Mga Pundamental ng Proteksyon ng Relay: Mga Uri ng Sakit sa Linya ng Transmisyon at mga Pundamental na Pamamaraan ng Proteksyon

1. Uri ng mga Sakit sa Power Lines

Phase-to-Phase Faults:

• Tatlong-phase short circuit

• Dalawang-phase short circuit

Ground Faults:

• Isang-phase to ground fault

• Dalawang-phase to ground fault

• Tatlong-phase to ground fault

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

Halimbawa nito: overcurrent protection, distance protection, zero-sequence protection, at high-frequency protection.

• Pangunahing Proteksyon: Proteksyon na sumasalamin sa pangunahing mga kailangan para sa estabilidad ng sistema at kaligtasan ng kagamitan sa panahon ng short-circuit fault. Ito ang unang gumagalaw upang tripin ang circuit breaker at selektibong ilinis ang mga sakit sa pinoprotektahan na kagamitan o buong linya.

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

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

3. Role ng Relay Protection sa Transmission Lines
Sa pag-operate, maaaring makaranas ng mga sakit ang transmission lines dahil sa malakas na hangin, yelo at niyebe, kidlat, panlabas na pinsala, pagkabigo ng insulasyon, o pollution flashover. Sa mga kaso na ito, maaaring gumalaw nang mabilis at selektibo ang relay protection device, tripin ang line circuit breaker (switch).

Kung ang sakit ay transient, matagumpay na muling nagbubukas ang switch pagkatapos mawala ang sakit, naipapanumbalik ang ligtas na suplay ng kuryente. Kung ang sakit ay permanent, nabibigong muling magbukas ang reclosing, at mabilis na inililipat ang may sakit na linya, tiyak na walang pagkakatiwala ang 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 fault. Kapag ang fault current ay umabot sa setting ng proteksyon (pickup current), ang device ay simula ng gumana. Kapag abot na ang time delay setting, ang line circuit breaker ay tripin.

Kumunsintang uri nito ay:

• Instantaneous Overcurrent Protection: Simple, maasahan, at mabilis na gumagana, ngunit nagprotekta lamang sa bahagi (karaniwang 80–85%) ng parehong linya.

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

• Overcurrent Protection: Isete upang iwasan ang maximum load current. Ito ay nagprotekta sa buong haba ng linya at buong haba ng susunod na linya, naglilingkod bilang backup protection.

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

5. Distance Protection Devices
Ang distance protection ay tumutugon 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 tatlong-stage distance protection:

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

• Zone II: Nagprotekta sa buong haba ng linya at lumilikha sa bahagi ng susunod na linya (karaniwang Zone I ng adjacent line).

• Zone III: Nagprotekta sa buong haba ng linya at susunod na linya, naglilingkod bilang backup para sa Zones I at II.

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

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

• Stage II: Time-delayed zero-sequence current protection, nagko-cover ng buong haba ng linya at bahagi ng susunod na linya.

• Stage III: Zero-sequence overcurrent protection, nagko-cover ng buong linya at naglilingkod bilang backup para sa susunod na linya.

7. High-Frequency Protection Devices
Ang high-frequency protection ay nagco-convert ng phase angle (o power direction) ng currents sa parehong dulo ng linya sa high-frequency signals, na inililipad via high-frequency channel sa kabilang dulo. Ang sistema ay nagkokompara ng current phase o power direction sa parehong dulo.

Ang proteksyon na ito ay tumutugon lamang sa mga sakit sa loob ng protected line section at hindi kailangan ng coordination sa downstream lines. Ito ay gumagana nang walang time delay, nagbibigay-daan sa mabilis na clearance ng anumang sakit sa buong protected line.

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

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

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

8. Automatic Reclosing Devices
Ang automatic reclosing device ay isang device na awtomatikong muling nagbubukas ng circuit breaker pagkatapos nitong tripin.

Function:

• Para sa transient faults, pagkatapos mawala ang sakit, ang device ay mabilis na muling nagbubukas ng breaker, naipapanumbalik ang normal na suplay ng kuryente.

• Para sa permanent faults, nabibigong muling magbukas ang reclosing, ang breaker ay muling tripin, at ang may sakit na linya ay inililipat, tiyak na walang pagkakatiwala ang suplay ng kuryente sa mga malusog na linya.

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

Sa pamamagitan ng pagsusuri ng recorded waveforms, maaaring tumpakin nang tama ang uri ng sakit, at maaaring ikalkula ang higit na lugar ng sakit. Ito ay nagbibigay ng mahalagang data para sa fault analysis, troubleshooting, at pagsasaayos ng normal na suplay ng kuryente.