Bagian 13

Perlindungan Sirkuit Transmisi Complex

13.1 Pendahuluan

13.2 Feeders Paralel

3.3 Multi-Ended Feeders - Skema Unit Perlindungan

13,4 Multi-Ended Feeders - Jarak Relay

13,5 Multi-Ended Feeders - Penerapan Jarak Perlindungan Skema

13,6 Perlindungan Seri Kompensasi Garis

13,7 Contoh

13,8 Referensi

13.1 PENDAHULUAN

Bab 10-12 telah membahas prinsip-prinsip dasar perlindungan bagi dua terminal, jalur sirkuit tunggal yang impedansi rangkaian adalah karena semata-mata untuk konduktor digunakan. Namun sirkuit transmisi paralel sering dipasang, baik sebagai duplikat sirkuit pada struktur umum, atau sebagai garis terpisah yang menghubungkan dua titik yang sama terminal melalui rute yang berbeda. Juga, sirkuit mungkin multi-ended, sirkuit tiga-ended yang paling umum.

Untuk alasan ekonomi, jalur transmisi dan distribusi bisa jauh lebih rumit, mungkin memiliki tiga atau lebih terminal (pengumpan multi-ended), atau dengan lebih dari satu sirkuit dilakukan pada struktur umum (pengumpan paralel), seperti yang ditunjukkan pada Gambar 13.1. Kemungkinan lain adalah penggunaan kapasitor seri atau reaktor shunt langsung terhubung. Perlindungan dari garis tersebut lebih rumit dan membutuhkan skema dasar yang dijelaskan dalam bab-bab di atas untuk dimodifikasi.

Tujuan bab ini adalah untuk menjelaskan persyaratan khusus dari beberapa situasi ini dalam hal perlindungan dan mengidentifikasi perlindungan skema yang sangat tepat untuk digunakan dalam situasi ini.

13.2 Pengumpan PARALEL

Jika dua saluran udara yang didukung pada struktur yang sama atau sebaliknya di dekat lebih sebagian atau seluruh panjang mereka, ada kopling timbal balik antara kedua sirkuit. Urutan positif dan negatif coupling antara kedua sirkuit kecil dan biasanya diabaikan. Urutan nol kopling dapat menjadi kuat dan efeknya tidak bisa diabaikan.

Situasi lain yang membutuhkan efek reksa harus diperhitungkan adalah ketika ada gangguan bumi pada pengumpan saat pengumpan paralel adalah keluar dari layanan dan dibumikan di kedua ujungnya. Sebuah kesalahan bumi di pengumpan yang ada di layanan dapat mendorong arus dalam loop bumi dari pengumpan dibumikan, menyebabkan sinyal saling kompensasi menyesatkan.

13.2.1 Sistem Unit Perlindungan

Jenis perlindungan yang menggunakan saat ini saja, untuk sistem perlindungan misalnya Unit, tidak terpengaruh oleh kopling antara pengumpan. Oleh karena itu, kompensasi untuk efek saling kopling tidak diperlukan untuk elemen tersandung relay.

Jika relay memiliki fitur jarak-to-kesalahan, saling kompensasi diperlukan untuk pengukuran yang akurat. Lihat Bagian 13.2.2.3 untuk bagaimana ini tercapai.

13.2.2 Jarak Perlindungan

Ada sejumlah masalah yang berlaku untuk relay jarak, seperti yang dijelaskan di bagian berikut.

13.2.2.1 Pembalikan tentang Double Circuit Garis

Ketika suatu kesalahan dihapus secara berurutan pada satu sirkuit dari garis sirkuit ganda dengan sumber generasi di kedua ujung rangkaian, arus dalam jalur yang sehat dapat membalikkan untuk waktu yang singkat. Tersandung tidak diinginkan dari CB pada baris sehat maka dapat terjadi jika melampaui batas Permisif atau skema jarak Pemblokiran (lihat Bab 12) digunakan. Gambar 13.2 menunjukkan bagaimana situasi bisa timbul. CB di D membersihkan kesalahan di F lebih cepat dari CB di C. Sebelum CB D terbuka, Zona 2 elemen di A mungkin melihat kesalahan dan beroperasi, mengirimkan sinyal perjalanan permisif untuk relay untuk CB B. membalikkan mencari elemen dari relay di CB B juga melihat kesalahan dan menghambat tersandung dari CB A dan B.

Namun, setelah CB D terbuka, elemen estafet di A mulai ulang, sedangkan ke depan unsur di B mengambil (karena pembalikan arus) dan bisa memulai tersandung. Jika waktu ulang elemen ke depan dari relay di A lebih panjang dari waktu pengoperasian elemen ke depan di B, relay perjalanan garis sehat. Solusinya adalah dengan menggabungkan penundaan waktu memblokir yang mencegah tersandung dari mencari elemen maju-dari relay dan diprakarsai oleh reverse mencari elemen. Waktu tunda ini harus lebih lama dari waktu ulang elemen relay pada A.

13.2.2.2 Under-Mencapai pada Garis Parallel

Jika kesalahan terjadi pada baris yang terletak di luar akhir terminal jarak jauh dari sirkuit garis sejajar, relay jarak kurang mencapai bagi mereka zona set untuk mencapai ke garis yang terkena. Analisis menunjukkan bahwa di bawah kondisi ini, karena relay hanya melihat 50% (untuk dua sirkuit paralel) dari total arus gangguan untuk kesalahan di bagian garis yang berdekatan, relay melihat impedansi dari bagian yang terkena dua kali sebagai nilai yang benar. Ini mungkin harus diizinkan untuk dalam pengaturan dari Zona 2 dan 3 dari konvensional set relay jarak.

Karena persyaratan untuk minimum jangkauan Zona 2 adalah untuk akhir bagian garis dilindungi dan efek bawah dijangkau hanya terjadi untuk kesalahan di bagian baris berikut (s), tidak biasanya diperlukan untuk menyesuaikan Zona 2 pengaturan impedansi kompensasi. Namun, Zona 3 elemen dimaksudkan untuk memberikan perlindungan cadangan untuk bagian garis yang berdekatan dan karenanya efek bawah-mencapai harus diizinkan untuk dalam perhitungan impedansi.

13.2.2.3 Perilaku Jarak Relay dengan Kesalahan Bumi pada Feeder Dilindungi

Ketika sebuah kesalahan bumi terjadi dalam sistem, tegangan yang diterapkan untuk unsur kesalahan bumi dari relay dalam satu sirkuit mencakup tegangan induksi sebanding dengan arus urutan nol di sirkuit lainnya.

Sebagai distribusi saat ini di dua sirkuit tidak terpengaruh oleh adanya saling kopling, tidak ada variasi yang sama dalam arus diterapkan pada elemen estafet berlangsung dan, akibatnya, relay mengukur impedansi untuk kesalahan salah. Apakah impedansi jelas untuk kesalahan lebih besar atau lebih kecil dari impedansi yang sebenarnya tergantung pada arah aliran arus di sirkuit yang sehat. Untuk kasus umum dari dua sirkuit, A dan B, terhubung pada busbar lokal dan remote, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 13.3, impedansi dari Jalur A diukur dengan relay jarak, dengan urutan nol kompensasi

normal saat dari pengumpan sendiri, adalah diberikan oleh:

Impedansi benar untuk kesalahan adalah nZL1 dimana n adalah per unit posisi kesalahan diukur dari R dan ZL1 adalah impedansi urutan positif dari sirkuit tunggal.'kesalahan' dalam pengukuran ditentukan dari fraksi dalam braket ; ini bervariasi dengan arus positif dan urutan nol di sirkuit A dan arus urutan nol di sirkuit B. Arus ini disajikan di bawah ini dalam hal garis dan sumber parameter:

Semua simbol dalam ekspresi di atas adalah baik cukup jelas dari Gambar 13.3 atau telah diperkenalkan di Bab 11. Menggunakan rumus di atas, keluarga kurva jangkauan dapat dibangun, yang Gambar 13.4 khas. Dalam gambar ini, n 'adalah efektif per unit jangkauan relay set untuk melindungi 80% dari garis. Telah diasumsikan bahwa busbar terbatas terletak di setiap akhir baris, yaitu, Z'S1 dan Z "S1 keduanya nol. Sebuah keluarga kurva konstan n 'telah diplot untuk variasi sumber urutan nol impedansi Z'S0 dan Z "S0.

Gambar 13.4 menunjukkan bahwa estafet R dapat di bawah-mencapai atau lebih dijangkau, menurut nilai-nilai relatif dari sumber urutan nol untuk rasio garis impedansi; ekstrim Unit per efektif meraih relay adalah 0.67 dan 1. Relay over-jangkauan tidak masalah, sebagai kondisi yang diperiksa adalah kesalahan dalam pengumpan dilindungi, yang operasi relay diinginkan. Pada Gambar 13.4, relay R cenderung kurang mencapai sedangkan relay pada akhir baris berlawanan cenderung over-jangkauan. Akibatnya, Zona 1 karakteristik

relay di kedua ujung pengumpan tumpang tindih untuk gangguan bumi mana saja di feeder - lihat Bagian 13.2.2.5 untuk lebih jelasnya.

Perlindungan yang memuaskan dapat diperoleh dengan perjalanan mentransfer, di bawah-mencapai jenis skema jarak. Selanjutnya, kompensasi untuk efek urutan nol saling impedansi tidak diperlukan kecuali fasilitas jarak-to-kesalahan disediakan. Beberapa produsen mengimbangi efek dari impedansi timbal balik dalam unsur-unsur estafet jarak, sementara yang lain dapat membatasi penerapan kompensasi kepada fungsi kesalahan jarak-to-satunya. Yang terakhir adalah mudah diterapkan dalam perangkat lunak untuk / estafet numerik digital tetapi tidak praktis dalam relay menggunakan teknologi yang lebih tua. Kompensasi dicapai dengan menyuntikkan proporsi arus urutan nol yang mengalir di pengumpan paralel ke relay. Namun, beberapa Utilitas tidak mengizinkan ini karena potensi bahaya yang berhubungan dengan makan relay melindungi satu sirkuit dari CT terletak di sirkuit yang berbeda.

Untuk relay untuk mengukur impedansi garis akurat, kondisi berikut harus dipenuhi:

Untuk fase padat untuk kesalahan bumi di jangkauan teoritis relay, tegangan dan arus dalam tahap rusak pada titik relaying diberikan oleh:

Tegangan dan makan saat ini menjadi relay diberikan oleh:

di mana:

    KR = faktor kompensasi sisa

   KM = faktor kompensasi saling

13.2.2.4 Jarak Relay Perilaku dengan Kesalahan Bumi pada Feeder Paralel

Meskipun relay jarak dengan saling kompensasi mengukur jarak yang benar untuk kesalahan, mereka tidak dapat beroperasi dengan benar jika kesalahan terjadi pada pengumpan yang berdekatan. Davison dan Wright [13.1] telah menunjukkan bahwa sementara relay jarak tanpa saling kompensasi tidak over-meraih kesalahan di luar pengumpan dilindungi, relay dapat melihat kesalahan dalam pengumpan berdekatan jika saling kompensasi disediakan. Dengan mengacu pada Gambar 13.3, jumlah over-jangkauan tertinggi .Dengan kondisi tersebut, kesalahan terjadi di pertama 43% dari pengumpan A muncul untuk relay jarak dalam pengumpan B berada di Zona 1 yang jangkauan. Solusinya adalah dengan membatasi kompensasi saling diterapkan 150% dari kompensasi urutan nol.

13.2.2.5 Jarak Relay Perilaku dengan Operasi Single-Circuit

Jika hanya salah satu pengumpan paralel dalam pelayanan, perlindungan dalam langkah-langkah pengumpan tersisa impedansi kesalahan dengan benar, kecuali jika pengumpan yang tidak layanan dibumikan di kedua ujungnya. Dalam hal ini, jaringan impedansi urutan nol seperti yang ditunjukkan pada Gambar 13.5.

Humpage dan Kandil [13.2] telah menunjukkan bahwa impedansi jelas disampaikan kepada relay pada kondisi ini diberikan oleh:

di mana:

RI adalah arus ke relay

Rasio bervariasi dengan kondisi sistem, mencapai maksimum ketika sistem dibumikan belakang relay dengan ada generasi di akhir itu. Dalam hal ini, rasio sama dengan , dan impedansi jelas disampaikan kepada relay adalah :

Hal ini terlihat dari rumus di atas bahwa relay memiliki kecenderungan untuk lebih dijangkau. Perawatan harus diambil ketika Zona 1 pengaturan yang dipilih untuk perlindungan jarak baris di mana kondisi ini dapat ditemui. Untuk mengatasi kemungkinan efek lebih luas ini, beberapa Utilitas mengurangi jangkauan. relay gangguan bumi untuk sekitar 0.65ZL1 ketika garis dibawa keluar dari layanan untuk pemeliharaan. Namun, kemungkinan memiliki kesalahan pada bagian pertama dari baris berikut sementara satu baris adalah keluar dari layanan sangat kecil, dan banyak Utilitas tidak mengurangi pengaturan di bawah kondisi ini. Perlu dicatat bahwa penggunaan saling kompensasi tidak akan mengatasi efek lebih luas sejak pembumian klem biasanya ditempatkan di sisi garis transformer saat ini.

Nilai-nilai khas dari nol urutan impedansi line untuk garis HV di Inggris diberikan dalam Tabel 13.1, di mana Unit per maksimum over-jangkauan kesalahan

Nilai lebih dijangkau dikutip dalam tabel ini adalah maxima, dan hanya ditemukan dalam kasus yang jarang. Dalam kebanyakan kasus, ada generasi di kedua ujung feeder dan jumlah lebih dijangkau karena itu dikurangi. Dalam perhitungan yang dilakukan oleh Humpage dan Kandil, dengan kondisi yang lebih realistis, kesalahan maksimum ditemukan di sebuah 400KV jalur sirkuit ganda adalah 18,6%.

13.3 MULTI-ENDED pengumpan - SKEMA UNIT PERLINDUNGAN

Sebuah pengumpan multi-ended didefinisikan sebagai salah satu yang memiliki tiga atau lebih terminal, dengan baik beban atau generasi, atau keduanya, di terminal apapun. Mereka terminal dengan beban hanya biasanya dikenal sebagai 'keran'.

Yang paling sederhana pengumpan multi-terminal tiga berakhir, dan umumnya dikenal sebagai pengumpan tee'd. Ini adalah jenis yang paling umum ditemukan dalam praktek.

Skema perlindungan yang dijelaskan sebelumnya untuk perlindungan dua berakhir pengumpan juga dapat digunakan untuk pengumpan multi-berakhir. Namun, masalah yang terlibat dalam penerapan skema ini untuk pengumpan multi-berakhir jauh lebih kompleks dan memerlukan perhatian khusus.

Skema perlindungan yang dapat digunakan dengan pengumpan multi-berakhir skema perlindungan satuan dan jarak. Setiap menggunakan beberapa bentuk saluran, seperti serat optik kabel, power line carrier atau kawat percontohan sinyal. Masalah spesifik yang dapat dipenuhi saat mengajukan perlindungan ini untuk pengumpan multi-berakhir dibahas dalam bagian berikut.

13.3.1 Skema Tegangan Seimbang untuk Tee'd Sirkuit

Meskipun skema kawat percontohan jarang terjadi dalam perlindungan sirkuit transmisi (sesuai judul yang ketat dari bab ini), mereka dibahas di sini untuk kelengkapan.

Skema tegangan yang seimbang merupakan modifikasi dari skema MHOA04 / H0A4 dijelaskan dalam Bagian 10.7.1. Karena itu perlu untuk menjaga linearitas di sirkuit balancing, meskipun tidak dalam elemen pengiriman, referensi tegangan berasal dari transformator quadrature terpisah, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 13.6. Ini adalah unit tambahan dengan gulungan penjumlahan energi dengan transformer saat utama dalam seri dengan elektromagnet atas dari elemen penginderaan. Gulungan sekunder dari transformator arus quadrature sama sekali ujung saling berhubungan dengan pilot dalam rangkaian seri yang juga mencakup elektromagnet yang lebih rendah dari relay. Gulungan sekunder pada unsur-unsur estafet tidak digunakan, tetapi unsur ini dilengkapi dengan loop bias dalam cara yang biasa.

Pengaturan pengumpan polos meningkat dalam skema tee'd sebesar 50% untuk satu tee dan 75% untuk dua.

13.3.2 Power Line Pembawa Tahap Perbandingan Skema

Prinsip operasi dari skema perlindungan tersebut telah dibahas secara rinci dalam Bagian 10.9. Ini melibatkan membandingkan sudut fase dari sinyal yang berasal dari kombinasi arus urutan pada setiap akhir pengumpan. Ketika perbedaan sudut fase melebihi nilai pre-set, yang 'perjalanan sudut', sinyal perjalanan dikirim ke pemutus sirkuit yang sesuai. Untuk mencegah operasi yang salah untuk kesalahan eksternal, dua detektor yang berbeda, ditetapkan pada tingkat yang berbeda, yang digunakan.

Detektor rendah-set mulai transmisi sinyal pembawa, sedangkan tinggi-set detektor digunakan untuk mengontrol output perjalanan. Tanpa perlindungan ini, skema dapat beroperasi secara tidak benar untuk kesalahan eksternal karena toleransi operasi dari peralatan dan arus kapasitif dari pengumpan dilindungi. Kondisi ini lebih buruk dengan pengumpan multi-terminal, karena arus di terminal pengumpan bisa sangat berbeda untuk kesalahan eksternal.

Dalam kasus pengumpan tiga terminal pada Gambar 13.7, jika operasi yang salah harus dihindari, perlu untuk memastikan bahwa detektor rendah ditetapkan pada akhir A atau akhir B diberi energi ketika arus di akhir C cukup tinggi untuk mengoperasikan tinggi set detektor di akhir itu. Karena hanya satu starter rendah-set, di akhir A atau B end, perlu energi untuk operasi yang benar, kondisi yang paling tidak menguntungkan adalah ketika arus IA dan IB adalah sama. Untuk menjaga stabilitas di bawah kondisi ini, tinggi-set untuk rasio detektor kesalahan pengaturan rendah set harus dua kali lebih besar yang diperlukan ketika skema diterapkan untuk feeder polos. Hal ini menyebabkan hilangnya sensitivitas, yang dapat membuat peralatan tidak cocok jika tingkat kesalahan minimum dari sistem tenaga rendah.

Sebuah kondisi yang tidak menguntungkan lanjut adalah bahwa yang ditunjukkan pada Gambar 13.8. Jika kerusakan internal terjadi di dekat salah satu ujung pengumpan (end B pada Gambar 13.8) dan ada generasi sedikit atau tidak ada pada akhir C, saat ini di akhir ini mungkin mengalir ke arah luar. Perlindungan tersebut kemudian dicegah dari operasi, karena kesalahan distribusi saat ini mirip dengan yang untuk kesalahan eksternal; lihat Gambar 13.7. Kesalahan bisa

dibersihkan hanya dengan perlindungan back-up dan, jika kecepatan tinggi operasi diperlukan, jenis alternatif perlindungan utama harus digunakan.

Titik yang juga harus dipertimbangkan ketika menerapkan skema ini adalah pelemahan dari sinyal pembawa di 'tee' persimpangan. Pelemahan ini adalah fungsi dari impedansi relatif dari cabang feeder pada frekuensi pembawa, termasuk impedansi dari peralatan penerima. Ketika impedansi terminal kedua dan ketiga adalah sama, kehilangan kekuatan 50% terjadi. Dengan kata lain, sinyal pembawa dikirim dari terminal A ke terminal B dilemahkan oleh 3dB dengan adanya terminal C. ketiga Jika impedansi dari dua cabang yang sesuai dengan terminal B ke C tidak sama, pelemahan mungkin baik lebih besar atau kurang dari 3dB.

13.3.3 Differential Relay menggunakan Serat Optik Signalling

Relay diferensial saat ini dapat memberikan perlindungan satuan untuk multi sirkuit berakhir tanpa pembatasan terkait dengan bentuk-bentuk perlindungan. Dalam Bagian 8.6.5, karakteristik kabel serat optik dan penggunaannya dalam perlindungan signaling diuraikan.

Penggunaannya dalam sistem tiga-ended ditunjukkan pada Gambar 13.9, di mana relay di setiap akhir baris adalah relay numerik / digital dihubungkan oleh link serat optik sehingga masing-masing dapat mengirim informasi ke orang lain. Dalam prakteknya link serat optik dapat didedikasikan untuk sistem proteksi atau multiplexing, di mana peralatan kasus multiplexing, tidak ditunjukkan pada Gambar 13.9, digunakan untuk mengakhiri serat.

Jika IA, IB, IC adalah sinyal vektor saat ini pada baris berakhir A, B, C, maka untuk sirkuit yang sehat:

Prinsip-prinsip dasar operasi dari sistem ini adalah bahwa masing-masing relay mengukur tiga arus fasa lokal dan mengirimkan nilai-nilai ke relay lainnya. Masing-masing relay kemudian menghitung, untuk setiap fase, diferensial dan juga saat arus bias yang dihasilkan, yang digunakan untuk menahan relay dengan cara konvensional untuk bias perlindungan satuan diferensial.

Fitur bias diperlukan dalam skema ini karena dirancang untuk beroperasi dari transformator arus konvensional yang memiliki kondisi mapan dan kesalahan transformasi sementara.

Dua kuantitas:

Gambar 13.10 menunjukkan karakteristik persentase diferensial bias digunakan, kriteria tersandung menjadi:

Dimana :

K = pengaturan persentase bias

IS = pengaturan arus diferensial minimum

Jika besaran arus diferensial menunjukkan bahwa kesalahan telah terjadi, relay perjalanan pemutus lokal mereka.

Relay juga terus memantau kinerja saluran komunikasi dan melaksanakan diri pengujian dan diagnostik operasi. Langkah-langkah sistem arus fase individu dan fase sehingga tunggal tersandung dapat digunakan bila diperlukan. Relay disediakan dengan perangkat lunak untuk mengkonfigurasi ulang perlindungan antara dua dan tiga baris terminal, sehingga modifikasi sistem dari dua terminal ke tiga terminal tidak memerlukan penggantian relay. Selanjutnya, kehilangan link komunikasi tunggal hanya menurunkan kinerja skema sedikit. Relay dapat mengenali dan menggunakan alternatif jalur komunikasi. Hanya jika semua jalur komunikasi dari relay gagal tidak skema harus kembali ke perlindungan cadangan.

13.4 Multi-Ended-Feeders - RELAY JARAK

Perlindungan jarak banyak digunakan saat ini untuk perlindungan pengumpan tee'd. Namun, penerapannya tidak mudah, memerlukan pertimbangan yang cermat dan pemeriksaan sistematis dari semua kondisi yang dijelaskan kemudian dalam bagian ini.

Sebagian besar masalah yang ditemukan ketika menerapkan perlindungan jarak ke tee'd pengumpan yang umum untuk semua skema. Sebuah diskusi awal masalah ini akan membantu dalam penilaian kinerja berbagai jenis skema jarak.

13.4.1 Impedansi semu Dilihat oleh Jarak Relay

Impedansi dilihat oleh relay jarak dipengaruhi oleh infeeds saat ini di cabang pengumpan. Mengacu pada Gambar 13.11, untuk kesalahan pada busbar dari gardu B, tegangan VA di busbar A diberikan oleh :

sehingga ZA impedansi dilihat oleh relay jarak di terminal A diberikan oleh:

Impedansi jelas disampaikan kepada relay telah dimodifikasi dengan istilah Jika beban pra-kesalahan adalah nol, arus IA dan IC berada dalam fase dan rasio mereka adalah bilangan real. Impedansi jelas disampaikan kepada relay dalam hal ini dapat dinyatakan dalam hal impedansi sumber sebagai berikut:

Besarnya istilah ketiga dalam ungkapan ini adalah fungsi dari total impedansi dari cabang A dan B dan dapat mencapai nilai yang relatif tinggi bila kontribusi arus gangguan dari cabang C jauh lebih besar dari cabang A. Gambar 13.12 menunjukkan bagaimana relay jarak dengan karakteristik mho terletak di A dengan Zona 2 elemen set ke 120% dari pengumpan dilindungi AB, gagal melihat kesalahan di remote busbar B. titik T dalam contoh ini adalah pertengahan antara gardu A dan B dan arus kesalahan IA dan IC telah diasumsikan identik besarnya dan sudut fase. Dengan kondisi seperti ini, kesalahan tampaknya relay yang berlokasi di B ', bukan di B sehingga relay mencapai pemahaman.