एक प्रकार का रिले होता है जो लाइन में दोष की दूरी पर निर्भर करके काम करता है। विशेष रूप से, रिले दोष की बिंदु और रिले स्थापित किए गए बिंदु के बीच के इम्पीडेंस पर निर्भर करके संचालित होता है। इन रिलियों को डिस्टन्स रिले या इम्पीडेंस रिले कहा जाता है।
डिस्टन्स रिले या इम्पीडेंस रिले का कार्य तंत्र बहुत सरल है। यहाँ एक वोल्टेज तत्व होता है जो पोटेंशियल ट्रांसफोर्मर से आता है और एक करंट तत्व जो करंट ट्रांसफोर्मर से आता है। डिफ्लेक्टिंग टोर्क सीटी के द्वितीयक करंट द्वारा उत्पन्न होता है और रिस्टोरिंग टोर्क पोटेंशियल ट्रांसफोर्मर के वोल्टेज द्वारा उत्पन्न होता है।
सामान्य संचालन स्थिति में, रिस्टोरिंग टोर्क डिफ्लेक्टिंग टोर्क से अधिक होता है। इसलिए रिले संचालित नहीं होगा। लेकिन दोष की स्थिति में, करंट बहुत बड़ा हो जाता है जबकि वोल्टेज कम हो जाता है। इस परिणामस्वरूप, डिफ्लेक्टिंग टोर्क रिस्टोरिंग टोर्क से अधिक हो जाता है और रिले के गतिशील भाग चलने लगते हैं जो अंततः रिले के नो कंटेक्ट को बंद कर देते हैं। इसलिए स्पष्ट रूप से डिस्टन्स रिले का कार्य या कार्य तंत्र प्रणाली के वोल्टेज और करंट के अनुपात पर निर्भर करता है। क्योंकि वोल्टेज और करंट का अनुपात इम्पीडेंस ही होता है इसलिए डिस्टन्स रिले को इम्पीडेंस रिले भी कहा जाता है।
इस प्रकार के रिले का संचालन वोल्टेज और करंट के अनुपात के पूर्वनिर्धारित मान पर निर्भर करता है। यह अनुपात इम्पीडेंस ही होता है। रिले केवल तभी संचालित होगा जब यह वोल्टेज और करंट का अनुपात इसके पूर्वनिर्धारित मान से कम हो जाए। इसलिए, यह कहा जा सकता है कि रिले केवल तभी संचालित होगा जब लाइन का इम्पीडेंस (वोल्टेज/करंट) पूर्वनिर्धारित इम्पीडेंस से कम हो जाए। क्योंकि ट्रांसमिशन लाइन का इम्पीडेंस इसकी लंबाई के समानुपाती होता है, इसलिए यह आसानी से निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि डिस्टन्स रिले केवल तभी संचालित होगा जब दोष निर्धारित दूरी या लाइन की लंबाई के भीतर हो।
मुख्य रूप से दो डिस्टन्स रिले के प्रकार होते हैं–
निश्चित डिस्टन्स रिले।
समय डिस्टन्स रिले।
आइए एक-एक करके चर्चा करें।
यह सिर्फ एक प्रकार का बैलेंस बीम रिले है। यहाँ एक बीम को क्षैतिज रखा गया है और बीच में हिंज पर समर्थित है। बीम के एक सिरे को पोटेंशियल ट्रांसफोर्मर से आने वाले वोल्टेज कोईल के चुंबकीय बल द्वारा नीचे की ओर खींचा जाता है, जो लाइन से जुड़ा होता है। बीम के दूसरे सिरे को करंट ट्रांसफोर्मर से आने वाले करंट कोईल के चुंबकीय बल द्वारा नीचे की ओर खींचा जाता है, जो लाइन के श्रृंखला में जुड़ा होता है। इन दो नीचे की ओर की बलों द्वारा उत्पन्न टोर्क के कारण, बीम एक संतुलन स्थिति में रहता है। वोल्टेज कोईल द्वारा उत्पन्न टोर्क, रिस्टोरिंग टोर्क का कार्य करता है और करंट कोईल द्वारा उत्पन्न टोर्क, डिफ्लेक्टिंग टोर्क का कार्य करता है।
सामान्य संचालन स्थिति में, रिस्टोरिंग टोर्क डिफ्लेक्टिंग टोर्क से अधिक होता है। इसलिए इस डिस्टन्स रिले के कंटेक्ट खुले रहते हैं। जब प्रोटेक्टेड जोन में किसी फीडर में कोई दोष होता है, तो फीडर का वोल्टेज कम हो जाता है और एक ही समय में करंट बढ़ जाता है। वोल्टेज और करंट का अनुपात, अर्थात् इम्पीडेंस, पूर्वनिर्धारित मान से नीचे गिर जाता है। इस स्थिति में, करंट कोईल वोल्टेज कोईल की तुलना में बीम को अधिक मजबूत रूप से खींचता है, इसलिए बीम रिले के कंटेक्ट बंद करने के लिए झुकता है और इस प्रकार इस इम्पीडेंस रिले से जुड़ा सर्किट ब्रेकर ट्रिप हो जाता है।
यह देरी अपने कार्यकाल को दोष बिंदु से रिले की दूरी के अनुसार स्वतः फिट करती है। समय डिस्टन्स इम्पीडेंस रिले केवल वोल्टेज और करंट के अनुपात पर निर्भर करके नहीं संचालित होगा, इसका कार्यकाल इस अनुपात के मान पर भी निर्भर करता है। इसका अर्थ है,
रिले मुख्य रूप से एक करंट चालित तत्व जैसे डबल वाइंडिंग टाइप इंडक्शन ओवर करंट रिले से बना होता है। इस तत्व के डिस्क को ले जाने वाले स्पिंडल को एक स्पाइरल स्प्रिंग कपलिंग द्वारा एक दूसरे स्पिंडल से जोड़ा जाता है, जो रिले कंटेक्ट के ब्रिजिंग पीस को ले जाता है। ब्रिज आमतौर पर सर्किट की वोल्टेज द्वारा उत्तेजित एक इलेक्ट्रोमैग्नेट के पोल फेस के खिलाफ रखे गए एक आर्मेचर द्वारा खुली स्थिति में रखा जाता है जिसे संरक्षित करना होता है।
सामान्य संचालन स्थिति में, PT से आने वाले आर्मेचर का आकर्षण बल इंडक्शन तत्व द्वारा उत्पन्न बल से अधिक होता है, इसलिए रिले कंटेक्ट खुली स्थिति में रहते हैं। जब ट्रांसमिशन लाइन में एक शॉर्ट सर्किट दोष होता है, तो करंट इंडक्शन तत्व में बढ़ जाता है। फिर इंडक्शन तत्व घूमना शुरू कर देता है। इंडक्शन तत्व की घूर्णन गति दोष के स्तर, अर्थात् इंडक्शन तत्व में करंट की मात्रा पर निर्भर करती है। जैसे-जैसे डिस्क की गति बढ़ती है, स्पाइरल स्प्रिंग कपलिंग तन जाता है जब तक कि स्प्रिंग का तनाव आर्मेचर को वोल्टेज उत्तेजित चुंबक के पोल फेस से दूर करने के लिए पर्याप्त नहीं हो जाता।
डिस्क की यात्रा का कोण, जिससे रिले संचालित होता है, वोल्टेज उत्तेजित चुंबक के खिंचाव पर निर्भर करता है। जितना अधिक खिंचाव, उतना ही अधिक डिस्क की यात्रा होगी। इस चुंबक का खिंचाव लाइन वोल्टेज पर निर्भर करता है। जितना अधिक लाइन वोल्टेज, उतना ही अधिक खिंचाव, इसलिए डिस्क की यात्रा लंबी होगी, अर्थात् कार्यकाल V के समानुपाती होगा।
फिर, इंडक्शन तत्व की घूर्णन गति लगभग इस तत्व में करंट के समानुपाती होती है। इसलिए, कार्यकाल करंट के व्युत्क्रमानुपाती होगा।
