Negatiivijärjestysrelay

Määritelmä

Negatiivinen järjestysrelaissi, myös tunnettu epätasapainorelaissina, on suunniteltu suojaamaan sähköjärjestelmää negatiivisia komponentteja vastaan. Sen pääasiallinen tehtävä on suojella generaattoreita ja moottoreita epätasapainoisilta kuormilta, jotka tyypillisesti johtuvat vaihe-vaihe-virheistä. Kun tällaiset virheet tapahtuvat, negatiiviset komponentit voivat aiheuttaa liikaa lämmöntuotantoa ja mekaanista rasitusta sähkökoneissa, mikä voi johtaa vakavaan vahinkoon, jos asiaa ei käsitellä asianmukaisesti.

Toimintaperiaate ja ominaisuudet

Negatiivinen järjestysrelaissi sisältää erikoisen suodatinpiirin, joka reagoi vain sähköjärjestelmässä oleviin negatiivisiin komponentteihin. Koska jopa suhteellisen pieni ylikulutus, joka johtuu negatiivisista komponenteista, voi luoda vaarallisia toimintaolosuhteita, relaissi on asetettu alhaiseen kulutusarvoon. Tämä mahdollistaa sen, että se havaitsee ja reagoi nopeasti hienoihin epätasapainoihin ennen kuin ne muuttuvat suuremmaksi ongelmaksi.

Vaikka negatiivinen järjestysrelaissi on maanjäristetty, tämä maanjäristys suojaa pääasiassa vaihe-maa-virheitä vastaan. Se ei kuitenkaan suoraan lievitetä vaihe-vaihe-virheitä; sen sijaan sen tehtävänä on havaita negatiiviset komponentit, jotka ovat näiden virheiden oireita, ja aktivoida sopivat suojatoimet.

Rakenne

Negatiivisen järjestysrelaissin rakenne on kuvattu alla olevassa kuvassa. Siinä on neljä impedanssia, merkitty Z1, Z2, Z3 ja Z4, jotka on yhdistetty silta-asetelmaan. Nämä impedanssit saavat virtauksen virtasuuntimojen kautta, jotka ottevat näytteen sähkövirtauksesta suojattavasta järjestelmästä. Relaissin toimintakide on yhdistetty tämän silta-asetelman keskipisteisiin. Tämä erityisasento mahdollistaa relaissin tarkkanäköisen havainnon negatiivisten komponenttien läsnäolosta ja suuruudesta analysoimalla jänniteeroja silta-kytkentän kytkentöjen välillä, mikä mahdollistaa luotettavan ja tarkkanäköisen toiminnan sähköjärjestelmien suojaksi.

Negatiivisen järjestysrelaissin piirissä Z1 ja Z3 ovat pelkästään ohuttaomaisia, kun taas Z2 ja Z4 omavat sekä ohutta että induktiivisuutta. Impedanssien Z2 ja Z4 arvot on tarkasti säädetty siten, että niiden läpi kulkevat virrat pysyvät jatkuvasti 60 astetta takana verrattuna virtoihin, jotka kulkevat Z1:n ja Z3:n kautta.

Kun virta saavuttaa solmun A, se jakoontuu kahteen haaraan, nimittäin I1:een ja I4:een. Merkittävästi, virta I4 viipyy virtaa I1:stä tarkasti 60 astetta. Tämä tietty vaihe-ero on olennainen negatiivisen järjestysrelaissin oikean toiminnan kannalta, mikä mahdollistaa sen, että se havaitsee ja reagoi tarkasti negatiivisiin komponentteihin sähköjärjestelmässä.

Samoin, vaihe B:n virta jakautuu solmussa C kahteen yhtäsuureen osaan I3:een ja I2:een, I2 viipyy I3:sta 60º.

Virta I4 viipyy virtaa I1:stä 30 asteen kulmassa. Samoin, I2 viipyy IB:stä 30 asteen kulmassa, kun taas I3 etenee IB:stä samalla 30 asteen marginaalilla. Solmun B kautta kulkeva virta on yhtä suuri kuin I1, I2 ja IY:n algebrainen summa. Tämä tarkka kulmassuhde ja virtasumma solmussa B ovat olennaisia negatiivisen järjestysrelaissin oikean toiminnan kannalta, mikä varmistaa sen, että se pystyy havaitsemaan tarkasti epätasapainoiset olosuhteet sähköjärjestelmässä analysoimalla näiden virtojen vaihe- ja suuruuseroja.

Positiivisen järjestyksen virran virtaus

Phasorikaavio, joka esittää positiivisia komponentteja, on kuvattu alla olevassa kuvassa. Tilanteessa, jossa kuormitus on tasapainossa, negatiivinen järjestyksen virta puuttuu. Tällaisissa olosuhteissa relaissin kautta kulkeva virta voidaan kuvata seuraavalla yhtälöllä. Tämä suhde tasapainoiseen kuormitustilaan, negatiivisen järjestyksen virran puuttumiseen ja relaissin kautta kulkevaan virtaan on perustavanlaatuinen sähköjärjestelmän normaalin toiminnan ja suojatoimintojen ymmärtämiseksi.

Toiminta tasapainoisissa olosuhteissa

Näin ollen, relaissi pysyy aktiivisena tasapainoisen sähköjärjestelmän toiminnassa, varmistamalla jatkuvan valvonnan ja valmiuden reagoida mihin tahansa potentiaalisiin anomalioiden.

Negatiivisen järjestyksen virran virtaus

Kuten yllä olevassa kuvassa on kuvattu, virrat I1 ja I2 ovat yhtä suuria. Niiden yhtäsuuren ja päinvastaisen luonteen vuoksi ne tulevat tehokkaasti perille. Tämän vuoksi vain virta IY kulkee relaissin toimintakideen kautta. Suojautua edes pieniltä ylikuormituksilta, jotka voivat nopeasti kehkeytyä vakaviin järjestelmän ongelmiin, relaissin virta-asetus on tarkoituksella pidetty alempaa kuin normaali täysi kuormitusvirran arvo. Tämä herkkä kalibrointi mahdollistaa relaissin nopean havainnon ja reaktion epätasapainoihin, jotka johtuvat negatiivisista komponenteista.

Nollajärjestyksen virran virtaus

Nollajärjestyksen virran tapauksessa virrat I1 ja I2 ovat vaihe-eroissa 60 astetta. Näiden kahden virran tuloksena syntyy virta, joka on vaihesuhteessa sama kuin virta IY. Tämän vuoksi relaissin toimintakide kokee kokonaissuuruudeltaan kaksinkertaisen nollajärjestyksen virran. On huomioitava, että virtasuuntimien (CT) yhdistämällä deltayhdistelmässä, relaissi voidaan tehdä toimettomaksi nollajärjestyksen virreille. Tässä deltayhdistelmässä nollajärjestyksen virrat eivät kulje relaissin kautta, tarjoten keinon valikoivasti suodattaa tai ohittaa tietyntyyppisiä sijaintivirtoja järjestelmän suojatarpeiden mukaan.

Induktio-tyyppinen negatiivinen järjestysrelaissi

Induktio-tyyppisen negatiivisen vaihejärjestyksen relaissin rakenne on hyvin samankaltainen kuin induktio-tyyppisen ylikuormitusrelaissin. Siinä on metallinen levy, usein valmistettu alumiinin kierroksista, joka pyörii kahden sähkömagneti välissä: yläsähkömagnetin ja alasähkömagnetin.

Yläsähkömagnetissa on kaksi kierrosta. Yläsähkömagnetin ensimmäinen kierros on yhdistetty virtasuuntimen (CT) toiselle puolelle, joka on yhdistetty suojattavaan linjaan. Toisaalta, yläsähkömagnetin toinen kierros on yhdistetty sarjassa alasähkömagnetin kierrosten kanssa.

Keskustapauksen ansiosta relaissin ensimmäisellä kierrolla on kolme pistettä. Vaihe R, CT:n ja apuvirtasuuntimen avulla, antaa virtaa relaissin yläpuoliskolle, kun taas vaihe Y antaa virtaa relaissin alapuoliskolle. Apuvirtasuuntimia on tarkasti säädetty siten, että sen ulostulo viipyy kulmassa 120º eikä tavallisessa 180º.

Toiminta positiivisilla järjestyksen virreilla

Kun positiiviset järjestyksen virrat ovat läsnä, virrat IR ja IY kulkevat relaissin ensimmäisessä kierrossa päinvastaisiin suuntiin. Virrat I’R ja I’Y ovat yhtä suuria. Tämä tasapainoinen virran virtaus varmistaa, että relaissi pysyy passiivisena, koska siellä ei ole nettopotentiaalia aktivoida toimintoa.

Toiminta negatiivisilla järjestyksen virreilla

Virhetilanteessa negatiivinen järjestyksen virta I saadaan virtamaan relaissin ensimmäisen kierron kautta. Tämä negatiivinen järjestyksen virta häiritsee tasapainon relaississa, aloittaen tapahtumasarjan, joka johtaa relaissin aktivointiin ja siihen seuraavaan suojatoimintaan.

Relaissi aloittaa toimintansa, kun virran suuruus ylittää relaissin ennakkoon asetetun arvon. Tämä tarkoittaa, että kun virran suuruus kasvaa riittävän suureksi ylittääkseen relaissin määrätyn kynnysarvon, relaissi aktivoituu suorittamaan suojatoimintansa sähköjärjestelmässä.