Diferenca Relais

La relaisoj uzataj en protektado de energisistemoj estas de diversaj specoj. Inter ili diferenciala relaiso estas tre ofte uzata por protekti transformilojn kaj generilojn kontraŭ lokaĵaj defektoj.
Diferencialaj relaisoj estas tre sentemaj al defektoj okazantaj en la protektzono, sed ili estas plej malpli sentemaj al defektoj ekster la protektzono. La plimulto de relaisoj funkciigas kiam iu kvanto superas antaŭfiksitan valoron, ekzemple, superkurenta relaiso funkciigas kiam la kuro tra ĝi superas predeterminitan valoron. Sed la principo de diferenciala relaiso estas iom alia. Ĝi funkciigas depende de la diferenco inter du aŭ pli da similaj elektraj kvantoj.

Difino de Diferenciala Relaiso

La diferenciala relaiso estas tia, kiu funkciigas kiam la diferenco inter du aŭ pli da similaj elektraj kvantoj superas predeterminitan valoron. En la diferenciala relaisoskemo, estas du kuroj venantaj el du partoj de elektra energicirkvito. Ĉi tiuj du kuroj renkontiĝas je kunflua punkto, kie estas konektita relaisospiralo. Laŭ la leĝo de Kirchhoff pri kuro, la rezulta kuro fluanta tra la relaisospiralo estas nenio alia ol la sumo de du kuroj, venantaj el du malsamaj partoj de la elektra energicirkvito. Se la polaro kaj amplitudo de ambaŭ kuroj estas tiel regitaj, ke la fasor-sumo de ĉi tiuj du kuroj estas nul en normalaj funkciantaj kondiĉoj, do ne estos kuro fluanta tra la relaisospiralo en normalaj funkciantaj kondiĉoj. Sed pro iu abnormalo en la energicirkvito, se ĉi tiu ekvilibro rompiĝas, tio signifas, ke la fasor-sumo de ĉi tiuj du kuroj ne plu restas nul kaj estos nenula kuro fluanta tra la relaisospiralo, kaj do la relaiso funkciigos.

En la kurenta diferenciala skemo, estas du aroj de kurenttransformiloj, ĉiu konektita al unu flanko de la aparato protektata per diferenciala relaiso. La proporcio de la kurenttransformiloj estas tiel elektita, ke la sekundaraj kuroj de ambaŭ kurenttransformiloj kongruas en grandeco.
La polaroj de la kurenttransformiloj estas tiaj, ke la sekundaraj kuroj de ĉi tiuj KT-opozicias unu la alian. El la cirkvito estas klare, ke nur se estas kreita iu nenula diferenco inter ĉi tiuj du sekundaraj kuroj, tiam nur ĉi tiu diferenciala kuro fluos tra la funkciigospiralo de la relaiso. Se ĉi tiu diferenco estas pli granda ol la pika valoro de la relaiso, ĝi funkciigos por malfermi la cirkvitrompilojn por izoli la protektatan aparaton de la sistemo. La relaiselemento uzata en diferenciala relaiso estas atirita armaturtipo instantanrelaiso, ĉar la diferenciala skemo estas nur adaptita por forigi la defekton ene de la protektata aparato, alivorte, la diferenciala relaiso devus forigi nur la internan defekton de la aparato, do la protektata aparato devus esti izolita tuj kiam ajn okazas defekto ene de la aparato mem. Ne necesas esti iu ajn tempofalda por koordinado kun aliaj relaisoj en la sistemo.

Tipoj de Diferenciala Relaiso

Estas ĉefe du tipoj de diferenciala relaiso depende de la principo de operacio.

1. Kurentebalanciga Diferenciala Relaiso

2. Voltajebalanciga Diferenciala Relaiso

En kurenta diferenciala relaiso du kurenttransformiloj estas montitaj je ambaŭ flankoj de la aparato protektota. La sekundaraj cirkvitoj de KT-estas konektitaj en serio tia maniero, ke ili portas sekundaran KT-kuron en la sama direkto.

La funkciigospiralo de la relaiselemento estas konektita trans la sekundara cirkvito de KT. Sub normalaj funkciantaj kondiĉoj, la protektata aparato (aŭ potencatransformilo aŭ alternatoro) portas normalan kuro. En ĉi tiu situacio, diru, la sekundara kuro de KT1 estas I1 kaj la sekundara kuro de KT2 estas I2. Ankaŭ klare estas el la cirkvito, ke la kuro pasanta tra la relaisospiralo estas nenio alia ol I1-I2. Kiel ni diris pli frue, la proporcio kaj polaro de la kurenttransformiloj estas tiel elektitaj, ke I1 = I2, do ne estos kuro fluanta tra la relaisospiralo. Nun, se okazas iu defekto ekstere al la zono kovrita de la KT, defekta kuro pasas tra la primario de ambaŭ kurenttransformiloj kaj do la sekundaraj kuroj de ambaŭ kurenttransformiloj restas samaj kiel en la okazo de normalaj funkciantaj kondiĉoj. Tial, en ĉi tiu situacio, la relaiso ne funkciigos. Sed se okazas iu terdefekto ene de la protektata aparato, kiel montrite, la du sekundaraj kuroj ne plu estos egalaj. En ĉi tiu okazo, la diferenciala relaiso funkciigos por izoli la defektan aparaton (transformilon aŭ alternatoron) de la sistemo.
Principale, ĉi tiu tipo de relaisosistemo suferas de kelkaj nedevindajoj

1. Eble estas probablo de malakordo en kabla impedanco de la sekundara de KT al la forrela panelo.

2. Ĉi tiuj pilotkablos’ kapacitance kaŭzas malĝustan funkciigon de la relaiso kiam granda tra-defekto okazas ekstere al la aparato.

3. Akurata akordo de karakterizoj de kurenttransformilo ne povas esti atingita, do eble estos fluanta kuro tra la relaiso en normalaj funkciantaj kondiĉoj.

Procenta Diferenciala Relaiso

Ĉi tiu estas disvolvita por respondi al la diferenciala kuro en terminoj de sia frakcia rilato al la kuro fluanta tra la protektita sekcio. En ĉi tiu tipo de relaiso, estas restrikciospiraloj en aldono al la funkciigospiralo de la relaiso. La restrikciospiraloj produktas turnmomanton kontraŭ la funkciigoturnmomento. Sub normalaj kaj tra-defektaj kondiĉoj, la restrikciovortumo estas pli granda ol la funkciigovortumo. Do la relaiso restas inaktiva. Kiam okazas interna defekto, la funkciigoforto superas la biasforton, kaj do la relaiso funkciigos. Ĉi tiu biasforto povas esti regita variigante la nombron de spiraloj sur la restrikciospiraloj. Kiel montrite sube, se I1 estas la sekundara kuro de KT1 kaj I2 estas la sekundara kuro de KT2, tiam la kuro tra la funkciigospiralo estas I1 – I2 kaj la kuro tra la restrikciospiralo estas (I1 + I2)/2. Sub normalaj kaj tra-defektaj kondiĉoj, la vortumo produktita de la restrikciospiraloj pro la kuro (I1+ I2)/2 estas pli granda ol la vortumo produktita de la funkciigospiralo pro la kuro I1– I2, sed en interna defekta kondiĉo ĉi tiuj fariĝas kontraŭaj. Kaj la biasagordo estas difinita kiel la rilato de (I1– I2) al (I1+ I2)/2.

El la supre priskribita klarigo, pli granda la kuro fluanta tra la restrikciospiraloj, pli alta la valoro de la kuro postulata por la funkciigospiralo estu funkciigita. La relaiso estas nomita procenta relaiso ĉar la funkciigokuro postulata por tripo povas esti esprimita kiel procento de la tra-kuro.

KT-Raporto kaj Konekto por Diferenciala Relaiso

Ĉi tiu simpla regulo estas, ke la kurenttransformiloj sur iu stela vindado devas esti konektitaj en triangulo, kaj la kurenttransformiloj sur iu triangula vindado devas esti konektitaj en stelo. Ĉi tio estas farita por elimini nulan sekvencon de kuro en la relaisocirkvito.
Se la KT-estas konektitaj en stelo, la KT-raporto estos In/1 aŭ 5 A
KT-estas konektitaj en triangulo, la KT-raporto estos In/0.5775 aŭ 5×0.5775 A

Voltajebalanciga Diferenciala Relaiso

En ĉi tiu aranĝo, la kurenttransformiloj estas konektitaj je ambaŭ flankoj de la aparato tia maniero, ke la EMF induktita en la sekundaro de ambaŭ kurenttransformiloj opozicios unu la alian. Tio signifas, ke la sekundaro de la kurenttransformiloj de ambaŭ flankoj de la aparato estas konektitaj en serio kun kontraŭa polaro. La diferenciala relaisospiralo estas enmetita iel en la buklon kreitan de la seria konekto de la sekundaro de kurenttransformiloj, kiel montrite en la figuro. Sub normalaj funkciantaj kondiĉoj kaj ankaŭ sub tra-defekto, la EMF induktita en ambaŭ sekundaroj de KT-estas egalaj kaj kontraŭaj unu al la alia, kaj do ne estos kuro fluanta tra la relaisospiralo. Sed tuj kiam okazas interna defekto en la aparato sub protekto, ĉi tiuj EMF ne plu estas balancitaj, do kuro komencos fluadi tra la relaisospiralo, kaj do la cirkvitrompilo saltos.

Estas kelkaj nedevindajoj en la voltajebalanciga diferenciala relaiso, kiel multtaptransformila konstruo estas bezonata por akura balanco inter paroj de kurenttransformiloj. La sistemo taŭgas por protektado de kabloj relativan mallongan longon, alie la kapacitance de pilotdradoj perturbas la performadon. Sur longaj kabloj, la ŝargkuro estos sufiĉa por funkciigi la relaison, eĉ se perfekta balanco de kurenttransformiloj estas atingita.
Ĉi tiuj nedevindajoj povas esti eliminataj el la sistemo per enkonduko de Translay-sistemo/skemo, kiu estas nenio alia ol modifita balancvolta diferenciala relaisosistemo. Translay-skemo ĉefe aplikatas por diferenciala protektado de alimentiloj.

Ĉi tie, du aroj de kurenttransformiloj estas konektitaj je ambaŭ finoj de la alimentilo. La sekundaro de ĉiu kurenttransformilo estas montita kun individua duwindigita induktotipa relaiso. La sekundaro de ĉiu kurenttransformilo nutras la primaran cirkvito de duwindigita induktotipa relaiso. La sekundara cirkvito de ĉiu relaiso estas konektita en serio por formi fermitan buklon per pilotdradoj. La konekto devas esti tia, ke la induktita volto en la sekundara spiralo de unu relaiso opozicios la saman de la alia. La kompensada aparato neutraligas la efikon de pilotdrada kapacitance kurso kaj efikon de intrinseka malbalanco inter la du kurenttransformiloj.

Sub normalaj kondiĉoj kaj tra-defektaj kondiĉoj, la kuro je ambaŭ finoj de la alimentilo estas sama, do la kuro induktita en la sekundaro de KT-ankaŭ estos sama. Pro ĉi tiuj egalaj kuroj en la sekundaro de KT, la primaro de ĉiu relaiso induktas saman EMF. Konsekvente, la EMF induktita en la sekundaroj de la relaiso ankaŭ estos sama, sed la spiraloj estas tiel konekitaj, ke ĉi tiuj EMF estas en kontraŭa direkto. Kiel rezulto, ne estos