Relébeskyttelsesgrunnleggende: Typer transmisjonslinjefeil og grunnleggende beskyttelsesskjemaer

1. Typene av feil på kraftledninger

Fase til fase-feil:

• Tre-fase kortslutning

• To-fase kortslutning

Jordfeil:

• Enkeltfase til jordfeil

• Tofase til jordfeil

• Tre-fase til jordfeil

2. Definisjon av relébeskyttelsesenheter
Når det oppstår en abnormalitet eller feil i et komponent i et strømsystem, er relébeskyttelsesenheter de som raskt og selektivt kan skille den feilaktige eller anormale delen fra systemet, for å sikre at de resterende sunne enhetene fortsetter å fungere normalt.

Eksempler inkluderer: overstrømingsbeskyttelse, distansebeskyttelse, nullsekvensbeskyttelse og høyfrekvensbeskyttelse.

• Hovedbeskyttelse: Beskyttelse som oppfyller de grunnleggende kravene for systemstabilitet og utstyrsikkerhet under kortslutningsfeil. Den fungerer først for å utløse sirkuitsprekkeren og selektivt fjerne feil på det beskyttede utstyret eller hele linjen.

• Reservebeskyttelse: Beskyttelse som fjerner feilen hvis hovedbeskyttelsen eller sirkuitsprekkeren ikke fungerer.

• Hjelpsbekskyttelse: Enkel beskyttelse lagt til for å kompensere for begrensninger i hoved- og reservebeskyttelse.

3. Rolle av relébeskyttelse i overføringslinjer
Under drift kan overføringslinjer oppleve feil på grunn av sterke vind, is og snø, lynnedslag, eksternt skade, isolasjonsmislykkelse eller forurensningsflammeoverganger. I slike tilfeller kan relébeskyttelsen handle raskt og selektivt, utløse linjesirkuitsprekker (bryter).

Hvis feilen er midlertidig, lukkes bryteren vellykket etter at feilen forsvinner, og sikker strømforsyning gjenopptas. Hvis feilen er permanent, mislykkes omlukkingen, og den feilaktige linjen blir hurtig isolert, slik at ubrudt strømforsyning til de sunne linjene er sikret.

4. Overstrømingsbeskyttelsesenheter
Overstrømingsbeskyttelsesenheter er designet basert på betydelig økning i strøm under linje-feil. Når feilstrømmen når beskyttelsesinnstillingen (oppstartstrøm), initierer enheten handling. Etter at tidsforsinkelsesinnstillingen er nådd, tripper linjesirkuitsprekkeren.

Vanlige typer inkluderer:

• Umiddelbar overstrømingsbeskyttelse: Enkel, pålitelig og hurtig virksom, men beskytter bare en del (typisk 80–85%) av samme linje.

• Tidsforsinket overstrømingsbeskyttelse: Virker med en kort tidsforsinkelse, beskytter full lengde av linjen og koordinerer med umiddelbar beskyttelse av neste nedstrems linje.

• Overstrømingsbeskyttelse: Innstilt for å unngå maksimal belastningsstrøm. Det beskytter full lengde av linjen og full lengde av neste linje, fungerer som reservebeskyttelse.

• Retningsbestemt overstrømingsbeskyttelse: Legger til en effektretningselement til overstrømingsbeskyttelsen. Den fungerer bare når feileffekten strømmer fra bus til linje, forhindrer misoperasjon under feil i motsatt retning.

5. Distansebeskyttelsesenheter
Distansebeskyttelse reagerer på impedansen (eller avstanden) mellom feilpunktet og beskyttelsesinstallasjonspunktet. Den har utmerkede retningsegenskaper og brukes mye i høyspenningsringnett. Tre-trinns distansebeskyttelse er vanlig:

• Sone I: Umiddelbar virksom, beskytter 80%–85% av linjelengden.

• Sone II: Beskytter full lengde av linjen og strekker seg inn i deler av neste linje (typisk Sone I av den nærliggende linjen).

• Sone III: Beskytter full lengde av denne linjen og neste linje, fungerer som reserve for Sone I og II.

6. Nullsekvensstrømbeskyttelsesenheter
I systemer med direkte jordet nøytral (også kjent som høy-jordstrømssystemer), produserer en enkeltfase til jordfeil en betydelig nullsekvensstrøm. Beskyttelsesenheter som bruker denne strømmen, kalles nullsekvensstrømbeskyttelsesenheter. En tre-trinns konfigurasjon er vanlig:

• Stadium I: Umiddelbar nullsekvensstrømbeskyttelse, dekker 70%–80% av linjelengden.

• Stadium II: Tidsforsinket nullsekvensstrømbeskyttelse, dekker full linjelengde og deler av neste linje.

• Stadium III: Nullsekvens overstrømingsbeskyttelse, dekker full linje og fungerer som reserve for neste linje.

7. Høyfrekvensbeskyttelsesenheter
Høyfrekvensbeskyttelse konverterer fasevinkel (eller effektretnings) av strømmer ved begge ender av en linje til høyfrekvenssignaler, som sendes via en høyfrekvenskanal til motstående ende. Systemet sammenligner strømfase eller effektretnings ved begge ender.

Denne beskyttelsen reagerer kun på feil innenfor den beskyttede linjeseksjonen og krever ikke koordinering med nedstrems linjer. Den virker uten tidsforsinkelse, muliggjør rask fjerning av alle feil langs den beskyttede linjen.

Basert på virkingsprinsipper, klassifiseres høyfrekvensbeskyttelse som:

• Blokkerende type (retningssammenligning): Sammenligner effektretnings ved begge ender.

• Fase-sammenligningstype: Sammenligner strømfasevinkler ved begge ender.

8. Automatisk omkopplingsenheter
En automatisk omkopplingsenhet er en som automatisk omkopler sirkuitsprekkeren etter at den har trippet.

Funksjon:

• For midlertidige feil, etter at feilen forsvinner, lukker enheten hurtig sirkuitsprekkeren, og gjenoppretter normal strømforsyning.

• For permanente feil, mislykkes omkoplingen, sirkuitsprekkeren tripper igjen, og den feilaktige linjen blir isolert, for å sikre fortsatt strømforsyning til sunne linjer.

9. Linjefeillogger
En enhet som automatisk logger strøm- og spenningbølgeformer før og under en linjefeil, sammen med tidspunkter og sirkuitsprekkerstatus.

Ved å analysere de loggete bølgformene, kan feiltype bli nøyaktig bestemt, og den omtrentlige feilposisjonen beregnet. Dette gir viktig data for feilanalyse, feilsøking og gjenoppretting av normal strømforsyning.