Lijnstroombeveiliging van overlijnverbindingen

Beschermingschema voor draaggolfstroom op overlijningen

Het beschermingschema voor draaggolfstroom wordt voornamelijk gebruikt voor het beveiligen van langeafstands-overlijningen. In tegenstelling tot conventionele beschermingsmethoden die zich richten op het vergelijken van de werkelijke stroomwaarden, werkt dit schema door de fasehoeken van de stromen aan beide einden van de lijn te vergelijken. Op basis van de fasehoekrelatie kan het nauwkeurig bepalen of er een storing optreedt binnen het beveiligde lijngedeelte (interne storing) of erbuiten (externe storing). Het draaggolfcommunicatiekanaal, een cruciaal onderdeel van dit beveiligingssysteem, bestaat uit vier hoofdelementen: een zender, een ontvanger, koppelapparatuur en een lijnvallen.

De draaggolfstroomontvanger is verantwoordelijk voor het vastleggen van de draaggolfstroom die vanuit de zender aan het andere eind van de lijn wordt verzonden. Zodra deze ontvangen is, wordt de draaggolfstroom omgezet in een gelijkstroom (GK) spanning. Deze GK-spanning dient als een besturingssignaal, dat kan worden gebruikt door relais of andere elektrische circuits om specifieke beveiligingsfuncties uit te voeren. Merk op dat wanneer er geen draaggolfstroom wordt ontvangen, de uitgangsspanning van de ontvanger naar nul daalt, wat wijst op een verstoring in de communicatieverbinding of een mogelijke verandering in de systeemstatus.

De lijnvallen, geplaatst tussen de busbar en de verbinding van de koppelcondensator met de overlijning, is een parallel LC-netwerk (spoel-condensator) dat zorgvuldig is afgestemd op hoge frequenties. De primaire functie ervan is om de draaggolfstroom binnen het beveiligde lijngedeelte te beperken. Hierdoor wordt effectief voorkomen dat er interferentie optreedt van andere aangrenzende draaggolfstroomkanalen, waardoor de integriteit en nauwkeurigheid van het beveiligingssysteem gewaarborgd blijven. Bovendien speelt de lijnvallen een cruciale rol bij het minimaliseren van het verlies van het draaggolfstroomsignaal naar naburige elektriciteitscircuits, waardoor de algehele betrouwbaarheid van de draaggolfcommunicatieverbinding en de bijbehorende beveiligingsfuncties wordt versterkt.

Draaggolfstroombeveiliging: Onderdelen en methoden

De koppelcondensator vervult een dubbele functie in het draaggolfstroombeveiligingssysteem. Het verbindt de hoogfrequente apparatuur met een van de lijnleiders, waardoor het verzenden van draagolfsignalen mogelijk wordt. Tegelijkertijd isoleert het de krachtapparatuur van de hoge spanning van de hoogspanningslijn. Onder normale bedrijfsomstandigheden stroomt de elektrische stroom alleen door de lijnleider. Wanneer het gaat om de hoogfrequente draaggolfstroom, circuleert deze langs de lijnleider die is uitgerust met hoogfrequente vallen, passeert dan de valcondensator en gaat vervolgens naar de grond.

Methoden van draaggolfstroombeveiliging

Er zijn verschillende methoden van draaggolfstroombeveiliging, waarvan de twee fundamentele vormen richtingsvergelijkingbeveiliging en fasevergelijkingbeveiliging zijn. Deze methoden worden hieronder gedetailleerd beschreven:

1. Richtingsvergelijkingbeveiliging

Bij het beschermingsmechanisme van de richtingsvergelijkingbeveiliging wordt de richting van de vermogensstroom tijdens een storing aan beide einden van de overlijning vergeleken. De beveiligingsrelais functioneren alleen wanneer de stroom aan beide einden van de lijn van de bus naar de lijn stroomt. Na het vergelijken van de richtingen geeft het draaggolfpilotagerelais informatie door over hoe de richtingsrelais aan het andere eind reageren op een kortsluiting.

Relais aan beide einden van de lijn werken samen om de storing van de bus te isoleren. Bij een interne storing binnen het beveiligde gedeelte stroomt de vermogensstroom in de beveiligingsrichting. Omgekeerd, bij een externe storing, stroomt de vermogensstroom in de tegengestelde richting. Tijdens een storing wordt een eenvoudig signaal via de draaggolfpiloot van het ene eind van de lijn naar het andere verzonden. Pilotagebeveiligingsschemas die worden gebruikt voor overlijnbeveiliging kunnen voornamelijk worden ingedeeld in twee types:

• Draaggolfblokkeringsschema: Dit schema beperkt de werking van het relais. Het werkt door de storing te blokkeren voordat deze het beveiligde gedeelte van het elektrische systeem kan binnendringen. Het draaggolfblokkeringsschema staat bekend om zijn betrouwbaarheid, omdat het effectief de systeemapparatuur beschermt tegen mogelijke schade.

• Draaggolftoestemmingsblokkeringsschema: In tegenstelling tot het blokkeringsschema, laat dit beveiligingsschema de stroom door de storing het beveiligde gedeelte van het systeem binnengaan.

2. Fasevergelijkingdraaggolfbeveiliging

Het fasevergelijkingdraaggolfbeveiligingssysteem richt zich op het vergelijken van de faserelatie tussen de stroom die het pilotagegebied binnenkomt en de stroom die het beveiligde gebied verlaat. Belangrijk is dat het niet gaat om het vergelijken van de groottes van deze stromen. Deze beveiligingsmethode biedt voornamelijk primaire beveiliging, en daarom is het essentieel om deze te complementeren met back-upbeveiliging. Het circuitdiagram van het fasevergelijkingdraaggolfbeveiligingsschema is weergegeven in de afbeelding hieronder.

Werkwijze en voordelen van draaggolfstroombeveiliging

De stroomtransformatoren (CT's) die op de overlijning zijn geïnstalleerd, leveren stroom aan een netwerk. Dit netwerk zet de uitvoerstroom van de CT's om in een enkelefasige sinusvormige uitvoerspanning. Deze spanning wordt vervolgens gevoed naar zowel de draaggolfstroomzender als de comparator. Op dezelfde manier wordt de uitvoer van de draaggolfstroomontvanger ook naar de comparator geleid. De comparator speelt een cruciale rol in het beheren van de werking van een hulp-relais, dat op zijn beurt de uitschakeling van de overlijncircuitbreker activeert indien nodig.

Voordelen van draaggolfstroombeveiliging

Draaggolfstroombeveiligingsschemas bieden verschillende significante voordelen, die hieronder staan beschreven:

• Gelijkmatige en snelle circuitbrekers: Een van de belangrijkste voordelen is de mogelijkheid om snel en gelijktijdig de circuitbrekers aan beide einden van de overlijning te laten uitschakelen. Deze gecoördineerde actie zorgt ervoor dat storingen snel worden geïsoleerd, waardoor de duur van abnormale toestanden in het elektrische systeem wordt geminimaliseerd.

• Efficiënte storingverwijdering: Het systeem heeft een snelle storingopruimprocedure. Door de stroom van de storing snel te onderbreken, voorkomt het effectief ernstige gevolgen voor het elektrische systeem, waardoor het risico op schade aan apparatuur wordt verminderd en de systeemstabiliteit behouden blijft.

• Geïntegreerde signalering: Draaggolfstroombeveiliging elimineert de noodzaak voor aparte signaalleidingen. In plaats daarvan worden de elektriciteitslijnen zelf gebruikt om zowel elektrische energie als communicatiesignalen te verzenden. Dit vereenvoudigt het algehele systeemontwerp, vermindert de installatiekosten en minimaliseert het potentieel voor signaalinterferentie van externe bronnen.

• Ultra-snelle uitschakeling: Het stelt de circuitbrekers aan beide einden van de lijn in staat om binnen slechts één tot drie cycli uit te schakelen. Deze extreem snelle reactietijd is cruciaal voor het beveiligen van moderne, hoogcapacitaire elektrische systemen en voor het garanderen van een betrouwbare elektriciteitsvoorziening.

• Compatibiliteit met modern apparaat: Het draaggolfstroombeveiligingssysteem is zeer compatibel met moderne, snel werkende circuitbrekers. Deze synergie stelt nog efficiëntere en betrouwbaardere relay's in, waardoor de algehele prestaties en beveiligingsmogelijkheden van het elektriciteitsnet worden versterkt.

• Versatile toepassingen: Historisch gezien is draaggolftechnologie breed toegepast voor diverse doeleinden, waaronder supervisie, telefooncommunicatie, telemetry en relay's. Deze veelzijdigheid maakt het een waardevol middel in elektriciteitsenergiesystemen, waardoor meerdere functies naadloos geïntegreerd kunnen worden binnen één infrastructuur.