電力システムの保護システム

このウェブサイトのセクションでは、電力システムの保護システムに関連するほぼすべての内容をカバーしています。標準的なリードおよび装置番号、端子台での接続方法、マルチコアケーブルの色コード、実行時の注意事項なども含まれています。また、さまざまな電力システム保護リレーとスキームの原則、特に電力システム保護スキームとしての差動リレー、制限接地故障保護、方向リレー、距離リレーなどが含まれています。トランスフォーマ保護、発電機保護、送電線保護、キャパシタバンクの保護に関する詳細も提供されています。電力システムの保護についてほぼすべてが含まれています。
スイッチギア試験、電流変換器試験、電圧または電位変換器試験、関連する保護リレーについても詳細に説明されています。
回路遮断器の閉鎖・トリップ、表示・警報回路の違いも含まれて説明されています。

電力システム保護の目的

電力システム保護の目的は、障害のある部分を他の動作中のシステムから分離することです。これにより、障害電流による深刻な損傷なく、残りの部分が満足に機能することができます。
実際には、回路遮断器が障害のあるシステムを健康なシステムから分離し、これらの回路遮断器は保護リレーからのトリップ信号により自動的に開きます。保護の主な哲学は、電力システムの保護はシステム内の障害電流の流れを防ぐことができず、短絡パスを迅速に切断することで障害電流の継続を防ぐことができるというものです。この迅速な切断を満たすためには、保護リレーは以下の機能要件を満たす必要があります。

電力システムの保護システム

ここでは、電力システムの保護システムの基本概念と保護リレーの調整について説明します。

画像では、保護リレーの基本的な接続が示されています。これは非常に簡単です。電流変換器の二次側はリレーの電流コイルに接続され、電圧変換器の二次側はリレーの電圧コイルに接続されます。フィーダ回路で障害が発生すると、CTの比例的な二次電流がリレーの電流コイルを通過し、そのコイルの磁束密度が増加します。この増加した磁束密度は、リレーの通常開触点を機械的に閉じるのに十分です。このリレー触点が実際に閉じてDCトリップコイル回路を完成させ、トリップコイルが励磁されます。トリップコイルの磁束密度は、回路遮断器のトリップ機構の機械的動きを開始し、最終的に障害を分離するために回路遮断器がトリップされます。

保護リレーの機能要件

信頼性

保護リレーの最も重要な要件は信頼性です。障害が発生するまで長時間動作しないかもしれませんが、障害が発生した場合は即座かつ正確に反応しなければなりません。

選択性

リレーは、リレーが電力システムに導入された条件でのみ動作する必要があります。障害時に特定の条件が存在する場合、一部のリレーは動作しないか、または一定の時間遅延後に動作する必要があるかもしれません。したがって、保護リレーは適切な条件を選択する能力を持ち合わせている必要があります。

感度

リレーエキップメントは十分に感度が高く、障害状態のレベルが定義された限界を超えたときに確実に動作できるようにする必要があります。

速度

保護リレーは必要な速度で動作する必要があります。さまざまな電力システム保護リレー間には正しい調整が必要であり、システムの一部での障害が他の健全な部分を妨げないようにする必要があります。障害電流は電気的に接続されている健全な部分を通過するかもしれませんが、それらの健全な部分に関連するリレーは障害部分のリレーよりも早く動作してはなりません。また、障害部分に関連するリレーが何らかの欠陥や他の理由で適切なタイミングで動作しなかった場合、次のリレーのみがシステムの健全な部分に関連して動作し、障害を分離する必要があります。したがって、リレーは設備の損傷につながるほど遅すぎることもなく、不要な動作につながるほど速すぎることもないはずです。

電力システム保護の重要な要素

スイッチギア

主に大容量油式回路遮断器、少量油式回路遮断器、SF6回路遮断器、空気圧縮回路遮断器、真空回路遮断器などがあります。ソレノイド、スプリング、空気圧、油圧などの異なる操作機構が回路遮断器に使用されています。回路遮断器は、電力システムの保護システムの主要な部分であり、その接触を開放することによって自動的に障害のある部分を分離します。

保護装置

主に電流リレー、電圧リレー、インピーダンスリレー、パワーリレー、周波数リレーなどの動作パラメータに基づく電力システム保護リレー、定時リレー、逆時リレー、ステップリレーなどの動作特性に基づくリレー、差動リレー、過磁束リレーなどの論理に基づくリレーで構成されています。障害時には、保護リレーは関連する回路遮断器に対して接触を開くためのトリップ信号を出力します。

駅用バッテリー

電力システムのすべての回路遮断器は直流（Direct Current）で動作します。直流電力はバッテリーに蓄えられ、入力電力が完全に失われた場合でも、蓄積された駅用バッテリーの電力を使って回路遮断器を動作させることができます。したがって、バッテリーは電力システムのもう一つの重要なアイテムです。あるときには、電力サブステーションの心臓とも呼ばれます。電力サブステーションバッテリーや単純に駅用バッテリーは、AC供給が利用可能な期間中にエネルギーを蓄積し、リレーが動作する際に放電して、関連する回路遮断器がAC入力電力の失敗時にトリップされるようにします。

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