حفاظ بر روی خطوط انتقال

طرح حفاظت جریان حامل برای خطوط انتقال

طرح حفاظت جریان حامل عمدتاً برای محافظت از خطوط انتقال دوردست استفاده می‌شود. در حالی که روش‌های محافظت سنتی بر مقایسه مقادیر فعلی تمرکز دارند، این طرح با مقایسه زوایای فازی جریان‌ها در دو سر خط عمل می‌کند. بر اساس رابطه زاویه فازی، می‌توان به صورت دقیق تعیین کرد که آیا خرابی در بخش محافظت شده خط (خرابی داخلی) یا خارج از آن (خرابی خارجی) رخ داده است. کانال ارتباطی جریان حامل، که جزء مهم این سیستم حفاظت است، از چهار عنصر اصلی تشکیل شده است: فرستنده، گیرنده، تجهیزات کوپلینگ و پیمانه خط.

گیرنده جریان حامل وظیفه دارد جریان حامل منتقل شده از فرستنده قرار گرفته در سر دیگر خط را ضبط کند. پس از دریافت، این جریان حامل را به ولتاژ مستقیم (DC) تبدیل می‌کند. این ولتاژ DC به عنوان سیگنال کنترلی عمل می‌کند که می‌تواند توسط رله‌ها یا مدارهای الکتریکی دیگر برای اجرای توابع حفاظتی خاص استفاده شود. توجه داشته باشید که هنگامی که هیچ جریان حاملی دریافت نمی‌شود، ولتاژ خروجی گیرنده به صفر می‌رسد، که نشان‌دهنده اختلال در لینک ارتباطی یا تغییر ممکن در وضعیت عملکرد سیستم است.

پیمانه خط، که بین باربر و اتصال کاپاسیتور کوپلینگ به خط انتقال قرار دارد، یک شبکه LC موازی (سلب‌دار-کاپاسیتور) است که با دقت تنظیم شده تا در فrequences بالا رزونانس دهد. وظیفه اصلی آن محصور کردن جریان حامل در بخش محافظت شده خط است. با انجام این کار، به طور موثر از تداخل با کانال‌های جریان حامل مجاور جلوگیری می‌کند و صحت و دقت عملکرد سیستم حفاظت را تضمین می‌کند. علاوه بر این، پیمانه خط نقش مهمی در کاهش از دست دادن سیگنال جریان حامل به مدارهای تغذیه مجاور دارد، بنابراین قابلیت اطمینان لینک ارتباطی جریان حامل و توابع حفاظتی مرتبط را افزایش می‌دهد.

حفاظت جریان حامل: اجزا و روش‌ها

کاپاسیتور کوپلینگ در سیستم حفاظت جریان حامل وظیفه دوگانه دارد. این کاپاسیتور تجهیزات فrequences بالا را به یکی از رسانه‌های خط متصل می‌کند، امکان انتقال سیگنال‌های حامل را فراهم می‌کند. در عین حال، تجهیزات تغذیه را از ولتاژ بالای خط تغذیه جدا می‌کند. در شرایط عملکرد معمولی، جریان الکتریکی فقط از طریق رسانه خط حرکت می‌کند. اما در مورد جریان حامل فrequences بالا، این جریان از طریق رسانه خط مجهز به تله‌های فrequences بالا، از طریق کاپاسیتور تله و سپس به زمین می‌چرخد.

روش‌های حفاظت جریان حامل

چندین روش حفاظت جریان حامل وجود دارد، با دو فرم اساسی مقایسه جهتی و حفاظت مقایسه فازی. این روش‌ها در زیر به طور دقیق توضیح داده شده‌اند:

1. حفاظت مقایسه جهتی

در طرح حفاظت مقایسه جهتی، مکانیسم حفاظت بر مقایسه جهت جریان توان در زمان خرابی در دو سر خط انتقال تمرکز دارد. رله‌های محافظ فقط زمانی عمل می‌کنند که جریان توان در هر دو سر خط از باربر به سمت خط جریان داشته باشد. پس از مقایسه جهت‌ها، رله هدایت کننده جریان حامل اطلاعاتی درباره نحوه واکنش رله‌های جهتی در سر دیگر خط به رویداد خرابی کوتاه‌مداری ارائه می‌دهد.

رله‌های قرار گرفته در هر دو سر خط با هم همکاری می‌کنند تا خرابی را از باربر جدا کنند. در صورت خرابی داخلی در بخش محافظت شده، جریان توان در جهت محافظت است. در مقابل، برای خرابی خارجی، جریان توان در جهت مخالف است. در زمان خرابی، یک سیگنال ساده از طریق هدایت کننده جریان حامل از یک سر خط به سر دیگر منتقل می‌شود. طرح‌های رله‌ای هدایت کننده استفاده شده برای حفاظت از خطوط انتقال می‌توانند به دو نوع اصلی تقسیم‌بندی شوند:

• طرح حفاظت مسدود کردن جریان حامل: این طرح عملکرد رله را محدود می‌کند. این طرح با مسدود کردن خرابی قبل از ورود به بخش محافظت شده سیستم الکتریکی عمل می‌کند. طرح حفاظت مسدود کردن جریان حامل به دلیل قابلیت اطمینان بالا مورد توجه قرار گرفته است، زیرا به طور موثر تجهیزات سیستم را از خطر آسیب دیدن محافظت می‌کند.

• طرح حفاظت اجازه دادن به مسدود کردن: در مقابل طرح مسدود کردن، این طرح حفاظتی اجازه می‌دهد تا جریان خرابی وارد بخش محافظت شده سیستم شود.

2. حفاظت مقایسه فازی جریان حامل

سیستم حفاظت مقایسه فازی جریان حامل بر مقایسه رابطه فازی بین جریان وارد شونده به منطقه هدایت کننده و جریان خروجی از بخش محافظت شده تمرکز دارد. توجه داشته باشید که این روش شامل مقایسه مقادیر این جریان‌ها نیست. این روش حفاظت اصلی یا اولیه را ارائه می‌دهد و بنابراین ضروری است که با حفاظت پشتیبانی تکمیل شود. نمودار مداری طرح حفاظت مقایسه فازی جریان حامل در شکل زیر نشان داده شده است.

عملکرد و مزایای حفاظت جریان حامل

ترانسفورماتورهای جریان (CTs) نصب شده بر روی خط انتقال انرژی را به یک شبکه تامین می‌کنند. این شبکه جریان خروجی از CTs را به یک ولتاژ خروجی سینوسی تک‌فازی تبدیل می‌کند. این ولتاژ سپس به هر دو فرستنده جریان حامل و مقایسه‌کننده تزریق می‌شود. به طور مشابه، خروجی گیرنده جریان حامل نیز به مقایسه‌کننده هدایت می‌شود. مقایسه‌کننده نقش مهمی در کنترل عملکرد یک رله کمکی دارد که به نوبه خود در صورت نیاز موجب قطع کننده مدار خط انتقال می‌شود.

مزایای حفاظت جریان حامل

طرح‌های حفاظت جریان حامل مزایای قابل توجهی ارائه می‌دهند که در زیر ذکر شده‌اند:

• عملکرد همزمان و سریع قطع کننده‌ها: یکی از مزایای اصلی توانایی دستیابی به قطع سریع و همزمان قطع کننده‌ها در هر دو سر خط انتقال است. این عملکرد هماهنگ اطمینان می‌دهد که خرابی‌ها به سرعت جدا شوند و مدت زمان وضعیت غیرعادی در سیستم الکتریکی به حداقل برسد.

• پاک کردن مؤثر خرابی: سیستم دارای فرآیند پاک کردن خرابی سریع است. با مختل کردن سریع جریان خرابی، به طور موثر از تأثیرات شدید بر سیستم الکتریکی جلوگیری می‌کند و خطر آسیب به تجهیزات را کاهش می‌دهد و پایداری سیستم را حفظ می‌کند.

• سیگنال‌دهی یکپارچه: حفاظت جریان حامل نیاز به سیم‌های سیگنال‌دهی جداگانه را حذف می‌کند. به جای آن، خطوط تغذیه خود برای انتقال هم انرژی الکتریکی و هم سیگنال‌های ارتباطی استفاده می‌شوند. این کار طراحی کلی سیستم را ساده می‌کند، هزینه‌های نصب را کاهش می‌دهد و احتمال تداخل سیگنال از منابع خارجی را به حداقل می‌رساند.

• قطع سریع: این سیستم قادر است قطع کننده‌ها در هر دو سر خط را در یک تا سه چرخه قطع کند. این پاسخ بسیار سریع برای حفاظت از سیستم‌های الکتریکی مدرن با ظرفیت بالا و تأمین قابل اعتماد برق اساسی است.

• سازگاری با تجهیزات مدرن: سیستم حفاظت جریان حامل با رله‌های قطع کننده سریع عمل مدرن بسیار سازگار است. این هماهنگی امکان رله‌ای حتی کارآمدتر و قابل اعتمادتر را فراهم می‌کند و عملکرد و قابلیت‌های حفاظتی شبکه الکتریکی را افزایش می‌دهد.

• کاربردهای متنوع: تاریخی، فناوری حامل خط تغذیه برای اهداف مختلفی از جمله کنترل نظارتی، ارتباط تلفنی، تلیمتری و رله‌ای استفاده شده است. این انعطاف‌پذیری آن را به یک دارایی ارزشمند در سیستم‌های تغذیه الکتریکی تبدیل می‌کند و امکان یکپارچه‌سازی توابع چندگانه در یک زیرساخت واحد را فراهم می‌کند.