Relaisbescherming Basis: Soorten Overbrengingslijn storingen en Fundamentele Beschermingschema's

1. Soorten fouten op elektriciteitsleidingen

Fase-tot-fase fouten:

• Driefasenshortcircuit

• Tweefasenshortcircuit

Aarding fouten:

• Eénfasige aarding fout

• Tweefasige aarding fout

• Driefasige aarding fout

2. Definitie van relaisbeschermingsapparatuur
Wanneer er een anomalie of fout optreedt in een component van een elektriciteitsnetwerk, zijn relaisbeschermingsapparaten diegene die snel en selectief de defecte of abnormale component kunnen isoleren van het systeem, waardoor de normale werking van de overige gezonde apparatuur wordt gewaarborgd.

Voorbeelden hiervan zijn: overstroombescherming, afstandsbescherming, nulreeksbescherming en hoogfrequentiebescherming.

• Primaire bescherming: Bescherming die voldoet aan de basisvereisten voor systeemstabiliteit en apparaatveiligheid tijdens een kortsluitingsfout. Het werkt als eerste om de schakelaar te laten uitschakelen en selectief de fouten op het beschermd apparaat of de volledige lijn te verwijderen.

• Secundaire bescherming: Bescherming die de fout verwijdert als de primaire bescherming of schakelaar niet functioneert.

• Hulpbescherming: Eenvoudige bescherming toegevoegd om beperkingen in primaire en secundaire bescherming te compenseren.

3. Rol van relaisbescherming in transportlijnen
Tijdens de bedrijfsvoering kunnen transportlijnen door sterke wind, ijs en sneeuw, blikseminslag, externe schade, isolatiefouten of vervuilingsschitteringen fouten ondervinden. In dergelijke gevallen kan de relaisbeschermingsapparatuur snel en selectief handelen, waardoor de lijnschakelaar (schakelaar) wordt uitgeschakeld.

Als de fout tijdelijk is, sluit de schakelaar succesvol weer na verdwijning van de fout, waardoor de veilige stroomvoorziening wordt hersteld. Als de fout permanent is, mislukt het herinschakelen, en wordt de defecte lijn snel geïsoleerd, zodat de stroomvoorziening aan de gezonde lijnen ononderbroken blijft.

4. Overstroombeschermingsapparatuur
Overstroombeschermingsapparatuur is ontworpen op basis van de aanzienlijke toename van de stroom bij een lijnfout. Wanneer de foutstroom het beschermingsinstelling bereikt (pickupstroom), wordt de werking van het apparaat geactiveerd. Zodra de tijdsvertraging instelling is bereikt, wordt de lijnschakelaar uitgeschakeld.

Gewone typen zijn:

• Onmiddellijke overstroombescherming: Eenvoudig, betrouwbaar en snel werkend, maar beschermt slechts een deel (typisch 80–85%) van dezelfde lijn.

• Overstroombescherming met tijdsvertraging: Werkt met een korte tijdsvertraging, beschermt de volledige lengte van de lijn en coördineert met de onmiddellijke bescherming van de volgende downstream-lijn.

• Overstroombescherming: Ingesteld om de maximale belastingsstroom te vermijden. Het beschermt de volledige lengte van de lijn en de volledige lengte van de volgende lijn, fungerend als secundaire bescherming.

• Richtingsoverstroombescherming: Voegt een vermogensrichtingelement toe aan de overstroombescherming. Het werkt alleen wanneer de foutkracht van het bus naar de lijn stroomt, waardoor miswerking bij fouten in tegengestelde richting wordt voorkomen.

5. Afstandsbeschermingsapparatuur
Afstandsbescherming reageert op de impedantie (of afstand) tussen het foutpunt en het installatiepunt van de bescherming. Het heeft uitstekende richtkarakteristieken en wordt breed gebruikt op hogespanningsringnetwerken. Drietraps afstandsbescherming wordt vaak toegepast:

• Zone I: Onmiddellijk werken, beschermt 80%–85% van de lijnlengte.

• Zone II: Beschermt de volledige lengte van de lijn en strekt zich uit tot een deel van de volgende lijn (typisch Zone I van de aangrenzende lijn).

• Zone III: Beschermt de volledige lengte van deze lijn en de volgende lijn, fungerend als secundaire bescherming voor Zones I en II.

6. Nulreeksstroombeschermingsapparatuur
In direct aangesloten neutrale systemen (ook bekend als high-earth-fault-current-systemen) produceert een éénfasige aarding fout een aanzienlijke nulreeksstroom. Beschermingsapparatuur die deze stroom gebruikt, wordt nulreeksstroombeschermingsapparatuur genoemd. Een drietrapsconfiguratie wordt vaak gebruikt:

• Trap I: Onmiddellijke nulreeksstroombescherming, dekt 70%–80% van de lijnlengte.

• Trap II: Nulreeksstroombescherming met tijdsvertraging, dekt de volledige lijnlengte en een deel van de volgende lijn.

• Trap III: Nulreeksoverstroombescherming, dekt de volledige lijn en fungeert als secundaire bescherming voor de volgende lijn.

7. Hoogfrequentiebeschermingsapparatuur
Hoogfrequentiebescherming converteert de fasehoek (of vermogensrichting) van de stromen aan beide einden van een lijn in hoogfrequentsignalen, die via een hoogfrequentiekanaal naar de andere kant worden verzonden. Het systeem vergelijkt de stroomfase of vermogensrichting aan beide einden.

Deze bescherming reageert alleen op fouten binnen het beschermd lijngedeelte en vereist geen coördinatie met downstream-lijnen. Het werkt zonder tijdsvertraging, waardoor elke fout langs de beschermd lijn snel kan worden verwijderd.

Op basis van werking principes wordt hoogfrequentiebescherming ingedeeld in:

• Blokkerend type (richtingsvergelijking): Vergelijkt de vermogensrichting aan beide einden.

• Fasevergelijkend type: Vergelijkt de stroomfasehoeken aan beide einden.

8. Automatische herinschakelapparatuur
Een automatische herinschakelapparatuur is een apparaat dat de schakelaar automatisch herinschakelt nadat deze is uitgeschakeld.

Functie:

• Bij tijdelijke fouten, na verdwijning van de fout, sluit het apparaat snel de schakelaar weer, waardoor de normale stroomvoorziening wordt hersteld.

• Bij permanente fouten mislukt de herinschakeling, de schakelaar gaat opnieuw uit, en de defecte lijn wordt geïsoleerd, zodat de stroomvoorziening aan de gezonde lijnen ononderbroken blijft.

9. Lijnfoutrecorder
Een apparaat dat automatisch de golfformen van stroom en spanning voor en tijdens een lijnfout registreert, samen met de timing en de status van de schakelaarbediening.

Door de geregistreerde golfformen te analyseren, kan het type fout nauwkeurig worden bepaald, en kan de benaderde foutlocatie worden berekend. Dit biedt cruciale gegevens voor foutanalyse, probleemoplossing en herstel van de normale stroomvoorziening.