Distance Relay eller Impedanserelay - Arbejdsprincip og Typer

Der findes en type relæ, der fungerer afhængigt af fejlens afstand i linjen. Mere specifikt, relæet fungerer afhængigt af impedancen mellem fejlpunktet og det punkt, hvor relæet er installeret. Disse relæer kaldes afstandsrelæ eller impedansrelæ.

Funktionsprincip for Afstands- eller Impedansrelæ

Funktionsprincippet for afstandsrelæ eller impedansrelæ er meget enkelt. Der er et spændingselement fra potentiometrisk transformer og et strømelement, der fødes fra strømtransformator i systemet. Afvigende drejetorque produceres af sekundærstrømmen fra CT, og gendannende drejetorque produceres af spændingen fra potentiometrisk transformer.

Under normale driftsforhold er gendannende drejetorque større end afvigende drejetorque. Derfor vil relæet ikke fungere. Men under fejltilfælde bliver strømmen ret stor, mens spændingen bliver mindre. Deraf bliver afvigende drejetorque større end gendannende drejetorque, og de dynamiske dele af relæet begynder at bevæge sig, hvilket til sidst lukker relæets kontakter. Derfor afhænger funktionsprincippet for afstandsrelæ tydeligt af forholdet mellem systemets spænding og strøm. Da forholdet mellem spænding og strøm er intet andet end impedans, kaldes et afstandsrelæ også for impedansrelæ.
Funktionsprincippet for sådanne relæer afhænger af den forudbestemte værdi af spænding til strøm-forhold. Dette forhold er intet andet end impedans. Relæet vil kun fungere, når dette spænding til strøm-forhold bliver mindre end dets forudbestemte værdi. Derfor kan det siges, at relæet kun vil fungere, når impedansen i linjen bliver mindre end den forudbestemte impedans (spænding/strøm). Da impedansen i en transmissionslinje er direkte proportional med dens længde, kan det nemt konkluderes, at et afstandsrelæ kun vil fungere, hvis fejlen forekommer inden for en forudbestemt afstand eller længde af linjen.

Typer af Afstands- eller Impedansrelæ

Der findes hovedsageligt to typer af afstandsrelæ–

1. Bestemt afstandsrelæ.

2. Tidsafstandsrelæ.

Lad os diskutere dem en efter en.

Bestemt Afstandsrelæ

Dette er en simpel variant af balancebeamsrelæ. Her placeres en bjælke vandret og støttes af en hengsel i midten. En ende af bjælken trækkes nedad af magnetisk kraft fra spændingsbobinen, der fødes fra potentiometrisk transformer forbundet til linjen. Den anden ende af bjælken trækkes nedad af magnetisk kraft fra strømbobinen, der fødes fra strømtransformator forbundet i serie med linjen. På grund af drejetorquen, som disse to nedadgående kræfter producerer, holder bjælken på en ligevægtspunkt. Drejetorquen fra spændingsbobinen fungerer som gendannende drejetorque, og drejetorquen fra strømbobinen fungerer som afvigende drejetorque.

Under normale driftsforhold er gendannende drejetorque større end afvigende drejetorque. Derfor forbliver kontakterne for dette afstandsrelæ åbne. Når der opstår en fejl i forsyningen, under beskyttelseszonen, falder spændingen i forsyningen, og samtidig øges strømmen. Forholdet mellem spænding til strøm, altså impedansen, falder under den forudbestemte værdi. I denne situation trækker strømbobinen bjælken mere stærkt end spændingsbobinen, derfor tilter bjælken for at lukke relæets kontakter, og dermed vil kredsløbsbryderen, der er forbundet til dette impedansrelæ, springe.

Tidsafstands-Impedansrelæ

Denne forsinkelse justerer automatisk sin driftstid i forhold til afstanden fra relæet til fejlpunktet. Tidsafstands-impedansrelæet vil ikke kun fungere afhængigt af spænding til strøm-forholdet, men dets driftstid afhænger også af værdien af dette forhold. Det betyder,

Konstruktion af Tidsafstands-Impedansrelæ

Relæet består hovedsageligt af et strømdrevet element som en dobbeltvindingstype induktiv overstrømrelæ. Spindlen, der bærer disken af dette element, er forbundet ved hjælp af en spiralformet fjederkopling til en anden spindel, der bærer brostykket af relækontakterne. Broen holdes normalt i åben position af en armatur, der holdes mod polfladen af en elektromagnet, der er ansporet af spændingen i den kredsløb, der skal beskyttes.

Funktionsprincip for Tidsafstands-Impedansrelæ

Under normale driftsforhold er trækkevægten fra armaturen, der fødes fra PT, større end kraften, der genereres af induktionselementet, derfor forbliver relækontakterne i åben position. Når der opstår en kortslutningsfejl i transmissionslinjen, øges strømmen i induktionselementet. Så begynder induktionselementet at rotere. Rotationshastigheden af induktionselementet afhænger af fejlniveauet, altså mængden af strøm i induktionselementet. Som rotationen af disken fortsætter, vindes spiralformet fjederkopling op, indtil spændingen i fjederen er tilstrækkelig til at trække armaturen væk fra polfladen af den spændingsansporede magnet.

Vinklen, som disken rejser, før relæet virker, afhænger af trækkevægten fra den spændingsansporede magnet. Jo større trækkevægt, jo større vil rejsningen af disken være. Trækkevægten af denne magnet afhænger af linjespændingen. Jo større linjespænding, jo større vil trækkevægten være, og dermed længere vil rejsningen af disken være, altså driftstiden er proportional med V.
Igen, rotationshastigheden af induktionselementet er omtrent proportional med strømmen i dette element. Derfor er tiden for funktion invers proportional med strømmen.

Derfor er tiden for relæets funktion,

Erklæring: Respektér originalen, godt artikel fortjener at deles, hvis der er krænkelse kontakt og slet.