Релéйна защита с диференциално реле

Определение

Релето за диференциална защита е такова, чиято работа зависи от фазовото съвпадение на две или повече електрически величини. То работи по принципа на сравняване на ъгловата и числовата стойност на същите електрически величини.

Пример

Вземете сравнението на входния и изходния ток на една линия за предаване като пример. Ако величината на входния ток на линията за предаване надхвърли тази на изходния ток, това показва, че допълнителен ток протича през нея поради дефект. Тази разлика в тока може да активира релето за диференциална защита.

Основни условия за функциониране

За правилно функциониране на релето за диференциална защита трябва да са изпълнени следните условия:

• Мрежата, в която се използва релето, трябва да разполага с две или повече подобни електрически величини.

• Тези величини трябва да имат фазово преместване от приблизително 180º.

Релетата за диференциална защита се използват за защита на различни електрически компоненти като генератори, трансформатори, хранителни линии, големи мотори и шинове. Те могат да бъдат класифицирани по следния начин:

• Реле за диференциален ток

• Реле за диференциално напрежение

• Реле за диференциален ток с ограничител или процентуално диференциално реле

• Реле за баланс на диференциалното напрежение

Реле за диференциален ток

Релето за диференциален ток е вид реле, което открива и реагира на фазовата разлика между тока, влизащ в електрическата система, и тока, излизащ от нея. Фигурата по-долу илюстрира конфигурация, при която релетата за прекомерен ток са свързани, за да функционират като диференциално реле.

Конфигурацията на релето за прекомерен ток е показана на фигурата по-долу. Пунктираната линия указва секцията, която е предназначена за защита. Преобразувачи на ток (PT) са разположени на двете края на зоната, която се защитава. Вторичните обмотки на тези трансформатори са свързани последователно чрез пилотни жici. Резултатът е, че токовете, индуцирани в PT, протичат в една и съща посока. Операционната обмотка на релето е свързана с вторичните обмотки на PT.

При нормални условия на работа, величините на токовете в вторичните обмотки на преобразувачите на ток (PT) са еднакви, което води до нулев ток, протичащ през операционната обмотка. Но, когато се появи дефект, величините на токовете в вторичните обмотки на PT стават нееднакви, което активира релето да започне да работи.

Реле с ограничител или процентуално диференциално реле

Релето с ограничител или процентуално диференциално реле е най-широко използваното диференциално реле. Неговата конфигурация е подобна на тази на релето за диференциален ток. Ключовата разлика е включването на допълнителна ограничителна обмотка, която е свързана чрез пилотни жici, както е показано на фигурата по-долу.

Операционната обмотка е свързана в средата на ограничителната обмотка. Когато се появи ток от дефект, съотношението на токовете в преобразувачите на ток става несбалансирано. Този проблем обаче е ефективно решен от ограничителната обмотка.

Индукционно реле с ограничител

Индукционното реле с ограничител разполага с диск, който се върти свободно между електромагнити. Всеки електромагнит е оборудван с меден затъмняващ пръстен, който може да се движи вътре и навън от електромагнита. Диска е влияен от както ограничителния, така и операционния елемент, което води до нетна сила, действаща върху него.

Когато положението на затъмняващия пръстен е в сбалансирано състояние за операционния и ограничителния елемент, резултантният момент, действащ върху пръстена, става нула. Но, ако пръстенът се придвижи към железния ядро, ще се упражнят неравни моменти върху пръстена поради комбинираното влияние на операционната и ограничителната обмотка.

Реле за баланс на диференциалното напрежение

Релето за диференциален ток не е подходящо за защита на хранителни линии. Защитата на хранителните линии се осъществява чрез релета за баланс на диференциалното напрежение. В конфигурацията на релето за баланс на диференциалното напрежение, две идентични преобразуватели на ток са разположени на двете края на защитената зона и свързани чрез пилотни жici.

Тези релета са свързани последователно с вторичните обмотки на преобразувателите на ток. Те са конфигурирани по начин, който осигурява, че при нормална работа няма ток, минаващ през тях. Релето за баланс на диференциалното напрежение използва преобразуватели на ток без ядро, при които напреженията се индуцират пропорционално на тока, протичащ през тях.

Когато се появи дефект в защитената зона, токовете в преобразувателите на ток (PT) стават несбалансирани. Тази несбалансираност нарушава напреженията в вторичните обмотки на PT. Резултатът е, че ток започва да протича през операционната обмотка на релето. След това релето активира и издава команда към автоматичния ключ, за да го накара да се отвори и изолира дефектната част от веригата.