Relè di protezione linea elettrica

Definizione del Relè di Protezione dei Raccordi

Un relè di protezione dei raccordi è definito come un dispositivo che protegge i raccordi del sistema elettrico da guasti come cortocircuiti e sovraccarichi.

Misura l'impedenza (Z) della linea del raccordo utilizzando i valori di tensione (V) e corrente (I) forniti dal trasformatore di potenziale (PT) e dal trasformatore di corrente (CT). L'impedenza viene calcolata dividendo la tensione per la corrente: Z = V/I.

Il relè confronta l'impedenza misurata con un valore preimpostato che rappresenta l'impedenza massima consentita per il funzionamento normale. Se l'impedenza misurata è inferiore, c'è un guasto, e il relè invia un segnale di scatto all'interruttore per isolarlo. Il relè può anche mostrare parametri del guasto come corrente di guasto, tensione, resistenza, reattanza e distanza del guasto sul suo schermo.

La distanza del guasto è la distanza dal relè al guasto, stimata moltiplicando l'impedenza misurata per l'impedenza della linea per chilometro. Ad esempio, se l'impedenza misurata è 10 ohm e l'impedenza della linea per chilometro è 0,4 ohm/km, la distanza del guasto è 10 x 0,4 = 4 km. Conoscere questo aiuta a localizzare e riparare rapidamente il guasto.

Relè di Protezione per Distanza

Misura l'impedenza per rilevare i guasti e invia un segnale di scatto per isolare la sezione difettosa.

Caratteristica Quadrilaterale

I relè di protezione per distanza possono avere varie caratteristiche operative, incluse circolari, mho, quadrilaterali o poligonali. La caratteristica quadrilaterale è popolare nei relè numerici moderni per la sua flessibilità e precisione nella definizione delle zone di protezione.

Una caratteristica quadrilaterale è un grafico a forma di parallelogramma che definisce la zona di protezione del relè. Il grafico ha quattro assi: resistenza in avanti (R F), resistenza indietro (R B), reattanza in avanti (X F) e reattanza indietro (X B). Il grafico ha anche un angolo di pendenza chiamato angolo caratteristico del relè (RCA), che determina la forma del parallelogramma.

La caratteristica quadrilaterale può essere tracciata seguendo i seguenti passaggi:

• Imposta il valore R F sull'asse X positivo e il valore R B sull'asse X negativo.

• Imposta il valore X F sull'asse Y positivo e il valore X B sull'asse Y negativo.

• Disegna una linea da R F a X F con una pendenza di RCA.

• Disegna una linea da R B a X B con una pendenza di RCA.

• Completa il parallelogramma collegando R F a R B e X F a X B.

La zona di protezione è all'interno del parallelogramma, il che significa che se l'impedenza misurata cade all'interno di questa area, il relè scatta. La caratteristica quadrilaterale può coprire quattro quadranti di operazione:

• Primo quadrante (valori R e X positivi): Questo quadrante rappresenta un carico induttivo e un guasto in avanti dal relè.

• Secondo quadrante (R negativo e X positivo): Questo quadrante rappresenta un carico capacitivo e un guasto inverso dal relè.

• Terzo quadrante (valori R e X negativi): Questo quadrante rappresenta un carico induttivo e un guasto inverso dal relè.

• Quarto quadrante (R positivo e X negativo): Questo quadrante rappresenta un carico capacitivo e un guasto in avanti dal relè.

Zoni di Operazione

I relè di protezione per distanza hanno diverse zoni di operazione, definite dalle impostazioni di impedenza e dai ritardi temporali. Queste zoni si coordinano con altri relè per fornire protezione di backup per i raccordi adiacenti.

Le zoni di operazione tipiche per un relè di protezione per distanza sono:

• Zona 1: Questa zona copre l'80% al 90% della lunghezza del raccordo e non ha ritardo temporale. Fornisce protezione primaria per i guasti all'interno di questa zona e scatta istantaneamente.

• Zona 2: Questa zona copre il 100% al 120% della lunghezza del raccordo e ha un breve ritardo temporale (solitamente 0,3 a 0,5 secondi). Fornisce protezione di backup per i guasti oltre la zona 1 o nei raccordi adiacenti.

• Zona 3: Questa zona copre il 120% al 150% della lunghezza del raccordo e ha un ritardo temporale più lungo (solitamente 1 a 2 secondi). Fornisce protezione di backup per i guasti oltre la zona 2 o nei raccordi remoti.

• Alcuni relè possono avere anche zone aggiuntive, come la Zona 4 per l'intrusione del carico o la Zona 5 per i guasti estesi.

Criteri di Selezione

• Scegliere relè numerici invece di relè elettromeccanici o statici per una migliore performance, funzionalità, flessibilità e diagnosi.

• Scegliere relè di protezione per distanza invece di relè di protezione per sovracorrente o differenziale per raccordi lunghi o complessi.

• Scegliere caratteristiche quadrilaterali invece di caratteristiche circolari o mho per maggiore precisione e adattabilità.

• Scegliere ingressi analogici a bassa energia invece di ingressi di corrente/tensione convenzionali per ridurre le dimensioni, il peso e i rischi per la sicurezza.

• Scegliere relè di rilevazione dell'arc flash invece di relè convenzionali per un tripping più rapido e la sicurezza del personale.

Conclusione

I relè di protezione dei raccordi sono dispositivi vitali che proteggono i raccordi del sistema elettrico da vari tipi di guasti. Possono migliorare l'affidabilità, la sicurezza ed l'efficienza del sistema elettrico rilevando e isolando rapidamente i guasti, prevenendo danni alle apparecchiature e minimizzando le interruzioni di energia.

Uno dei tipi più comuni di relè di protezione dei raccordi è il relè di protezione per distanza, che misura l'impedenza della linea del raccordo utilizzando i valori di tensione e corrente forniti dal trasformatore di potenziale e dal trasformatore di corrente corrispondenti. Confronta l'impedenza misurata con un valore di impostazione predefinito, che rappresenta l'impedenza massima consentita per il funzionamento normale. Se l'impedenza misurata è inferiore al valore di impostazione, significa che c'è un guasto sulla linea del raccordo, e il relè invierà un segnale di scatto all'interruttore per isolare il guasto.

Il relè di protezione per distanza può avere diverse caratteristiche operative, come circolari, mho, quadrilaterali o poligonali. Una caratteristica quadrilaterale è una scelta popolare per i relè numerici moderni perché offre maggiore flessibilità e precisione nella definizione delle zone di protezione.

Una caratteristica quadrilaterale è un grafico a forma di parallelogramma che definisce la zona di protezione del relè. Il grafico ha quattro assi: resistenza in avanti (R F), resistenza indietro (R B), reattanza in avanti (X F) e reattanza indietro (X B). Il grafico ha anche un angolo di pendenza chiamato angolo caratteristico del relè (RCA), che determina la forma del parallelogramma.