A Relé a kapcsolók egyik típusa, amellyel nagy áramerősségű és nagyfeszültségű eszközöket jel segítségével kapcsolnak be vagy ki. A relék különböző típusokba sorolhatók, mint például reteszelő, nád, szilárdtest, autóipari, időzítő késleltetés, differenciálrelé stb. Az energiarendszer védelmében különféle relék típusai használatosak, de ezek között egy nagyon gyakran használt relé a transzformátor védelmére, valamint a generátor helyi hibáktól való védelmére, a differenciálrelé. Ez a relé nagyon érzékeny a védelmi zónában fellépő hibákra, de kevésbé reagál a védett zónán kívül fellépő hibákra. Ez a cikk rövid tájékoztatást nyújt a differenciál relé – alkalmazásokkal való munka.
Mi az a differenciálrelé?
Azt a relét, amely akkor működik, ha a fáziskülönbség legalább két vagy több azonos elektromos mennyiségnél meghalad egy rögzített értéket, differenciálrelének nevezik. Általában a legtöbb relé akkor működik, ha bármely mennyiség meghaladja a rögzített értéket, azonban ez a relé két vagy több azonos elektromos mennyiség különbségén alapul.
A differenciálrelé feladata, hogy nagy sebességű, érzékeny és természetesen szelektív védelmet biztosítson. Ezek a relék nem nyújtanak biztonságot a gépeken és transzformátorokon belüli kanyargós tekercselési hibákhoz, mivel ezek a hibák kismértékben növelik a generált áramot, amelyek a relé felvevőérzékenysége alatt maradnak.
A differenciálrelé működési elve
A differenciálrelé a fázisszög és két vagy több azonos elektromos mennyiség nagysága közötti összehasonlítás elvén működik. Ennek a két elektromos mennyiségnek az összehasonlítása egy differenciálrelével ellátott áramkörön belül nagyon egyszerű alkalmazás és pozitív működés.
Például a vezeték bemeneti és kilépő áramához képest, ha a védett vezetéken hatalmas áram megy át, mint a onnan kilépő áram, akkor a hibán belül további áramot kell adni. Tehát a két elektromos mennyiség közötti különbség egy relét vezérelhet az áramkör szétválasztására.
Normál üzemi körülmények között a belépő és kilépő áramok fázisban és nagyságban egyenértékűek, így a relé nem fog működni. Ha azonban bármilyen hiba lép fel a rendszeren belül, akkor ezek az áramok fázisban és nagyságban nem lesznek egyenértékűek.
Ezt a fajta relét úgy használják, hogy a bemeneti és a kilépő áramellátás közötti különbség a relé működési tekercseiben. Tehát a relé tekercs a különböző áramerősségek miatt hibaállapotban feszültség alá kerülhet. Tehát ez a relé működik és megnyitja a biztosíték az áramkör kioldásához.
A fentiekben differenciálrelé áramkör , van két áramváltó, amelyek a teljesítménytranszformátor bármely oldalára csatlakoznak, például az egyik CT a primer oldalon, a másik pedig a PT szekunder oldalán ( teljesítmény transzformátor ). Ez a relé egyszerűen összehasonlítja az áramok áramlását mindkét oldalon. Ha az áramkör áramában kiegyensúlyozatlanság van, akkor ez a relé működésbe lép. Ezek a relék lehetnek áramkülönbség-, feszültségkiegyenlítő- és előfeszített differenciálrelék.
A differenciálrelék típusai
Ezek a relék három típusba sorolhatók: áramkülönbség, feszültségkiegyenlítés és százalékos differenciálrelé vagy előfeszített nyalábú relé.
Áramegyensúly differenciálrelé
Ez a differenciálrelé akkor működik, ha hiba van a védett tartományban, akkor az adott régió be- és kilépőáramában változás lesz. Tehát ha ezeket az áramokat fázisban, nagyságrendben vagy mindkettőben összehasonlítjuk, akkor a védett területen belül észlelhetjük a hibát. ha a különbség meghalad egy rögzített értéket, akkor ez a relé összehasonlítja a két áramot és kioldójelet küld a CB-nek (megszakító). A differenciálrelé védelmi áramkör csatlakozásait normál állapot vagy külső hiba esetén és belső hiba esetén a következő ábra megfelelően mutatja.
A fenti áramkör két CT-jét a védendő szakasz minden végén használják. A két CT között a relé tekercset egyszerűen az ekvipotenciális pozícióba kell csatlakoztatni, így normál körülmények között nem folyik áram a relé tekercsében. Így elkerülhető a relé hibás működése.
Normál és külső hiba esetén a fenti áramkörből a védett tartományba áramló áram áramlása megegyezik a védett tartományból kilépő áram áramlásával (I1 – I2 = 0). Ezért nem lesz áram a relé tekercsében. Tehát továbbra is üzemen kívül marad.
Hasonlóképpen, a fenti ábrán látható belső hiba esetén a védett tartományba irányuló áram áramlása eltér az azt elhagyó áram áramlásától (I1 – I2 ≠ 0). Tehát ezeket az áramáramlás-különbségeket keringő áramnak nevezzük, amely a relé működési tekercsébe kerül, és a relé akkor működik, ha az üzemi nyomaték nagyobb, mint a visszatartó nyomaték.
Feszültség egyensúly differenciálrelé
A feszültségkiegyenlítési differenciálrelé két CT-jét egyszerűen csatlakoztatni kell a védendő elem, azaz a generátor tekercsének bármely oldalára, amely a fenti ábrán látható. Ez a típusú relé egyszerűen összehasonlít két feszültséget fázisban vagy nagyságrendben, vagy mindkettőben, és leoldja a relé áramkört, ha a különbség meghaladja a rögzített értéket.
A CT primer tekercseinek hasonló áramarányai vannak, amelyek sorba vannak kötve a pilot vezetékkel. Ezeket a vezetékeket mindig két áramkörvég egyszerű csatlakoztatásával kell csatlakoztatni, amint az a fenti ábrán látható, és a CT szekunder tekercsét a relé működési tekercséhez kell csatlakoztatni.
A fenti relé áramkörben az áram áramlása a CT-k mindkét fő tekercsében azonos lesz normál működési feltételek mellett. Tehát ha az áram áramlása azonos, akkor a szekunder tekercsben a feszültség azonos lesz. Tehát a relé működési tekercsében nincs áram.
Hasonlóképpen hibás körülmények között a fázorkülönbség a primer tekercs áramain belül is fennáll. Így a második tekercsnél feszültségkülönbség van. Ekkor fáziskülönbség lesz a szekunder tekercs feszültségében, amely a relé működési tekercsére kerül, és sorba van kötve a szekunder tekercssel. Emiatt az áram áramlása ott lesz a relé működési tekercsében.
Százalékos differenciálrelé
Az alábbiakban látható a százalékos differenciálrelé sematikus diagramja, amely a. néven is ismert előfeszített sugárrelé .
A százalékos vagy előfeszített differenciálrelé sematikus elrendezése az alábbiakban látható. Ez az áramkör főleg két tekercset tartalmaz, mint például a visszatartó és egy működtető tekercs. Itt a működési tekercset egyszerűen a rögzítőtekercs középpontjához kell csatlakoztatni.
Itt a működtető tekercs hozza létre a működési nyomatékot úgy, hogy a relé működjön, míg a visszatartó tekercs előfeszítő erőt vagy visszatartó nyomatékot hoz létre, amely teljesen ellentétes a működési nyomatékkal.
Ez a relé a védett területen átfolyó differenciálárammal működik. Ha a védett területen belül nincs hiba, vagy a védett területen kívül van hiba, akkor a visszatartó nyomaték nagyobb lesz, mint az üzemi nyomaték. Tehát ez megszakítja a kioldó áramkört, és így a relé nem működik.
Ha azonban hiba van a védett területen belül, akkor az üzemi nyomaték nagyobb lesz, mint a visszatartó nyomaték. Emiatt a sugár egyszerűen lezárja a kioldó áramkört, ami kioldójelet kezdeményez a relén keresztül a CB-hez vagy a megszakítóhoz.
A fenti ekvivalens áramkörben a vezérlőtekercsen belüli differenciáláram i2 – i1, míg a visszatartó tekercs i1 + i2/2 a működtető tekercs középső csatlakozása miatt.
Tehát az i2 – i1 (differenciális üzemi áram) és az (i1 + i2)/2 (visszatartó áram) arányának mindig fix százaléka van. Ezért ez a relé a százalékos differenciálrelé . A relé működtetéséhez a differenciáláramnak nagyobbnak kell lennie ehhez a rögzített százalékhoz képest.
Előnyök
A differenciálrelé előnyei a következők.
- A digitális jelkezelés 16 bites mikroprocesszorral teljesen lehetséges.
- Ez a legjelentősebb védelem az energiarendszeren belül.
- A pontos, 16 bites analóg-digitális átalakítási módszernek köszönhetően a mérési pontosság minden beállítási tartományban nagy.
- Ezek nagyon egyszerűen adaptálhatók különböző riasztó- és alállomási rendszerekhez.
- Ezek a relék nagyon érzékenyek, mert nem tudnak különbséget tenni a kisebb hibák és a nagy terhelések között.
- Ezek a relék elkerülik a hálózaton belüli meghibásodásokat.
Hátrányok
A differenciálrelé hátrányai a következők.
- Az erősáramú áramkülönbségrelé pontosságát a vezetőkábel kapacitása befolyásolja.
- Az áramváltók ebben a relében a vezetőkábel impedanciái és konstrukciós hibák miatt nem lehet hasonló jellemzői vagy névleges értéke. Tehát ez egy relé hibás működését okozza.
- A feszültségkiegyenlítő típusú relé felépítése bonyolulttá válik a CT-k közötti tökéletes egyensúly eléréséhez.
- Ennek a relének a védelme hatékonyan használható rövidebb vezetékekhez.
Alkalmazások
A differenciálrelé alkalmazásai a következők.
- Ezt a relét nagyon gyakran használják generátorok és transzformátorok helyi hibák elleni védelmére.
- Általában ezeket a reléket elsősorban a berendezés belső hibák elleni védelmére használják. Tehát a Merz árvédelem a differenciálrelé egyik típusa, amely a generátor állórész tekercsének belső hibáitól való védelmére szolgál.
- Ez a fajta relé védi a transzformátor tekercsét.
- Tökéletesen alkalmasak kompakt tárgyak védelmére, valamint olyan energiarendszeri berendezések védelmére, mint a sínek, generátorok, reaktorok, távvezetékek, transzformátorok, betáplálók stb.
Tehát ez az egész egy differenciálmű áttekintéséről szól relé – működő alkalmazásokkal. A differenciál relének legalább kettő hasonló elektromos mennyiséggel kell rendelkeznie. Ezeknek a mennyiségeknek tartalmazniuk kell a relé működéséhez szükséges fáziseltolást. Itt egy kérdés, hogy mi a relé funkciója?
