Differenciális védelmi relé

Definíció

A differenciális védelmi relé olyan relé, működése a két vagy több elektromos mennyiség fáziseltérése alapján áll. A működési elv azonos elektromos mennyiségek fázisszögének és nagyságának összehasonlítására épül.

Példa

Vegyük például egy áramvonal bemeneti és kimeneti áramainak összehasonlítását. Ha a hajtóművek bemeneti árama nagyobb, mint a kimeneti, azt jelzi, hogy a hiba miatt további áram folyik a vonalban. Ez az áramkülönbség aktiválhatja a differenciális védelmi relét.

Szükséges Működési Feltételek

Ahhoz, hogy a differenciális védelmi relé megfelelően működjön, a következő feltételeknek kell teljesülniük:

• A relében használt hálózatnak két vagy több hasonló elektromos mennyiséggel kell rendelkeznie.

• Ezeknek a mennyiségeknek körülbelül 180º fáziselmozdulást kell mutatniuk.

A differenciális védelmi relék különböző elektromos komponensek, mint generátorok, transzformátorok, adagolók, nagy motorkerék, és buszkusorok védelmére használhatók. Osztályozhatók a következőképpen:

• Áramdifferenciális Relé

• Feszültségdifferenciális Relé

• Irányított vagy Százalékos Differenciális Relé

• Feszültségegyensúlyi Differenciális Relé

Áramdifferenciális Relé

Az áramdifferenciális relé olyan relé, amely észleli és reagál az elektromos rendszerbe beérkező és onnan kilépő áramok fáziseltérésére. Az alábbi ábrán látható, hogyan csatlakoztathatók overcurrent relék, hogy differenciális relékké váljanak.

Az overcurrent relé konfigurációja az alábbi ábrán látható. A szaggatott vonal a védett szakaszt jelöli. Áramtranszformátorok (CT-k) helyezkednek el a védett zóna mindkét végén. Ezek transzformátorok másodlagos oldalai sorosan kapcsolódnak pilotdrótokkal. Így az áramtranszformátorokban indukált áramok ugyanabba az irányba folytatnak. A relé működési ciklusa a CT-k másodlagos oldalaihoz kapcsolódik.

Normál működési körülmények között az áramtranszformátorok (CT-k) másodlagos oldalain lévő áramok nagysága azonos, így a működési ciklusban áram nem folyik. Amikor azonban hiba történik, a CT másodlagos oldalain lévő áramok nagysága eltérővé válik, ami a relé működésének kezdődését eredményezi.

Irányított vagy Százalékos Differenciális Ciklus

Az irányított vagy százalékos differenciális relé a leggyakrabban használt differenciális relé. Konfigurációja hasonló az áramdifferenciális reléhez. A kulcsfontosságú különbség egy további megszorító ciklus, amelyet a pilotdrótokban kapcsolnak, ahogy az az alábbi ábrán látható.

A működési ciklus a megszorító ciklus közepén kapcsolódik. Amikor hibaáram történik, az áramtranszformátorokban lévő áramarány kiegyensúlyozódik. Ez a probléma hatékonyan kezelhető a megszorító cikkellel.

Indukciós Típusú Irányított Differenciális Relé

Az indukciós típusú irányított differenciális relé egy szabadon forgó lemezről áll, amely elektromagnesek között helyezkedik el. Minden elektromagnes rendelkezik réz árnyékoló gyűrűvel, amely be- és kihúzható az elektromagnesből. A lemez a működési és a megszorító elemek hatására alakul ki, ami egy nettó erőt eredményez.

Amikor az árnyékoló gyűrű pozíciója kiegyensúlyozva van mindkét működési és megszorító elem esetén, a gyűrűre ható eredő nyomaték nulla lesz. Ha azonban a gyűrű a vasszív felé tolódik, a működési és a megszorító ciklusok kombinált hatása miatt a gyűrűre egyenlőtlenséget okozó nyomatékok hatnak.

Feszültségegyensúlyi Differenciális Relé

Az áramdifferenciális relé nem alkalmas a vezetők védésére. A vezetők védésére feszültségegyensúlyi differenciális reléket használnak. Ebben a beállításban két azonos áramtranszformátor helyezkedik el a védett zóna mindkét végén, és pilotdrótokkal kapcsolódnak össze.

Ezek a relék sorosan kapcsolódnak az áramtranszformátorok másodlagos oldalaihoz. Oly módon vannak beállítva, hogy normál működési körülmények között nincs áram, ami áthalad rajtuk. A feszültségegyensúlyi differenciális relé levegőmagú áramtranszformátorokat használ, ahol a feszültség arányos az általuk áthaladó árral.

Amikor a védett zónában hiba történik, az áramtranszformátorok (CT-k) áramai kiegyensúlyozódnak. Ez a kiegyensúlyozottság megszakítja a CT másodlagos oldalain lévő feszültségeket. Ennek eredményeként áram kezd folytatni a relé működési ciklusán. Ezzel a relé aktiválódik, és parancsot ad a körzetváltóhoz, hogy az hibás részt elválaszolja a körből.