Negatieve Rij Volgrelais

Definitie

Een negatieve rijrelais, ook bekend als een ongebalanceerde fase relais, is ontworpen om het elektrische systeem te beschermen tegen negatieve rijcomponenten. Het primaire doel ervan is generatoren en motoren te beschermen tegen ongebalanceerde belastingen, die meestal voorkomen door fase-tot-fase fouten. Wanneer zulke fouten optreden, kunnen de negatieve rijcomponenten overmatige verwarming en mechanische spanning in elektrische machines veroorzaken, wat mogelijk kan leiden tot ernstige schade indien niet correct aangepakt.

Werkingsprincipe en kenmerken

Het negatieve rijrelais bevat een gespecialiseerd filtercircuit dat alleen reageert op negatieve rijcomponenten die aanwezig zijn in het elektrische systeem. Aangezien zelfs een relatief kleine hoeveelheid overstroming veroorzaakt door negatieve rijcomponenten gevaarlijke werkomstandigheden kan creëren, is het relais ingesteld met een lage stroominstelling. Dit stelt het in staat om subtiel ongebalanceerde toestanden snel te detecteren en te reageren voordat ze verergeren tot grotere problemen.

Hoewel het negatieve rijrelais aangesloten is op aarde, dient deze aarding primair ter bescherming tegen fase-tot-aarde fouten. Het verminder echter niet direct fase-tot-fase fouten; in plaats daarvan is de rol ervan om de negatieve rijcomponenten te detecteren die symptomen zijn van dergelijke fouten en passende beschermende acties uit te lokken.

Constructie

De constructie van het negatieve rijrelais wordt weergegeven in de onderstaande figuur. Het heeft vier impedanties, aangeduid als Z1, Z2, Z3 en Z4, die in een brugconfiguratie zijn verbonden. Deze impedanties worden gevoed door stroomtransformatoren, die de elektrische stroom van het te beschermen systeem monitoren. De werkspoel van het relais is verbonden met de middelpunten van dit brugcircuit. Deze specifieke configuratie stelt het relais in staat om de aanwezigheid en grootte van negatieve rijcomponenten nauwkeurig te detecteren door de spanningsverschillen tussen de brugarmen te analyseren, waardoor betrouwbare en precieze werking voor de bescherming van elektrische systemen mogelijk wordt.

In het circuit van het negatieve rijrelais hebben Z1 en Z3 uitsluitend weerstandseigenschappen, terwijl Z2 en Z4 zowel weerstands- als inductieve eigenschappen bezitten. De waarden van de impedanties Z2 en Z4 zijn zorgvuldig afgestemd zodat de stromen die erdoorheen gaan consistent 60 graden achter de stromen die door Z1 en Z3 gaan, liggen.

Wanneer de stroom de kruising A bereikt, splitst deze zich in twee takken, namelijk I1 en I4. Belangrijk is dat de stroom I4 exact 60 graden achter de stroom I1 ligt. Deze specifieke fasenverhouding is fundamenteel voor de juiste werking van het negatieve rijrelais, waardoor het in staat is om negatieve rijcomponenten binnen het elektrische systeem nauwkeurig te detecteren en te reageren.

Op soortgelijke wijze splitst de stroom van fase B bij kruising C in twee gelijke componenten I3 en I2, waarbij I2 exact 60º achter I3 ligt.

De stroom I4 ligt 30 graden achter I1. Op dezelfde manier ligt I2 30 graden achter IB, terwijl I3 30 graden voor IB ligt. De stroom die door kruising B loopt, is gelijk aan de algebraïsche som van I1, I2 en IY. Deze precieze hoekverhouding en stroomsommatatie bij kruising B zijn cruciaal voor de juiste werking van het negatieve rijrelais, waardoor het in staat is om ongebalanceerde toestanden binnen het elektrische systeem nauwkeurig te detecteren door de fase- en grootteverschillen tussen deze stromen te analyseren.

Stroomloop Positieve Rij

De fasordiagram die de positieve rijcomponenten weergeeft, is afgebeeld in de onderstaande figuur. In een scenario waarin de belasting in evenwicht is, is de negatieve rijstroom afwezig. Onder dergelijke omstandigheden kan de stroom die door het relais loopt, worden omschreven door de volgende vergelijking. Deze relatie tussen de evenwichtige belastingsituatie, het ontbreken van negatieve rijstroom en de stroom door het relais is fundamenteel voor het begrijpen van de normale werking en beschermende functies binnen het elektrische systeem.

Werking Onder Evenwichtige Omstandigheden

Dus blijft het relais actief tijdens de werking van een evenwichtig elektrisch systeem, waardoor continu monitoring en paraatheid om te reageren op eventuele anomalieën gewaarborgd is.

Stroomloop Negatieve Rij

Zoals in de bovenstaande figuur wordt getoond, hebben de stromen I1 en I2 gelijke grootte. Vanwege hun gelijke en tegengestelde aard, neutraliseren ze elkaar effectief. Als gevolg hiervan trekt alleen de stroom IY door de werkspoelen van het relais. Om te beschermen tegen de schadelijke effecten van zelfs minimale overbelasting, die snel kunnen escaleren naar ernstige systeemprestaties, wordt de stroominstelling van het relais bewust lager gehouden dan de normale volle belastingspanning. Deze gevoelige kalibratie stelt het relais in staat om snel te reageren op ongebalanceerde toestanden veroorzaakt door negatieve rijcomponenten.

Stroomloop Nul Rij

Bij nulrijstroom zijn de stromen I1 en I2 60 graden van elkaar verschoven. Het resultaat van deze twee stromen is in fase met de stroom IY. Daarom ervaart de werkspoel van het relais een totale stroom die precies twee keer de grootte van de nulrijstroom is. Het is belangrijk op te merken dat door de stroomtransformatoren (CT's) in een deltaconfiguratie aan te sluiten, het relais onwerkzaam kan worden gemaakt voor nulrijstromen. In deze deltaverbinding setup stromen nulrijstromen niet door het relais, waardoor een manier wordt geboden om selectief bepaalde types van foutstromen te filteren of omzeilen, afhankelijk van de beschermingsvereisten van het systeem.

Inductie Type Negatieve Rij Relais

De constructie van een inductie type negatieve faserij relais lijkt sterk op die van een inductie type overstromingsrelais. Het heeft een metalen schijf, meestal vervaardigd uit een aluminium spoel, die roteert tussen twee elektromagneten: een bovenste elektromagneet en een onderste elektromagneet.

De bovenste elektromagneet is uitgerust met twee windingen. De primaire winding van de bovenste elektromagneet is verbonden met de secundaire zijde van de stroomtransformator (CT) die is aangesloten op de lijn die beschermd wordt. Tegelijkertijd is de secundaire winding van de bovenste elektromagneet in serie verbonden met de windingen van de onderste elektromagneet.

Vanwege de aanwezigheid van een centrale tapping, heeft de primaire winding van het relais drie terminals. Fase R, met behulp van CT's en een hulptransformator, voedt de bovenste helft van het relais, terwijl fase Y de onderste helft voedt. De hulptransformator is specifiek afgesteld zodat de uitgang 120º achterloopt in plaats van de conventionele 180º.

Werking Met Positieve Rijstromen

Wanneer positieve rijstromen aanwezig zijn, stromen IR en IY door de primaire windingen van het relais in tegengestelde richtingen. De stromen I’R en I’Y hebben gelijke grootte. Deze evenwichtige stroomloop zorgt ervoor dat het relais in een inactieve toestand blijft, omdat er geen netto kracht is om de werking te activeren.

Werking Met Negatieve Rijstromen

Bij het optreden van een fout wordt negatieve rijstroom I geïnduceerd om door de primaire winding van het relais te stromen. Deze negatieve rijstroom verstoort het evenwicht binnen het relais, waardoor een reeks gebeurtenissen in gang wordt gezet die leiden tot de activatie van het relais en vervolgens tot beschermende actie.

Het relais zal zijn werking starten zodra de grootte van de foutstroom de vooraf ingestelde waarde van het relais overschrijdt. Dit betekent dat wanneer de foutstroom groot genoeg is om de specifieke drempelwaarde van het relais te overschrijden, het relais wordt geactiveerd om zijn beschermende functie binnen het elektrische systeem uit te voeren.