विभेदक संरक्षण रिले

परिभाषा

डिफ़ेरेंशियल प्रोटेक्शन रिले वह है जिसका संचालन दो या अधिक विद्युत मात्राओं के चरण अंतर पर निर्भर करता है। यह एक ही विद्युत मात्राओं के चरण कोण और परिमाण की तुलना करने के सिद्धांत पर काम करता है।

उदाहरण

एक प्रसारण लाइन के इनपुट और आउटपुट धाराओं की तुलना करने को लीजिए। यदि प्रसारण लाइन की इनपुट धारा आउटपुट धारा से अधिक हो, तो यह इंगित करता है कि किसी दोष के कारण अतिरिक्त धारा इसमें प्रवाहित हो रही है। इस धारा का अंतर डिफ़ेरेंशियल प्रोटेक्शन रिले को संचालित कर सकता है।

संचालन के लिए आवश्यक शर्तें

डिफ़ेरेंशियल प्रोटेक्शन रिले के सही ढंग से काम करने के लिए, निम्नलिखित शर्तों को पूरा किया जाना चाहिए:

• रिले का उपयोग किया गया नेटवर्क में दो या अधिक समान विद्युत मात्राएँ होनी चाहिए।

• ये मात्राएँ लगभग 180º के चरण विस्थापन की होनी चाहिए।

डिफ़ेरेंशियल प्रोटेक्शन रिले विभिन्न विद्युत घटकों जैसे जनरेटर, ट्रांसफॉर्मर, फीडर, बड़े मोटर और बस-बार की सुरक्षा के लिए प्रयोग किए जाते हैं। उन्हें निम्नलिखित प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है:

• धारा डिफ़ेरेंशियल रिले

• वोल्टेज डिफ़ेरेंशियल रिले

• पक्षपातपूर्ण या प्रतिशत डिफ़ेरेंशियल रिले

• वोल्टेज बैलेंस डिफ़ेरेंशियल रिले

धारा डिफ़ेरेंशियल रिले

धारा डिफ़ेरेंशियल रिले एक ऐसा रिले है जो विद्युत प्रणाली में प्रवेश करने वाली धारा और निकलने वाली धारा के बीच के चरण अंतर का पता लगाता है और इसका प्रतिक्रिया देता है। नीचे दिए गए आरेख में ओवरकरंट रिले को डिफ़ेरेंशियल रिले के रूप में कार्य करने के लिए जोड़ा गया है।

ओवरकरंट रिले की व्यवस्था नीचे दिए गए आरेख में दिखाई गई है। छेदित रेखा संरक्षित क्षेत्र को दर्शाती है। धारा ट्रांसफॉर्मर (CTs) संरक्षित क्षेत्र के दोनों सिरों पर स्थित हैं। इन ट्रांसफॉर्मरों के द्वितीयक भाग पायलट तारों द्वारा श्रृंखला में जोड़े गए हैं। इस परिणामस्वरूप, CTs में प्रेरित धाराएँ एक ही दिशा में प्रवाहित होती हैं। रिले का संचालन कुंडला इन CTs के द्वितीयक भाग से जुड़ा है।

सामान्य संचालन परिस्थितियों में, धारा ट्रांसफॉर्मर (CTs) के द्वितीयक भाग में धाराओं का परिमाण समान होता है, जिसके परिणामस्वरूप संचालन कुंडले में शून्य धारा प्रवाहित होती है। हालांकि, जब कोई दोष होता है, तो CTs के द्वितीयक भाग में धाराओं का परिमाण असमान हो जाता है, जिससे रिले का संचालन शुरू हो जाता है।

पक्षपातपूर्ण या प्रतिशत डिफ़ेरेंशियल कुंडला

पक्षपातपूर्ण या प्रतिशत डिफ़ेरेंशियल रिले सबसे अधिक प्रयोग किया जाने वाला डिफ़ेरेंशियल रिले का प्रकार है। इसकी व्यवस्था धारा डिफ़ेरेंशियल रिले के समान है। मुख्य अंतर एक अतिरिक्त रिस्ट्रेनिंग कुंडला को शामिल करने में है, जो पायलट तारों में जोड़ा गया है, जैसा कि नीचे दिए गए आरेख में दिखाया गया है।

संचालन कुंडला रिस्ट्रेनिंग कुंडला के मध्य बिंदु पर जोड़ा गया है। जब कोई दोष धारा होती है, तो धारा ट्रांसफॉर्मरों में धारा अनुपात असंतुलित हो जाता है। हालांकि, यह समस्या रिस्ट्रेनिंग कुंडला द्वारा प्रभावी रूप से संतुलित की जाती है।

प्रेरण टाइप पक्षपातपूर्ण डिफ़ेरेंशियल रिले

प्रेरण टाइप पक्षपातपूर्ण डिफ़ेरेंशियल रिले में एक डिस्क होती है जो इलेक्ट्रोमैग्नेट्स के बीच स्वतंत्र रूप से घूमती है। प्रत्येक इलेक्ट्रोमैग्नेट को एक तांबे का शेडिंग रिंग दिया जाता है, जो इलेक्ट्रोमैग्नेट के अंदर और बाहर चल सकता है। डिस्क दोनों रिस्ट्रेनिंग और संचालन तत्वों द्वारा प्रभावित होता है, जिसके परिणामस्वरूप इस पर एक नेट बल कार्य करता है।

जब शेडिंग रिंग की स्थिति दोनों संचालन और रिस्ट्रेनिंग तत्वों के लिए संतुलित होती है, तो रिंग पर कार्य करने वाला लगातार बल शून्य हो जाता है। हालांकि, यदि रिंग लोहे के कोर की ओर चलता है, तो संचालन और रिस्ट्रेनिंग कुंडलों के संयुक्त प्रभाव से रिंग पर असमान बल लगेंगे।

वोल्टेज बैलेंस डिफ़ेरेंशियल रिले

धारा डिफ़ेरेंशियल रिले फीडरों की सुरक्षा के लिए अनुपयुक्त है। फीडरों की सुरक्षा के लिए, वोल्टेज बैलेंस डिफ़ेरेंशियल रिले का उपयोग किया जाता है। वोल्टेज बैलेंस डिफ़ेरेंशियल रिले व्यवस्था में, दो समान धारा ट्रांसफॉर्मर संरक्षित क्षेत्र के दोनों सिरों पर रखे जाते हैं और पायलट तारों द्वारा जोड़े जाते हैं।

ये रिले धारा ट्रांसफॉर्मरों के द्वितीयक भाग के श्रृंखला में जोड़े जाते हैं। उन्हें इस प्रकार व्यवस्थित किया जाता है कि सामान्य संचालन के दौरान उनमें कोई धारा नहीं प्रवाहित होती है। वोल्टेज बैलेंस डिफ़ेरेंशियल रिले एयर-कोर धारा ट्रांसफॉर्मर का उपयोग करता है, जहाँ वोल्टेज धारा के अनुपात में प्रेरित होता है।

जब संरक्षित क्षेत्र में कोई दोष होता है, तो धारा ट्रांसफॉर्मर (CTs) में धाराओं का असंतुलन हो जाता है। यह असंतुलन CTs के द्वितीयक भाग में वोल्टेज को विघटित करता है। इस परिणामस्वरूप, रिले के संचालन कुंडले में धारा प्रवाहित होना शुरू हो जाता है। इस परिणामस्वरूप, रिले संचालित होता है और सर्किट ब्रेकर को ट्रिप करने और दोषपूर्ण भाग को अलग करने का आदेश देता है।