Mga Pundamental ng Proteksyon ng Relay: Mga Uri ng Sakit sa Linya ng Transmision at mga Pangunahing Pamamaraan ng Proteksyon

1. Uri ng mga Kamalian sa Power Lines

Phase-to-Phase Kamalian:

• Tatlong-phase short circuit

• Dalawang-phase short circuit

Ground Kamalian:

• Isang-phase to ground kamalian

• Dalawang-phase to ground kamalian

• Tatlong-phase to ground kamalian

2. Paglalarawan ng Relay Protection Devices
Kapag may abnormalidad o kamalian ang nangyari sa isang bahagi ng power system, ang relay protection devices ay ang mga ito na maaaring mabilis at selektibong i-isolate ang may kamalian o abnormal na bahagi mula sa sistema, tiyak na patuloy ang normal na operasyon ng natitirang malusog na kagamitan.

Ang mga halimbawa ay kinabibilangan ng: overcurrent protection, distance protection, zero-sequence protection, at high-frequency protection.

• Pangunahing Proteksyon: Proteksyon na sumasapat sa pangunahing mga pamantayan para sa estabilidad ng sistema at kaligtasan ng kagamitan sa panahon ng short-circuit kamalian. Ito ang unang gumagalaw upang tripin ang circuit breaker at selektibong tanggalin ang mga kamalian sa pinoprotektahan na kagamitan o buong linya.

• Backup Proteksyon: Proteksyon na tatanggalin ang kamalian kung ang pangunahing proteksyon o circuit breaker ay hindi gumana.

• Auxiliary Proteksyon: Simpleng proteksyon na idinagdag upang makompensahan ang mga limitasyon sa pangunahing at backup proteksyon.

3. Tungkulin ng Relay Protection sa Transmission Lines
Sa panahon ng operasyon, maaaring magkaroon ng mga kamalian ang transmission lines dahil sa malakas na hangin, yelo at niyebe, kidlat, panlabas na pinsala, pagkasira ng insulasyon, o pollution flashover. Sa mga kaso gaya nito, maaaring mabilis at selektibong gumana ang relay protection device, tripin ang line circuit breaker (switch).

Kung ang kamalian ay pansamantalang, matagumpay na nagrereclose ang switch pagkatapos ng pagkawala ng kamalian, na nagbabalik ng ligtas na suplay ng kuryente. Kung ang kamalian ay permanenteng, nabibigo ang reclosing, at ang may kamalian na linya ay mabilis na iniiwas, tiyak na walang pagkakaantala sa suplay ng kuryente sa mga malusog na linya.

4. Overcurrent Protection Devices
Ang mga overcurrent protection devices ay disenyo batay sa malaking pagtaas ng kuryente sa panahon ng line kamalian. Kapag ang fault current ay umabot sa setting ng proteksyon (pickup current), simula ng operasyon ng device. Kapag abot na ang time delay setting, tripin ang line circuit breaker.

Ang mga karaniwang uri ay kinabibilangan ng:

• Instantaneous Overcurrent Protection: Simpleng, mapagkakatiwalaan, at mabilis na gumagana, ngunit protektado lamang ang bahagi (tipikal na 80–85%) ng parehong linya.

• Time-Delayed Overcurrent Protection: Gumagana may maikling time delay, protektado ang buong haba ng linya at nakakoordinate sa instantaneous protection ng susunod na downstream linya.

• Overcurrent Protection: Iset up upang iwasan ang maximum load current. Ito ay protektado ang buong haba ng linya at buong haba ng susunod na linya, nagsisilbing backup protection.

• Directional Overcurrent Protection: Idinagdag ang power direction element sa overcurrent protection. Gumagana lamang kapag ang fault power ay nagflow mula sa bus papunta sa linya, hinindini ang misoperation sa reverse-direction faults.

5. Distance Protection Devices
Nagresponde ang distance protection sa impedance (o layo) sa pagitan ng fault point at ang installation point ng proteksyon. Mayroon itong mahusay na directional characteristics at malawak na ginagamit sa high-voltage ring networks. Karaniwang ginagamit ang three-stage distance protection:

• Zone I: Instantaneous operation, protektado ang 80%–85% ng haba ng linya.

• Zone II: Protektado ang buong haba ng linya at lumalampas sa bahagi ng susunod na linya (tipikal na Zone I ng adjacent linya).

• Zone III: Protektado ang buong haba ng itong linya at susunod na linya, nagsisilbing backup para sa Zones I at II.

6. Zero-Sequence Current Protection Devices
Sa direktang grounded neutral systems (kilala rin bilang high-earth-fault-current systems), nagbibigay ng malaking zero-sequence current ang single-phase-to-ground fault. Ang mga proteksyon na gumagamit ng kasong ito ay tinatawag na zero-sequence current protection devices. Karaniwang ginagamit ang three-stage configuration:

• Stage I: Instantaneous zero-sequence current protection, covering 70%–80% ng haba ng linya.

• Stage II: Time-delayed zero-sequence current protection, covering the full line length and part of the next line.

• Stage III: Zero-sequence overcurrent protection, covering the full line and serving as backup for the next line.

7. High-Frequency Protection Devices
Ang high-frequency protection ay nagcoconvert ng phase angle (o power direction) ng currents sa parehong dulo ng linya sa high-frequency signals, na ipinapadala sa pamamagitan ng high-frequency channel sa kabaligtarang dulo. Ang sistema ay nagsasaliksik ng current phase o power direction sa parehong dulo.

Ang proteksyon na ito ay tumutugon lamang sa mga kamalian sa loob ng protected line section at hindi nangangailangan ng coordination sa downstream lines. Gumagana ito nang walang time delay, nagbibigay ng mabilis na clearance ng anumang kamalian sa protected line.

Batay sa operating principles, ang high-frequency protection ay naklasipika sa:

• Blocking Type (Directional Comparison): Nagsasaliksik ng power direction sa parehong dulo.

• Phase Comparison Type: Nagsasaliksik ng current phase angles sa parehong dulo.

8. Automatic Reclosing Devices
Ang automatic reclosing device ay isang device na awtomatikong nagsasara muli ang circuit breaker pagkatapos nitong tripin.

Function:

• Para sa transient faults, pagkatapos ng pagkawala ng kamalian, mabilis na nagsasara muli ang device ang breaker, na nagbabalik ng normal na suplay ng kuryente.

• Para sa permanent faults, nabibigo ang reclosing, tripin muli ang breaker, at iniwas ang may kamalian na linya, tiyak na patuloy ang suplay ng kuryente sa mga malusog na linya.

9. Line Fault Recorder
Isang device na awtomatikong narecord ang waveforms ng current at voltage bago at sa panahon ng line fault, kasama ang timing at circuit breaker operation status.

Sa pamamagitan ng pag-aanalisa ng narecord na waveforms, maaaring tukuyin nang wasto ang uri ng kamalian, at maaaring ikalkula ang hinaluan ng lokasyon ng kamalian. Ito ay nagbibigay ng mahalagang data para sa fault analysis, troubleshooting, at restoration ng normal na suplay ng kuryente.