Διαφορικό Συστήμα Προστασίας

Ορισμός

Ένα ρελέ διαφορικής προστασίας είναι ένα ρελέ του οποίου η λειτουργία βασίζεται στη φάση δύο ή περισσότερων ηλεκτρικών μεγεθών. Λειτουργεί με βάση την αρχή της σύγκρισης της φάσης και της μέγεθους των ίδιων ηλεκτρικών μεγεθών.

Παράδειγμα

Πάρτε για παράδειγμα τη σύγκριση των εισερχόμενων και εξερχόμενων ρευμάτων μιας γραμμής μεταφοράς. Εάν το μέγεθος του εισερχόμενου ρεύματος της γραμμής μεταφοράς υπερβαίνει αυτό του εξερχόμενου ρεύματος, αυτό υποδεικνύει ότι ένα επιπλέον ρεύμα ρέει μέσω της λόγω παρανορμαλίας. Αυτή η διαφορά στο ρεύμα μπορεί να ενεργοποιήσει το ρελέ διαφορικής προστασίας.

Βασικές Συνθήκες Λειτουργίας

Για ένα ρελέ διαφορικής προστασίας να λειτουργήσει σωστά, πρέπει να εκπληρωθούν οι εξής συνθήκες:

• Το δίκτυο στο οποίο χρησιμοποιείται το ρελέ πρέπει να διαθέτει δύο ή περισσότερα παρόμοια ηλεκτρικά μεγέθη.

• Αυτά τα μεγέθη πρέπει να έχουν μια φάση διατάραξης περίπου 180º.

Τα ρελέ διαφορικής προστασίας χρησιμοποιούνται για την προστασία διάφορων ηλεκτρικών συστατικών, όπως γεννήτριες, μετατροπείς, διανομείς, μεγάλα μοτέρ και συνδετικοί άνοδοι. Μπορούν να ταξινομηθούν ως εξής:

• Ρελέ Διαφορικής Ροής

• Ρελέ Διαφορικής Τάσης

• Ρελέ Προσαρμοσμένης ή Ποσοστιαίας Διαφορικής

• Ρελέ Ισορροπίας Διαφορικής Τάσης

Ρελέ Διαφορικής Ροής

Το ρελέ διαφορικής ροής είναι ένα είδος ρελέ που ανιχνεύει και ανταποκρίνεται στη διαφορά φάσης μεταξύ της ροής που εισέρχεται σε ένα ηλεκτρικό σύστημα και της ροής που εξέρχεται από αυτό. Η παρακάτω εικόνα απεικονίζει μια διάταξη όπου ρελέ υπερροής είναι συνδεδεμένα ώστε να λειτουργούν ως ρελέ διαφορικής προστασίας.

Η διάταξη του ρελέ υπερροής απεικονίζεται στην παρακάτω εικόνα. Η κεντρική γραμμή υποδεικνύει το τμήμα που προορίζεται να προστατευτεί. Οι μετατροπείς ρεύματος (CTs) είναι τοποθετημένοι στα δύο άκρα του προστατευόμενου ζώνης. Τα δευτερεύοντα των μετατροπέων είναι συνδεδεμένα σε σειρά μέσω πιλοτικών καλωδίων. Ως αποτέλεσμα, τα ρεύματα που εκτελούνται στους CTs ρέουν στην ίδια κατεύθυνση. Το παρατηρητικό κύκλωμα του ρελέ είναι συνδεδεμένο με τα δευτερεύοντα των CTs.

Κατά την κανονική λειτουργία, τα μέγεθη των ρευμάτων στα δευτερεύοντα των μετατροπέων ρεύματος (CTs) είναι ίδια, προκαλώντας μηδενικό ρεύμα να ρέει μέσω του παρατηρητικού κύκλωμα. Ωστόσο, όταν συμβαίνει παρανορμαλία, τα μέγεθη των ρευμάτων στα δευτερεύοντα των CTs γίνονται άνισα, προκαλώντας το ρελέ να ξεκινήσει τη λειτουργία του.

Ρελέ Προσαρμοσμένης ή Ποσοστιαίας Διαφορικής

Το ρελέ προσαρμοσμένης ή ποσοστιαίας διαφορικής είναι το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο είδος ρελέ διαφορικής προστασίας. Η διάταξή του είναι παρόμοια με αυτή του ρελέ διαφορικής ροής. Η βασική διαφορά είναι η προσθήκη ενός επιπλέον κυκλώματος περιορισμού, το οποίο είναι συνδεδεμένο με τα πιλοτικά καλώδια, όπως απεικονίζεται στην παρακάτω εικόνα.

Το παρατηρητικό κύκλωμα είναι συνδεδεμένο στη μέση του κυκλώματος περιορισμού. Όταν συμβαίνει ρεύμα παρανορμαλίας, το ρεύμα στους μετατροπείς ρεύματος γίνεται ανισορροπημένο. Ωστόσο, αυτό το πρόβλημα αντιμετωπίζεται αποτελεσματικά από το κύκλωμα περιορισμού.

Ρελέ Διαφορικής Προσαρμοσμένης Τύπου Ενδυνάμωσης

Το ρελέ διαφορικής προσαρμοσμένης τύπου ενδυνάμωσης διαθέτει ένα δίσκο που περιστρέφεται ελεύθερα μεταξύ ηλεκτρομαγνήτων. Κάθε ηλεκτρομαγνήτης είναι εξοπλισμένος με έναν κύκλος από ασήμι, ο οποίος μπορεί να κινείται είσοδος και έξοδος του ηλεκτρομαγνήτη. Ο δίσκος επηρεάζεται από τα στοιχεία περιορισμού και λειτουργίας, προκαλώντας μια συνολική δύναμη που δρα επάνω του.

Όταν η θέση του κυκλώματος από ασήμι είναι ισορροπημένη για και τα δύο στοιχεία λειτουργίας και περιορισμού, η αποτέλεσμα δύναμη που επηρεάζει τον κύκλο γίνεται μηδενική. Ωστόσο, αν ο κύκλος κινείται προς τον σίδηρο, άνισες δυνάμεις θα ασκηθούν στον κύκλο λόγω της συνδυασμένης επιρροής των κυκλώματος λειτουργίας και περιορισμού.

Ρελέ Ισορροπίας Διαφορικής Τάσης

Το ρελέ διαφορικής ροής δεν είναι κατάλληλο για την προστασία διανομέων. Για την προστασία διανομέων, χρησιμοποιούνται ρελέ ισορροπίας διαφορικής τάσης. Σε μια διάταξη ρελέ ισορροπίας διαφορικής τάσης, δύο ίδιοι μετατροπείς ρεύματος είναι τοποθετημένοι στα δύο άκρα της προστατευόμενης ζώνης και συνδεδεμένοι μέσω πιλοτικών καλωδίων.

Αυτά τα ρελέ είναι συνδεδεμένα σε σειρά με τα δευτερεύοντα των μετατροπέων ρεύματος. Είναι διαμορφωμένα με τέτοιο τρόπο ώστε να μην ρέει ρεύμα μέσα τους κατά την κανονική λειτουργία. Το ρελέ ισορροπίας διαφορικής τάσης χρησιμοποιεί μετατροπείς ρεύματος με κενό κύκλωμα, όπου οι τάσεις εκτελούνται ανάλογα με το ρεύμα που ρέει μέσα τους.

Όταν συμβαίνει παρανορμαλία μέσα στην προστατευόμενη ζώνη, τα ρεύματα στους μετατροπείς ρεύματος (CTs) γίνονται ανισορροπημένα. Αυτή η ανισορροπία διαταράσσει τις τάσεις στα δευτερεύοντα των CTs. Ως αποτέλεσμα, ρεύμα ξεκινά να ρέει μέσω του παρατηρητικού κυκλώματος του ρελέ. Συνεπώς, το ρελέ ενεργοποιείται και εκδίδει έναν διαταγή στον διακόπτη, προκαλώντας τον να τριπλωθεί και να απομονώσει τον ελλειμματικό τμήμα του κύκλου.