Diferentsiaalrelee
Elektrivõrgustikus kasutatavad relaadid on erinevad tüübid. Nendest diferentsiaalrelaadid on väga levinud relaadid, mida kasutatakse transformaatorite ja geneeratorite kaitseks lokaliseeritud veategevuse eest.
Diferentsiaalrelaadid on väga tundlikud selle piirkonna sees toimunud veade suhtes, kuid vähem tundlikud selle piirkonna väljas toimunud veade suhtes. Enamik relaaide töötab siis, kui mingi suurus ületab etteantud väärtuse, näiteks üleliikumisreläöö töötab siis, kui läbib seda relaadit jooksv elektriliikumine ületab etteantud väärtuse. Kuid diferentsiaalrelään operaatoriprinitsipp on natuke teine. See töötab sõltuvalt kahe või rohkema sarnase elektrilise suuruse vahe järgi.
Diferentsiaalrelään mõiste
Diferentsiaalrelään on see, mis töötab siis, kui kahe või rohkema sarnase elektrilise suuruse vahe ületab etteantud väärtuse. Diferentsiaalrelään skema tsirkonis on kaks elektriliikumist, mis pärinevad elektrivõrgustiku kahest osast. Need kaks elektriliikumist kohtuvad ühenduspunktis, kus on ühendatud relään spul. Kirchhoffi elektriliikumise seaduse kohaselt on relään spuli läbiva elektriliikumise tulemiks mitte muud kui kaks elektriliikumist, mis pärinevad elektrivõrgustiku kahest erinevast osast. Kui nende elektriliikumiste pooltuse ja amplituudi on nii reguleeritud, et nende elektriliikumiste fasorsumma on normaalsete töötingimuste korral null. Seega ei ole relään spuli läbiva elektriliikumise normaalsetel töötingimustel. Kui aga elektrivõrgustikus tekib mingi abnormalne olukord ja see tasakaal katkeb, st nende elektriliikumiste fasorsumma enam ei jää nulliks, siis relään spulis hakkab voolama mitte-nulline elektriliikumine, mille tulemuseks on relään töö alustamine.
Elektriliikumise diferentsiaalses skemas on kaks elektriliikumispindade transformatoorigruppi, millest igaüks on ühendatud kaitsta soovitava seadme poolt diferentsiaalrelään abil. Elektriliikumispindade transformatoorigrupi suhe on nii valitud, et nende sekundaarne elektriliikumine vastandub suuruses.
Elektriliikumispindade transformatoorigrupi pooltused on sellised, et nende sekundaarne elektriliikumine vastandub teineteisega. Tsirkonist on selge, et ainult siis, kui nende sekundaarsete elektriliikumiste vahel tekib mitte-nulline vahe, siis läbib see diferentsiaalne elektriliikumine relään tööspuli. Kui see vahe on suurem kui relään tipupunkti väärtus, siis see töötab, et avada lüliti, et eraldada kaitstav seade süsteemist. Relään element, mida kasutatakse diferentsiaalreläänis, on kiiresti reageeriv relään, kuna diferentsiaalne skema on mõeldud vaid kaitstava seadme sees asuva veategevuse likvideerimiseks. Teisisõnu peaks diferentsiaalrelään likvideerima vaid seadme sisene veategevus, seega peaks kaitstav seade eralduma, kui sees ilmneb mingi veategevus. Selleks ei pea olema kooskõlastamiseks teiste relaadidega süsteemis mingit ajalist viivitust.
Diferentsiaalrelään tüübid
Olemas on peamiselt kaks diferentsiaalrelään tüüpi, mis sõltuvad tööprintsipist.
Elektriliikumise tasakaalus olev diferentsiaalrelään
Pinge tasakaalus olev diferentsiaalrelään
Elektriliikumise diferentsiaalreläänis on kaks elektriliikumispindade transformatoorigruppi, mis on paigutatud kaitsta soovitava seadme poolt. Nende sekundaarne tsirkonid on ühendatud sarja, nii et nad kannavad sekundaarseid elektriliikumispindade transformatoorigrupi elektriliikumist sama suunas.
Relään tööspul on ühendatud elektriliikumispindade transformatoorigrupi sekundaarse tsirkoniga. Normaalsetel töötingimustel kandevad kaitstav seade (kas energiatransformaator või alternator) normaalse elektriliikumise. Sellisel juhul, öelda, et elektriliikumispindade transformatoorigrupi sekundaarne elektriliikumine I1 on I1 ja elektriliikumispindade transformatoorigrupi sekundaarne elektriliikumine I2 on I2. On ka selge, et relään tööspuli läbiva elektriliikumisega on tegemist I1-I2. Nagu me varem ütlesime, on elektriliikumispindade transformatoorigrupi suhe ja pooltus nii valitud, et I1 = I2, seega ei ole relään tööspuli läbiva elektriliikumisega. Kui nüüd elektrivõrgustikus tekib mingi veategevus, mis on väljaspool elektriliikumispindade transformatoorigrupi hõlmata piirkonda, siis veategevuse elektriliikumine läbib mõlemat elektriliikumispindade transformatoorigrupi primääri ja seetõttu jäävad mõlemad elektriliikumispindade transformatoorigrupi sekundaarsed elektriliikumised sama, nagu normaalsetel töötingimustel. Seega ei tööta relään sellisel juhul. Kui aga kaitstava seadme sees tekib mingi maapind, siis kaks sekundaarset elektriliikumist enam ei ole võrdsed. Sel juhul töötab diferentsiaalrelään, et eraldada veatega seade (transformaator või alternator) süsteemist.
Põhimõtteliselt kannatab see tüüpi relään süsteem mõnest ebasoodsusest
Võib esineda tõenäosus, et kaabelimpedants elektriliikumispindade transformatoorigrupi sekundaarist kaugete relaanipaneelini ei vasta.
Need piloodikaabelite kapatsioon võib põhjustada relään ebatõhusa töö, kui elektrivõrgustikus väljaspool seadet tekib suur läbiminekuvea.
Elektriliikumispindade transformatoorigrupi omaduste täpset vastandamist ei saa saavutada, seega võib normaalsetel töötingimustel relään tööspuli läbida vedelik.
Protsentuaalne diferentsiaalrelään
See on mõeldud reageerima diferentsiaalsele elektriliikumisele tema fraktsioonilise suhte kaudu, mille läbib kaitstav osa. Selle tüübi reläänis on lisaks relään tööspulile ka takistuslikud spulid. Takistuslikud spulid tekitavad torque vastandlikult töötorque'ile. Normaalsetel ja läbiminekuveategevuse tingimustel on takistuslik torque suurem kui töötorque. Seetõttu jääb relään passiivseks. Kui seesilmine veategevus tekib, ületab tööjõud harjumusliku jõu ja seetõttu töötab relään. Seda harjumuslikku jõudu saab kohandada muutes takistuslike spulide keerukuse arvu. Kui allpool näidatud, kui I1 on elektriliikumispindade transformatoorigrupi sekundaarne elektriliikumine I1 ja I2 on elektriliikumispindade transformatoorigrupi sekundaarne elektriliikumine I2, siis tööspuli läbiva elektriliikumisega on tegemist I1 – I2 ja takistusliku spuli läbiva elektriliikumisega on (I1 + I2)/2. Normaalsetel ja läbiminekuveategevuse tingimustel on takistusliku spuli poolt (I1+ I2)/2 elektriliikumisega tekitatud torque suurem kui tööspuli poolt I1– I2 elektriliikumisega tekitatud torque, kuid seesilmine veategevuse korral need muutuvad vastandlikuks. Ja harjumusliku seadistuse defineeritakse kui (I1– I2) suhe (I1+ I2)/2.
On selge eelmisest selgitusest, et mida suurem on takistusliku spuli poolt läbiva elektriliikumisega, seda suurem on tööspuli poolt läbiva elektriliikumisega vajalik väärtus. Relään nimetatakse protsentuaalseks relääniks, kuna tööks vajalik elektriliikumine saab väljenduda läbiva elektriliikumise protsendina.
Elektriliikumispindade transformatoorigrupi suhe ja ühendus diferentsiaalrelääniks
See lihtne põhimõte on see, et elektriliikumispindade transformatoorigrupi tähistus tähistab, et elektriliikumispindade transformatoorigrupi tähistus on ühendatud kolmnurga ja elektriliikumispindade transformatoorigrupi tähistus on ühendatud tähele. See on nii tehtud, et elimineerida null-järjestuse elektriliikumine relään tsirkonis.
Kui elektriliikumispindade transformatoorigrupi tähistus on ühendatud tähele, siis elektriliikumispindade transformatoorigrupi suhe on In/1 või 5 A
Kui elektriliikumispindade transformatoorigrupi tähistus on ühendatud kolmnurga, siis elektriliikumispindade transformatoorigrupi suhe on In/0.5775 või 5×0.5775 A
Pingeseisundi diferentsiaalrelään
Selles paigutuses on elektriliikumispindade transformatoorigrupi ühendatud seadme mõlemal pool nii, et nende sekundaarsete osade induktiivsed pinged vastanduvad teineteisega. See tähendab, et nende sekundaarsete osade elektromagnetilised pinged seadme mõlemalt poolt on ühendatud vastandliku pooltusega sarja. Diferentsiaalrelään spul on panustatud mõnes punktis tsükli, mis on loodud nende sekundaarsete osade sarjaühenduse kaudu, nagu näidatud joonisel. Normaalsetel töötingimustel ja ka läbiminekuveategevuse tingimustel on nende sekundaarsete osade elektromagnetilised pinged võrdsed ja vastanduvad teineteisega, seega ei ole relään spuli läbiva elektriliikumisega. Kui aga kaitstava seadme sees tekib mingi seesiline veategevus, siis need elektromagnetilised pinged enam ei ole tasakaalus ja seetõttu hakka relään spuli läbima elektriliikumine, mis lõpetab lüliti.
Pingeseisundi diferentsiaalreläänil on mõned ebasoodsad omadused, nagu mitmetappiline transformatoori konstruktsioon, mis on vajalik täpsele tasakaalule elektriliikumispindade transformatoorigrupi vahel. Selle süsteem sobib paremini lühikeste kaablite kaitseks, sest piloodikaablite kapatsioon häirib süsteemi tööd. Pikkadel kaablitel on laetav elektriliikumine piisav, et käivitada relään isegi siis, kui elektriliikumispindade transformatoorigrupi vaheline täpne tasakaal on saavutatud.
Nendele ebasoodsatule omadusele saab vältida, rakendades Translay süsteemi/skeemi, mis on muudetud tasakaalustatud pingeseisundi diferentsiaalrelään süsteem. Translay skeemi kohaldatakse peamiselt voogude diferentsiaalkaitseks.
Siin on kaks elektriliikumispind
