Skydd av linjer eller uttag

Eftersom längden på elektriska energiöverföringslinje vanligtvis är tillräckligt lång och den går genom öppen luft, är sannolikheten för fel i elektriska energiöverföringslinjer mycket högre än för transformatorer och alternatorer. Därför kräver en överföringslinje betydligt fler skyddsåtgärder än en transformator och en alternator.
Linjeskydd bör ha vissa specialfunktioner, såsom-

1. Vid fel ska endast den brytare som ligger närmast felet utlösas.

2. Om brytaren närmast felet inte utlöses, kommer nästa brytare efter denna att utlösas som backup.

3. Reläets drifttid kopplat till linjens skydd bör vara så kort som möjligt för att förhindra onödigt utlösande av brytare kopplade till andra friska delar av strömsystemet.

De ovan nämnda kraven gör skyddet av överföringslinjen väldigt annorlunda från skyddet av transformatorer och andra utrustningar i strömsystem. De tre huvudsakliga metoderna för överföringslinjeskydd är –

1. Tidsgraderat överströmskydd.

2. Differensskydd.

3. Avståndsskydd.

Tidsgraderat överströmskydd

Detta kan också enkelt kallas överströmskydd för elektriska energiöverföringslinjer. Låt oss diskutera olika scheman för tidsgraderat överströmskydd.

Skydd av radieledning

I radieledningar flyter strömmen endast i en riktning, vilket är från källa till last. Denna typ av ledningar kan lätt skyddas genom användning av antingen tidbestämda reläer eller inversreläer.

Linjeskydd med tidbestämt relä

Detta skyddsschema är ganska enkelt. Här delas hela ledningen in i olika avsnitt och varje avsnitt förses med ett tidbestämt relä. Reläet närmast slutet av ledningen har minst tidsinställning, medan tidsinställningen för de andra reläerna successivt ökar mot källan.
Till exempel, antag att det finns en källa vid punkt A, i figuren nedan

Vid punkt D är brytaren CB-3 installerad med tidbestämd relädrift på 0,5 sekunder. Successivt vid punkt C är en annan brytare CB-2 installerad med tidbestämd relädrift på 1 sekund. Nästa brytare CB-1 är installerad vid punkt B, som ligger närmast punkt A. Vid punkt B är reläet inställt på drifttid på 1,5 sekunder.
Nu, antag att ett fel uppstår vid punkt F. På grund av detta fel flyter felfeget genom alla strömförstärkare eller CT:er anslutna i ledningen. Men eftersom drifttiden för reläet vid punkt D är minst kommer CB-3, kopplad till detta relä, att utlösas först för att isolera felfonen från resten av ledningen. Om CB-3 misslyckas med att utlösas, kommer nästa högre tidsinställda relä att aktivera den associerade brytaren att utlösas. I detta fall kommer CB-2 att utlösas. Om CB-2 också misslyckas med att utlösas, kommer nästa brytare, dvs. CB-1, att utlösas för att isolera större delen av ledningen.

Fördelar med tidbestämt linjeskydd

Huvudfördelen med detta schema är dess enkelhet. Den andra stora fördelen är att vid fel bara den närmaste brytaren mot källan från felet kommer att fungera för att isolera den specifika positionen av ledningen.

Nackdelar med tidbestämt linjeskydd

Om antalet avsnitt i ledningen är ganska stort, blir tidsinställningen för reläet närmast källan mycket lång. Så under något fel nära källan kommer det att ta lång tid att isolera. Detta kan orsaka allvarliga skador på systemet.

Överströmskydd av ledning med inversrelä

Nackdelen vi just diskuterade i samband med tidbestämt överströmskydd av överföringslinje, kan enkelt övervinnas genom att använda inversreläer. I inversreläer är drifttiden omvänt proportionell mot felfeget.

I figuren ovan är den totala tidsinställningen för reläet vid punkt D minst och successivt ökar denna tidsinställning för reläerna kopplade till punkterna mot punkt A.
Vid något fel vid punkt F kommer naturligtvis CB-3 vid punkt D att utlösas. Om CB-3 misslyckas med att öppnas, kommer CB-2 att aktiveras eftersom den totala tidsinställningen är högre i det reläet vid punkt C.
Även om tidsinställningen för reläet närmast källan är maximal kommer det ändå att utlösas snabbare om ett stort fel uppstår nära källan, eftersom drifttiden för reläet är omvänt proportionell mot felfeget.

Överströmskydd av parallella ledningar

För att upprätthålla stabiliteten i systemet krävs det att en last matas från källa av två eller flera ledningar i parallell. Om ett fel uppstår i någon av ledningarna, bör endast den felaktiga ledningen isoleras från systemet för att bibehålla kontinuiteten i leveransen från källa till last. Detta krav gör skyddet av parallella ledningar lite mer komplicerat än det enkla icke-riktade överströmskyddet av ledning som i fallet med radieledningar. Skyddet av parallella ledningar kräver användning av riktade reläer och att gradvisa tidsinställningar för reläer görs för selektiv utlösning.

Det finns två ledningar anslutna i parallell från källa till last. Båda ledningarna har icke-riktade överströmsreläer vid källslutet. Dessa reläer bör vara inversreläer. Båda ledningarna har också riktade reläer eller omvänd effektsreläer vid deras lastslut. De omvända effektsreläerna som används här bör vara omedelbara typer. Det betyder att dessa reläer bör aktiveras så snart strömföret i ledningen vänder. Den normala riktningen av ström är från källa till last.
Nu, antag att ett fel uppstår vid punkt F, säg att felfeget är If. Detta fel kommer att få två parallella vägar från källa, en endast genom brytare A och den andra via CB-B, ledning-2, CB-Q, lastbus och CB-P. Detta visas tydligt i figuren nedan, där IA och IB är felfeget fördelat mellan ledning-1 och ledning-2 respektive.

Enligt Kirchhoffs strömlag, IA + IB = If.

Nu, IA flyter genom CB-A, IB flyter genom CB-P. Eftersom riktningen av strömföret i CB-P är omvänd kommer det att utlösas omedelbart. Men CB-Q kommer inte att utlösas eftersom strömföret (effekt) i denna brytare inte vänder. Så snart CB-P utlöses, upphör felfeget IB att flyta genom ledningen och det finns ingen fråga om ytterligare drift av inversrelä. IA fortsätter fortfarande att flyta även om CB-P utlöses. Då, på grund av överström IA, kommer CB-A att utlösas. På detta sätt isoleras den felaktiga ledningen från systemet.

Differentiellt pilottrådskydd

Detta är helt enkelt ett differentiellt skyddsschema som tillämpas på ledningar. Flera differentiella scheman tillämpas för skydd av ledningar, men Mess Price Voltage balance system och Translay Scheme är de mest populära.

Merz Price Balance System

Arbetsprincipen för Merz Price Balance-systemet är ganska enkel. I detta schema för linjeskydd är identiska CT:er anslutna till båda ändarna av ledningen. Polariteten hos CT:erna är samma. Sekundärarna av dessa strömförstärkare och drivspolar för två omedelbara reläer bildar en sluten loop som visas i figuren nedan. I loopen används pilottråd för att ansluta både CT-sekundärer och båda reläspolar som visas.