Ulinzi wa Mstari au Feeder

Kwa sababu mrefu wa mipango ya kutumia umeme ni kubwa sana na inaenda kupitia hewa, uwezo wa kutokosa katika mipango ya kutumia umeme ni mkubwa zaidi kuliko katika transformers za umeme na alternators. Kwa hivyo, mipango ya kutumia umeme inahitaji mikakati mingi zaidi ya kuzuia vyombo vya msingi kuliko transformer na alternator.
Ungumu wa mtoaji unapaswa kuwa na vipengele vidogo, kama-

1. Wakati kutokosa, tu circuit breaker unaopanda karibu zaidi na sehemu yenye kutokosa ndio atakayepanda.

2. Ikiwa circuit breaker unaopanda karibu zaidi na sehemu yenye kutokosa haifanyike, circuit breaker ujao utapanda kama backup.

3. Muda wa kazi wa relay unaofanikisha ungumu wa mtoaji unapaswa kuwa chache kwa makubwa ili kukataa kumpandisha circuit breakers wengine wenye sehemu sahihi za mfumo wa umeme.

Maagizo hayo yaliyotajwa hapa yachukua ungumu wa mipango ya kutumia umeme kuwa tofauti sana kutoka ungumu wa transformer na vyombo vingine vya mfumo wa umeme. Mikakati mitatu muhimu ya ungumu wa mipango ya kutumia umeme ni –

1. Over current protection yenye muda uliyotathmini.

2. Ungumu wa tofauti.

3. Ungumu wa umbali.

Over Current Protection yenye muda uliyotathmini

Hii inaweza pia kutambuliwa kama over current protection ya mtoaji wa umeme. Hebu tueleze mikakati mbalimbali za over current protection yenye muda uliyotathmini.

Ungumu wa Mtoaji wa Radial

Katika mtoaji wa radial, nguvu hutoka tu moja kwa moja, ambayo ni kutoka chanzo hadi nyuzi. Aina hii ya mtoaji inaweza kuzingatiwa rahisi kwa kutumia definite time relays au inverse time relays.

Ungumu wa Mtoaji kwa kutumia Definite Time Relay

Mikakati haya yasiyofaa kujulikana. Hapa mtoaji mzima unafungwa kwa sekta mbalimbali na sekta kila moja imepatikana na definite time relay. Relay unaopanda karibu zaidi na mwisho wa mtoaji una muda wa setting chache sana na muda wa setting wa relays zingine zinazopanda kwa kutosha, kuelekea chanzo.
Kwa mfano, tuseme kuna chanzo kwenye pointi A, katika ramani hii chini

Kwenye pointi D, circuit breaker CB-3 imepatikana na muda wa kazi wa relay wa 0.5 sec. Endelea, kwenye pointi C, circuit breaker nyingine CB-2 imepatikana na muda wa kazi wa relay wa 1 sec. Circuit breaker ifuatayo CB-1 imepatikana kwenye pointi B, ambayo ni karibu zaidi na pointi A. Kwenye pointi B, relay imepatikana na muda wa kazi wa 1.5 sec.
Sasa, tuseme kutokosa kimekuwa kwenye pointi F. Kwa sababu ya kutokosa hii, current ya kutokosa itaenda kwa wote current transformers or CTs waliosambaza kwenye mtoaji. Lakini kwa sababu muda wa kazi wa relay kwenye pointi D ni chache sana, CB-3, ambayo imepatikana na relay hii itapanda kwanza kusimamisha sehemu yenye kutokosa kutoka sehemu nyingine za mtoaji. Ikiwa kwa sababu yoyote, CB-3 haifanyike, basi relay inayofuata itafanya kuanza kumpandisha CB inayohusika. Katika kesi hii, CB-2 itapanda. Ikiwa CB-2 pia haifanyike, basi circuit breaker ifuatayo, CB-1 itapanda kusimamisha sehemu kubwa ya mtoaji.

Faida za Ungumu wa Mtoaji kwa kutumia Definite Time Relay

Faida kuu ya mikakati haya ni urahisi. Faida ya pili ni, wakati kutokosa, tu CB unaopanda karibu zaidi na chanzo kutoka sehemu yenye kutokosa itafanya kusimamisha sehemu maalum ya mtoaji.

Upungufu wa Ungumu wa Mtoaji kwa kutumia Definite Time Relay

Ikiwa sekta za mtoaji ni nyingi, muda wa setting wa relay unaopanda karibu zaidi na chanzo utakuwa mrefu sana. Kwa hivyo, wakati kutokosa karibu na chanzo litakua linatumia muda mrefu kutokuwa simama. Hii inaweza kusababisha athari mbaya kwa mfumo.

Over Current Line Protection kwa kutumia Inverse Relay

Athari ambazo tumejaribiana kutaja kuhusu over current protection yenye muda uliyotathmini ya mtoaji, inaweza kutokea rahisi kwa kutumia inverse time relays. Kwenye inverse relay, muda wa kazi unategemea kinyume kwa current ya kutokosa.

Katika ramani hii, muda wa setting wa relay kwenye pointi D ni chache sana na endelea hii inaongezeka kwa relays zinazohusika na pointi zinazopanda kuelekea pointi A.
Ikiwa kutokosa kitakua kwenye pointi F, CB-3 kwenye pointi D itapanda kwanza. Ikiwa CB-3 haijafanyika, CB-2 itafanya kwa sababu muda wa setting wake ni mkubwa zaidi kwenye relay kwenye pointi C.
Hata ingawa muda wa setting wa relay unaopanda karibu zaidi na chanzo ni mkubwa, bado itapanda kwa muda fupi, ikiwa kutokosa mkubwa kitakua karibu na chanzo, kwa sababu muda wa kazi wa relay unategemea kinyume kwa current ya kutokosa.

Over Current Protection ya Mtoaji wa Parallel

Kwa kutetea ustawi wa mfumo, ni lazima kutoa nyuzi kutoka chanzo kwa kutumia mtoaji wa parallel. Ikiwa kutokosa kitakua katika mtoaji wowote, tu mtoaji unaotokosa ndio atakayesimamiwa kutoka mfumo ili kutetea uzinduzi wa huduma kutoka chanzo hadi nyuzi. Maagizo haya yanayosababisha ungumu wa mtoaji wa parallel kuwa kidogo zaidi kuliko over current protection rasimu ya mtoaji kama katika mtoaji wa radial. Ungumu wa mtoaji wa parallel unahitaji kutumia directional relays na kutathmini muda wa relay kwa selective tripping.

Kuna mtoaji wa parallel watano kutoka chanzo hadi nyuzi. Wote mtoaji wamepatikana na non-directional over current relay kwenye ubegu wa chanzo. Relays hizi zinapaswa kuwa inverse time relays. Pia mtoaji wote wamepatikana na directional relay au reverse power relay kwenye ubegu wa nyuzi. Reverse power relays zinazotumika hapa zinapaswa kuwa instantaneous type. Hiyo inamaanisha relays hizi zinapaswa kufanya kazi mara moja tu current ya power ikawaka kinyume. Mwendo wa asili wa power ni kutoka chanzo hadi nyuzi.
Sasa, tuseme kutokosa kimekuwa kwenye pointi F, tuseme current ya kutokosa ni If. Kutokosa hiki litapata njia mbili za parallel kutoka chanzo, moja kwa tu circuit breaker A na nyingine kwa CB-B, mtoaji-2, CB-Q, load bus na CB-P. Hii imeonyeshwa kwa urahisi katika ramani hii chini, ambako IA na IB ni current za kutokosa zilizoshirikiwa na mtoaji-1 na mtoaji-2 kwa mtiba.

Kulingana na Kirchoff’s current law, IA + IB = If.

Sasa, IA inaenda kwa CB-A, IB inaenda kwa CB-P. Kwa sababu mwendo wa CB-P umekuwa kinyume, itapanda mara moja. Lakini CB-Q haipandi kwa sababu mwendo wa current (power) kwenye circuit breaker hii hakukuwa kinyume. Mara tu CB-P ipandike, current ya kutokosa IB itastahimili kwenye mtoaji na kwa hiyo hakuna maswala ya kumpandisha inverse time over current relay tena. IA inaendelea kula kabisa hata CB-P ipandike. Kwa sababu ya over current IA, CB-A itapandi. Kwa njia hii mtoaji unaotokosa unasimamiwa kutoka mfumo.

Differential Pilot Wire Protection

Hii ni mikakati rasimu ya ungumu wa tofauti iliyotumika kwa mtoaji. Mikakati mingi za ungumu wa tofauti zimepatikana kwa ungumu wa mtoaji lakini Mess Price Voltage balance system na Translay Scheme ni zinazotumiwa zaidi.

Merz Price Balance System