Relé ng Proteksyon ng Feeder: Isang Komprehensibong Gabay
Ang feeder protection relay ay isang aparato na nagpoprotekta 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 kuryente mula sa substation patungo sa load o isa pang substation. Mahalagang mahalaga ang mga feeder protection relays para siguruhin ang reliabilidad at seguridad ng mga power system, dahil maaari silang mabilis na detekto at i-isolate ang mga pagkakamali, iprevent ang pinsala sa mga aparato, at minimahin ang mga brownout.
Ano ang Distance Protection Relay?
Isa sa pinaka-karaniwang uri ng feeder protection relays ang distance protection relay, na kilala rin bilang impedance relay. Ang distance protection relay ay nagsusukat ng impedance (Z) ng feeder line sa pamamagitan ng voltage (V) at current (I) inputs mula sa kasangkot na potential transformer (PT) at current transformer (CT). Ang impedance ay inuulat sa pamamagitan ng paghati ng voltage sa current: Z = V/I.
Ang distance protection relay ay nagsasalungat ng iminumungkahing impedance sa isang pre-defined setting value, na kumakatawan sa maximum allowable impedance para sa normal na operasyon. Kung ang iminumungkahing impedance ay mas mababa kaysa sa setting value, ito ay nangangahulugan na may pagkakamali sa feeder line, at ang relay ay magpadala ng trip signal sa circuit breaker upang i-isolate ang pagkakamali. Maaari din ang relay na ipakita 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 matantiya sa pamamagitan ng pagpaparami ng iminumungkahing impedance sa line impedance per kilometer. Halimbawa, kung ang iminumungkahing impedance ay 10 ohms at ang line impedance per kilometer ay 0.4 ohms/km, ang fault distance ay 10 x 0.4 = 4 km. Ang pagkilala sa fault distance ay makakatulong sa mabilis na pag-locate at pag-repair ng pagkakamali.
Paano Gumagana ang Quadrilateral Characteristic?
Maaaring magkaroon ng iba't ibang operating characteristics ang isang distance protection relay, tulad ng circular, mho, quadrilateral, o polygonal. Ang quadrilateral characteristic ay isang popular na pagpipilian para sa modernong numerical relays dahil nagbibigay ito ng higit na flexibility at accuracy sa pag-setup ng protection zones.
Ang quadrilateral characteristic ay isang parallelogram-shaped graph na naglalarawan ng protection zone ng relay. Ang graph ay may apat na axis: forward resistance (R F), backward resistance (R B), forward reactance (X F), at backward reactance (X B). Ang graph ay may slope angle na tinatawag na relay characteristic angle (RCA), na nagpapasiyangon sa 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 sa R F patungo sa X F na may slope ng RCA.
Iguhit ang linya mula sa 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 nangangahulugan na kung ang iminumungkahing impedance ay nasa loob ng lugar na ito, ang relay ay magtrip. Ang quadrilateral characteristic ay maaaring saklawin ang apat na quadrant ng operasyon:
Unang quadrant (R at X values ay positibo): Ang quadrant na ito ay kumakatawan sa isang inductive load at forward fault mula sa relay.
Pangalawang quadrant (R ay negatibo at X ay positibo): Ang quadrant na ito ay kumakatawan sa isang capacitive load at reverse fault mula sa relay.
Pangatlong quadrant (R at X values ay negatibo): Ang quadrant na ito ay kumakatawan sa isang inductive load at reverse fault mula sa relay.
Pang-apat na quadrant (R ay positibo at X ay negatibo): Ang quadrant na ito ay kumakatawan sa isang 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 isang distance protection relay, na inilalarawan ng iba't ibang setting values ng impedance at time delay. Ang mga zone ay disenyo upang mag-coordinate sa iba pang relays sa sistema at magbigay ng backup protection para sa adjacent feeders.
Ang typical zones of operation para sa isang distance protection relay ay:
Zone 1: Ang zone na ito ay nagsasakop ng 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: Ang zone na ito ay nagsasakop ng 100% hanggang 120% ng haba ng feeder at may maikling time delay (karaniwang 0.3 hanggang 0.5 segundo). Nagbibigay ito ng backup protection para sa mga pagkakamali na lumampas sa zone 1 o sa adjacent feeders.
Zone 3: Ang zone na ito ay nagsasakop ng 120% hanggang 150% ng haba ng feeder at may mahabang time delay (karaniwang 1 hanggang 2 segundo). Nagbibigay ito ng backup protection para sa mga pagkakamali na lumampas sa zone 2 o sa remote feeders.
Maaaring mayroon din ang ilang relays ng additional zones, 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, mayroon pa ibang uri ng feeder protection relays na maaaring gamitin para sa iba't ibang aplikasyon o sa kombinasyon sa mga distance protection relays. Ilang halimbawa ay:
Overcurrent protection relays: Ang mga relay na ito ay nagsusukat lamang ng current at nagtrip kapag ito ay lumampas sa isang preset value. Simple, mura, at malawakang ginagamit para sa radial feeders.
Differential protection relays: Ang mga relay na ito ay nagsusukat ng 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: Ang mga relay na ito ay nagsusukat ng both current at voltage at nagsusuri ng kanilang phase angle difference. Nagtrip lang ito kapag ang current ay umuusbong sa isang tiyak na direksyon relative sa voltage. Napakahalaga ito para sa looped feeders o parallel feeders.
Arc-flash detection relays: Ang mga relay na ito ay gumagamit ng light sensors at high-speed overcurrent detection upang matukoy ang arc-flash events sa feeders. Nagtrip ito mas mabilis kaysa sa conventional relays at nagpapabuti ng seguridad para sa mga tao.
Paano Pumili ng Feeder Protection Relays?
Ang piling ng feeder protection relays ay depende 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
Ilang general guidelines para sa piling ng feeder protection relays ay:
Pumili ng numerical relays kaysa sa electromechanical o static relays para sa mas mahusay na performance, functionality, flexibility, at diagnostics
Pumili ng distance protection relays kaysa sa overcurrent o differential protection relays para sa mahaba 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 seguridad ng mga tao.
