Entfernungsschutz oder Impedanzschutz: Arbeitsprinzip und Typen
Es gibt eine Art von Relais, das je nach Entfernung des Fehlers in der Leitung funktioniert. Genauer gesagt arbeitet das Relais abhängig vom Widerstand zwischen dem Fehlerpunkt und dem Punkt, an dem das Relais installiert ist. Diese Relais werden als Distanzrelais oder Impedanzrelais bezeichnet.
Funktionsprinzip des Distanz- oder Impedanzrelais
Das Funktionsprinzip des Distanzrelais oder Impedanzrelais ist sehr einfach. Es gibt ein Spannungselement vom Spannungswandler und ein Stromelement, das vom Stromwandler der Anlage gespeist wird. Der Ablenkimpuls wird durch den Sekundärstrom des STW erzeugt, während der Rückstellimpuls durch die Spannung des Spannungswandlers erzeugt wird.
Bei normalen Betriebsbedingungen ist der Rückstellimpuls größer als der Ablenkimpuls. Daher wird das Relais nicht betätigt. Bei einem Fehler wird jedoch der Strom sehr groß, während die Spannung geringer wird. Folglich wird der Ablenkimpuls größer als der Rückstellimpuls und die beweglichen Teile des Relais beginnen sich zu bewegen, was letztendlich die Kontaktstelle des Relais schließt. Daher hängt das Funktionsprinzip des Distanzrelais eindeutig vom Verhältnis der System-spannung zum Strom ab. Da das Verhältnis von Spannung zu Strom nichts anderes als die Impedanz ist, wird ein Distanzrelais auch als Impedanzrelais bezeichnet.
Die Funktion eines solchen Relais hängt vom vorbestimmten Wert des Spannungs-Strom-Verhältnisses ab. Dieses Verhältnis ist nichts anderes als die Impedanz. Das Relais wird nur dann betätigt, wenn dieses Spannungs-Strom-Verhältnis unter seinen vorbestimmten Wert fällt. Daher kann man sagen, dass das Relais nur dann betätigt wird, wenn die Impedanz der Leitung kleiner als die vorbestimmte Impedanz (Spannung/Strom) wird. Da die Impedanz einer Übertragungsleitung direkt proportional zu ihrer Länge ist, kann man leicht schlussfolgern, dass ein Distanzrelais nur dann betätigt wird, wenn ein Fehler innerhalb einer vorbestimmten Entfernung oder Länge der Leitung auftritt.
Arten von Distanz- oder Impedanzrelais
Es gibt hauptsächlich zwei Arten von Distanzrelais–
Definitives Distanzrelais.
Zeitdistanzrelais.
Lassen Sie uns diese nacheinander besprechen.
Definitives Distanzrelais
Dies ist einfach eine Variante des Gleichgewichtsarmrelais. Hier wird ein Arm waagerecht platziert und in der Mitte durch eine Scharnierverbindung gestützt. Ein Ende des Arms wird durch die magnetische Kraft der Spannungswicklung, die vom Spannungswandler gespeist wird, nach unten gezogen. Das andere Ende des Arms wird durch die magnetische Kraft der Stromwicklung, die vom Stromwandler, der in Serie mit der Leitung verbunden ist, nach unten gezogen. Aufgrund des durch diese beiden nach unten gerichteten Kräfte erzeugten Moments bleibt der Arm in einer Gleichgewichtsposition. Das Moment, das durch die Spannungswicklung erzeugt wird, dient als Rückstellmoment, während das Moment, das durch die Stromwicklung erzeugt wird, als Ablenkmoment fungiert.
Bei normalen Betriebsbedingungen ist das Rückstellmoment größer als das Ablenkmoment. Daher bleiben die Kontakte dieses Distanzrelais offen. Wenn ein Fehler im Schutzbereich der Speiseleitung auftritt, sinkt die Spannung der Speiseleitung und gleichzeitig steigt der Strom. Das Verhältnis von Spannung zu Strom, also die Impedanz, fällt unter den vorbestimmten Wert. In dieser Situation zieht die Stromwicklung den Arm stärker als die Spannungswicklung, wodurch der Arm kippt, die Relaiskontakte schließt und somit der Schaltapparat, der mit diesem Impedanzrelais verbunden ist, auslöst.
Zeitdistanzimpedanzrelais
Diese Verzögerung passt ihre Betriebszeit automatisch an die Entfernung des Relais vom Fehlerpunkt an. Das Zeitdistanzimpedanzrelais wird nicht nur abhängig vom Spannungs-Strom-Verhältnis betätigt, sondern seine Betriebszeit hängt auch vom Wert dieses Verhältnisses ab. Das bedeutet,
Aufbau des Zeitdistanzimpedanzrelais
Das Relais besteht hauptsächlich aus einem stromgetriebenen Element wie einem Doppelwickelinduktionsüberstromrelais. Die Spindel, die die Scheibe dieses Elements trägt, ist über eine Spiralfederkupplung mit einer zweiten Spindel verbunden, die das Brückenstück der Relaiskontakte trägt. Die Brücke wird normalerweise in der offenen Position gehalten, indem ein Ankerrad gegen die Polfläche eines Elektromagneten gehalten wird, der durch die Spannung des zu schützenden Kreises angeregt wird.
Funktionsprinzip des Zeitdistanzimpedanzrelais
Bei normalen Betriebsbedingungen ist die Anziehungskraft des Ankerrades, das vom Spannungswandler gespeist wird, größer als die Kraft, die durch das Induktionselement erzeugt wird. Daher bleiben die Relaiskontakte in der offenen Position, wenn ein Kurzschlussfehler in der Übertragungsleitung auftritt, der Strom im Induktionselement zunimmt. Dann beginnt das Induktionselement, sich zu drehen. Die Drehgeschwindigkeit des Induktionselements hängt von der Schwere des Fehlers, also der Menge des Stroms im Induktionselement, ab. Während die Scheibe rotiert, wird die Spiralfederkupplung aufgezogen, bis die Spannung der Feder ausreicht, um das Ankerrad von der Polfläche des spannungsgesteuerten Magneten wegzuziehen.
Der Winkel, über den die Scheibe reist, bevor das Relais betätigt wird, hängt von der Anziehungskraft des spannungsgesteuerten Magneten ab. Je größer die Anziehungskraft, desto größer wird die Reisedistanz der Scheibe. Die Anziehungskraft dieses Magneten hängt von der Leitungsspannung ab. Je höher die Leitungsspannung, desto größer die Anziehungskraft und desto länger die Reisedistanz der Scheibe, also ist die Betriebszeit proportional zur Spannung V.
Zudem ist die Drehgeschwindigkeit des Induktionselements annähernd proportional zum Strom in diesem Element. Daher ist die Betriebszeit umgekehrt proportional zum Strom.
Daher ist die Betriebszeit des Relais,
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