Erityissuojausrelé

Määritelmä

Erikoisjännitesuojausrelaasi on sellainen, jonka toiminta perustuu kahden tai useamman sähköisen suureen vaihe-eroon. Se toimii vertailemalla samojen sähköisten suureiden vaihesuuntaa ja suuruutta.

Esimerkki

Otetaan esimerkiksi siirtolinjan syöttö- ja ulosjohtovirran vertailu. Jos siirtolinjan syöttövirran suuruus ylittää ulosjohtovirran, se viittaa siihen, että virhe aiheuttaa ylimääräisen virran linjassa. Tämä virran ero voi aktivoida erikoisjännitesuojausrelaasin.

Toiminnan välttämättömät ehdot

Jotta erikoisjännitesuojausrelaasi toimisi oikein, on täytettävä seuraavat ehdot:

• Relaasia käytetään verkossa, jossa on kaksi tai useampi samaa sähköistä suurta.

• Nämä suureet tulisi olla noin 180º vaihe-erossa toisistaan.

Erikoisjännitesuojausrelaatteja käytetään erilaisten sähkökomponenttien, kuten generaattorien, muuntajien, syöttölinjojen, suurten moottoreiden ja busbarien suojelemiseen. Ne voidaan luokitella seuraavasti:

• Virraseroikoissuojausrelaasi

• Jänniteseroikoissuojausrelaasi

• Vakioitu tai prosentuaalinen erikoisjännitesuojausrelaasi

• Jännite-tasapaino-erikoisjännitesuojausrelaasi

Virraseroikoissuojausrelaasi

Virraseroikoissuojausrelaasi on sellainen relaasi, joka havaitsee ja reagoi virran vaihe-eroon, joka tulee sähköjärjestelmään ja joka lähtee siitä. Alla oleva kuva havainnollistaa asettelua, jossa ylivirrasrelaatteja on yhdistetty toimimaan erikoisjännitesuojausrelaasina.

Ylivirrasrelaasin konfiguraatio on näkyvissä alla olevassa kuvassa. Pisteellinen viiva merkitsee suojattavaa osiota. Virransilmukkeet (CT) on sijoitettu suojattavan alueen molempiin päihin. Nämä silmukoiden toissijaiset ovat yhdistetty sarjassa ohjaussäädintä käyttäen. Tämän seurauksena CT:ssä aiheutuvat virrat virtaavat samaan suuntaan. Relaasin toimintakeili on yhdistetty CT:n toissijaisiin.

Normaalin toiminnan aikana virransilmukoiden (CT) toissijaisten virtojen suuruudet ovat identtiset, mikä tarkoittaa, että toimintakeilistä ei virtaa virran. Kun tapahtuu vika, CT:n toissijaisissa virtojen suuruudet eivät ole enää yhtä suuria, mikä aktivoi relaatin toimimaan.

Vakioitu tai prosentuaalinen erikoisjännitesuojauskeili

Vakioitu tai prosentuaalinen erikoisjännitesuojausrelaasi on yleisin erikoisjännitesuojausrelaasityyppi. Sen konfiguraatio on samankaltainen kuin virraseroikoissuojausrelaasilla. Avainero on lisärajoituskeili, joka on yhdistetty ohjaussäädintä käyttäen, kuten alla oleva kuva osoittaa.

Toimintakeili on yhdistetty rajoituskeilin keskipisteeseen. Kun tapahtuu vikavirta, virransilmukoiden virrasuhde tulee epätasaiseksi. Tätä ongelmaa kuitenkin ratkaistaan rajoituskeilillä.

Induktio-tyyppinen vakioitu erikoisjännitesuojausrelaasi

Induktio-tyyppinen vakioitu erikoisjännitesuojausrelaasi sisältää levyn, joka pyörii vapaasti sähkömagneeteiden välissä. Jokaisessa sähkömagneetissa on kuparin varjostusrinki, joka voi liikkua sähkömagneetin sisään ja ulos. Levy vaikuttaa sekä rajoitus- että toimintoelementteihin, mikä luo nettovoiman, joka vaikuttaa levyyn.

Kun varjostusringin sijainti on tasapainossa molemmille toiminto- ja rajoituselementeille, ringille vaikutuva resulanttinen momentti tulee nollaksi. Jos kuitenkin rinki liikkuu rautaytimen luo, eriarvoiset momentit vaikuttavat ringiin toiminto- ja rajoituskeilien yhteisvaikutuksen vuoksi.

Jännite-tasapaino-erikoisjännitesuojausrelaasi

Virraseroikoissuojausrelaasi ei sovi syöttölinjojen suojelemiseen. Syöttölinjojen suojelemiseksi käytetään jännite-tasapaino-erikoisjännitesuojausrelaaseja. Jännite-tasapaino-erikoisjännitesuojausrelaasin asettelussa kaksi identtistä virransilmukkaa on sijoitettu suojattavan alueen molempiin päihin ja ne on yhdistetty ohjaussäädintä käyttäen.

Nämä relaatit on yhdistetty sarjassa virransilmukoiden toissijaisiin. Niitä on konfiguroitu siten, ettei niiden kautta virtaa virran normaalissa toiminnassa. Jännite-tasapaino-erikoisjännitesuojausrelaasi käyttää ilma-ytimisiä virransilmukoita, joissa jännitteet aiheutuvat verrannollisesti niiden läpi kulkevaan virran.

Kun suojattavassa alueessa tapahtuu vika, virransilmukoiden (CT) virrat tulevat epätasaisiksi. Tämä epätasaus häiritsee jännitteitä CT:n toissijaisissa. Tämän seurauksena virran alkaa virtaamaan relaasin toimintakeilistä. Tämän seurauksena relaasi aktivoituu ja antaa käskyn katkaisimeen, joka katkaisee ja eristää vikallisen osan piiristä.