Överföringslinjers bärströmskydd

Skyddsschema för bärströmskydd av överföringslinjer

Bärströmskyddsschemat används främst för att skydda långdistansöverföringslinjer. Till skillnad från konventionella skyddsmetoder som fokuserar på att jämföra faktiska strömstorlekar, fungerar detta schema genom att jämföra fasvinklarna för strömmarna vid de två ändarna av linjen. Baserat på fasvinkelrelationen kan det exakt fastställa om ett fel inträffar inuti den skyddade linjesektorn (internt fel) eller utanför den (externt fel). Bärkommunikationskanalen, en viktig komponent i detta skyddssystem, består av fyra huvudkomponenter: en sändare, en mottagare, kopplingsutrustning och en linjefälla.

Bärströmsmottagaren är ansvarig för att fånga upp bärströmmen som sänds från sändaren belägen vid den fjärran änden av linjen. När den har mottagits omsätts denna bärström till en likspänning (DC). Denna DC-spänning fungerar som en styrsignal, vilken kan användas av reläer eller andra elektriska kretsar för att utföra specifika skyddsåtgärder. Noterbart är att när ingen bärström mottas, sjunker utgångsspänningen från mottagaren till noll, vilket indikerar ett avbrott i kommunikationslänken eller en potentiell förändring i systemets drifttillstånd.

Linjefällan, placerad mellan busbar och anslutningen av kopplingsekondatorn till överföringslinjen, är en parallell LC-nätverk (induktor-kondensator) noggrant inställd för att resonera vid höga frekvenser. Dess huvudsakliga funktion är att begränsa bärströmmen inom den skyddade linjesektorn. Genom att göra detta hindrar den effektivt interferens från andra närliggande bärströmskanaler, vilket säkerställer integriteten och noggrannheten i skyddssystemets funktion. Dessutom spelar linjefällan en viktig roll i att minimera förlusten av bärströmsignalen till grannaringskretsar, vilket ökar den totala pålitligheten hos bärkommunikationslänken och de associerade skyddsåtgärderna.

Bärströmskydd: Komponenter och metoder

Kopplingsekondatorn har en dubbel syfte-funktion i bärströmskydssystemet. Den ansluter högfrekvensutrustningen till en av linjeledarna, vilket möjliggör transmission av bärsignaler. Samtidigt isolerar den styrutrustningen från högspänningen i styrleden. Under normal drift flödar elströmmen endast genom linjeledaren. Men när det gäller högfrekvensbärström cirkulerar den längs med linjeledaren utrustad med högfrekvensfällor, passerar genom fällkondensatorn och sedan till marken.

Metoder för bärströmskydd

Det finns flera metoder för bärströmskydd, där de två grundläggande formerna är Riktningssambandskydd och Fassambandskydd. Dessa metoder beskrivs i detalj nedan:

1. Riktningssambandskydd

I riktningssambandsskyddsschemat beror skyddsmekanismen på att jämföra riktningen av effektflyt under ett fel vid de två ändarna av överföringslinjen. Skyddreläerna fungerar endast när effekten vid båda ändarna av linjen flyter från bus mot linjen. Efter att ha jämfört riktningarna, kommunicerar bärpilotreläet information om hur riktningssambandsreläerna vid motsatt ände reagerar på en kortslutningshändelse.

Reläer placerade vid båda ändarna av linjen arbetar tillsammans för att isolera felet från bus. Vid ett internt fel inom den skyddade sektionen flyter effekten i skyddsriktningen. Omvänt, vid ett externt fel, flyter effekten i motsatt riktning. Vid ett fel skickas en enkel signal via bärpiloten från ena änden av linjen till den andra. Pilotskyddsscheman som används för överföringslinjeskydd kan huvudsakligen delas in i två typer:

• Bärblockeringskyddsschema: Detta schema begränsar verksamheten hos reläet. Det fungerar genom att blockera felet innan det kan tränga in i den skyddade sektionen av elektriska systemet. Bärblockeringskyddsschemat är mycket uppskattat för sin pålitlighet, eftersom det effektivt skyddar systemutrustning från eventuell skada.

• Bärpermitteringsskyddsschema: I motsats till blockeringschemat tillåter detta skyddsschema att felflödet går in i den skyddade sektionen av systemet.

2. Fassambandsbärskydd

Fassambandsbärskyddssystemet fokuserar på att jämföra fasrelationen mellan strömmen som går in i pilotzonen och strömmen som går ut ur den skyddade zonen. Noterbart är att det inte innefattar jämförelse av dessa strömmars storlek. Denna skyddsmetod ger huvudsakligen huvud- eller primärskydd, och således är det nödvändigt att komplettera det med reservskydd. Kretsschemat för fassambandsbärskyddsschemat visas i figuren nedan.

Drift och fördelar med bärströmskydd

Strömförstärkarna (CTs) installerade på överföringslinjen levererar energi till ett nätverk. Detta nätverk omvandlar utgångsströmmen från CTs till en ensfasig sinusformad utgångsspänning. Denna spänning matas sedan in i både bärströms-sändaren och jämföraren. På samma sätt dirigeras utgången från bärströms-mottagaren också till jämföraren. Jämföraren spelar en viktig roll i att kontrollera drift av ett hjälprelä, vilket i sin tur utlöser avbrytaren i överföringslinjen vid behov.

Fördelar med bärströmskydd

Bärströmskyddsscheman erbjuder flera betydande fördelar, som beskrivs nedan:

• Samtidig och snabb avbrottsdrift: En av de viktigaste fördelarna är möjligheten att uppnå snabb och samtidig avbrott av strömbrytare vid båda ändarna av överföringslinjen. Denna koordinerade åtgärd säkerställer att fel isoleras snabbt, vilket minimerar varaktigheten av avvikande tillstånd i elektriska system.

• Effektiv felavskiljning: Systemet har en snabb felavskiljningsprocess. Genom att snabbt avbryta felflödet förhindrar det effektivt allvarliga effekter på elektriska system, minskar risken för utrustningsskador och upprätthåller systemets stabilitet.

• Integrerad signalering: Bärströmskydd eliminerar behovet av separata signaltrådar. Istället används styrlederna själva för att sända både elektrisk energi och kommunikationssignaler. Detta förenklar det totala systemdesignen, minskar installationskostnader och minimerar potentialen för signalförstöring från externa källor.

• Ultra-snabb avbrott: Det möjliggör att strömbrytarna vid båda ändarna av linjen avbryts inom bara en till tre cykler. Denna extremt snabba respons tid är avgörande för att skydda moderna, högkapacitativa elektriska system och säkerställa en pålitlig elleverans.

• Kompatibilitet med modern utrustning: Bärströmskydssystemet är mycket kompatibelt med moderna, snabbverksamma strömbrytare. Denna synergi möjliggör ännu mer effektiv och pålitlig reläering, vilket förbättrar det totala prestanda och skyddsfunktionalitet av elektriska nät.

• Mångsidiga tillämpningar: Historiskt sett har strömkabelteknikit använts för många olika ändamål, inklusive övervakningskontroll, telefonkommunikation, telemetri och reläering. Denna mångsidighet gör det till ett värdefullt tillgång i elektriska system, vilket möjliggör en sömlös integration av flera funktioner inom en enda infrastruktur.