Relay ng Proteksyon ng Feeder: Isang Komprehensibong Gabay
Isang feeder protection relay ay isang aparato na nagprotekta sa mga power system feeders mula sa iba't ibang uri ng pagkakamali, tulad ng short circuits, overloads, ground faults, at broken conductors. Ang feeder ay isang transmission o distribution line na nagdadala ng power mula sa substation patungo sa load o isa pang substation. Mahalagang mga feeder protection relays ang ito para matiyak ang reliabilidad at seguridad ng mga power systems, dahil maaari silang mabilis na detektohin at i-isolate ang mga pagkakamali, maprevent ang pinsala sa mga kagamitan, at minimizahin ang mga brownout.
Ano ang Distance Protection Relay?
Ang isa sa pinaka karaniwang uri ng feeder protection relays ay ang distance protection relay, na kilala rin bilang impedance relay. Ang distance protection relay ay nagsusukat ng impedance (Z) ng feeder line gamit ang voltage (V) at current (I) inputs mula sa kasaganaan ng potential transformer (PT) at current transformer (CT). Ang impedance ay inuulat sa pamamagitan ng paghahati ng voltage sa current: Z = V/I.
Inuulat ng distance protection relay ang sukatin na impedance sa isang predefinidong setting value, na kumakatawan sa maximum allowable impedance para sa normal na operasyon. Kung ang sukatin na impedance ay mas mababa kaysa sa setting value, ibig sabihin may pagkakamali sa feeder line, at magbibigay ang relay ng trip signal sa circuit breaker upang i-isolate ang pagkakamali. Maaari ring ipakita ng relay ang mga parameter ng pagkakamali, tulad ng fault current, voltage, resistance, reactance, at fault distance, sa screen nito.
Ang fault distance ay ang layo mula sa lokasyon ng relay patungo sa lokasyon ng pagkakamali, na maaaring inuulat sa pamamagitan ng pagmu-multiply ng sukatin na impedance sa line impedance per kilometro. Halimbawa, kung ang sukatin na impedance ay 10 ohms at ang line impedance per kilometro ay 0.4 ohms/km, ang fault distance ay 10 x 0.4 = 4 km. Malaking tulong ang pagkilala sa fault distance upang mabilisan ang paglalapat at pagrepair ng pagkakamali.
Paano Gumagana ang Quadrilateral Characteristic?
Maaaring magkaroon ng iba't ibang operating characteristics ang distance protection relay, tulad ng circular, mho, quadrilateral, o polygonal. Popular na choice ang quadrilateral characteristic para sa modern na numerical relays dahil nagbibigay ito ng higit na flexibility at accuracy sa setting ng protection zones.
Ang quadrilateral characteristic ay isang parallelogram-shaped graph na nagtatakda ng protection zone ng relay. May apat na axes ang graph: forward resistance (R F), backward resistance (R B), forward reactance (X F), at backward reactance (X B). May slope angle din ang graph na tinatawag na relay characteristic angle (RCA), na nagdetermina ng hugis ng parallelogram.
Maaaring ma-plot ang quadrilateral characteristic sa pamamagitan ng sumusunod na mga hakbang:
Itakda ang R F value sa positive X-axis at ang R B value sa negative X-axis.
Itakda ang X F value sa positive Y-axis at ang X B value sa negative Y-axis.
Iguhit ang linya mula R F patungo sa X F na may slope ng RCA.
Iguhit ang linya mula R B patungo sa X B na may slope ng RCA.
Kumpleto ang parallelogram sa pamamagitan ng pag-connect ng R F sa R B at X F sa X B.
Ang protection zone ay nasa loob ng parallelogram, na ibig sabihin kung ang sukatin na impedance ay nasa loob ng area na ito, magtrip ang relay. Ang quadrilateral characteristic ay maaaring katawanin ang apat na quadrants ng operasyon:
Unang quadrant (R at X values ay positibo): Kinakatawan ng quadrant na ito ang inductive load at forward fault mula sa relay.
Pangalawang quadrant (R ay negatibo at X ay positibo): Kinakatawan ng quadrant na ito ang capacitive load at reverse fault mula sa relay.
Pangatlong quadrant (R at X values ay negatibo): Kinakatawan ng quadrant na ito ang inductive load at reverse fault mula sa relay.
Pang-apat na quadrant (R ay positibo at X ay negatibo): Kinakatawan ng quadrant na ito ang capacitive load at forward fault mula sa relay.
Ano ang Iba't Ibang Zones of Operation?
Maaaring magkaroon ng iba't ibang zones of operation ang distance protection relay, na inuulat sa pamamagitan ng iba't ibang setting values ng impedance at time delay. Inuulat ang mga zones upang makipagtulungan sa iba pang relays sa system at magbigay ng backup protection para sa adjacent feeders.
Ang typical zones of operation para sa distance protection relay ay:
Zone 1: Kinakatawan ng zone na ito ang 80% hanggang 90% ng haba ng feeder at walang time delay. Nagbibigay ito ng primary protection para sa mga pagkakamali sa loob ng zone na ito at nagtrip instantaneously.
Zone 2: Kinakatawan ng zone na ito ang 100% hanggang 120% ng haba ng feeder at may maikling time delay (karaniwang 0.3 hanggang 0.5 seconds). Nagbibigay ito ng backup protection para sa mga pagkakamali na lumampas sa zone 1 o sa adjacent feeders.
Zone 3: Kinakatawan ng zone na ito ang 120% hanggang 150% ng haba ng feeder at may mahabang time delay (karaniwang 1 hanggang 2 seconds). Nagbibigay ito ng backup protection para sa mga pagkakamali na lumampas sa zone 2 o sa remote feeders.
Maaaring magkaroon pa ng additional zones ang ilang relays, tulad ng Zone 4 para sa load encroachment o Zone 5 para sa overreaching faults.
Ano ang Iba Pang Uri ng Feeder Protection Relays?
Bukod sa distance protection relays, may iba pang uri ng feeder protection relays na maaaring gamitin para sa iba't ibang aplikasyon o sa kombinasyon sa distance protection relays. Ang ilang halimbawa ay:
Overcurrent protection relays: Inuulat lamang ng mga relays na ito ang current at nagtrip kapag ito ay lumampas sa isang preset value. Simple, mura, at malawakang ginagamit para sa radial feeders.
Differential protection relays: Inuulat ng mga relays na ito ang current inputs mula sa parehong dulo ng isang feeder at nagtrip kapag may unbalance sa kanila. Mabilis, selective, at sensitive para sa maikling feeders o busbars.
Directional protection relays: Inuulat ng mga relays na ito ang current at voltage at inuulat ang kanilang phase angle difference. Nagtrip lang ito kung ang current ay nagflow sa isang tiyak na direksyon relative sa voltage. Mga useful para sa looped feeders o parallel feeders.
Arc-flash detection relays: Ginagamit ng mga relays na ito ang light sensors at high-speed overcurrent detection upang ide-identify ang arc-flash events sa feeders. Mas mabilis ang trip nito kaysa sa conventional relays at nag-iimprove ng safety para sa mga personnel.
Paano Magpili ng Feeder Protection Relays?
Nagdedepende ang pilihan ng feeder protection relays sa iba't ibang factors, tulad ng:
Ang tipo, haba, configuration, loading, grounding, at insulation level ng feeders
Ang availability, accuracy, cost, maintenance, communication, at integration ng relays
Ang coordination, selectivity, sensitivity, speed, reliability, security, at stability ng protection schemes
Ang standards, regulations, codes, policies, at practices ng power system operators
Ang ilang general guidelines para sa pilihan ng feeder protection relays ay:
Pumili ng numerical relays kaysa sa electromechanical o static relays para sa mas mabuting performance, functionality, flexibility, at diagnostics
Pumili ng distance protection relays kaysa sa overcurrent o differential protection relays para sa mahabang o komplikadong feeders
Pumili ng quadrilateral characteristics kaysa sa circular o mho characteristics para sa mas accurate at adaptable
Pumili ng low-energy analog sensor inputs kaysa sa conventional current/voltage inputs para sa mas maliit na size, weight, at safety hazards.
Pumili ng arc-flash detection relays kaysa sa conventional relays para sa mas mabilis na tripping at safety ng personnel.
