Relé Diferensyal
Ang mga relay na ginagamit sa proteksyon ng sistema ng kuryente ay may iba't ibang uri. Sa kanilang gitna, ang differential relay ay karaniwang ginagamit na relay para protektahan ang mga transformers at generators mula sa lokal na pagkakamali.
Differential relays ay napakalinsensya sa mga pagkakamali na nangyayari sa loob ng zone ng proteksyon pero sila ay pinakakakaunti ang linsensya sa mga pagkakamali na nangyayari sa labas ng protektadong zone. Ang karamihan sa mga relay ay gumagana kapag anumang bilang lumampas sa isang pre-determinado na halaga tulad ng over current relay na gumagana kapag ang kuryente dito lumampas sa pre-determinado na halaga. Pero ang prinsipyo ng differential relay ay medyo iba. Ito ay gumagana depende sa pagkakaiba sa pagitan ng dalawa o higit pang katulad na electrical quantities.
Paglalarawan ng Differential Relay
Ang differential relay ay iyon na gumagana kapag may pagkakaiba sa pagitan ng dalawa o higit pang katulad na electrical quantities na lumampas sa isang pre-determinado na halaga. Sa circuit ng differential relay scheme, may dalawang kuryente na galing sa dalawang bahagi ng isang electrical power circuit. Ang dalawang kuryenteng ito ay nagtatagpo sa isang junction point kung saan konektado ang isang relay coil. Ayon sa Kirchhoff Current Law, ang resultante na kuryente na lumulusot sa relay coil ay wala kundi ang sum ng dalawang kuryente, na galing sa dalawang iba't ibang bahagi ng electrical power circuit. Kung ang polarity at amplitude ng parehong kuryente ay napapaliguan upang ang phasor sum ng dalawang kuryenteng ito ay zero sa normal operating condition. Sa gayon, walang kuryente na lumulusot sa relay coil sa normal operating conditions. Ngunit dahil sa anumang abnormalidad sa power circuit, kung ang balanse na ito ay nasira, ibig sabihin ang phasor sum ng dalawang kuryenteng ito ay hindi na zero at magkakaroon ng non-zero na kuryente na lumulusot sa relay coil at sa gayon ang relay ay gumagana.
Sa current differential scheme, mayroong dalawang set ng current transformer bawat isa ay konektado sa either side ng equipment na protektado ng differential relay. Ang ratio ng mga current transformers ay napili nang maayos, ang secondary currents ng parehong current transformers ay tumutugma sa bawat isa sa magnitude.
Ang polarities ng mga current transformers ay ganoon na ang secondary current ng mga CTs ay kontra sa bawat isa. Mula sa circuit, malinaw na lang kung may nonzero na pagkakaiba sa pagitan ng secondary currents, ang differential current na ito ay lumulusot sa operating coil ng relay. Kung ang pagkakaiba na ito ay mas malaki kaysa sa peak up value ng relay, ito ay gagana upang buksan ang circuit breakers upang i-isolate ang protektadong equipment mula sa sistema. Ang relaying element na ginagamit sa differential relay ay attracted armature type instantaneously relay dahil ang differential scheme ay lamang nakapagtatapat para linisin ang fault sa loob ng protektadong equipment sa ibang salita, ang differential relay ay dapat linisin ang internal fault ng equipment kaya ang protektadong equipment ay dapat i-isolate kaagad kung may fault na nangyari sa loob mismo ng equipment. Hindi kailangan ng anumang oras na delay para sa coordination sa ibang relays sa sistema.
Mga Uri ng Differential Relay
Mayroong pangunahing dalawang uri ng differential relay depende sa prinsipyo ng operasyon.
Current Balance Differential Relay
Voltage Balance Differential Relay
Sa current differential relay, mayroong dalawang current transformers na nakalagay sa either side ng equipment na protektado. Ang secondary circuits ng CTs ay konektado sa series nang ganoon na ang secondary CT current ay nasa parehong direksyon.
Ang operating coil ng relaying element ay konektado sa across ng CT’s secondary circuit. Sa normal operating conditions, ang protektadong equipment (power transformer o alternator) ay nagdadala ng normal na kuryente. Sa sitwasyon na ito, ang secondary current ng CT1 ay I1 at ang secondary current ng CT2 ay I2. Malinaw din mula sa circuit na ang kuryente na lumulusot sa relay coil ay wala kundi I1-I2. Tulad ng sinabi namin, ang ratio at polarity ng current transformers ay napili nang maayos, I1 = I2, kaya walang kuryente na lumulusot sa relay coil. Ngayon, kung may fault na nangyari sa external sa zone na sakop ng CTs, ang faulty current ay lumulusot sa primary ng parehong current transformers at sa gayon ang secondary currents ng parehong current transformers ay mananatiling parehas tulad ng sa kasong normal operating conditions. Kaya sa sitwasyon na iyon, ang relay ay hindi gagana. Ngunit kung may ground fault na nangyari sa loob ng protektadong equipment, ang dalawang secondary currents ay hindi na magiging equal. Sa kasong iyon, ang differential relay ay gagana upang i-isolate ang faulty equipment (transformer o alternator) mula sa sistema.
Prinsipyong ito ng tipo ng relay systems ay may ilang mga hadlang
Maaaring may probability ng mismatching sa cable impedance mula sa CT secondary hanggang sa remote relay panel.
Ang capacitance ng mga pilot cables ay nagdudulot ng maliang operasyon ng relay kapag may malaking through fault na nangyari sa labas ng equipment.
Hindi matatamo ang accurate matching ng characteristics ng current transformer kaya maaaring may spill current na lumulusot sa relay sa normal operating conditions.
Percentage Differential Relay
Ito ay disenyo upang tugunan ang differential current sa termino ng fractional relation nito sa kuryente na lumulusot sa protektadong seksyon. Sa tipo ng relay na ito, mayroong restraining coils sa kabila ng operating coil ng relay. Ang restraining coils ay nagbibigay ng torque na kontra sa operating torque. Sa normal at through fault conditions, ang restraining torque ay mas malaki kaysa sa operating torque. Sa gayon, ang relay ay nananatiling inactive. Kapag may internal fault, ang operating force ay lumalampas sa bias force at kaya ang relay ay gagana. Ang bias force na ito ay maaaring i-adjust sa pamamagitan ng pagbabago ng bilang ng turns sa restraining coils. Tulad ng ipinakita sa larawan sa ibaba, kung ang I1 ay ang secondary current ng CT1 at I2 ay ang secondary current ng CT2, ang kuryente sa operating coil ay I1 – I2 at ang kuryente sa restraining coil ay (I1 + I2)/2. Sa normal at through fault condition, ang torque na nabuo ng restraining coils dahil sa kuryente (I1+ I2)/2 ay mas malaki kaysa sa torque na nabuo ng operating coil dahil sa kuryente I1– I2 ngunit sa internal faulty condition, ang mga ito ay naging kontra. At ang bias setting ay inilalarawan bilang ang ratio ng (I1– I2) sa (I1+ I2)/2.
Malinaw mula sa itaas na paliwanag, ang mas malaking kuryente na lumulusot sa restraining coils, mas mataas ang halaga ng kuryente na kailangan para sa operating coil upang gumana. Tumatawag tayo sa relay na percentage relay dahil ang operating current na kailangan upang trip ay maaaring ipahayag bilang isang bahagi ng through current.
CT Ratio at Connection para sa Differential Relay
Ang simpleng thumb rule ay ang mga current transformers sa anumang star winding ay dapat konektado sa delta at ang mga current transformers sa anumang delta winding ay dapat konektado sa star. Ginagawa ito upang alisin ang zero sequence current sa relay circuit.
Kung ang CTs ay konektado sa star, ang CT ratio ay In/1 o 5 A
CTs na konektado sa delta, ang CT ratio ay In/0.5775 o 5×0.5775 A
Voltage Balance Differential Relay
Sa arrangement na ito, ang mga current transformer ay konektado sa either side ng equipment nang ganoon na ang EMF na induced sa secondary ng parehong current transformers ay magkakontra sa bawat isa. Ibig sabihin, ang secondary ng mga current transformers mula sa parehong bahagi ng equipment ay konektado sa series nang may kontranya polarity. Ang differential relay coil ay inilagay sa somewhere sa loop na nabuo ng series connection ng secondary ng current transformers tulad ng ipinakita sa figure. Sa normal operating conditions at pati na rin sa through fault conditions, ang EMFs na induced sa parehong CT secondary ay equal at kontranya ng bawat isa at kaya walang kuryente na lumulusot sa relay coil. Ngunit kaagad na may internal fault na nangyari sa equipment under protection, ang mga EMFs na ito ay hindi na balanced kaya ang kuryente ay nagsisimulang lumusot sa relay coil at sa gayon trips ang circuit breaker.
Mayroong ilang mga hadlang sa voltage balance differential relay tulad ng multi tap transformer construction na kinakailangan upang makamit ang accurate balance sa pagitan ng current transformer pairs. Ang sistema ay suitable para sa proteksyon ng mga cables na may relatibong maikling haba ngunit ang capacitance ng mga pilot wires ay nagdudulot ng disturbance sa performance. Sa mahabang cables, ang charging current ay sapat upang gumana ang relay kahit na may perfect balance ng current transformer na nakuha.
Ang mga hadlang na ito ay maaaring tanggalin sa sistema sa pamamagitan ng pag-introduce ng Translay system/scheme na wala kundi modified balance voltage differential relay system. Ang Translay scheme ay pangunahing inilapat para sa differential protection ng mga feeders.
Dito, mayroong dalawang set ng current transformers na konektado sa either end ng feeder. Ang secondary ng bawat current transformer ay may individual double winding induction type relay. Ang secondary ng bawat current transformer ay nag-feed sa primary circuit ng double winding induction type relay. Ang secondary circuit ng bawat relay ay konektado sa series upang bumuo ng closed loop sa pamamagitan ng pilot wires. Ang koneksyon ay dapat ganoon na ang induced voltage sa secondary coil ng isa relay ay magkakontra sa same ng iba.
Ang compensating device ay neutralizes ang effect ng pilot wires capacitance currents at ang effect ng inherent lack of balance sa pagitan ng dalawang current transformers.
Sa normal conditions at through fault conditions, ang kuryente sa dalawang dulo ng feeder ay parehas kaya ang kuryente na induced sa CT’s secondary ay magiging equal. Dahil sa equal na kuryente sa CT’s secondary, ang primary ng bawat relay ay induce same EMF. Bilang resulta, ang EMF na induced sa secondaries ng relay ay parehas din ngunit ang coils ay konektado nang ganoon, ang mga EMFs ay magkakontra. Bilang resulta, walang kuryente na lumulusot sa pilot loop at sa gayon walang operating torque na nabuo sa either ng mga relays.
Ngunit kung may fault na nangyari sa feeder sa loob ng zone sa pagitan ng current transformers, ang kuryente na lumalabas sa feeder ay magiging iba sa kuryente na pumasok sa feeder. Bilang resulta, walang equality sa pagitan ng kuryente sa parehong CT secondaries. Ang hindi equal na secondary CT currents ay produce unbalanced secondary induced voltage sa parehong mga relays. Kaya, ang kuryente ay nagsisimulang lumusot sa pilot loop at sa gayon torque ay nabubuo sa parehong mga relays.
Bilang ang direction ng secondary current ay kontranya sa mga relays, kaya, ang torque sa isa relay ay tend to close ang trip contacts at sa parehong oras ang torque na nabuo sa ibang relay ay tend to hold ang movement ng trip contacts sa normal un-operated position. Ang operating torque ay depende sa position at nature ng faults sa protektadong zone ng feeder. Ang faulty portion ng feeder ay hiwalay mula sa healthy portion kapag kahit isang elemento ng either relay ay gumana.
Maaaring tandaan na sa translay protection scheme, ang closed copper ring ay nakalagay sa Central limb ng primary core ng relay. Ang mga rings na ito ay ginagamit upang neutralize ang effect ng pilot capacity currents. Ang capacity currents lead ang voltage impressed sa pilot ng 90o at kapag sila ay lumulusot sa low in
