Esiste un tipo di relè che funziona in base alla distanza del guasto sulla linea. Più specificamente, il relè opera in base all'impedenza tra il punto di guasto e il punto in cui è installato il relè. Questi relè sono noti come relè di distanza o relè di impedenza.
Il principio di funzionamento del relè di distanza o relè di impedenza è molto semplice. C'è un elemento di tensione proveniente dal trasformatore di tensione e un elemento di corrente alimentato dal trasformatore di corrente del sistema. La coppia deviatrice è prodotta dalla corrente secondaria del TC e la coppia di ripristino è prodotta dalla tensione del trasformatore di tensione.
In condizioni operative normali, la coppia di ripristino è maggiore della coppia deviatrice. Pertanto, il relè non opera. Ma in condizioni di guasto, la corrente diventa abbastanza grande mentre la tensione diminuisce. Di conseguenza, la coppia deviatrice diventa maggiore della coppia di ripristino e le parti dinamiche del relè iniziano a muoversi, chiudendo infine il contatto del relè. Pertanto, chiaramente il principio di funzionamento del relè di distanza dipende dal rapporto tra la tensione e la corrente del sistema. Poiché il rapporto tra tensione e corrente non è altro che l'impedenza, un relè di distanza è anche noto come relè di impedenza.
L'operazione di tale relè dipende dal valore predeterminato del rapporto tensione-corrente. Questo rapporto non è altro che l'impedenza. Il relè opererà solo quando questo rapporto tensione-corrente diventa inferiore al suo valore predeterminato. Pertanto, si può dire che il relè opererà solo quando l'impedenza della linea diventa inferiore all'impedenza predeterminata (tensione/corrente). Poiché l'impedenza di una linea di trasmissione è direttamente proporzionale alla sua lunghezza, si può facilmente concludere che un relè di distanza potrà operare solo se il guasto si verifica entro una distanza o lunghezza predeterminata della linea.
Ci sono principalmente due tipi di relè di distanza–
Relè di distanza definita.
Relè di distanza temporizzato.
Discutiamone uno per uno.
Questo è semplicemente una varietà di relè a bilancia. Qui un braccio è posizionato orizzontalmente e sostenuto da un perno al centro. Un'estremità del braccio è tirata verso il basso dalla forza magnetica della bobina di tensione, alimentata dal trasformatore di tensione collegato alla linea. L'altra estremità del braccio è tirata verso il basso dalla forza magnetica della bobina di corrente alimentata dal trasformatore di corrente collegato in serie con la linea. A causa della coppia prodotta da queste due forze verso il basso, il braccio rimane in una posizione di equilibrio. La coppia dovuta alla bobina di tensione serve come coppia di ripristino e la coppia dovuta alla bobina di corrente serve come coppia deviatrice.
In condizioni operative normali, la coppia di ripristino è maggiore della coppia deviatrice. Pertanto, i contatti di questo relè di distanza rimangono aperti. Quando si verifica un guasto nel tronco, nella zona protetta, la tensione del tronco diminuisce e nello stesso tempo la corrente aumenta. Il rapporto tra tensione e corrente, cioè l'impedenza, scende al di sotto del valore predeterminato. In questa situazione, la bobina di corrente tira il braccio più forte della bobina di tensione, quindi il braccio si inclina per chiudere i contatti del relè e, di conseguenza, l'interruttore automatico associato a questo relè di impedenza si disattiva.
Questo relè regola automaticamente il suo tempo di azionamento in base alla distanza del relè dal punto di guasto. Il relè di distanza temporizzato a impedenza non opera solo in base al rapporto tensione-corrente, ma il suo tempo di azionamento dipende anche dal valore di questo rapporto. Ciò significa,
Il relè è composto principalmente da un elemento pilotato dalla corrente, come un relè di sovracorrente induttivo a doppia avvolgitura. Lo spindolo che porta il disco di questo elemento è collegato mediante un accoppiamento a molla elicoidale a un secondo spindolo che porta il pezzo di ponte dei contatti del relè. Il ponte è normalmente mantenuto in posizione aperta da un armatura tenuta contro la faccia polare di un elettromagnete eccitato dalla tensione del circuito da proteggere.
Durante le condizioni operative normali, la forza di attrazione dell'armatura alimentata dal PT è maggiore della forza generata dall'elemento induttivo, pertanto i contatti del relè rimangono in posizione aperta. Quando si verifica un cortocircuito nella linea di trasmissione, la corrente nell'elemento induttivo aumenta. Quindi l'elemento induttivo inizia a ruotare. La velocità di rotazione dell'elemento induttivo dipende dal livello del guasto, cioè dalla quantità di corrente nell'elemento induttivo. Man mano che procede la rotazione del disco, l'accoppiamento a molla elicoidale si avvolge fino a quando la tensione della molla è sufficiente per tirare l'armatura lontano dalla faccia polare del magnete eccitato dalla tensione.
L'angolo attraverso il quale viaggia il disco prima che il relè operi dipende dalla forza di attrazione del magnete eccitato dalla tensione. Maggiore è la forza, maggiore sarà il viaggio del disco. La forza di questo magnete dipende dalla tensione della linea. Maggiore è la tensione della linea, maggiore sarà la forza, quindi più lungo sarà il viaggio del disco, cioè il tempo di azionamento è proporzionale a V.
Analogamente, la velocità di rotazione dell'elemento induttivo è approssimativamente proporzionale alla corrente in questo elemento. Pertanto, il tempo di azionamento è inversamente proporzionale alla corrente.
Quindi il tempo di azionamento del relè,
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