Differensjalspesifikk relé

Definisjon

En differensialbeskyttelsesrelé er en som fungerer basert på faseforskjellen mellom to eller flere elektriske størrelser. Den opererer ut fra prinsippet om å sammenligne fasevinkelen og størrelsen på de samme elektriske størrelsene.

Eksempel

Ta sammenligningen av inngangstrøm og utgangstrøm i en overføringslinje som eksempel. Hvis størrelsen på inngangstrømmen i overføringslinjen overstiger den av utgangstrømmen, indikerer det at det er en økning i strømmen grunnet en feil. Denne forskjellen i strøm kan aktivere differensialbeskyttelsesrelén.

Nødvendige betingelser for funksjon

For at en differensialbeskyttelsesrelé skal fungere riktig, må følgende betingelser være oppfylt:

• Nettverket der relén brukes bør ha to eller flere like elektriske størrelser.

• Disse størrelsene bør ha en faseforskyvning på omtrent 180º.

Differensialbeskyttelsesreléer brukes for å beskytte ulike elektriske komponenter som generatorer, transformatorer, fôrere, store motorer og busbarer. De kan klassifiseres som følger:

• Strømdifferensrelé

• Spændingsdifferensrelé

• Forhøyet eller prosentvis differensrelé

• Spenningsbalansedifferensrelé

Strømdifferensrelé

Et strømdifferensrelé er en type relé som oppdager og reagerer på faseforskjellen mellom strømmen som går inn i et elektrisk system og strømmen som går ut av det. Figuren nedenfor viser en oppsett der overstrømreléer er koblet til for å fungere som en differensrelé.

Konfigurasjonen av overstrømreléen er vist i figuren nedenfor. Stiplet linjen indikerer seksjonen som skal beskyttes. Strømtransformatorer (CTs) er plassert på begge ender av den beskyttede zonen. Sekundærspolene til disse transformatorer er koblet sammen i serie via pilotledninger. Dette resulterer i at strømmene indusert i CT-ene flyter i samme retning. Operasjonsbobinen til relén er koblet til sekundærspolene av CT-ene.

Under normale driftsbetingelser er størrelsen på strømmene i sekundærspolene av strømtransformatorer (CTs) identiske, noe som fører til at ingen strøm flyter gjennom operasjonsbobinen. Når det skjer en feil, blir størrelsen på strømmene i CT-sekundærene ulik, noe som aktiverer relén til å starte å virke.

Forhøyet eller prosentvis differensbobin

Den forhøyde eller prosentvise differensreléen er den mest brukte typen differensrelé. Konfigurasjonen er lik strømdifferensreléen. Hovedforskjellen ligger i inkluderingen av en ekstra restriktiv bobin, som er koblet i pilotledningen, som vist i figuren nedenfor.

Operasjonsbobinen er koblet midt i restriktivbobinen. Når det skjer en feilstrøm, blir strømforkortelsen i strømtransformatorer ubalansert. Dette problemet løses effektivt av restriktivbobinen.

Induksjonstype forhøyet differensrelé

Induksjonstype forhøyet differensrelé har en plate som roterer fritt mellom elektromagneter. Hver elektromagnet er utstyrt med en kupfer skygge ring, som kan bevege seg inn og ut av elektromagnet. Platen påvirkes av både restriktive og operative elementer, noe som resulterer i en nettokraft som virker på den.

Når posisjonen av skygge ringen er balansert for både operative og restriktive elementer, blir den resulterende dreiekreften på ringen null. Hvis ringen beveger seg mot jernkjernen, vil ulike dreiekrefter virke på ringen på grunn av kombinasjonen av operative og restriktive bobiner.

Spenningsbalansedifferensrelé

Strømdifferensreléen er dårlig egnet for å beskytte fôrere. For å beskytte fôrere, brukes spenningsbalansedifferensreléer isteden. I et oppsett med spenningsbalansedifferensrelé, er to identiske strømtransformatorer plassert på hver ende av den beskyttede zonen og koblet sammen via pilotledninger.

Disse reléene er koblet i serie med sekundærspolene av strømtransformatorer. De er konfigurert slik at ingen strøm passerer gjennom dem under normal drift. Spenningsbalansedifferensreléen bruker luftkjerne-strømtransformatorer, hvor spenninger induceres proporsjonalt med strømmen som flyter gjennom dem.

Når det skjer en feil innenfor den beskyttede zonen, blir strømmene i strømtransformatorer (CTs) ubalanserte. Denne ubalansen forstyrrer spenningene i CT-sekundærspolene. Dermed begynner strøm å flyte gjennom operasjonsbobinen til relén. Som resultat aktiveres relén og gir en kommando til kretsskyveren, som da tripes og isolerer den defekte delen av kretsen.