Vonalak vagy tápegységek védelme

Mivel az elektromos energia átviteli vonalak hossza általában elegendően nagy, és nyílt légkörben halad, az elektromos energia átviteli vonalakban bekövetkező hibák valószínűsége sokkal magasabb, mint az elektromos transzformátoroknál és alternatív generátornál. Ezért egy átviteli vonal számára sokkal több védelmi eljárás szükséges, mint egy transzformátor és alternatív generátor számára.
A vonal védelme néhány speciális tulajdonsággal kell, hogy rendelkezzen, például:

1. Hiba esetén csak a hibahelyhez legközelebbi átkapcsoló kapcsolódik ki.

2. Ha a hibahelyhez legközelebbi átkapcsoló nem kapcsolódik ki, a következő átkapcsoló, amely a hibahelytől keletkezik, biztonsági mentésként kapcsolódik ki.

3. A vonal védelméhez tartozó relé működési ideje lehetőleg minimálisnak kell lennie, hogy elkerülje a rendszer más egészséges részeit szolgáló átkapcsolók felesleges kikapcsolódását.

Az említett követelmények miatt a átviteli vonal védelme jelentősen eltér a transzformátorok és a rendszer más felszereltségének védelmétől. Az átviteli vonal védelmének fő három módszere –

1. Időben gradált túláramerősség védelem.

2. Differenciális védelem.

3. Távolsági védelem.

Időben gradált túláramerősség védelem

Ezt egyszerűen áramerősség védelmeként is említhetjük az elektromos energia átviteli vonalakon. Beszéljünk meg különböző időben gradált túláramerősség védelmi sémákról.

Sugárzó tápellátó védelme

A sugárzó tápellátóban az áram csak egy irányban folyik, a forrásból a terhelés felé. Ezt a típusú tápellátókat könnyen védhetjük meghatározott idő relékkel vagy inverz idő relékkel.

Vonal védelme meghatározott idő relével

Ez a védelmi séma nagyon egyszerű. Itt a teljes vonal különböző szakaszokra osztva van, és minden szakaszhoz meghatározott idő relét rendelünk. A vonal végéhez legközelebbi relének a legkisebb beállított ideje van, míg a többi relé beállított ideje sorban növekszik, a forrás felé haladva.
Például, tegyük fel, hogy van egy forrás a A pontban, az alábbi ábrán:

A D pontban a CB-3 átkapcsoló 0,5 másodperces meghatározott időrelével van ellátva. Ezután C pontban egy másik átkapcsoló, a CB-2 1 másodperces meghatározott időrelével van telepítve. A következő átkapcsoló, a CB-1 a B pontban található, ami a legközelebbi a A ponthoz. A B pontban a relé beállítása 1,5 másodperc.
Tegyük fel, hogy hiba történik az F pontban. Ennek eredményeként a hibajelzés áramlik az összes áramerősség transzformátoron (CT), de mivel a D pont reléjének beállított ideje a legkisebb, a CB-3, amely ehhez a reléhez kapcsolódik, először kapcsolódik ki, hogy elkülönítse a hibás zónát a vonal többi részétől. Ha bármilyen okból a CB-3 nem kapcsolódik ki, akkor a következő magasabb időbeállítású relé aktiválja a hozzá tartozó átkapcsolót. Ebben az esetben a CB-2 kapcsolódik ki. Ha a CB-2 sem kapcsolódik ki, akkor a következő átkapcsoló, a CB-1 kapcsolódik ki, hogy nagyobb részét elvonassa a vonaltól.

Meghatározott idő vonalvédelem előnyei

Ez a séma fő előnye a egyszerűsége. A második nagy előnye, hogy hiba esetén csak a forrás felől a hibahelyhez legközelebbi átkapcsoló működik, hogy elkülönítse a vonal adott helyét.

Meghatározott idő vonalvédelem hátrányai

Ha a vonal szakaszainak száma nagyon nagy, a forráshoz legközelebbi relé beállított ideje nagyon hosszú lesz. Így bármilyen hiba, ami a forráshoz közeli helyen történik, sok időt vesz igénybe, hogy elkülönüljön. Ez súlyos károkat okozhat a rendszerben.

Túláramerősség vonalvédelem inverz relével

Az említett hiba, amiről a meghatározott idő túláramerősség védelme esetén beszéltünk, könnyen feloldható inverz idő relék használatával. Az inverz relében a működési idő fordítottan arányos a hibajelzési árammal.

Az ábrán látható, a D pont reléjének teljes beállított ideje a legkisebb, és ez a beállítás sorban növekszik a relékben, amelyek a pontokhoz tartoznak, a A pont felé haladva.
Bármilyen hiba esetén az F pontban természetesen a D pontban lévő CB-3 kapcsolódik ki. Ha a CB-3 nem kapcsolódik ki, a C pontban lévő CB-2 működik, mivel a relé beállított ideje ennél a pontnál nagyobb.
Bár a forráshoz legközelebbi relé beállított ideje a legnagyobb, még így is rövid idő alatt kapcsolódik ki, ha nagy hiba történik a forráshoz közeli helyen, mivel a relé működési ideje fordítottan arányos a hibajelzési árammal.

Párhuzamos tápellátók túláramerősség védelme

A rendszer stabilitásának fenntartása érdekében szükséges, hogy a terhelést legalább két párhuzamos tápellátó segítségével szolgáljanak a forrásból. Ha bármelyik tápellátóban hiba történik, csak az adott hibás tápellátót kell elkülöníteni a rendszerből, hogy a folyamatos szolgáltatást a forrásból a terhelésig biztosítsa. Ez a követelmény a párhuzamos tápellátók védelmét kissé összetettebbé teszi, mint a radialis tápellátók egyszerű nem irányított túláramerősség védelmét. A párhuzamos tápellátók védelme irányított relék használatát és a relék időbeállításának selektív kikapcsolását igényli.

Két párhuzamos tápellátó van csatlakoztatva a forrásból a terhelésig. Mindkét tápellátónak van nem irányított túláramerősség reléje a forrás végén. Ezek a relék inverz idő reléknek kellene lenniük. Mindkét tápellátónak van irányított reléje vagy visszafelé irányuló teljesítmény reléje a terhelés végén. A visszafelé irányuló teljesítmény reléket itt azonnali típusúnak kell alkalmazni. Ez azt jelenti, hogy ezek a relék azonnal működnek, amint a tápellátóban a teljesítmény iránya megváltozik. A normál teljesítmény iránya a forrásból a terhelés felé.
Tegyük fel, hogy hiba történik az F pontban, mondjuk, a hibajelzési áram If. Ez a hiba két párhuzamos utat kap a forrásból, az egyik csak az A ponton keresztül, a másik pedig a CB-B, a tápellátó-2, a CB-Q, a terhelési busz és a CB-P keresztül. Ez jól látható az alábbi ábrán, ahol IA és IB a hibajelzési áramot, amit a tápellátó-1 és a tápellátó-2 osztanak meg.

A Kirchhoff áramtörvénye szerint, IA + IB = If.

Most, IA áramlik a CB-A-n keresztül, IB áramlik a CB-P-n keresztül. Mivel a CB-P-ben az áram iránya megfordul, az azonnal kapcsolódik ki. De a CB-Q nem kapcsolódik ki, mert a circuit breakerben áramló áram (teljesítmény) iránya nem fordul meg. Amint a CB-P kapcsolódik ki, a hibajelzési áram IB leáll a tápellátóban, tehát nincs további inverz idő túláramerősség relé működése. IA továbbra is áramlik, még ha a CB-P is kapcsolódik ki. A túláramerősség miatt IA, a CB-A kapcsolódik ki. Így a hibás tápellátó elkülönül a rendszerből.

Differenciális vezeték védelem

Ez egyszerűen egy differenciális védelmi séma, amelyet a tápellátókra alkalmaznak. Számos differenciális séma alkalmazható a vonal védelmére