Relé za negativnu sekvencu

Definicija

Relé za negativnu sekvencu, takođe poznat kao relé za nebalansiranu fazu, dizajniran je da štiti električni sistem od komponenata negativne sekvence. Njegov primarni zadatak je zaštititi generatora i motore od nebalansiranih opterećenja, koja obično nastaju zbog grešaka između faza. Kada takve greške nastanu, komponente negativne sekvence mogu uzrokovati prekomerno zagrevanje i mehanički stres na električnim mašinama, što može dovesti do ozbiljnog oštećenja ako se pravilno ne reše.

Način rada i karakteristike

Relé za negativnu sekvencu uključuje specijalizovani filter kola koji selektivno reaguje samo na komponente negativne sekvence prisutne u električnom sistemu. Uzimajući u obzir da čak i relativno mala veličina prekomernog toka uzrokovanog komponentama negativne sekvence može stvoriti opasne uslove rada, relé je podešen sa niskom tokom. To mu omogućava da detektuje i brzo reaguje na subtilne nebalanse pre nego što se oni eskaliraju u veće probleme.

Iako je relé za negativnu sekvencu zazemljen, ovo zazemljenje uglavnom služi za zaštitu od grešaka između faze i zemlje. Međutim, ne smanjuje direktno greške između faza; umesto toga, njegova uloga je da detektuje komponente negativne sekvence koje su simptomatske za takve greške i aktivira odgovarajuće zaštitne akcije.

Konstrukcija

Konstrukcija reléa za negativnu sekvencu prikazana je na slici ispod. Ima četiri impedansa, označena kao Z1, Z2, Z3 i Z4, koji su povezani u mostovu konfiguraciju. Ovi impedansi su napajani transformatorima struja, koji uzorkuju električni tok iz sistema pod zaštitom. Radni cefal reléa je povezan sa srednjim tačkama ovog mostovog kola. Ova specifična konfiguracija omogućava reléu da precizno detektuje prisustvo i veličinu komponenata negativne sekvence analizirajući razlike naponih padova između ramena mosta, omogućavajući pouzdan i precizan rad za zaštitu električnih sistema.

U kolu reléa za negativnu sekvencu, Z1 i Z3 pokazuju isključivo otpornosne karakteristike, dok Z2 i Z4 imaju i otpornosne i induktivne osobine. Vrijednosti impedansi Z2 i Z4 su pažljivo podešene tako da tokovi koji prođu kroz njih stalno kasne tokovima koji teče kroz Z1 i Z3 za ugao od 60 stepeni.

Kada tok stigne do spojnog čvora A, dijeli se na dve grane, I1 i I4. Značajno, tok I4 kasni tok I1 za tačno 60 stepeni. Ova specifična fazi - razlika veza je fundamentalna za pravilan rad reléa za negativnu sekvencu, omogućavajući mu da precizno detektuje i reaguje na komponente negativne sekvence unutar električnog sistema.

Slično tome, tok iz faze B dijeli se na spojnom čvoru C na dve jednake komponente I3 i I2, I2 kasni I3 za 60º.

Tok I4 kasni I1 za ugao od 30 stepeni. Slično tome, I2 kasni IB za 30 stepeni, dok I3 vodi IB za isti 30 - stepeni margine. Tok koji teče kroz spojni čvor B jednak je algebarskoj sumi I1, I2 i IY. Ova precizna fazi - veza i suma toka na spojnom čvoru B su ključne za pravilan rad reléa za negativnu sekvencu, osiguravajući mu sposobnost preciznog detektovanja nebalansiranih stanja unutar električnog sistema analizirajući faze i razlike magnituda između ovih toka.

Tok pozitivne sekvence

Fazorski dijagram koji prikazuje komponente pozitivne sekvence prikazan je na slici ispod. U scenariju kada je opterećenje u balansiranom stanju, tok negativne sekvence odsutan je. U takvim okolnostima, tok koji prođe kroz relé može se opisati sljedećom jednačinom. Ova veza između balansiranog stanja opterećenja, odsustva toka negativne sekvence i toka kroz relé je fundamentalna za razumevanje normalnog rada i zaštitnih funkcija unutar električnog sistema.

Rad u balansiranim uslovima

Zato relé ostaje aktivan tokom rada balansiranog električnog sistema, osiguravajući kontinuiran nadzor i spremnost da reaguje na bilo kakve potencijalne anomalije.

Tok negativne sekvence

Kao što je prikazano na gornjoj slici, toci I1 i I2 imaju jednaku magnitudu. Zbog njihove jednake i suprotne prirode, efektivno se one neutralizuju. Kao rezultat, samo tok IY prolazi kroz radne ceve reléa. Da bi se zaštitili od štetnih efekata čak i manjih preopterećenja, koji se mogu brzo eskalirati u ozbiljne probleme sistema, postavljanje toka reléa je namjerno držano niže od normalnog punog opterećenja. Ova osetljiva kalibracija omogućava reléu da brzo detektuje i reaguje na nebalansirane stanja uzrokovane komponentama negativne sekvence.

Tocak nulte sekvence

U slučaju nulte sekvence, toci I1 i I2 su fazi pomaknuti jedan od drugog za ugao od 60 stepeni. Rezultantni tok ova dva toka poređan je u fazi sa tokom IY. Kao rezultat, radna cev reléa iskusava ukupan tok koji je tačno dva puta veći od magnitude nulte sekvence. Važno je napomenuti da povezivanjem transformatora struje (CT) u delta konfiguraciju, relé se može isključiti za nulte sekvence. U ovom postavljanju delta veze, nulte sekvence ne teku kroz relé, pružajući način da selektivno filtriraju ili preskoče određene vrste grešaka toka u skladu sa zahtevima zaštite sistema.

Indukcijski tip reléa za negativnu faznu sekvencu

Konstrukcija indukcijskog tipa reléa za negativnu faznu sekvencu slična je konstrukciji indukcijskog tipa reléa za prekomerni tok. Ima metalnu disk, obično izrađenu od aluminijske cevi, koja rotira između dva elektromagneta: gornjeg elektromagneta i donjeg elektromagneta.

Gornji elektromagnet opremljen je sa dva navijanja. Primarno navijanje gornjeg elektromagneta povezano je sa sekundarnom stranom transformatora struje (CT) povezanog sa linijom pod zaštitom. Srednjim putem, sekundarno navijanje gornjeg elektromagneta povezano je serijalno sa navijanjima donjeg elektromagneta.

Zahvaljujući prisustvu centar tapiranja, primarno navijanje reléa ima tri terminala. Faza R, uz pomoć CT-ova i pomoćnog transformatora, energizuje gornji deo reléa, dok faza Y energizuje donji deo. Pomoćni transformator specifično je podešen tako da njegov izlaz kasni za ugao od 120º umjesto konvencionalnih 180º.

Rad sa pozitivnim tokovima sekvence

Kada su prisutni pozitivni tokovi sekvence, toci IR i IY teku kroz primarna navijanja reléa u suprotnim smjerovima. Toci I’R i I’Y imaju jednaku magnitudu. Ovaj balansirani tok osigurava da relé ostane u neaktivnom stanju, jer nema neto sile da pokrene njegov rad.

Rad sa negativnim tokovima sekvence

U slučaju greške, tok negativne sekvence I indukovan je da teče kroz primarno navijanje reléa. Ovaj tok negativne sekvence ruši ravnotežu unutar reléa, pokrećući niz događaja koji dovode do aktivacije i zatim zaštitne akcije reléa.

Relé će započeti svoj rad kada magnituda greškastog toka premaši predpostavljenu vrijednost reléa. To znači da kada greškasti tok postane dovoljno veliki da premaši specifičnu granicu određenu za relé, relé se aktivira kako bi izvršio svoju zaštitnu funkciju unutar električnog sistema.