Захист ліній передачі за допомогою носієвого струму

Схема захисту ліній передачі за допомогою носієвого струму

Схема захисту носієвим струмом переважно використовується для забезпечення безпеки довгих ліній передачі. На відміну від традиційних методів захисту, які зосереджуються на порівнянні фактичних значень струму, ця схема працює, порівнюючи фазові кути струмів на двох кінцях лінії. Відповідно до фазового співвідношення, можна точно визначити, чи відбувається аварія всередині захищеного відрізка лінії (внутрішня аварія) або поза нею (зовнішня аварія). Носієвий канал зв'язку, який є ключовим елементом цієї системи захисту, складається з чотирьох основних компонентів: передавача, приймача, обладнання для з'єднання та лінійної пастки.

Приймач носієвого струму призначений для вловлювання носієвого струму, переданого від передавача, розташованого на іншому кінці лінії. Після отримання, він перетворює цей носієвий струм на постійне напругу (DC). Ця DC напруга служить контрольним сигналом, який може бути використаний реле або іншими електричними колами для виконання конкретних захисних функцій. Зокрема, коли носієвий струм не отримується, вихідна напруга приймача опускається до нуля, що свідчить про порушення зв'язку або можливі зміни у стані системи.

Лінійна пастка, розташована між шинною шиною та з'єднанням конденсатора з лінією передачі, є паралельною LC (індуктивно-конденсаторною) мережею, тщательно настроєною на резонанс на високих частотах. Її основна функція полягає в тому, щоб обмежити носієвий струм всередині захищеного відрізка лінії. Роблячи це, вона ефективно запобігає втручанню з інших суміжних каналів носієвого струму, забезпечуючи цілісність та точність роботи системи захисту. Крім того, лінійна пастка грає важливу роль в мінімізації втрат носієвого струму на сусідніх електроенергетичних колах, таким чином підвищаючи загальну надійність каналу носієвого зв'язку та пов'язаних захисних функцій.

Носієвий струм захисту: компоненти та методи

Конденсатор з'єднання виконує подвійну функцію в системі носієвого струмового захисту. Він з'єднує високочастотне обладнання з одним з провідників лінії, дозволяючи передачу носієвих сигналів. Однак, одночасно, він ізольує енергетичне обладнання від високого напруги електромережі. У нормальних умовах роботи електричний струм протікає лише через провідник лінії. Проте, щодо високочастотного носієвого струму, він циркулює вздовж провідника, оснащеного високочастотними пастками, проходячи через конденсатор пастки, а потім до землі.

Методи носієвого струмового захисту

Існує кілька методів носієвого струмового захисту, з двома основними формами: захист за допомогою порівняння напрямків та захист за допомогою порівняння фаз. Ці методи детально описані нижче:

1. Захист за допомогою порівняння напрямків

У схемі захисту за допомогою порівняння напрямків, механізм захисту базується на порівнянні напрямку потоку енергії під час аварії на двох кінцях лінії передачі. Захисні реле працюють лише тоді, коли потік енергії на обох кінцях лінії направлено від шини до лінії. Після порівняння напрямків, носієве пілотне реле передає інформацію про те, як пілотні реле на протилежному кінці реагують на коротке замикання.

Реле, розташовані на обох кінцях лінії, співпрацюють, щоб ізольувати аварію від шини. У разі внутрішньої аварії всередині захищеного відрізка, потік енергії направлений захисним напрямком. Навпаки, для зовнішньої аварії, потік енергії направлено в протилежному напрямку. Під час аварії простий сигнал передається через носієве пілотне з одного кінця лінії на інший. Схеми пілотного захисту, використовувані для захисту ліній передачі, можна головним чином розділити на два типи:

• Схема блокування носієвого струму: ця схема обмежує роботу реле. Вона працює, блокуючи аварію, перш ніж вона може потрапити в захищений відрізок електросистеми. Схема блокування носієвого струму відома своєю надійністю, оскільки ефективно захищає обладнання системи від можливих пошкоджень.

• Схема дозволу на блокування: на відміну від схеми блокування, ця захисна схема дозволяє аварійному струму потрапити в захищений відрізок системи.

2. Фазове порівняння носієвого струму

Система фазового порівняння носієвого струму зосереджується на порівнянні фазового співвідношення між струмом, що входить в пілотну зону, та струмом, що виходить з захищеного відрізка. Зауважимо, що цей метод захисту не включає порівняння величин цих струмів. Цей метод захисту переважно надає основний або первинний захист, і, таким чином, важливо доповнити його резервним захистом. Електрична схема системи фазового порівняння носієвого струму показана на малюнку нижче.

Принцип роботи та переваги носієвого струмового захисту

Трансформатори струму (CT), встановлені на лінії передачі, підключаються до мережі. Ця мережа перетворює вихідний струм з CT на однофазне синусоїдальне вихідне напругу. Це напруга подається на передавач носієвого струму та компаратор. Подібно, вихід приймача носієвого струму також направляється на компаратор. Компаратор грає ключову роль у контролю роботи допоміжного реле, яке, в свою чергу, активує відключення автоматичного вимикача лінії передачі, коли це необхідно.

Переваги носієвого струмового захисту

Схеми носієвого струмового захисту мають кілька значних переваг, які наведені нижче:

• Синхронна та швидка робота автоматичних вимикачів: Однією з ключових переваг є здатність до швидкого та синхронного відключення автоматичних вимикачів на обох кінцях лінії передачі. Ця координована дія забезпечує швидке ізоляцію аварій, мінімізуючи тривалість аномальних умов в електричній системі.

• Ефективне очищення аварій: Система має швидкий процес очищення аварій. Швидко перериваючи потік аварійного струму, вона ефективно запобігає серйозним наслідкам для електричної системи, зменшуючи ризик пошкодження обладнання та підтримуючи стабільність системи.

• Інтегроване сигналізація: Носієвий струмовий захист усуває потребу у окремих сигнальні проводах. Замість цього, самі електромережі використовуються для передачі як електроенергії, так і комунікаційних сигналів. Це спрощує загальний проект системи, зменшує витрати на встановлення та мінімізує потенційне втручання сигналів зовнішніми джерелами.

• Ультрависока швидкість відключення: Вона дозволяє автоматичним вимикачам на обох кінцях лінії відключитися за один-три цикли. Ця надзвичайно швидка реакція є критичною для захисту сучасних високопотужних електричних систем та забезпечення надійного постачання електроенергії.

• Сумісність з сучасним обладнанням: Система носієвого струмового захисту високо сумісна з сучасними швидкодіючими автоматичними вимикачами. Ця синергія дозволяє ще більш ефективну та надійну релейну захист, підвищуючи загальну продуктивність та захисні можливості електричної мережі.

• Всебічність застосування: Історично, технологія носієвого струму широко використовувалася для різних цілей, включаючи наглядний контроль, телефонну зв'язок, телеметрію та релейну захист. Ця всебічність робить її цінним активом в електричних системах, дозволяючи безперервну інтеграцію багатьох функцій в рамках однієї інфраструктури.