Voederspanningsrelais: Een Uitgebreide Gids
Een voedingslijnbeveiligingsrelais is een apparaat dat voedingslijnen beschermt tegen verschillende soorten storingen, zoals kortsluitingen, overbelasting, aardlekkages en gebroken geleiders. Een voedingslijn is een transmissie- of distributielijn die stroom van een onderstation naar de belasting of een ander onderstation vervoert. Voedingslijnbeveiligingsrelais zijn essentieel voor de betrouwbaarheid en veiligheid van elektriciteitsnetwerken, omdat ze snel storingen kunnen detecteren en isoleren, schade aan apparatuur kunnen voorkomen en stroomonderbrekingen tot een minimum kunnen beperken.
Wat is een afstandsbeveiligingsrelais?
Een van de meest voorkomende types voedingslijnbeveiligingsrelais is het afstandsbeveiligingsrelais, ook bekend als een impedantierelais. Een afstandsbeveiligingsrelais meet de impedantie (Z) van de voedingslijn door gebruik te maken van de spanning (V) en stroom (I) invoer van de corresponderende spanningsversterker (PT) en stroom versterker (CT). De impedantie wordt berekend door de spanning te delen door de stroom: Z = V/I.
Het afstandsbeveiligingsrelais vergelijkt de gemeten impedantie met een vooraf ingestelde waarde, die de maximale toegestane impedantie voor normale bedrijfsomstandigheden vertegenwoordigt. Als de gemeten impedantie lager is dan de ingestelde waarde, betekent dit dat er een storing op de voedingslijn is, en zal het relais een trip-signaal naar de schakelaar sturen om de storing te isoleren. Het relais kan ook de storingparameters, zoals storingstroom, spanning, weerstand, reactantie, en storingafstand, weergeven op het scherm.
De storingafstand is de afstand van de locatie van het relais naar de locatie van de storing, die kan worden geschat door de gemeten impedantie te vermenigvuldigen met de lijnimpedantie per kilometer. Bijvoorbeeld, als de gemeten impedantie 10 ohm is en de lijnimpedantie per kilometer 0,4 ohm/km, dan is de storingafstand 10 x 0,4 = 4 km. De kennis van de storingafstand kan helpen bij het snel lokaliseren en herstellen van de storing.
Hoe werkt een vierhoekskenmerk?
Een afstandsbeveiligingsrelais kan verschillende werkeigenschappen hebben, zoals cirkelvormig, mho, vierhoekig of veelhoekig. Een vierhoekskenmerk is een populaire keuze voor moderne numerieke relais omdat het meer flexibiliteit en nauwkeurigheid biedt in het instellen van de beveiligingszones.
Een vierhoekskenmerk is een parallellogramvormig diagram dat de beveiligingszone van het relais definieert. Het diagram heeft vier assen: voorwaartse weerstand (R F), achterwaartse weerstand (R B), voorwaartse reactantie (X F) en achterwaartse reactantie (X B). Het diagram heeft ook een hellingshoek genaamd de relaiskenmerkshoek (RCA), die de vorm van het parallellogram bepaalt.
Het vierhoekskenmerk kan worden geplot door de volgende stappen te gebruiken:
Stel de R F-waarde in op de positieve X-as en de R B-waarde op de negatieve X-as.
Stel de X F-waarde in op de positieve Y-as en de X B-waarde op de negatieve Y-as.
Trek een lijn van R F naar X F met een helling van RCA.
Trek een lijn van R B naar X B met een helling van RCA.
Voltooi het parallellogram door R F te verbinden met R B en X F met X B.
De beveiligingszone bevindt zich binnen het parallellogram, wat betekent dat als de gemeten impedantie binnen dit gebied valt, het relais zal trippen. Het vierhoekskenmerk kan vier kwadranten van bedrijf dekken:
Eerste kwadrant (R en X waarden zijn positief): Dit kwadrant vertegenwoordigt een inductieve belasting en een voorwaartse storing vanaf het relais.
Tweede kwadrant (R is negatief en X is positief): Dit kwadrant vertegenwoordigt een capacitive belasting en een achterwaartse storing vanaf het relais.
Derde kwadrant (R en X waarden zijn negatief): Dit kwadrant vertegenwoordigt een inductieve belasting en een achterwaartse storing vanaf het relais.
Vierde kwadrant (R is positief en X is negatief): Dit kwadrant vertegenwoordigt een capacitive belasting en een voorwaartse storing vanaf het relais.
Welke zijn de verschillende bedrijfszones?
Een afstandsbeveiligingsrelais kan verschillende bedrijfszones hebben, die gedefinieerd worden door verschillende ingestelde waarden van impedantie en tijdsvertraging. De zones zijn ontworpen om te coördineren met andere relais in het systeem en back-upbeveiliging te bieden voor aangrenzende voedingslijnen.
De typische bedrijfszones voor een afstandsbeveiligingsrelais zijn:
Zone 1: Deze zone dekt 80% tot 90% van de lengte van de voedingslijn en heeft geen tijdsvertraging. Het biedt primaire beveiliging voor storingen binnen deze zone en trapt onmiddellijk.
Zone 2: Deze zone dekt 100% tot 120% van de lengte van de voedingslijn en heeft een korte tijdsvertraging (meestal 0,3 tot 0,5 seconden). Het biedt back-upbeveiliging voor storingen buiten zone 1 of in aangrenzende voedingslijnen.
Zone 3: Deze zone dekt 120% tot 150% van de lengte van de voedingslijn en heeft een langere tijdsvertraging (meestal 1 tot 2 seconden). Het biedt back-upbeveiliging voor storingen buiten zone 2 of in afgelegen voedingslijnen.
Sommige relais kunnen ook extra zones hebben, zoals Zone 4 voor belastingschending of Zone 5 voor overreikende storingen.
Welke zijn andere types voedingslijnbeveiligingsrelais?
Naast afstandsbeveiligingsrelais zijn er andere types voedingslijnbeveiligingsrelais die gebruikt kunnen worden voor verschillende toepassingen of in combinatie met afstandsbeveiligingsrelais. Enkele voorbeelden zijn:
Overstromingsbeveiligingsrelais: Deze relais meten alleen stroom en trippen wanneer deze een vooraf ingestelde waarde overschrijdt. Ze zijn eenvoudig, goedkoop en wijdverspreid gebruikt voor radiale voedingslijnen.
Differentiële beveiligingsrelais: Deze relais vergelijken stroominvoer van beide uiteinden van een voedingslijn en trippen wanneer er een onbalans tussen hen is. Ze zijn snel, selectief en gevoelig voor korte voedingslijnen of busbars.
Richtingsbeveiligingsrelais: Deze relais meten zowel stroom als spanning en bepalen hun fasehoekverschil. Ze trippen alleen wanneer de stroom in een specifieke richting ten opzichte van de spanning stroomt. Ze zijn nuttig voor geloopte voedingslijnen of parallelle voedingslijnen.
Bogenlichtdetectierelais: Deze relais gebruiken lichtsensoren en snelle overstromingsdetectie om bogenlichtgebeurtenissen op voedingslijnen te identificeren. Ze trippen sneller dan conventionele relais en verbeteren de veiligheid voor personeel.
Hoe te kiezen voor voedingslijnbeveiligingsrelais?
De selectie van voedingslijnbeveiligingsrelais hangt af van verschillende factoren, zoals:
Het type, lengte, configuratie, belasting, aarding en isolatieniveau van voedingslijnen
De beschikbaarheid, nauwkeurigheid, kosten, onderhoud, communicatie en integratie van relais
De coördinatie, selectiviteit, gevoeligheid, snelheid, betrouwbaarheid, veiligheid en stabiliteit van beveiligingsschema's
De normen, regels, codes, beleidsregels en praktijken van elektriciteitsnetwerkexploitanten
Enkele algemene richtlijnen voor de selectie van voedingslijnbeveiligingsrelais zijn:
Kies numerieke relais boven elektromechanische of statische relais voor betere prestaties, functionaliteit, flexibiliteit en diagnostiek
Kies afstandsbeveiligingsrelais boven overstromings- of differentiële beveiligingsrelais voor lange of complexe voedingslijnen
Kies vierhoekskenmerken boven cirkel- of mho-kenmerken voor meer nauwkeurigheid en aanpasbaarheid
Kies lage-energie analoge sensorinvoer boven conventionele stroom/spanningsinvoer voor verminderde grootte, gewicht en veiligheidsris
