Zaštita prenosnih linija od strujnog nosioca

Shemi za zaštite strujnim nosačem za prenosne linije

Shema zaštitne strujnim nosačem uglavnom se koristi za zaštitu dugih prenosnih linija. Na razliku od konvencionalnih metoda zaštite koje se fokusiraju na usporedbu stvarnih vrijednosti struja, ova shema funkcionira usporedbom faznih kutova struja na oba kraja linije. Na osnovu odnosa fazi kutova, može točno utvrditi je li greška dogodila unutar zaštićenog dijela linije (unutarnja greška) ili izvan nje (spoljnja greška). Komunikacijski kanal strujnog nosača, ključni dio ovog sustava zaštite, sastoji se od četiri glavnih elemenata: predajnika, prijemnika, opreme za spajanje i line trap.

Prijemnik strujnog nosača ima zadatak da uhvati strujni nosač koji se šalje s predajnika na dalekom kraju linije. Nakon primanja, pretvara taj strujni nosač u napon jednosmjernog struja (DC). Taj DC napon služi kao kontrolni signal, koji mogu iskoristiti releji ili drugi električni krugovi za izvođenje specifičnih funkcija zaštite. Važno je napomenuti da kada se ne prima strujni nosač, izlazni napon prijemnika pada na nulu, što ukazuje na prekid komunikacijske veze ili potencijalnu promjenu stanja rada sustava.

Line trap, smješten između bus-bara i spoja kondenzatora za spajanje s prenosnom linijom, je paralelna LC (induktor-kondenzator) mreža temeljito prilagođena da rezonira na visokim frekvencijama. Njegov glavni zadatak je ograničiti strujni nosač unutar zaštićenog dijela linije. Time učinkovito sprečava interferenciju s drugim susednim kanalima strujnog nosača, osiguravajući integritet i točnost rada sustava zaštite. Također, line trap igra važnu ulogu u smanjenju gubitaka signala strujnog nosača na susedne električne krugove, time povećavajući ukupnu pouzdanost komunikacijske veze strujnog nosača i povezanih funkcija zaštite.

Strujni nosač za zaštitu: Komponente i metode

Kondenzator za spajanje ima dvostruku funkciju u sustavu zaštite strujnim nosačem. Spaja visokofrekventnu opremu s jednim od vodilaca linije, omogućujući prenos signala strujnog nosača. U isto vrijeme, izolira elektroenergetsku opremu od visokog napona elektroenergetske linije. Pri normalnim uvjetima rada, električna struja teče samo kroz vodilac linije. Međutim, kada je u pitanju visokofrekventni strujni nosač, on cirkulira duž vodiča linije opremljenog visokofrekventnim zapadnjama, prolazeći kroz kondenzator zapadnje i zatim do zemlje.

Metode zaštite strujnim nosačem

Postoji nekoliko metoda zaštite strujnim nosačem, a dvije fundamentalne forme su zaštita usporedbom smjerova i zaštita usporedbom faza. Ove metode su detaljno opisane u nastavku:

1. Zaštita usporedbom smjerova

U shemi zaštite usporedbom smjerova, mehanizam zaštite se oslanja na usporedbu smjera protoka energije tokom greške na oba kraja prenosne linije. Reliji za zaštitu funkcioniraju samo kada energija na oba kraja linije teče od bus-a prema liniji. Nakon usporedbe smjerova, pilotni relj strujnog nosača prenosi informacije o tome kako reagiraju relji za upravljanje smjerom na suprotnom kraju pri kratkom spoju.

Reliji postavljeni na oba kraja linije rade zajedno kako bi izolirali grešku od bus-a. U slučaju unutarnje greške unutar zaštićenog dijela, protok energije je u smjeru zaštite. S druge strane, za spoljnu grešku, protok energije je u suprotnom smjeru. Tokom greške, jednostavan signal se prenosi putem pilota strujnog nosača s jednog kraja linije na drugi. Sheme pilotne zaštite reljova za zaštitu prenosnih linija mogu se uglavnom podijeliti u dvije vrste:

• Shema zaštite blokiranjem strujnog nosača: Ova shema ograničava rad relja. Funkcionira tako što blokira grešku prije nego što može unijeti se u zaštićeni dijelj električnog sustava. Shema zaštite blokiranjem strujnog nosača se visoko cenjuje zbog njene pouzdanosti, jer efikasno štiti opremu sustava od potencijalne oštećenja.

• Shema zaštite dopuštanjem blokiranja: U suprotnosti sa shemom blokiranja, ova zaštitna shema dozvoljava da struja greške unese se u zaštićeni dijelj sustava.

2. Zaštita usporedbom faza strujnog nosača

Sustav zaštite usporedbom faza strujnog nosača fokusira se na usporedbu fazi odnosa između struje koja ulazi u pilotnu zonu i struje koja izlazi iz zaštićenog dijela. Važno je napomenuti da ne uključuje usporedbu magnituda tih struja. Ova metoda zaštite uglavnom pruža glavnu ili primarnu zaštitu, i kao takva, nužno je dopuniti je s rezervnom zaštitom. Shema strujnog kruga zaštite usporedbom faza strujnog nosača je prikazana na slici ispod.

Rad i prednosti zaštite strujnim nosačem

Transformatori struje (CT) instalirani na prenosnoj liniji snabdevaju strujom mrežu. Ova mreža pretvara izlaznu struju iz CT-a u jednofazni sinusni izlazni napon. Taj napon zatim se prenosi u predajnik strujnog nosača i u usporednik. Slično tome, izlaz prijemnika strujnog nosača također se prenosi u usporednik. Usporednik igra ključnu ulogu u upravljanju radom pomoćnog relja, koji na svoj red pokreće isključivanje prekidača prenosne linije kad je potrebno.

Prednosti zaštite strujnim nosačem

Sheme zaštite strujnim nosačem nude nekoliko značajnih prednosti, koje su navedene u nastavku:

• Istovremeno i brzo isključivanje prekidača: Jedna od ključnih prednosti jest sposobnost brzog i istovremenog isključivanja prekidača na oba kraja prenosne linije. Ova koordinirana akcija osigurava da su greške ubrzano izolirane, minimizirajući trajanje anormalnih stanja u električnom sustavu.

• Efikasno očišćenje grešaka: Sustav ima brz proces očišćenja grešaka. Brzim prekidom toka grešne struje, učinkovito sprečava ozbiljne uticaje na električni sustav, smanjujući rizik od oštećenja opreme i održavajući stabilnost sustava.

• Integrirano signale: Zaštita strujnim nosačem eliminira potrebu za posebnim signali kim žicama. Umjesto toga, sami električni vodovi se koriste za prenos i električne snage i komunikacijskih signala. To pojednostavljuje ukupni dizajn sustava, smanjuje troškove instalacije i minimizira potencijalnu interferenciju signala iz vanjskih izvora.

• Ultra brzo isključivanje: Omogućava da prekidači na oba kraja linije isključe se unutar samo jedne do tri cikluse. Ova ekstremno brza vremenska reakcija je ključna za zaštitu modernih, velikih kapaciteta električnih sustava i osiguranje pouzdanog opskrbivanja električnom energijom.

• Kompatibilnost s modernom opremom: Sustav zaštite strujnim nosačem je visoko kompatibilan s modernim, brzo delujućim prekidačima. Ova sinergija omogućava još efikasnije i pouzdano reljovanje, poboljšavajući ukupne performanse i mogućnosti zaštite električne mreže.

• Vrsatile primjene: Istorijatski, tehnologija strujnog nosača je široko korištena za razne svrhe, uključujući nadzorno upravljanje, telefonsku komunikaciju, telemetriju i reljovanje. Ova vrsatiletnost čini je vrijednim resursom u električnim sistemima, omogućavajući bezuslovljeno integriranje više funkcija unutar jednog infrastrukture.