Relæbeskyttelsesgrundlæggende: Typer af fejl i overføringslinjer og grundlæggende beskyttelsesskemaer

1. Typer af fejl på elektriske ledninger

Fase til fase fejl:

• Tre-fase kortslutning

• To-fase kortslutning

Jordfejl:

• En-fase til jord fejl

• To-fase til jord fejl

• Tre-fase til jord fejl

2. Definition af relæbeskyttelsesenheder
Når der opstår en ualmindelighed eller fejl i en komponent i et strømsystem, er det relæbeskyttelsesenheder, der hurtigt og selektivt kan isolere den defekte eller ualmindelige komponent fra systemet, hvilket sikrer, at de resterende sunde enheder fortsætter med at fungere normalt.

Eksempler herpå inkluderer: overstrømningssikring, afstandsbeskyttelse, nul-sekvens beskyttelse og højfrekvens beskyttelse.

• Hovedbeskyttelse: Beskyttelse, der opfylder de grundlæggende krav til systemets stabilitet og udstyrssikkerhed under kortslutningsfejl. Den aktiveres først for at slukke kreditslageren og selektivt fjerne fejl på det beskyttede udstyr eller hele linjen.

• Reservebeskyttelse: Beskyttelse, der fjerner fejlen, hvis hovedbeskyttelsen eller kreditslageren ikke fungerer korrekt.

• Bistandsbeskyttelse: Enkel beskyttelse, der tilføjes for at kompensere for begrænsninger i hoved- og reservebeskyttelsen.

3. Relæbeskyttelsens rolle i transmissionsledninger
Under drift kan transmissionsledninger opleve fejl som følge af stærke vind, is og sne, lynnedslag, eksterne skader, isolationsfejl eller forureningsoverfladeudspark. I sådanne tilfælde kan relæbeskyttelsesenheten hurtigt og selektivt reagere ved at slukke kreditslageren (bryder).

Hvis fejlen er midlertidig, genoptages strømforsyningen sikkert, når fejlen forsvinder. Hvis fejlen er permanent, mislykkes genstartningen, og den defekte linje isoleres hurtigt, hvilket sikrer ubrudt strømforsyning til de sunde linjer.

4. Overstrømningssikringsenheder
Overstrømningssikringsenheder er designet ud fra den betydelige stigning i strømmen under en linje-fejl. Når fejlstrømmen når beskyttelsesindstillingen (pickup-strøm), aktiveres enheden. Når tidsforinklingsindstillingen er nået, slukkes kreditslageren.

Almindelige typer inkluderer:

• Instant overstrømningssikring: Enkel, pålidelig og hurtig, men beskytter kun en del (typisk 80–85%) af samme linje.

• Tidsforinklet overstrømningssikring: Virker med en kort tidsforinkling, beskytter hele linjens længde og koordinerer med den instant overstrømningssikring på den næste nedstrøms linje.

• Overstrømningssikring: Indstillet til at undgå maksimal belastningsstrøm. Den beskytter hele linjens længde samt hele den næste linje og fungerer som reservebeskyttelse.

• Retningsbestemt overstrømningssikring: Tilføjer en effektretningselement til overstrømningssikring. Den virker kun, når fejleffekten flyder fra bus til linje, hvilket forhindrer forkert handling under omvendte retningers fejl.

5. Afstandsbeskyttelsesenheder
Afstandsbeskyttelse reagerer på impedancen (eller afstanden) mellem fejpunktet og beskyttelsesinstallationspunktet. Den har fremragende retningsegenskaber og anvendes bredt i højspændingsringnet. Tre-trins afstandsbeskyttelse anvendes ofte:

• Zone I: Instant virksomhed, beskytter 80%–85% af linjens længde.

• Zone II: Beskytter hele linjens længde og strækker sig ind i en del af den næste linje (typisk Zone I på den nærliggende linje).

• Zone III: Beskytter hele denne linje og den næste linje, fungerer som reserve for Zone I og II.

6. Nul-sekvens strøm beskyttelsesenheder
I direkte jordede neutrale systemer (også kendt som høj jordfejlstrøm systemer) producerer en en-fase til jord fejl en betydelig nul-sekvens strøm. Beskyttelsesenheder, der bruger denne strøm, kaldes nul-sekvens strøm beskyttelsesenheder. En tre-trin konfiguration anvendes ofte:

• Trin I: Instant nul-sekvens strøm beskyttelse, dækker 70%–80% af linjens længde.

• Trin II: Tidsforinklet nul-sekvens strøm beskyttelse, dækker hele linjens længde og en del af den næste linje.

• Trin III: Nul-sekvens overstrømningssikring, dækker hele linjen og fungerer som reserve for den næste linje.

7. Højfrekvens beskyttelsesenheder
Højfrekvens beskyttelse konverterer fasevinklen (eller effektretningen) af strømme på begge ender af en linje til højfrekvens signaler, som sendes via en højfrekvens kanal til den anden ende. Systemet sammenligner strømfase eller effektretning på begge ender.

Denne beskyttelse reagerer kun på fejl inden for den beskyttede linjesektion og kræver ikke koordinering med nedstrøms linjer. Den virker uden tidsforinkling, hvilket gør, at alle fejl langs den beskyttede linje kan fjernes hurtigt.

Baseret på virkningsprincipper er højfrekvens beskyttelse inddelt i:

• Blokerende type (retningssammenligning): Sammenligner effektretning på begge ender.

• Fase-sammenligningstype: Sammenligner strømfasevinkler på begge ender.

8. Automatisk genstartningsenheder
En automatisk genstartningsenhet er en, der automatisk genstarter kreditslageren, efter at den er blevet slukket.

Funktion:

• For midlertidige fejl, genstarter enheden hurtigt kreditslageren, når fejlen forsvinder, og genopretter normal strømforsyning.

• For permanente fejl, mislykkes genstartningen, kreditslageren slukkes igen, og den defekte linje isoleres, hvilket sikrer fortsat strømforsyning til de sunde linjer.

9. Linje fejl registreringsenhet
En enhed, der automatisk registrerer strøm- og spændingsbølgeformer før og under en linje fejl, sammen med tidsmærkning og kreditslagerens tilstand.

Ved at analysere de registrerede bølgeformer kan fejltypen præcist fastsættes, og den approksimative fejlplacering kan beregnes. Dette giver vigtige data til fejanalyse, fejlfinding og genoprettelse af normal strømforsyning.