Olumsal Dizi Rölesi

Tanım

Negatif diziliş rölesi, ayrıca dengesiz faz rölesi olarak da bilinir, elektrik sistemini negatif diziliş bileşenlerine karşı korumak için tasarlanmıştır. Ana fonksiyonu, genellikle faz - faz arızalarından kaynaklanan dengesiz yükler nedeniyle jeneratörleri ve motorları korumaktır. Bu tür arızalar meydana geldiğinde, negatif diziliş bileşenleri elektrik makinalarında aşırı ısınmaya ve mekanik stresse neden olabilir, bu durum uygun şekilde ele alınmazsa ciddi hasarlara yol açabilir.

Çalışma Prensibi ve Özellikleri

Negatif diziliş rölesi, elektrik sistemindeki negatif diziliş bileşenlerine sadece seçici olarak tepki veren özel bir filtre devresi içerir. Negatif diziliş bileşenlerinden kaynaklanan nispeten küçük bir miktar aşırı akım bile tehlikeli çalışma koşulları yaratabileceği için, röle düşük akım ayarıyla yapılandırılır. Bu, büyük sorunlara dönüşmeden önce ince dengesizlikleri hızlıca tespit etmesini ve tepki vermeyi sağlar.

Negatif diziliş rölesi yerleştirilmiş olsa da, bu yerleştirme çoğunlukla faz - toprak arızalarına karşı koruma sağlamak için hizmet eder. Ancak, doğrudan faz - faz arızalarını azaltmaz; bunun yerine, bu tür arızaların belirtisi olan negatif diziliş bileşenlerini tespit etme ve uygun koruma eylemlerini tetikleme görevindedir.

Yapısı

Negatif diziliş rölesinin yapısı aşağıdaki resimde gösterilmiştir. Z1, Z2, Z3 ve Z4 olarak adlandırılan dört impedans, köprü konfigürasyonunda birbirine bağlanmıştır. Bu impedanslar, korunan sisteme ait elektrik akımını örnekleme yapan akım transformatörleri tarafından beslenir. Rölenin çalışma bobini, bu köprü devresinin orta noktalarına bağlanmıştır. Bu özel düzen, köprü kollarındaki gerilim farklarını analiz ederek negatif diziliş bileşenlerinin varlığını ve büyüklüğünü doğru bir şekilde tespit etmeyi sağlar, böylece elektrik sistemlerinin güvenilir ve hassas işlemesi için koruma sağlar.

Negatif diziliş rölesinin devresinde, Z1 ve Z3 tamamen dirençsel özelliklere sahipken, Z2 ve Z4 hem dirençsel hem de endüktif özelliklere sahiptir. Z2 ve Z4 impedanslarının değerleri, bu impedanslardan geçen akımların, Z1 ve Z3 üzerinden geçen akımlardan her zaman 60 derece geride kalacak şekilde titizlikle ayarlanmıştır.

Akım A noktasına ulaştığında, I1 ve I4 olmak üzere iki şubeye bölünür. Önemli olarak, I4 akımı I1 akımından tam olarak 60 derece geride kalır. Bu spesifik faz farkı ilişkisi, negatif diziliş rölesinin doğru bir şekilde çalışması için temel olup, elektrik sistemindeki negatif diziliş bileşenlerini doğru bir şekilde tespit etmesine ve buna tepki vermeye olanak tanır.

Benzer şekilde, B fazından gelen akım C noktasında I3 ve I2 olmak üzere iki eşit bileşene bölünür, I2'nin I3'ten 60º geride kaldığı görülür.

I4 akımı, I1'den 30 derece geride kalır. Benzer şekilde, I2, IB'den 30 derece geride kalırken, I3, IB'den aynı 30 derece ileri gelir. B noktasından geçen akım, I1, I2 ve IY'nin cebirsel toplamına eşittir. Bu hassas açısal ilişki ve B noktasındaki akım toplamı, negatif diziliş rölesinin doğru bir şekilde çalışması için kritiktir, bu akımlar arasındaki faz ve büyüklük farklarını analiz ederek elektrik sistemindeki dengesiz durumları doğru bir şekilde tespit etmesini sağlar.

Pozitif Diziliş Akımının Akışı

Pozitif diziliş bileşenlerini gösteren fazör diyagramı aşağıda gösterilmiştir. Yük dengeli bir durumdayken, negatif diziliş akımı yoktur. Bu durumda, röleden geçen akım aşağıdaki denklem ile tanımlanabilir. Dengeli yük durumu, negatif diziliş akımının yokluğu ve röleden geçen akım arasındaki bu ilişki, elektrik sisteminde normal işlem ve koruma fonksiyonlarını anlamak için temeldir.

Dengeli Koşullar Altında Çalışma

Sonuç olarak, röle dengeli bir elektrik sisteminin çalışmasında aktif kalır, sürekli izleme ve potansiyel anormalliklere karşılık vermeye hazır hale getirir.

Negatif Diziliş Akımının Akışı

Yukarıdaki resimde görüldüğü gibi, I1 ve I2 akımları eşit büyüklüktedir. Eşit ve zıt doğrultuları nedeniyle birbirini etkisiz kılarlar. Sonuç olarak, sadece IY akımı rölenin çalışma bobinlerinden geçer. Hatta en küçük aşırı yükler bile hızlıca ciddi sistem sorunlarına dönüşebilir, bu nedenle rölenin akım ayarı, normal tam yük akımından daha düşük tutulur. Bu hassas ayar, rölenin negatif diziliş bileşenlerine neden olan dengesiz durumları hızlıca tespit etmesini ve buna tepki vermeyi sağlar.

Sıfır Diziliş Akımının Akışı

Sıfır diziliş akımı durumunda, I1 ve I2 akımları birbirinden 60 derece faz kayması vardır. Bu iki akımın sonucu, IY akımı ile faz uyuşur. Sonuç olarak, rölenin çalışma bobininde, sıfır diziliş akımının tam olarak iki katı büyüklüğünde bir toplam akım oluşur. Akım transformatörlerini (CT'leri) delta konfigürasyonunda bağlayarak, röleyi sıfır diziliş akımları için inaktif hale getirebilirsiniz. Bu delta bağlantı kurulumunda, sıfır diziliş akımları röle üzerinden akış yapmaz, bu da belirli tür hat akımlarını seçici olarak filtrelemek veya atlamak için bir yöntem sağlar.

Endüksiyon Tipi Negatif Diziliş Rölesi

Endüksiyon tipi negatif faz diziliş rölesinin yapısı, endüksiyon tipi aşırı akım rölesinin yapısına çok benzerdir. Genellikle alüminyum sarımından üretilmiş bir metal disk, üst ve alt iki manyet arasında döner.

Üst manyet, iki sarım ile donatılmıştır. Üst manyetin birincil sarımı, korunan hatla bağlantılı olan akım transformatörünün (CT) ikincil tarafına bağlanır. Aynı zamanda, üst manyetin ikincil sarımı, alt manyetin sarmalarıyla seri olarak bağlanır.

Merkezi bir taplama nedeniyle, rölenin birincil sarımı üç terminali vardır. R fazı, CT'ler ve yardımcı bir transformatör yardımıyla rölenin üst kısmını besler, Y fazı ise alt kısmını besler. Yardımcı transformatör, çıktısının 180º yerine 120º geriden geleceği şekilde özel olarak ayarlanmıştır.

Pozitif Diziliş Akımları ile Çalışma

Pozitif diziliş akımları olduğunda, IR ve IY akımları rölenin birincil sarmalarından zıt yönde akar. I’R ve I’Y akımları eşit büyüklüktedir. Bu dengeli akım akışı, rölenin pasif kalmasını sağlar, çünkü operasyonu tetikleyecek bir net kuvvet yoktur.

Negatif Diziliş Akımları ile Çalışma

Bir arızanın meydana geldiği durumlarda, rölenin birincil sarımından geçen negatif diziliş akımı I, röle içindeki dengede bir bozulma yaratır. Bu negatif diziliş akımı, rölenin aktivasyonuna ve ardından gelen koruma eylemine yol açan bir dizi olayı başlatır.