Overførselslinjens Bærstrømsbeskyttelse

Bærerstrømsbeskyttelsessystem for transmissionsledninger

Bærerstrømsbeskyttelsessystemet anvendes hovedsageligt til beskyttelse af lange transmissionsledninger. I modsætning til konventionelle beskyttelsesmetoder, der fokuserer på sammenligning af de faktiske strømstyrker, fungerer dette system ved at sammenligne fasen for strømmene i begge ender af ledningen. Baseret på forholdet mellem fasen kan det præcist fastslå, om en fejl foregår inden for den beskyttede ledningssektion (intern fejl) eller udenfor (ekstern fejl). Bærerkommunikationskanalen, som er et vigtigt element i dette beskyttelsessystem, består af fire hovedkomponenter: en transmitter, en modtager, koblingsudstyr og en linjevalg.

Bærerstrømsmodtageren har til opgave at opfange bærerstrømmen, der sendes fra transmitteren placeret i den anden ende af ledningen. Når den er modtaget, omdanner den denne bærerstrøm til en direkte strøm (DC) spænding. Denne DC-spænding bruges som en styringssignal, som relæer eller andre elektriske kredsløb kan bruge til at udføre specifikke beskyttelsesfunktioner. Bemærk, at når ingen bærerstrøm modtages, falder udgangsspændingen fra modtageren til nul, hvilket indikerer en forstyrrelse i kommunikationsforbindelsen eller en mulig ændring i systemets driftstilstand.

Linjevalget, placeret mellem busbar'en og koblingen af koblingskapacitoren til transmissionsledningen, er et parallel LC-netværk (induktivitet-kapacitiv), der er nøje justeret til at resonere på høje frekvenser. Dets primære funktion er at begrænse bærerstrømmen til den beskyttede ledningssektion. Ved at gøre dette forhindrer det effektivt forstyrrelser fra andre nabostående bærerstrømkanaler, hvilket sikrer integriteten og præcisionen af beskyttelsessystemets drift. Desuden spiller linjevalget en vital rolle i at minimere tabet af bærerstrømsignalet til nabogående strømkredsløb, hvilket øger den samlede pålidelighed af bærerkommunikationsforbindelsen og de tilhørende beskyttelsesfunktioner.

Bærerstrømsbeskyttelse: Komponenter og metoder

Koblingskapacitoren har en dobbelt funktion i bærerstrømsbeskyttelsessystemet. Den forbinder højfrekvensudstyr til en af ledningslederne, hvilket gør det muligt at sende bærersignaler. Samtidig isolerer den strømudstyret fra højspenningen i strømledningen. Under normale driftsforhold flyder elektrisk strøm kun gennem ledningslederen. Men når det kommer til højfrekvensbærerstrøm, cirkulerer den langs den ledningsleder, der er udstyret med højfrekvensvalg, passerer gennem valgkapacitoren og derefter til jorden.

Metoder for bærerstrømsbeskyttelse

Der findes flere metoder til bærerstrømsbeskyttelse, og de to grundlæggende former er Retningsbaseret sammenligningsbeskyttelse og Fasebaseret sammenligningsbeskyttelse. Disse metoder er detaljeret beskrevet nedenfor:

1. Retningsbaseret sammenligningsbeskyttelse

I retningsbaseret sammenligningsbeskyttelsessystemet baserer beskyttelsesmekanismen sig på sammenligning af strømfloden under en fejl i begge ender af transmissionsledningen. Beskyttelsesrelæerne virker kun, når strømmen i begge ender af ledningen flyder fra busbar'en mod ledningen. Efter sammenligning af retninger overbringer bærerpilotrelæet information om, hvordan retningsrelæerne i den modsatte ende reagerer på en kortslutningshændelse.

Relæer placeret i begge ender af ledningen arbejder sammen for at isolere fejlen fra busbar'en. I tilfælde af en intern fejl inden for den beskyttede sektion flyder strømmen i beskyttelsesretningen. Omvendt, for en ekstern fejl, flyder strømmen i den modsatte retning. Under en fejl sendes et simpelt signal via bærerpiloten fra den ene ende af ledningen til den anden. Pilotbeskyttelsesrelæeringssystemer, der anvendes til transmissionsledningsbeskyttelse, kan hovedsageligt inddeles i to typer:

• Bærerblokeringsbeskyttelsessystem: Dette system begrænser relæets funktion. Det fungerer ved at blokere fejlen, før den kan trænge ind i den beskyttede sektion af elektriske systemet. Bærerblokeringsbeskyttelsessystemet er kendt for sin pålidelighed, da det effektivt beskytter systemets udstyr mod potentielle skader.

• Bærertilladelsesblokeringsystem: I modsætning til blokeringsystemet tillader dette beskyttelsessystem, at fejlstrømmen trænger ind i den beskyttede sektion af systemet.

2. Fasebaseret sammenligningsbærerbeskyttelse

Fasebaseret sammenligningsbærerbeskyttelsessystemet fokuserer på sammenligning af fasen forholdet mellem strømmen, der går ind i pilotzonen, og strømmen, der forlader den beskyttede zone. Bemærk, at det ikke involverer sammenligning af størrelsen af disse strømme. Denne beskyttelsesmetode yder hovedsageligt primær beskyttelse, og derfor er det nødvendigt at supplere den med sekundær beskyttelse. Kredsløbsdiagrammet for fasebaseret sammenligningsbærerbeskyttelsessystemet vises på figuren nedenfor.

Drift og fordele ved bærerstrømsbeskyttelse

Strømtransformatorerne (CT'er), der er installeret på transmissionsledningen, leverer strøm til et netværk. Dette netværk konverterer udgangsstrømmen fra CT'erne til en enfasinusformet udgangsspænding. Denne spænding føres derefter både til bærerstrømtransmitteren og sammenligner. Ligeledes dirigeres udgangen fra bærerstrømsmodtageren også til sammenligner. Sammenligner spiller en vigtig rolle i kontrol af en hjælperelæ, som i sin tur udløser afbrydelsen af transmissionsledningsafbryderen, når det er nødvendigt.

Fordele ved bærerstrømsbeskyttelse

Bærerstrømsbeskyttelsessystemer byder på flere betydelige fordele, som er angivet nedenfor:

• Samtidig og hurtig afbryderdrift: Et af de vigtigste fordele er evnen til at opnå hurtig og samtidig afbrydning af afbrydere i begge ender af transmissionsledningen. Denne koordinerede handling sikrer, at fejl isoleres hurtigt, hvilket minimerer varigheden af abnormale tilstande i elektriske systemer.

• Effektiv fejlrydning: Systemet har en hurtig fejlrydning. Ved hurtigt at afbryde fejlstrømmens flyd, forhindrer det effektivt alvorlige påvirkninger på elektriske systemer, reducerer risikoen for skade på udstyr og opretholder systemets stabilitet.

• Integreret signaling: Bærerstrømsbeskyttelse eliminerer behovet for separate signalingledninger. I stedet bruges strømledningerne selv til at overføre både elektrisk strøm og kommunikationssignaler. Dette forenkler det samlede systemdesign, reducerer installationsomkostninger og mindsker potentialet for signalforkastelse fra eksterne kilder.

• Ultra-hurtig afbrydning: Det gør det muligt for afbrydere i begge ender af ledningen at afbryde inden for blot en til tre cyklusser. Denne ekstremt hurtige reaktions tid er afgørende for beskyttelse af moderne, højkapacitets elektriske systemer og sikring af en pålidelig strømforsyning.

• Kompatibilitet med moderne udstyr: Bærerstrømsbeskyttelsessystemet er højt kompatibelt med moderne, hurtigt agerende afbrydere. Denne synergi gør det muligt for endnu mere effektiv og pålidelig relæering, der forbedrer den samlede ydeevne og beskyttelseskapaciteter af elektriske nettet.

• Versatile anvendelser: Historisk set har strømledningsbærerteknologi været bredt anvendt til forskellige formål, herunder overvågning, telefonkommunikation, telemetry og relæering. Denne versalitet gør det til en værdifuld ressource i elektriske strømsystemer, der gør det muligt for seemless integration af flere funktioner inden for en enkelt infrastruktur.