Relé de protecció diferencial
Definició
Un relé de protecció diferencial és un dispositiu que opera en funció de la diferència de fase entre dues o més magnituds elèctriques. Funciona basant-se en el principi de comparar l'angle de fase i la magnitud de les mateixes magnituds elèctriques.
Exemple
Prenem com a exemple la comparació de les corrents d'entrada i de sortida d'una línia de transmissió. Si la magnitud de la corrent d'entrada de la línia de transmissió supera la de la corrent de sortida, indica que hi ha una corrent addicional que circula per culpa d'un defecte. Aquesta diferència de corrent pot activar el relé de protecció diferencial.
Condicions Essencials per al Funcionament
Perquè un relé de protecció diferencial funcioni correctament, s'han de complir les següents condicions:
La xarxa en què es fa servir el relé hauria de tenir dues o més magnituds elèctriques similars.
Aquestes magnituds haurien de tenir un desplaçament de fase d'aproximadament 180º.
Els relés de protecció diferencial es fan servir per protegir diversos components elèctrics com generadors, transformadors, alimentacions, motors grans i barras de distribució. Es poden classificar de la següent manera:
Relé Diferencial de Corrent
Relé Diferencial de Tensió
Relé Diferencial Biasat o Percentual
Relé Diferencial de Balanç de Tensió
Relé Diferencial de Corrent
Un relé diferencial de corrent és un tipus de relé que detecta i respon a la diferència de fase entre la corrent que entra en un sistema elèctric i la corrent que en surt. La figura següent il·lustra una disposició on els relés de sobrecorrent estan connectats per funcionar com a relé diferencial.
La configuració del relé de sobrecorrent es mostra en la figura següent. La línia puntejada indica la secció que es vol protegir. S'han col·locat transformadors de corrent (TC) a ambdós extrems de la zona protegida. Les segones de aquests transformadors estan connectades en sèrie mitjançant fils pilots. Com a resultat, les corrents induïdes als TCs flueixen en la mateixa direcció. L'espiral d'operació del relé està connectada a les segones dels TCs.
En condicions normals d'operació, les magnituds de les corrents en les segones dels transformadors de corrent (TCs) són idèntiques, resultant en una corrent nul·la que flueix a través de l'espiral d'operació. No obstant això, quan ocorre un defecte, les magnituds de les corrents en les segones dels TCs esdevenen desiguals, el que provoca que el relé comenci a operar.
Espiral Diferencial Biasat o Percentual
El relé diferencial biasat o percentual és el tipus de relé diferencial més utilitzat. La seva configuració és similar a la del relé diferencial de corrent. La principal diferència resideix en la inclusió d'una espiral adicional de retenció, que està connectada als fils pilots, com es mostra en la figura següent.
L'espiral d'operació està connectada al punt mig de l'espiral de retenció. Quan ocorre una corrent de defecte, la raó de corrent en els transformadors de corrent esdevé desequilibrada. No obstant això, aquest problema es resol efectivament amb l'espiral de retenció.
Relé Diferencial Inducció Biasat
El relé diferencial inducció biasat disposa d'un disc que gira lliurement entre electroímans. Cada electroímà té un anell de cobre d'ombra que pot moure's endins i fora de l'electroímà. El disc està influït tant pels elements de retenció com d'operació, resultant en una força neta que actua sobre ell.
Quan la posició de l'anell d'ombra està en un estat equilibrat tant per als elements d'operació com de retenció, el moment resultant que actua sobre l'anell es converteix en zero. No obstant això, si l'anell es mou cap al nucli de ferro, es produiran torques desiguals en l'anell degut a la influència combinada de les espirals d'operació i de retenció.
Relé Diferencial de Balanç de Tensió
El relé diferencial de corrent no és adequat per protegir alimentacions. Per protegir alimentacions, es fan servir relés diferencials de balanç de tensió. En una configuració de relé diferencial de balanç de tensió, es col·loquen dos transformadors de corrent idèntics a cada extrem de la zona protegida i connectats mitjançant fils pilots.
Aquests relés estan connectats en sèrie amb les segones dels transformadors de corrent. Estan configurats de manera que no passi corrent a través d'ells durant l'operació normal. El relé diferencial de balanç de tensió utilitza transformadors de corrent de nucli d'aire, on les tensions s'induïxen en proporció a la corrent que circula a través d'ells.
Quan ocorre un defecte dins de la zona protegida, les corrents en els transformadors de corrent (TCs) esdevenen desequilibrades. Aquest desequilibri interromp les tensions en les segones dels TCs. Com a conseqüència, comença a fluir corrent a través de l'espiral d'operació del relé. Com a resultat, el relé s'activa i emet una ordre al disjuntor, fent-lo trencar i aïllar la secció defectuosa del circuit.
