Diferencialni zaščitni rele

Definicija

Diferencialni zaščitni rele je tisti, ki deluje na osnovi faznega razlika dveh ali več električnih količin. Deluje na principu primerjanja faznega kota in velikosti istih električnih količin.

Primer

Vzemimo primer primerjave vhodnega in izhodnega toka prenosne linije. Če velikost vhodnega toka prenosne linije presega velikost izhodnega toka, to kaže, da zaradi napake teče dodatni tok skozi njo. Ta razlika v toku lahko aktivira diferencialni zaščitni rele.

Nujni Pogoji za Delovanje

Za pravilno delovanje diferencialnega zaščitnega rela morajo biti izpolnjeni naslednji pogoji:

• Omrežje, v katerem je uporabljen rele, mora imeti dve ali več podobnih električnih količin.

• Te količine morajo imeti fazno zamik približno 180º.

Diferencialni zaščitni relji se uporabljajo za zaščito različnih električnih komponent, kot so generatorji, transformatorji, prenosne linije, veliki motorji in bus-barovi. Lahko jih razvrstimo na sledeče načine:

• Toko-diferencialni rele

• Napetostno-diferencialni rele

• Strnilni ali procentualni diferencialni rele

• Napetostno-ravnotežni diferencialni rele

Toko-Diferencialni Rele

Toko-diferencialni rele je vrsta rela, ki zazna in odzove na fazno razliko med tokom, ki vstopa v električni sistem, in tokom, ki ga zapusti. Spodnja slika prikazuje postavitev, kjer so overcurrent relji povezani, da delujejo kot diferencialni rele.

Konfiguracija overcurrent relja je prikazana na spodnji sliki. Črtkana črta označuje odsek, ki je namenjen zaščiti. Tokovni transformatorji (CT) so postavljeni na obeh koncih zaščitenega območja. Sekundarni deli teh transformatorjev so povezani zaporedno preko pilotnih vod. Tako tečejo tokovi, inducirani v CT, v isti smeri. Operativni boben relja je povezan s sekundarnimi deli CT.

Pri normalnih delovnih pogojih so velikosti tokov v sekundarnih delih tokovnih transformatorjev (CT) enake, kar povzroča, da skozi operativni boben ne teče tok. Ko pa pride do napake, postanejo velikosti tokov v sekundarnih delih CT neravnotežne, kar sproži delovanje rela.

Strnilni ali Procentualni Diferencialni Boben

Strnilni ali procentualni diferencialni rele je najpogosteje uporabljen tip diferencialnega rela. Njegova konfiguracija je podobna konfiguraciji toko-diferencialnega rela. Ključna razlika je v dodatnem strnilnem bobnu, ki je povezan v pilotnih vodih, kot je prikazano na spodnji sliki.

Operativni boben je povezan na sredini strnilnega bobna. Ko pride do napake, postane razmerje tokov v tokovnih transformatorjih neravnotežno. Vendar ta težava učinkovito rešena s strnilnim bobnom.

Indukcijski Tip Strnilnega Diferencialnega Rela

Indukcijski tip strnilnega diferencialnega rela vključuje disk, ki se svobodno vrti med elektromagnetoma. Vsak elektromagnet je opremljen s kovinskim senčnim kolobarjem, ki se lahko pomika v in iz elektromagnetov. Disk je vpliven s strnilnimi in operativnimi elementi, kar povzroča neto silo, ki deluje na njega.

Ko je položaj senčnega kolobarja v ravnovesnem stanju za operativne in strnilne elemente, postane rezultantni obratni moment, ki deluje na kolobar, enak nič. Vendar, če se kolobar premakne proti železnemu jezgru, bodo na kolobar delovali neravnotežni obratni momenti zaradi kombiniranega vpliva operativnih in strnilnih bobnov.

Napetostno-Ravnotežni Diferencialni Rele

Toko-diferencialni rele ni primern za zaščito prenosnih linij. Za zaščito prenosnih linij se namesto tega uporabljajo napetostno-ravnotežni diferencialni relji. V postavitvi napetostno-ravnotežnega diferencialnega rela sta na obeh koncih zaščitenega območja postavljena dva identična tokovna transformatorja, povezana preko pilotnih vod.

Ti relji so povezani zaporedno s sekundarnimi deli tokovnih transformatorjev. So konfigurirani tako, da skozi njih ne teče tok med normalnimi delovnimi pogoji. Napetostno-ravnotežni diferencialni rele uporablja tokovne transformatorje z zračnim jezgrom, kjer se napetosti inducirajo sorazmerno s tokom, ki teče skozi njih.

Ko pride do napake znotraj zaščitenega območja, postanejo toki v tokovnih transformatorjih (CT) neravnotežni. To neravnotežje moti napetosti v sekundarnih delih CT. Torej se začne tok teči skozi operativni boben rela. Tako se rele aktivira in pošlje ukaz preklopniku, da se odpne in izolira defektan del kruga.