na električnoj prijenosnoj liniji mnogo je veća od vjerojatnosti pojavljivanja kvara na transformatorima i alternatorima. Zbog toga prijenosna linija zahtijeva mnogo više šema zaštite nego transformator i alternator.
Zaštita linije treba imati neke posebne značajke, poput-
Tijekom kvara, samo prekidnik struje najbliži mjestu kvara treba se isključiti.
Ako prekidnik najbliži mjestu kvara ne uspije isključiti, sljedeći prekidnik iza ovog prekidnika isključit će se kao rezervni.
Vrijeme radnje releja povezanog s zaštitom linije treba biti što kraće kako bi se spriječilo nepotrebnog isključivanje prekidnika povezanih s zdravim dijelovima sustava snage.
Navedeni zahtjevi uzrokuju da zaštita prijenosne linije bude vrlo različita od zaštite transformatora i drugog opreme sustava snage. Glavne tri metode zaštite prijenosne linije su –
Vremenski stupnjevita zaštita nad strujom.
Diferencijalna zaštita.
Zaštita na temelju udaljenosti.
Vremenski stupnjevita zaštita nad strujom
Ovo se može jednostavno nazvati zaštitom nad strujom električnih prijenosnih linija. Razmotrimo različite sheme vremenski stupnjevite zaštite nad strujom.
Zaštita radijalnog isporučivača
U radijalnom isporučivaču, struja teče u jednom smjeru, od izvora prema opterećenju. Ovaj tip isporučivača lako se može zaštititi koristeći ili releje s fiksnim vremenom operacije ili releje s inverznim vremenom operacije.
Zaštita linije relejem s fiksnim vremenom operacije
Ova shema zaštite je vrlo jednostavna. U njoj se ukupna linija podijeli na različite dijelove, a svaki dijelovi se opremljuje relejem s fiksnim vremenom operacije. Relej najbliži kraju linije ima najmanju postavku vremena, dok se vremena operacije ostalih releja sukcesivno povećavaju prema izvoru.
Npr., pretpostavimo da postoji izvor u točki A, na slici ispod
U točki D instaliran je prekidnik struje CB-3 s fiksnim vremenom operacije releja od 0,5 sekunde. Sukcesivno, u točki C instaliran je još jedan prekidnik struje CB-2 s fiksnim vremenom operacije releja od 1 sekundu. Sljedeći prekidnik struje CB-1 instaliran je u točki B, koja je najbliža točki A. U točki B, relej je podešen na vrijeme operacije od 1,5 sekunde.
Sada, pretpostavimo da se dogodi kvar u točki F. Kao posljedica tog kvara, struja greške prođe kroz sve transformatori struje (TS) spojene u liniju. Međutim, budući da je vrijeme operacije releja u točki D najmanje, prekidnik struje CB-3, povezan s tim relejem, prvi će isključiti kako bi se izolirala otklonska zona od ostalih dijelova linije. U slučaju da CB-3 ne uspije isključiti, sljedeći relej s dužim vremenom operacije upotrijebit će svoj prekidnik struje da isključi. U ovom slučaju, isključit će se CB-2. Ako CB-2 također ne uspije isključiti, tada će sljedeći prekidnik struje, tj. CB-1, isključiti kako bi se izolirao veći dio linije.
Prednosti zaštite linije relejem s fiksnim vremenom operacije
Glavna prednost ove sheme je jednostavnost. Druga glavna prednost je ta da, tijekom kvara, samo najbliži prekidnik struje prema izvoru od mjesta kvara djelovati će kako bi se izolirala specifična pozicija linije.
Nedostaci zaštite linije relejem s fiksnim vremenom operacije
Ako je broj dijelova u liniji vrlo velik, postavka vremena operacije releja najbližeg izvoru bi bila vrlo dugacka. Tako tijekom bilo kakvog kvara bliže izvoru potrebno bi bilo dugo vremena da se izolira. To bi moglo uzrokovati ozbiljne destruktivne efekte na sustav.
Zaštita linije nadstrujnim relejem
Manjak koji smo upravo raspravili o zaštiti linije relejem s fiksnim vremenom operacije, lako se može prevladati korištenjem releja s inverznim vremenom operacije. U releju s inverznim vremenom operacije, vrijeme operacije je obrnuto proporcionalno struji kvara.
Na gornjoj slici, ukupna postavka vremena operacije releja u točki D je najmanja, a ova postavka vremena sukcesivno se povećava za releje povezane s točkama prema točki A.
U slučaju bilo kakvog kvara u točki F, očito će se isključiti CB-3 u točki D. U slučaju neuspjeha u otvaranju CB-3, CB-2 će se upotrijebiti jer je ukupna postavka vremena veća u tom releju u točki C.
Iako je postavka vremena operacije releja najbližeg izvoru maksimalna, ipak će isključiti u kraćem vremenu ako se dogodi veći kvar blizu izvora, jer je vrijeme operacije releja obrnuto proporcionalno struji kvara.
Zaštita paralelnih isporučivača nadstrujnim relejem
Za održavanje stabilnosti sustava potrebno je isporučivati opterećenje iz izvora putem dvije ili više od dvije paralelne isporučnice. Ako se dogodi kvar u bilo kojoj od isporučnica, samo ta otklonska isporučnica treba se izolirati od sustava kako bi se održala kontinuitet isporuke struje od izvora prema opterećenju. Ovaj zahtjev čini zaštitu paralelnih isporučnica malo složenijom od jednostavne nedirekcijske zaštite nad strujom linije, kao u slučaju radijalnih isporučnica. Zaštita paralelnih isporučnica zahtijeva korištenje direkcijskih releja i stupnjevanje postavki vremena operacije releja za selektivno isključivanje.
Postoje dvije isporučnice spojene paralelno od izvora do opterećenja. Obje isporučnice imaju nedirekcijske releje nadstrujne zaštite na strani izvora. Ovi releji trebaju biti inverzni releji. Također, obje isporučnice imaju direkcijske releje ili releje obrnutog toka snage na svojoj strani opterećenja. Reljevi obrnutog toka snage koji se tu koriste trebaju biti trenutni tip. To znači da bi ti releji trebali raditi odmah nakon promjene smjera toka snage. Normalni smjer toka snage je od izvora prema opterećenju.
Sada, pretpostavimo da se dogodi kvar u točki F, recimo da je struja kvara If. Taj kvar dobit će dvije paralelne staze od izvora, jednu kroz prekidnik struje A samo, a drugu preko CB-B, isporučnice-2, CB-Q, bus opterećenja i CB-P. To je jasno prikazano na slici ispod, gdje su IA i IB struje kvara podijeljene među isporučnicom-1 i isporučnicom-2 redom.
Prema Kirchoffovom zakonu struje, IA + IB = If.
Sada, IA teče kroz CB-A, IB teče kroz CB-P. Budući da je smjer toka kroz CB-P obrnut, on će odmah isključiti. Ali CB-Q neće isključiti jer se smjer toka struje (snage) u ovom prekidniku nije promijenio. Čim se isključi CB-P, struja kvara IB prestaje teći kroz isporučnicu, pa nema pitanja o daljnjem radu releja nadstrujne zaštite. IA i dalje teče, čak i kada je isključen CB-P. Tada, zbog nadstrujne struje IA, CB-A će isključiti. Na taj način otklonska isporučnica izolirana je od sustava.
Diferencijalna zaštita pilotnim vodovima
Ovo je jednostavno diferencijalna shema zaštite primijenjena na isporučnice. Primijenjeno je nekoliko diferencijalnih shema za zaštitu linija, ali sistem ravnoteže napona Merz-Price i Translay shema su najpopularnije upotrebljive.
