Differensiaalreleu

Die relais wat in kragstelselbeskerming gebruik word, is van verskillende tipes. Onder hulle is die differensiaalrelais baie algemeen gebruik om transformasies en opwekkers teen plaaslike foute te beskerm.
Differensiaalrelais is baie gevoelig vir foute binne die beskermingsgebied, maar hulle is minste gevoelig vir foute buite die beskermde gebied. Die meeste relais werk wanneer enige hoeveelheid die vooraf bepaalde waarde oorskry, byvoorbeeld 'n oorkoerelais werk wanneer die stroom deur dit die vooraf bepaalde waarde oorskry. Maar die beginsel van die differensiaalrelais is 'n bietjie anders. Dit werk afhangend van die verskil tussen twee of meer soortgelyke elektriese hoeveelhede.

Definisie van Differensiaalrelais

'n Differensiaalrelais is een wat werk wanneer daar 'n verskil is tussen twee of meer soortgelyke elektriese hoeveelhede wat 'n vooraf bepaalde waarde oorskry. In die differensiaalrelais-skema-sirkel kom daar twee ströme uit twee dele van 'n elektriese kragstelsel. Hierdie twee ströme ontmoet by 'n kruisingspunt waar 'n relaisspoel verbind is. Volgens Kirchhoff se Stroomwet is die resulterende stroom wat deur die relaisspoel vloei niks anders as die som van die twee ströme nie, wat uit twee verskillende dele van die elektriese kragstelsel kom. As die polariteit en amplitude van albei ströme so aangepas is dat die fasor-som van hierdie twee ströme, nul is by normale bedryfstoestande. Daarom sal daar geen stroom deur die relaisspoel vloei by normale bedryfstoestande nie. Maar weens enige abnormaliteit in die kragstelsel, as hierdie balans gebreek word, beteken dit dat die fasor-som van hierdie twee ströme nie langer nul is nie en daar sal 'n nie-nul stroom deur die relaisspoel vloei, waardoor die relais bedryf word.

In die stroomdifferensiaal-skema is daar twee stelle stroomtransformateurs, elk aan elke kant van die toerusting wat beskerm word deur 'n differensiaalrelais. Die verhouding van die stroomtransformateurs word so gekies dat die sekondêre ströme van albei stroomtransformateurs in grootte ooreenstem. Die polariteite van die stroomtransformateurs is so dat die sekondêre ströme van hierdie CT's mekaar teenwerk. Uit die sirkel is duidelik dat slegs indien enige nie-nul verskil geskep word tussen hierdie twee sekondêre ströme, dan sal slegs hierdie differensiaalstroom deur die bedryfspoel van die relais vloei. As hierdie verskil groter is as die piekwaarde van die relais, sal dit bedryf om die skakelaars te oop om die beskermde toerusting van die stelsel te skei. Die relais-element wat in 'n differensiaalrelais gebruik word, is 'n onmiddellike armatuurrelais omdat die differensiaalskema slegs aangepas is om foute binne die beskermde toerusting te verwyder, met ander woorde moet die differensiaalrelais slegs interne foute van die toerusting verwyder, dus die beskermde toerusting moet sonder vertraging geskei word as enige fout binne die toerusting self voorkom. Daar hoef nie enige tydvertragting te wees vir koördinering met ander relais in die stelsel nie.

Tipes van Differensiaalrelais

Daar is hoofsaaklik twee tipes differensiaalrelais afhangende van die werkprinsip.

1. Stroombalansdifferensiaalrelais

2. Spanningsbalansdifferensiaalrelais

In 'n stroomdifferensiaalrelais word twee stroomtransformateurs aan elke kant van die toerusting aangebring wat beskerm moet word. Die sekondêre sirkels van CT's word in reeks verbind sodat hulle die sekondêre CT-stroom in dieselfde rigting dra.

Die bedryfspoel van die relais-element word oor die CT's sekondêre sirkel verbonden. Onder normale bedryfstoestande dra die beskermde toerusting (of 'n kragtransformator of alternaator) normale stroom. In hierdie situasie, laat ons sê die sekondêre stroom van CT1 is I1 en die sekondêre stroom van CT2 is I2. Dit is ook duidelik uit die sirkel dat die stroom wat deur die relaisspoel vloei niks anders as I1-I2 nie. Soos ons vroeër gesê het, is die stroomtransformateur se verhouding en polariteit so gekies dat I1 = I2, dus sal daar geen stroom deur die relaisspoel vloei nie. As nou enige fout voorkom buite die gebied deur die CT's gedek, sal die foutstroom deur die primêre van albei stroomtransformateurs vloei en daardoor sal die sekondêre ströme van albei stroomtransformateurs dieselfde bly as in die geval van normale bedryfstoestande. Dus in daardie situasie sal die relais nie bedryf word nie. Maar as enige grondfout binne die beskermde toerusting soos getoon voorkom, sal die twee sekondêre ströme nie langer gelyk wees nie. In daardie geval sal die differensiaalrelais bedryf word om die foutiewe toerusting (transformator of alternaator) van die stelsel te skei.
Prinsipeel ly hierdie tipe relaissisteme onder sommige nadelen

1. Daar kan 'n moontlikheid wees van mispassing in kabelimpedansie van CT sekondêre tot die afgeleë relaispaneel.

2. Hierdie pilotkabels se kapasiteit veroorsaak onjuiste werking van die relais wanneer groot doorgaande foute voorkom buite die toerusting.

3. Akurate passering van kenmerke van stroomtransformateur kan nie bereik word nie, dus daar kan 'n spilstroom deur die relais vloei in normale bedryfstoestande.

Prosentdifferensiaalrelais

Dit is ontwerp om te reageer op die differensiaalstroom in terme van sy fraksionele verhouding tot die stroom wat deur die beskermde afdeling vloei. In hierdie tipe relais, is daar remspoels bykomend na die bedryfspoel van die relais. Die remspoels produseer torus teenoor die bedryftorus. Onder normale en doorgaande fouttoestande, is die remtorus groter as die bedryftorus. Daarom bly die relais inaktief. Wanneer 'n interne fout voorkom, oorskry die bedryfkracht die bias-kracht en daarom word die relais bedryf. Hierdie bias-kracht kan aangepas word deur die aantal windinge op die remspoels te verander. Soos in die figuur hieronder getoon, as I1 die sekondêre stroom van CT1 is en I2 die sekondêre stroom van CT2 is, dan is die stroom deur die bedryfspoel I1 – I2 en die stroom deur die remspoel is (I1 + I2)/2. Onder normale en doorgaande fouttoestande, is die torus geproduseer deur die remspoels as gevolg van stroom (I1+ I2)/2 groter as die torus geproduseer deur die bedryfspoel as gevolg van stroom I1– I2 maar in interne fouttoestande word hierdie teenoorstaande. En die bias-instelling word gedefinieer as die verhouding van (I1– I2) tot (I1+ I2)/2.

Dit is duidelik uit die bo-uitleg, hoe groter die stroom wat deur die remspoels vloei, hoe hoër die waarde van die stroom wat nodig is vir die bedryfspoel om bedryf te word. Die relais word prosentrelais genoem omdat die bedryfstroom wat nodig is om te trip, uitgedruk kan word as 'n persentasie van die doorgaande stroom.

CT Verhouding en Verbinding vir Differensiaalrelais

Hierdie eenvoudige duimreël is dat die stroomtransformateurs op enige sterwindings in delta verbint moet word en die stroomtransformateurs op enige deltawindings in ster verbint moet word. Dit word so gedoen om nulreeksstroom in die relais-sirkel te elimineer.
As die CT's in ster verbint is, sal die CT-verhouding In/1 of 5 A wees
CT's wat in delta verbint is, sal die CT-verhouding In/0.5775 of 5×0.5775 A wees

Spanningsbalansdifferensiaalrelais

In hierdie skikking word die stroomtransformateurs aan elke kant van die toerusting so verbint dat die EMF in die sekondêre van albei stroomtransformateurs mekaar teenwerk. Dit beteken die sekondêre van die stroomtransformateurs van beide kante van die toerusting is in reeks met teenoorstaande polariteit verbint. Die differensiaalrelais-spoel is ergens in die lus ingesluit wat deur die reeksverbinding van die sekondêre van die stroomtransformateurs gevorm word soos in die figuur getoon. Onder normale bedryfstoestande en ook in doorgaande fouttoestande, is die EMF's in beide CT sekondêres gelyk en teenoorstaande mekaar en daarom sal daar geen stroom deur die relaisspoel vloei nie. Maar as gou as enige interne fout in die beskermde toerusting voorkom, is hierdie EMF's nie langer in balans nie en daarom begin stroom deur die relaisspoel vloei, wat die skakelaar doen uitslaan.

Daar is sommige nadiele in die spanningsbalansdifferensiaalrelais soos 'n multi tap-transformateurkonstruksie is vereis vir akkurate balans tussen stroomtransformateurpare. Die stelsel is geskik vir beskerming van kable van relatief kort lengte, andersins verstoor die kapasiteit van die pilotdraad die prestasie. Op lank kable sal die laai-stroom voldoende wees om die relais te bedryf selfs as 'n perfekte balans van die stroomtransformateur bereik is.
Hierdie nadiele kan uit die stelsel verwyder word deur die Translay-sisteem/skema in te voer, wat niks anders as 'n gewysigde balansspanningsdifferensiaalrelaisstelsel is nie. Die Translay-skema word hoofsaaklik toegepas vir differensiaalbeskerming van voerkabels.

Hier word twee stelle stroomtransformateurs aan elke einde van die voerkabel verbint. Die sekondêre van elke stroomtransformateur is met 'n individuele dubbele windings induksietype relais toegerus. Die sekondêre van elke stroomtransformateur voed die primêre sirkel van die dubbele windings induksietype relais. Die sekondêre sirkel van elke relais word in reeks verbint om 'n geslote lus deur middel van pilotdraad te vorm. Die verbinding moet so wees dat die geïnduseerde spanning in die sekondêre spoel van die een relais die selde van die ander sal teenwerk. Die kompensasie-toestel neutraliseer die effek van die pilotdraad kapasiteitsstrome en die effek van inherente onbalans tussen die twee stroomtransformateurs.

Onder normale toestande en doorgaande fouttoestande, is die stroom aan die twee einde van die voerkabel dieselfde, daarom sal die stroom geïnduseer in die CT's sekondêre ook gelyk wees. As gevolg van hierdie gelyke ströme in die CT's sekondêre, die primêre van elke relais induseer dieselfde EMF. Gevolglik, die EMF geïnduseer in die sekondêres van die relais is ook dieselfde, maar die spoels is so verbint, dat hierdie EMF's in teenoorstaande rigting is. As gevolg hiervan sal daar geen stroom deur die pilotlus vloei en daarom sal daar geen bedryftorus geproduseer word in enige van die relais nie.

Maar as enige fout in die voerkabel binne die zone tussen die stroomtransformateurs voorkom, sal die stroom wat die voerkabel verlaat verskil van die stroom wat die