Negatív sorrend relé

Definíció

A negatív sorrendű relé, más néven nem egyensúlyos fázis-relé, olyan eszköz, amely az elektromos rendszert védje a negatív sorrendű összetevőkkel szemben. Fő feladata, hogy védelmet nyújtjon generátork és motorek számára nem egyensúlyos terhelések ellen, amelyek általában fázis-fázis hibák miatt alakulnak ki. Ilyen hibák esetén a negatív sorrendű összetevők túlmelegedést és mechanikai stresszt okozhatnak az elektromos gépekben, ami súlyos károkat eredményezhet, ha nincs megfelelő kezelés.

Működési elv és jellemzők

A negatív sorrendű relé speciális szűrő áramkört tartalmaz, amely csak a negatív sorrendű összetevőkre ad választ az elektromos rendszerben. Mivel még a relatíve kis mértékű túlmenő áram is veszélyes működési feltételeket hozhat létre, a relét alacsony árambeállítással konfigurálják. Ez lehetővé teszi, hogy rövidesen reagáljon apró egyensúlytalanságokra, mielőtt ezek komoly problémákká változnának.

Bár a negatív sorrendű relé földre van kapcsolva, ez a földkapcsolás elsősorban a fázis-föld hibák elleni védelemre szolgál. Azonban nem közvetlenül csillapítja a fázis-fázis hibákat; inkább feladata, hogy észlelje a negatív sorrendű összetevőket, amelyek ilyen hibáknak a tünetei, és megfelelő védelmi intézkedéseket indítson el.

Építés

A negatív sorrendű relé építése az alábbi ábrán látható. Négy ellenállást tartalmaz, amelyek Z1, Z2, Z3 és Z4 jelölésekkel vannak ellátva, és hídáramkörben vannak összekapcsolva. Ezeket az ellenállásokat áramerősítők táplálnak, amelyek mintavételezik az áramot a védett rendszerből. A relé működési tekercse a hídáramkör közepén található. Ez a specifikus elrendezés lehetővé teszi, hogy a relé pontosan érzékelje a negatív sorrendű összetevők jelenlétét és nagyságát a híd ágai közötti feszültségkülönbségek elemzésével, így megbízható és pontos működést biztosít az elektromos rendszerek védelméhez.

A negatív sorrendű relé áramkörében a Z1 és Z3 ellenállások tiszta ellenállás jelleműek, míg a Z2 és Z4 ellenállások mind ellenállásos, mind induktív tulajdonságokkal bírnak. A Z2 és Z4 ellenállások értékeit oly módon állították be, hogy a rajtuk áthaladó áramok mindig 60 fokkal lassabban haladják le, mint a Z1 és Z3 ellenállásokon áthaladó áramok.

Amikor az áram az A csomóponthoz érkezik, két ágban osztódik, nevezetes I1 és I4. Jelentősen, az I4 áram pontosan 60 fokkal lassabb, mint az I1 áram. Ez a specifikus fáziskülönbség-kapcsolat alapvető a negatív sorrendű relé megfelelő működéséhez, lehetővé téve, hogy pontosan érzékelje és reagáljon a negatív sorrendű összetevőkre az elektromos rendszerben.

Hasonlóképpen, a B fázisból származó áram a C csomópontban két egyenlő részre bontódik, I3 és I2, ahol az I2 60 fokkal lassabb, mint az I3.

Az I4 áram 30 fokkal lassabb, mint az I1. Hasonlóképpen, az I2 30 fokkal lassabb, mint az IB, míg az I3 30 fokkal gyorsabb, mint az IB. A B csomóponton áthaladó áram az I1, I2 és IY algebrai összege. Ez a precíz szögkapcsolat és az áramösszegzés a B csomópontban kulcsfontosságú a negatív sorrendű relé megfelelő működéséhez, lehetővé téve, hogy pontosan érzékelje a nem egyensúlyos állapotokat az elektromos rendszerben a fázis- és nagyságkülönbségek elemzésével.

Pozitív sorrendű áram folyása

A pozitív sorrendű összetevőket ábrázoló fázordiagram az alábbi ábrán látható. Ha a terhelés egyensúlyban van, a negatív sorrendű áram hiányzik. Ilyen körülmények között a relén áthaladó áram a következő egyenlettel írható le. Ez a kapcsolat a kiegyensúlyozott terhelés, a negatív sorrendű áram hiánya és a relén áthaladó áram között alapvető a normál működés és a védelmi funkciók megértéséhez az elektromos rendszerben.

Egyensúlyban lévő rendszer működése

Ezért a relé aktív marad egy kiegyensúlyozott elektromos rendszer működése közben, folyamatosan figyelő és készen áll a potenciális anomáliákra való reagálásra.

Negatív sorrendű áram folyása

Ahogy a fenti ábra mutatja, az I1 és I2 áramok egyenlő nagyságúak. Egyenlő és ellentétes természetük miatt egymást kiejtik. Így csak az IY áram áthalad a relé működési tekercsein. A minimális túlterhelésekkel járó, de gyorsan komoly rendszerproblémákká váló hatások ellen, a relé árambeállítása alacsonyabb, mint a normál teljes terhelési áram. Ez a finom kalibráció lehetővé teszi, hogy a relé rövidesen érzékelje és reagáljon a negatív sorrendű összetevők által okozott egyensúlytalanságokra.

Nulla sorrendű áram folyása

A nulla sorrendű áram esetén az I1 és I2 áramok 60 fokkal fáziskülönbséggel vannak elhelyezve. Ezek két áram eredménye fázisban egyezik meg az IY árrammal. Így a relé működési tekercse egy olyan teljes árammal találkozik, amely pontosan kétszerese a nulla sorrendű áramnak. Fontos megjegyezni, hogy a áramerősítőket (CT) delta-kapcsolatban összekapcsolva, a relét inaktívvá tehetjük a nulla sorrendű áramokra. Ebben a delta-kapcsolatban a nulla sorrendű áramok nem áthaladnak a relén, így lehetőséget ad a bizonyos típusú hibákat a rendszer védelmi igényeinek megfelelően selektíven szűrni vagy kihagyni.

Indukciós típusú negatív sorrendű relé

Az indukciós típusú negatív fázissorrendű relé építése hasonló az indukciós típusú túlmenő áramrelé építéséhez. Metáldarabot, általában alumínium tekercset tartalmaz, amely két elektromagnes között forog: egy felső és egy alsó elektromagnes között.

A felső elektromagnes két tekercset tartalmaz. A felső elektromagnes elsődleges tekercse a védett vonalhoz csatlakoztatott áramerősítő (CT) másodlagos oldalához van csatlakoztatva. Ugyanakkor a felső elektromagnes másodlagos tekercse sorban van kapcsolva az alsó elektromagnes tekereceivel.

A relé elsődleges tekercsének középső kapcsolata miatt három terminálja van. Az R fázis, CT-k és segédtranszformátor segítségével a relé felső fele energiát kap, míg a Y fázis a relé alsó fele. A segédtranszformátort úgy állították be, hogy kimenete 120 fokkal lassabb, mint a hagyományos 180 fok.

Pozitív sorrendű áramok esetén történő működés

Pozitív sorrendű áramok jelenlétekor az IR és IY áramok ellentétes irányban haladnak át a relé elsődleges tekerecein. Az I’R és I’Y áramok egyenlő nagyságúak. Ez a kiegyensúlyozott áramfolyás biztosítja, hogy a relé inaktív állapotban maradjon, mivel nincs netto erő, ami aktiválná.

Negatív sorrendű áramok esetén történő működés

Hiba esetén a negatív sorrendű I áram folyik át a relé elsődleges tekercsén. Ez a negatív sorrendű áram zavarja a relé egyensúlyát, és sorozatban indítja el a relé aktiválását és a védelmi műveletet.

A relé működését akkor indítja, amikor a hibaáram nagysága meghaladja a relé előre beállított értékét. Ez azt jelenti, hogy amikor a hibaáram elegendően nagy ahhoz, hogy meghaladjon a relé konkrét küszöbértékét, a relé aktiválódik, és védelmi funkcióját végzi az elektromos rendszerben.