Fark Koruma Rölesi

Tanım

Diferansiyel koruma rölesi, iki veya daha fazla elektriksel niceliğin faz farkına dayalı olarak çalışan bir röle türüdür. İşlemesi, aynı elektriksel niceliklerin faz açısını ve büyüklüğünü karşılaştırarak gerçekleştirilir.

Örnek

Bir iletim hattının giriş ve çıkış akımlarının karşılaştırılmasını örnek olarak alalım. Eğer iletim hattının giriş akımı, çıkış akımından büyükse, bu, bir arızadan dolayı hattan ek akımın aktığını gösterir. Bu akım farkı, diferansiyel koruma rölesini etkinleştirebilir.

Çalışma İçin Gerekli Koşullar

Bir diferansiyel koruma rölesinin düzgün çalışabilmesi için aşağıdaki koşullar yerine getirilmelidir:

• Rölenin kullanıldığı ağ, iki veya daha fazla benzer elektriksel niceliğe sahip olmalıdır.

• Bu nicelikler yaklaşık 180º faz farkına sahip olmalıdır.

Diferansiyel koruma röleleri, jeneratörler, transformatörler, besleyiciler, büyük motorlar ve şina çubukları gibi çeşitli elektriksel bileşenlerin korunması için kullanılır. Aşağıdaki şekilde sınıflandırılabilirler:

• Akım Diferansiyel Rölesi

• Gerilim Diferansiyel Rölesi

• Yanal veya Yüzde Diferansiyel Rölesi

• Gerilim Dengesi Diferansiyel Rölesi

Akım Diferansiyel Rölesi

Akım diferansiyel rölesi, bir elektrik sisteminin içine giren ve dışına çıkan akımlar arasındaki faz farkını tespit eden ve buna tepki veren bir röle türüdür. Aşağıdaki şekil, aşırı akım rölelerinin diferansiyel röle olarak işlev görmesi için bağlantılı olduğu bir düzeni göstermektedir.

Aşağıdaki şekilde aşırı akım rölesinin konfigürasyonu gösterilmiştir. Noktalı çizgi, korunması amaçlanan bölümü belirtmektedir. Akım dönüştürücüler (CT'ler), korunan bölgenin her iki ucunda yerleştirilmiştir. Bu dönüştürücülerin ikincil kısımları, pilot kablolar aracılığıyla seri olarak bağlanmıştır. Bu nedenle, CT'lerde üretilen akımlar aynı yönde akar. Rölenin çalışma bobini, CT'lerin ikincil kısımlarına bağlanmıştır.

Normal çalışma koşullarında, akım dönüştürücülerin (CT'lerin) ikincil kısımlarındaki akımların büyüklükleri eşittir ve bu nedenle çalışma bobininde akım akmaz. Ancak, bir arıza oluştuğunda, CT ikincil kısımlarındaki akımların büyüklükleri eşit olmayacak şekilde değişir ve bu, rölenin çalışmasına neden olur.

Yanal veya Yüzde Diferansiyel Bobin

Yanal veya yüzde diferansiyel rölesi, en yaygın kullanılan diferansiyel röle türüdür. Konfigürasyonu, akım diferansiyel rölesine benzerdir. Ana fark, pilot kablolara bağlı olan ek bir fren bobininden kaynaklanır, bu durum aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

Çalışma bobini, fren bobinin orta noktasına bağlanmıştır. Bir arıza akımı olduğunda, akım dönüştürücülerdeki akım oranı dengesiz hale gelir. Ancak, bu sorun, fren bobini tarafından etkili bir şekilde çözülmektedir.

Endüksiyon Tipi Yanal Diferansiyel Röle

Endüksiyon tipi yanal diferansiyel röle, elektromagnete serbestçe dönen bir disk içerir. Her elektromagnet, içine girip çıkabilecek bir bakır gölge halkası ile donatılmıştır. Disk, hem fren hem de çalışma elemanlarından etkilendiği için üzerine net bir kuvvet etkiler.

Gölge halkasının pozisyonu, çalışma ve fren elemanları için dengede olduğunda, halkaya etki eden sonuçtaki tork sıfır olur. Ancak, halka demir çekirdeğe doğru hareket ederse, çalışma ve fren bobinlerinin birleşik etkisiyle halkaya eşit olmayan torklar uygulanır.

Gerilim Dengesi Diferansiyel Rölesi

Akım diferansiyel rölesi, besleyicilerin korunması için uygun değildir. Besleyicilerin korunması için, gerilim dengesi diferansiyel röleleri kullanılır. Gerilim dengesi diferansiyel röle düzeninde, korunan bölgenin her iki ucunda iki özdeş akım dönüştürücü bulunur ve pilot kablolar aracılığıyla bağlanırlar.

Bu röleler, akım dönüştürücülerin ikincil kısımlarıyla seri olarak bağlanmıştır. Normal çalışma sırasında, rölelerden hiçbir akım geçmemesi sağlanmıştır. Gerilim dengesi diferansiyel röle, akımın orantısında voltaj üreten hava çekirdekli akım dönüştürücüler kullanır.

Korunan bölgede bir arıza olduğunda, akım dönüştürücülerindeki (CT'lerdeki) akımlar dengesiz hale gelir. Bu dengesizlik, CT ikincil kısımlarındaki voltajları bozar. Sonuç olarak, rölenin çalışma bobininden akım başlar. Bu, rölenin çalışmasına ve devre kesiciye komut vererek hatın hatalı bölümünün izole edilmesine neden olur.