ऋजुविपरीत अनुक्रम रिले

परिभाषा

नकारात्मक अनुक्रम रिले, जिसे असंतुलित दशा रिले के रूप में भी जाना जाता है, नकारात्मक अनुक्रम घटकों से विद्युत प्रणाली की रक्षा करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसका प्राथमिक कार्य फेज-से-फेज दोषों के कारण उत्पन्न असंतुलित लोडों से जनरेटरों और मोटरों की रक्षा करना है। ऐसे दोषों के दौरान, नकारात्मक अनुक्रम घटक विद्युत मशीनों में अतिरिक्त गर्मी और यांत्रिक तनाव पैदा कर सकते हैं, जो यदि उचित रूप से संबोधित नहीं किया जाता है, तो गंभीर क्षति का कारण बन सकता है।

कार्य सिद्धांत और विशेषताएं

नकारात्मक अनुक्रम रिले में एक विशेष फ़िल्टर सर्किट शामिल है जो केवल विद्युत प्रणाली में उपस्थित नकारात्मक अनुक्रम घटकों पर चुनिंदा रूप से प्रतिक्रिया करता है। यह देखते हुए कि नकारात्मक अनुक्रम घटकों के कारण होने वाले एक निम्न मात्रा के ओवरकरंट भी खतरनाक संचालन की स्थितियों पैदा कर सकते हैं, रिले को एक कम विद्युत धारा सेटिंग के साथ कॉन्फ़िगर किया गया है। इससे यह छोटी-छोटी असंतुलनताओं को पहले से जान सकता है और उन्हें बड़ी समस्याओं में बदलने से पहले तत्काल प्रतिक्रिया कर सकता है।

हालांकि नकारात्मक अनुक्रम रिले को ग्राउंड किया गया है, लेकिन यह ग्राउंडिंग मुख्य रूप से फेज-से-पृथ्वी दोषों से रक्षा करने के लिए है। हालांकि, यह सीधे फेज-से-फेज दोषों को नहीं मिटाता; बल्कि, इसकी भूमिका ऐसे दोषों के लक्षणात्मक नकारात्मक अनुक्रम घटकों को निर्धारित करना और उचित सुरक्षात्मक कार्रवाई को ट्रिगर करना है।

निर्माण

नकारात्मक अनुक्रम रिले का निर्माण नीचे दिए गए आंकड़े में दर्शाया गया है। इसमें Z1, Z2, Z3, और Z4 नामक चार प्रतिरोध शामिल हैं, जो एक ब्रिज कॉन्फ़िगरेशन में एक दूसरे से जुड़े हुए हैं। इन प्रतिरोधों को विद्युत धारा ट्रांसफार्मर द्वारा ऊर्जापूर्ण किया जाता है, जो संरक्षित प्रणाली से विद्युत धारा का नमूना लेते हैं। रिले का ऑपरेटिंग कोइल इस ब्रिज सर्किट के मध्य बिंदुओं से जुड़ा होता है। यह विशेष व्यवस्था रिले को ब्रिज बाहों पर वोल्टेज अंतर के विश्लेषण द्वारा नकारात्मक अनुक्रम घटकों की उपस्थिति और मात्रा को सटीक रूप से संवेदन करने में सक्षम बनाती है, जिससे विद्युत प्रणालियों की सुरक्षा के लिए विश्वसनीय और सटीक संचालन सुनिश्चित होता है।

नकारात्मक अनुक्रम रिले के सर्किट में, Z1 और Z3 शुद्ध रिसिस्टिव विशेषताएं प्रदर्शित करते हैं, जबकि Z2 और Z4 दोनों रिसिस्टिव और इंडक्टिव गुण रखते हैं। Z2 और Z4 के प्रतिरोध के मूल्यों को ऐसे तय किया जाता है कि उनके माध्यम से गुजरने वाली धाराएं Z1 और Z3 के माध्यम से गुजरने वाली धाराओं से 60 डिग्री के कोण से पीछे रहती हैं।

जब धारा A जंक्शन तक पहुंचती है, तो यह I1 और I4 नामक दो शाखाओं में विभाजित हो जाती है। महत्वपूर्ण रूप से, धारा I4, धारा I1 से ठीक 60 डिग्री पीछे रहती है। यह विशिष्ट फेज-अंतर संबंध नकारात्मक अनुक्रम रिले के उचित कार्य करने के लिए मूलभूत है, जिससे यह विद्युत प्रणाली के अंदर नकारात्मक अनुक्रम घटकों को सटीक रूप से निर्धारित और प्रतिक्रिया करने में सक्षम होता है।

इसी तरह, फेज B से आई धारा C जंक्शन पर I3 और I2 नामक दो बराबर घटकों में विभाजित होती है, I2, I3 से 60º पीछे रहता है।

धारा I4, I1 से 30 डिग्री पीछे रहती है। इसी तरह, I2, IB से 30 डिग्री पीछे रहता है, जबकि I3, IB से 30-डिग्री की दूरी पर आगे रहता है। जंक्शन B से गुजरने वाली धारा I1, I2, और IY के बीजगणितीय योग के बराबर होती है। यह विशिष्ट फेज-अंतर संबंध और जंक्शन B पर धारा का योग नकारात्मक अनुक्रम रिले के उचित कार्य करने के लिए महत्वपूर्ण है, जिससे यह विद्युत प्रणाली के अंदर असंतुलित स्थितियों को इन धाराओं के फेज और मात्रा के अंतर के विश्लेषण द्वारा सटीक रूप से निर्धारित करने में सक्षम होता है।

सकारात्मक अनुक्रम धारा का प्रवाह

नीचे दिए गए आंकड़े में सकारात्मक अनुक्रम घटकों को दर्शाने वाला फेजर आरेख दिखाया गया है। एक स्थिति में जहाँ लोड संतुलित हो, नकारात्मक अनुक्रम धारा अनुपस्थित रहती है। ऐसी परिस्थितियों में, रिले से गुजरने वाली धारा निम्न समीकरण द्वारा वर्णित की जा सकती है। यह संतुलित लोड स्थिति, नकारात्मक अनुक्रम धारा की अनुपस्थिति, और रिले से गुजरने वाली धारा के बीच का संबंध विद्युत प्रणाली के सामान्य संचालन और सुरक्षात्मक कार्यों को समझने के लिए मूलभूत है।

संतुलित स्थितियों में कार्य

इस प्रकार, रिले एक संतुलित विद्युत प्रणाली के संचालन के दौरान सक्रिय रहता है, जिससे निरंतर निगरानी और किसी भी संभावित असामान्यता के लिए तैयारी सुनिश्चित होती है।

नकारात्मक अनुक्रम धारा का प्रवाह

ऊपर दिए गए आंकड़े में दिखाए गए अनुसार, धाराएं I1 और I2 समान मात्रा की होती हैं। उनकी समान और विपरीत प्रकृति के कारण, वे एक दूसरे को रद्द कर देती हैं। इस परिणामस्वरूप, केवल धारा IY रिले के ऑपरेटिंग कोइल्स से गुजरती है। यह सुनिश्चित करने के लिए कि भले ही छोटे ओवरलोड भी जल्दी से गंभीर प्रणाली समस्याओं में बदल न जाएं, रिले की धारा सेटिंग को नियमित फुल-लोड रेटिंग धारा से कम रखा जाता है। यह संवेदनशील कैलिब्रेशन रिले को नकारात्मक अनुक्रम घटकों के कारण होने वाली असंतुलित स्थितियों को तत्काल निर्धारित और प्रतिक्रिया करने में सक्षम बनाता है।

शून्य अनुक्रम धारा का प्रवाह

शून्य अनुक्रम धारा की स्थिति में, धाराएं I1 और I2 एक दूसरे से 60 डिग्री के कोण से फेज-विस्थापित होती हैं। इन दो धाराओं का परिणाम धारा IY के फेज के साथ एकरेखी होता है। इस परिणामस्वरूप, रिले के ऑपरेटिंग कोइल में शून्य अनुक्रम धारा की मात्रा का दोगुना धारा प्रवाहित होता है। यह ध्यान देने योग्य है कि वर्तनी ट्रांसफार्मर (CTs) को डेल्टा कॉन्फ़िगरेशन में जोड़कर, रिले को शून्य अनुक्रम धाराओं के लिए अकार्यक्षम बनाया जा सकता है। इस डेल्टा कनेक्शन सेटअप में, शून्य अनुक्रम धाराएं रिले से गुजरती नहीं हैं, जिससे निश्चित प्रकार की दोष धाराओं को चुनिंदा रूप से फिल्टर किया या बायपास किया जा सकता है, प्रणाली की सुरक्षा की आवश्यकताओं के आधार पर।

प्रेरणात्मक प्रकार का नकारात्मक अनुक्रम रिले

प्रेरणात्मक प्रकार का नकारात्मक फेज अनुक्रम रिले एक प्रेरणात्मक प्रकार के ओवरकरंट रिले के निर्माण के समान है। इसमें एक धातु का डिस्क, आमतौर पर एल्यूमिनियम कोइल से बना, दो इलेक्ट्रोमैग्नेट्स: ऊपरी इलेक्ट्रोमैग्नेट और निचला इलेक्ट्रोमैग्नेट के बीच घूमता है।

ऊपरी इलेक्ट्रोमैग्नेट में दो वाइंडिंग्स होती हैं। ऊपरी इलेक्ट्रोमैग्नेट की प्राथमिक वाइंडिंग रेखा की सुरक्षा के लिए जोड़े गए वर्तनी ट्रांसफार्मर (CT) के द्वितीयक भाग से जुड़ी होती है। इसके अलावा, ऊपरी इलेक्ट्रोमैग्नेट की द्वितीयक वाइंडिंग निचले इलेक्ट्रोमैग्नेट की वाइंडिंग के श्रृंखलाबद्ध रूप से जुड़ी होती है।

केंद्रीय टैपिंग की उपस्थिति के कारण, रिले की प्राथमिक वाइंडिंग में तीन टर्मिनल होते हैं। फेज R, CTs और एक सहायक ट्रांसफार्मर की मदद से रिले के ऊपरी आधे भाग को ऊर्जापूर्ण करता है, जबकि फेज Y निचले आधे भाग को ऊर्जापूर्ण करता है। सहायक ट्रांसफार्मर को विशेष रूप से 120º के कोण से लगाने के लिए ट्यून किया जाता है, न कि पारंपरिक 180º के कोण से।

सकारात्मक अनुक्रम धाराओं के साथ कार्य

जब सकारात्मक अनुक्रम धाराएं उपस्थित होती हैं, तो धाराएं IR और IY रिले की प्राथमिक वाइंडिंग में विपरीत दिशाओं में प्रवाहित होती हैं। धाराएं I’R और I’Y समान मात्रा की होती हैं। यह संतुलित धारा प्रवाह सुनिश्चित करता है कि रिले निष्क्रिय रहता है, क्योंकि इसके संचालन को ट्रिगर करने के लिए कोई शुद्ध बल नहीं होता।

नकारात्मक अनुक्रम धाराओं के साथ कार्य

दोष की स्थिति में, नकारात्मक अनुक्रम धारा I रिले की प्राथमिक वाइंडिंग में प्रवाहित होती है। यह नकारात्मक अनुक्रम धारा रिले के भीतर संतुलन को बिगाड़ती है, जिससे रिले का संचालन और उसके बाद की सुरक्षात्मक कार्रवाई की श्रृंखला शुरू हो जाती है।

रिले अपना संचालन शुरू करेगा जब दोष धारा की मात्रा रिले के पूर्व-सेट मान से अधिक हो जाएगी। यह अर्थ है कि जब दोष धारा रिले के लिए निर्धारित विशिष्ट थ्रेशहोल्ड से बड़ी हो जाती है, तो रिले अपनी सुरक्षात्मक कार्यवाही के लिए ट्रिगर हो जाता है और विद्युत प्रणाली के भीतर अपना कार्य करता है।