Das Wesentliche des gerichteten Überstromschutzes im Stromnetz

Warum gerichteter Überstromschutz?

Warum verwenden wir einen gerichteten Überstromschutz? Wann tut Fehlerstromrichtung wichtig werden Nun, das Stromnetz umfasst ein Netz von Kraftwerken, Umspannwerken und Übertragungsleitungen. Neben dem einfachen Radialsystem mit einem einzigen Einspeisungssystem gibt es andere komplexere Systeme, z. B. Systeme mit doppeltem Einspeisungssystem und parallele Abzweige in Ringform.

Das Wesentliche des gerichteten Überstromschutzes im Stromnetz (auf dem Foto: Schutzrelais ABB REF615; Kredit: MARUF KHAN über Youtube)

In vielen Fällen ist es daher nicht nur notwendig die Größe des Fehlerstroms zu kennen, aber auch seine Richtung.

Ein doppelt endgespeistes Radialsystem ist in Abbildung 1 dargestellt. In diesem Beispiel ist Die Leitung wird von beiden Enden zugeführt. Die Schutzzonen sind durch Ellipsen gekennzeichnet. Die Anforderung besteht darin, alle Leistungsschalter in einer Schutzzone zu öffnen, in der der Fehler auftritt, aber keiner der anderen.

In diesem Beispiel ist es nicht möglich, ein angemessenes Schutzschema einzurichten mit ungerichteten Schutzvorrichtungen.

Abbildung 1 - System mit doppeltem Ende

Betrachten Sie ein Fehler F_C5. Gemäß den Zonen nur die CBs 4 und 5sollte stolpern Da sich CB 3 in der Nähe von CB 4 befindet, würde es keinen großen Unterschied im Fehlerstrom geben, der durch diese beiden Leistungsschalter fließt. Daher können IDMT-IEDs (Inverse Definite Minimum Time-Schutzrelais) nicht zwischen diesen unterscheiden. Die gleiche Situation gilt für CB 5 und CB 6.

Dies bedeutet, dass die CBs 3, 4, 5 und 6 bei Verwendung von richtungsunabhängigen Geräten im Fehlerfall an F auslösen würden_C5. Es ist klar, dass wir ein Gerät brauchen, das dazu in der Lage ist Erfassen der Richtung des Fehlerstroms sowie seiner Größe.

Richtungsüberstromschutzeinrichtungen können diese Anforderung erfüllen. allerdings gegen Aufpreis. Richtungs-IEDs bestimmen die Richtung derFehlerstrom durch Messen der Spannung mit einem Spannungswandler sowie des Stroms mit einem Stromwandler und Feststellen der Phasendifferenz.

Dieser technische Artikel geht nicht ins DetailWie genau dies erreicht wird, ist jedoch ersichtlich, dass es möglich ist, die Richtung des Fehlerstroms zu bestimmen und eine Auslöseentscheidung auf dieser Grundlage zu treffen.

Betrachten Sie noch einmal einen Fehler bei F_C5. Nehmen wir diesmal an, wir haben direktionale IEDs. Wenn wir die IEDs so konfigurieren, dass sie nur dann für Überströme auslösen, wenn die Stromflussrichtung vom Bus entfernt ist, lösen CB 4 und CB 5 CB 3 und CB 6 jedoch nicht.

Zusammenfassen //

Das Überstrom-IED sollte immer dann auslösen, wenn derFehlerstrom fließt vom Bus weg, sollte aber immer dann aufhalten, wenn der Fehlerstrom in Richtung Bus fließt. Es gibt andere Situationen, die keine doppelten Quellen beinhalten. wo gerichtete Schutzvorrichtungen erforderlich sind.

Parallelförderer im Einspeisesystem

Ein Beispiel ist ein Single-End-Beschickungssystem mit Parallelbeschickern. Abbildung 2 zeigt eine Situation, in der ein Fehler auf einer der parallelen Leitungen sowohl von der fehlerhaften als auch von der fehlerhaften Leitung gespeist wird.

Abbildung 2 - Parallele Zuführungen in Einspeisesystem

Dieses Diagramm zeigt, dass ein Fehlerstrom nicht funktioniertEs fließt nur von der Quelle über CB 4, aber auch von der Quelle über CB 1, CB 2, Bus B und CB3. Wenn nicht gerichtete IEDs verwendet werden, lösen alle Schutzschalter aus und isolieren so den fehlerfreien Leitungsabschnitt zwischen (1) und (2).

Dieses Problem kann gelöst werden, indem bei (2) und (3) gerichtete IEDs eingeführt werden. Wenn die Auslöserichtung so eingestellt ist, dass sie ausgelöst wird, wenn der Fehler vom Bus entfernt ist, werden nur die LS in der erforderlichen Zone ausgelöst. Im obigen Beispiel CB 2 löst nicht aus da der Fehler in Richtung des Busses fließt.

Richtungs-IEDs sind teurer als nicht direktionale. Darüber hinaus erfordern sie die Verwendung eines zusätzlichen Spannungswandlers. Aus diesen Gründen sollten sie nur verwendet werden, wenn es absolut notwendig ist. Sie können durch Einsicht erkennen, dass in diesem Beispiel ungerichtete IEDs für die Positionen (1) und (4) ausreichen.

Ring-Hauptzufuhrsystem

Ein weiteres Beispiel, für das gerichtete IEDs erforderlich sind, ist in a Ring-Hauptzufuhrsystem, wie in Abbildung 3 dargestellt. Ein solches System ermöglicht die Aufrechterhaltung der Versorgung aller Verbraucher trotz eines Fehlers in einem beliebigen Abschnitt der Zuführung. Ein Fehler in einem Abschnitt bewirkt, dass nur die mit diesem Abschnitt verbundenen LS auslösen.

Die Energie fließt dann über den alternativen Pfad zur Last.

Schutz des Ringfeeders durch gerichtete Überstromgeräte

Abbildung 3 - Schutz des Ringfeeders durch gerichtete Überstrom-IEDs

Die gerichteten IEDs und ihre Auslöserichtung sind im Diagramm durch Pfeile angegeben. Die Doppelpfeile zeigen an ungerichtete IEDs, da diese mit in beide Richtungen fließenden Strömen auslösen.

Richtungsabhängiger Überstromschutz (VIDEO)

Referenz // Substation Automation Principles von Michael J Bergstrom