Relay różnicowy

Definicja

Relay różnicowy to urządzenie, którego działanie opiera się na różnicy fazowej dwóch lub więcej wielkości elektrycznych. Działa na zasadzie porównywania kąta fazowego i amplitudy tych samych wielkości elektrycznych.

Przykład

Weźmy porównanie prądów wejściowych i wyjściowych linii przesyłowej jako przykład. Jeśli amplituda prądu wejściowego do linii przesyłowej przekracza amplitudę prądu wyjściowego, oznacza to, że dodatkowy prąd płynie przez nią w wyniku uszkodzenia. Ta różnica w prądzie może aktywować relay różnicowy.

Wymagane warunki działania

Aby relay różnicowy działał prawidłowo, muszą być spełnione następujące warunki:

• Sieć, w której jest zastosowany relay, powinna posiadać dwie lub więcej podobnych wielkości elektrycznych.

• Te wielkości powinny mieć przesunięcie fazowe około 180º.

Relay różnicowe są wykorzystywane do ochrony różnych elementów elektrycznych takich jak generatory, transformery, pasy rozdzielcze, duże motory i szyny. Mogą być klasyfikowane następująco:

• Relay różnicowe prądowe

• Relay różnicowe napięciowe

• Relay różnicowe obciążone lub procentowe

• Relay różnicowe bilansu napięcia

Relay różnicowe prądowe

Relay różnicowe prądowe to typ relaya, który wykrywa i reaguje na różnicę fazową między prądem wprowadzanym do systemu elektrycznego a prądem wyprowadzanym z niego. Poniższy rysunek ilustruje układ, w którym relays przeciążeniowe są połączone, aby funkcjonować jako relay różnicowy.

Konfiguracja relaya przeciążeniowego jest przedstawiona na poniższym rysunku. Kreskowana linia wskazuje sekcję, która ma być chroniona. Transformatory prądowe (CT) są umieszczone na obu końcach strefy ochronnej. Drugie obwody tych transformatorów są połączone szeregowo poprzez przewody pilotowe. W rezultacie prądy indukowane w CT płyną w tej samej kierunku. Cewka robocza relaya jest podłączona do drugich obwodów CT.

W normalnych warunkach pracy, amplitudy prądów w drugich obwodach transformatorów prądowych (CT) są identyczne, co powoduje, że przez cewkę roboczą nie płynie żaden prąd. Jednakże, gdy wystąpi uszkodzenie, amplitudy prądów w drugich obwodach CT stają się nierówne, co powoduje, że relay zaczyna działać.

Cewka różnicowa obciążona lub procentowa

Najczęściej stosowanym typem relaya różnicowego jest relay różnicowe obciążone lub procentowe. Jego konfiguracja jest podobna do relaya różnicowego prądowego. Główna różnica polega na dodaniu dodatkowej cewki hamującej, która jest podłączona do przewodów pilotowych, jak pokazano na poniższym rysunku.

Cewka robocza jest podłączona do środka cewki hamującej. Gdy wystąpi prąd uszkodzeniowy, stosunek prądów w transformatorach prądowych staje się nierówny. Jednakże ten problem jest skutecznie rozwiązany przez cewkę hamującą.

Relay różnicowe indukcyjne obciążone

Relay różnicowe indukcyjne obciążone posiada dysk, który obraca się swobodnie między elektromagnesami. Każdy elektromagnes jest wyposażony w miedziany pierścień osłonowy, który może poruszać się w i z elektromagnesu. Dysk jest wpływany zarówno przez elementy hamujące, jak i robocze, co powoduje działanie siły netto na nim.

Gdy pozycja pierścienia osłonowego jest zrównoważona dla obu elementów roboczych i hamujących, moment obrotowy działający na pierścień staje się równy zero. Jednakże, jeśli pierścień przesunie się w stronę rdzenia żelaznego, na pierścień będą działać nierówne momenty obrotowe z powodu łącznego wpływu cewek roboczych i hamujących.

Relay różnicowe bilansu napięcia

Relay różnicowe prądowe nie jest odpowiednie do ochrony pasów rozdzielczych. Aby chronić pasy rozdzielcze, stosowane są relays różnicowe bilansu napięcia. W układzie relaya różnicowego bilansu napięcia, dwa identyczne transformatory prądowe są umieszczane na obu końcach strefy ochronnej i są połączone poprzez przewody pilotowe.

Te relays są połączone szeregowo z drugimi obwodami transformatorów prądowych. Są one skonfigurowane w taki sposób, aby w normalnych warunkach pracy żaden prąd nie płynął przez nie. Relay różnicowe bilansu napięcia wykorzystuje transformatory prądowe z rdzeniem powietrznym, gdzie napięcia są indukowane proporcjonalnie do prądu płynącego przez nie.

Gdy w strefie ochronnej wystąpi uszkodzenie, prądy w transformatorach prądowych (CT) stają się nierówne. Ta nierówność zakłóca napięcia w drugich obwodach CT. W rezultacie, prąd zaczyna płynąć przez cewkę roboczą relaya. W efekcie, relay aktywuje się i wysyła komendę do automatu, nakazując mu odłączyć i izolować uszkodzoną część obwodu.