Relé za negativnu sekvenca

Definicija

Relé za negativni niz, poznat i kao relé za neizravnotežene faze, dizajniran je za zaštitu električnog sustava od komponenti negativnog niza. Njegova glavna funkcija je zaštita generatora i motora od neizravnoteženih opterećenja, koja se obično javljaju zbog grešaka između faza. Kada takve greške dođu do izražaja, komponente negativnog niza mogu uzrokovati prekomjernu zagrijavanje i mehanički stres u električnim strojevima, što može dovesti do ozbiljnog oštećenja ako se pravilno ne riješe.

Način rada i značajke

Relé za negativni niz uključuje specijalnu filter-skrivenu vezu koja selektivno reagira samo na komponente negativnog niza prisutne u električnom sustavu. S obzirom da čak i relativno mala veličina preopterećenja uzrokovanog komponentama negativnog niza može stvoriti opasne radne uvjete, relé je konfigurirano s niskim postavljanjem struje. To mu omogućuje da brzo otkrije i reagira na subtilne neravnoteže prije nego što one eskaliraju u veće probleme.

Iako je relé za negativni niz zazemljen, to zazemljenje primarno služi za zaštitu od grešaka između faze i zemlje. Međutim, to ne direktno smanjuje greške između faza; umjesto toga, njegova uloga je otkriti komponente negativnog niza koje su simptomatske takvih grešaka i pokrenuti odgovarajuće zaštitne akcije.

Konstrukcija

Konstrukcija reléa za negativni niz prikazana je na slici ispod. Ima četiri impedancije, označene kao Z1, Z2, Z3 i Z4, koje su povezane u mostovsku konfiguraciju. Ove impedancije su napajane transformatorima struje, koji uzorkuju električnu struju iz sustava pod zaštitom. Operativni cjev reléa povezan je s središnjim točkama ove mostovske skrivenog vezu. Ova specifična raspodjela omogućuje reléu da precizno osjeti prisustvo i veličinu komponenti negativnog niza analizirajući razlike napona između granaca mosta, što omogućuje pouzdan i precizan rad za zaštitu električnih sustava.

U skrivenoj vezu reléa za negativni niz, Z1 i Z3 imaju isključivo otpornosne karakteristike, dok Z2 i Z4 posjeduju i otpornosne i induktivne osobine. Vrijednosti impedanci Z2 i Z4 su pažljivo podešene tako da struja koja kroz njih prolazi stalno zapazi struju koja teče kroz Z1 i Z3 za kut od 60 stupnjeva.

Kada struja stigne do spojnog točka A, dijeli se u dvije grane, I1 i I4. Značajno je, struja I4 zapazi struju I1 točno za 60 stupnjeva. Ova specifična fazna razlika je temeljna za pravilan rad reléa za negativni niz, omogućujući mu da precizno otkrije i reagira na komponente negativnog niza unutar električnog sustava.

Slično tome, struja iz faze B dijeli se na spojnom točku C u dvije jednake komponente I3 i I2, gdje I2 zapazi I3 za 60º.

Struja I4 zapazi I1 za kut od 30 stupnjeva. Slično tome, I2 zapazi IB za 30 stupnjeva, dok I3 vodi IB za isti 30-stupanjski margine. Struja koja teče kroz spojnu točku B jednaka je algebarskoj sumi I1, I2 i IY. Ova precizna fazna relacija i suma struja na spojnoj točki B ključne su za pravilan rad reléa za negativni niz, osiguravajući njegovu sposobnost da precizno otkrije neravnoteženo stanje unutar električnog sustava analizirajući razlike u fazama i magnitudama tih struja.

Tok pozitivnog niza struje

Fazorski dijagram koji prikazuje komponente pozitivnog niza prikazan je na slici ispod. U situaciji gdje je opterećenje ravnoteženo, struja negativnog niza odsutna je. Pod takvim okolnostima, struja koja prođe kroz relé može se opisati sljedećom jednadžbom. Ova relacija između ravnoteženog stanja opterećenja, odsustva struje negativnog niza i struje kroz relé fundamentalna je za razumijevanje normalnog rada i zaštitnih funkcija unutar električnog sustava.

Rad pod ravnoteženim uvjetima

Stoga, relé ostaje aktiviran tijekom rada ravnoteženog električnog sustava, osiguravajući kontinuirani nadzor i spremnost za odgovor na bilo kakve potencijalne anomalije.

Tok struje negativnog niza

Kao što je prikazano na gornjoj slici, struje I1 i I2 imaju jednaku magnitudu. Zbog njihove jednakosti i suprotne prirode, one efektivno poništavaju jedna drugu. Stoga, samo struja IY prolazi kroz operativne cjevi reléa. Za zaštitu od štetnih učinaka čak i manjih preopterećenja, koji se mogu brzo eskalirati u ozbiljne probleme sustava, postavljanje struje reléa namjerno je niže od normalne punog opterećenja. Ova osjetljiva kalibracija omogućuje reléu da brzo otkrije i reagira na neravnoteženo stanje uzrokovano komponentama negativnog niza.

Tok nultog niza struje

U slučaju nultog niza struje, struje I1 i I2 su fazno pomaknute jedna od druge za kut od 60 stupnjeva. Rezultantne te dvije struje poravnate su u fazi sa strujom IY. Stoga, operativni cjev reléa iskusit će ukupnu struju koja je točno dvostruko veća od magnitude nultog niza struje. Važno je napomenuti da, povezivanjem transformatora struje (CT) u delta konfiguraciju, relé može biti neaktivan za nulte nizove struje. U ovoj deltasti konfiguraciji, nulte nizove struje ne prolaze kroz relé, pružajući način za selektivno filtriranje ili preskakanje određenih vrsta struja greške ovisno o zahtjevima za zaštitu sustava.

Indukcijski tip reléa za negativni niz

Konstrukcija indukcije tipa reléa za negativni niz faze slična je konstrukciji indukcije tipa reléa za preopterećenje. Ima metalički disk, obično izrađen od aluminijskog čevlja, koji rotira između dva elektromagneta: gornjeg i donjeg elektromagneta.

Gornji elektromagnet opremljen je s dvije zavojnice. Primarna zavojnica gornjeg elektromagneta povezana je s sekundarnom stranom transformatora struje (CT) povezanog s linijom pod zaštitom. Srednja zavojnica gornjeg elektromagneta povezana je u seriju s zavojnicama donjeg elektromagneta.

Zahvaljujući prisutnosti centralnog tapanja, primarna zavojnica reléa ima tri terminala. Faza R, uz pomoć CT-ova i pomoćnog transformatora, energizira gornji dio reléa, dok faza Y energizira donji dio. Pomoćni transformator posebno je podešen tako da njegov izlaz zapazi za kut od 120º umjesto standardnih 180º.

Rad s pozitivnim nizovima struje

Kada su prisutne pozitivne nizove struje, struje IR i IY teku kroz primarne zavojnice reléa u suprotnim smjerovima. Struje I’R i I’Y imaju jednake magnitude. Ovaj ravnotežni tok struje osigurava da relé ostane u neaktivnom stanju, jer nema neto sile za pokretanje njegova rada.

Rad s negativnim nizovima struje

U slučaju greške, struja negativnog niza I inducirana je da teče kroz primarnu zavojnicu reléa. Ova struja negativnog niza ruši ravnotežu unutar reléa, pokrećući niz događaja koji dovode do aktivacije reléa i naredne zaštitne akcije.

Relé će započeti svoj rad kada magnituda struje greške prevaziđe unaprijed postavljenu vrijednost reléa. To znači da kada struja greške postane dovoljno velika da premaši specifičnu granicu određenu za relé, relé se aktivira kako bi izvršio svoju zaštitnu funkciju unutar električnog sustava.