Erihajonneule
Sähköjärjestelmän suojauksessa käytetyt releet ovat erilaisia. Niistä differentiaalirele on hyvin yleinen rele, jota käytetään muun muassa muuntimien ja generaattorien suojaamiseen paikallisiin sijaintiinsa syntyviä vikoja vastaan.
Differentiaalireleet ovat hyvin herkkiä sijaintinsa sisällä tapahtuville virheille, mutta ne ovat vähiten herkkiä sijaintinsa ulkopuolella tapahtuville virheille. Useimmat releet toimivat, kun mikä tahansa määrä ylittää ennakkoon asetetun arvon, esimerkiksi ylivirtarele toimii, kun läpi sen kulkeva virta ylittää ennakkoon asetetun arvon. Mutta differentiaalireleen periaate on hieman erilainen. Se toimii kahden tai useamman samantyyppisen sähkömäärän välisen erotuksen perusteella.
Differentiaalireleen määritelmä
Differentiaalirele on sellainen rele, joka toimii, kun kahden tai useamman samantyyppisen sähkömäärän välinen ero ylittää ennakkoon asetetun arvon. Differentiaalireleen piirissä on kaksi virtaa, jotka tulevat sähköjärjestelmän kahdelta osalta. Nämä kaksi virtaa kohtaavat toisensa pistossa, jossa on kytketty releen kiertokierros. Kirchhoffin virtalain mukaan relen kiertokierroksen läpi kulkeva virta on näiden kahden virtan summa, jotka tulevat sähköjärjestelmän kahdelta eri osalta. Jos molempien virtojen polaarisuus ja amplitudi on niin säädetty, että näiden kahden virtan faseri summa on nolla normaalissa toimintatilassa, ei ole virtaa kuljettava relen kiertokierroksen läpi normaalissa toimintatilassa. Mutta jos sähköjärjestelmässä tapahtuu poikkeama, ja tämä tasapaino rikkoutuu, eli näiden kahden virtan faseri summa ei enää ole nolla, on olemassa nollasta poikkeava virta, joka kulkee relen kiertokierroksen läpi, ja rele toimii.
Virtadifferentiaaliyhteensopivuudessa on kaksi virtamuunninta, joista kukin on kytketty suojattavan laitteen kummallekin puolelle, jota differentiaalirele suojailee. Virtamuunninten suhteet on valittu niin, että virtamuunninten toissijaiset virtat vastaavat toisiaan suuruudessaan.
Virtamuunninten polaarisuus on sellainen, että virtamuunninten toissijaiset virtat vastustavat toisiaan. Piiristä on selvää, että vain jos tämän toissijaisen virran välillä syntyy nollasta poikkeava ero, tällöin vain tämä differentiaalivirta kulkee relen toimintakierroksen läpi. Jos tämä ero on suurempi kuin relen huippuarvo, se toimii avataksesi katkaisimet eristääkseen suojattavan laitteen järjestelmästä. Differentiaalireleen toimintaelementtiin käytetään vetovoimaarmatuuri-instantaneous-relentä, koska differentiaalipohjainen skema soveltuu vain siihen, että se tyhjentää vian suojattujen laitteiden sisällä, toisin sanoen differentiaalirele pitäisi tyhjentää vain laitteen sisäiset virheet, joten suojattava laite pitäisi eristää heti, kun virhe tapahtuu itse laitteen sisällä. Ei tarvita aikaviiveä koordinoidakseen muita releitä järjestelmässä.
Differentiaalireleiden tyypit
On pääasiassa kaksi differentiaalireleiden tyyppiä toimintaperiaatteen mukaan.
Virtatasapainodifferentiaalirele
Jännitetasapainodifferentiaalirele
Virtadifferentiaalirelessä on kaksi virtamuunninta, jotka on asennettu suojattavan laitteen kummallekin puolelle. Virtamuunninten toissijaiset piirit on kytketty sarjaan siten, että ne kuljettavat virtamuunninten toissijaista virtaa samaan suuntaan.
Toimintakierros on kytketty virtamuunninten toissijaiseen piiriin. Normaalissa toimintatilassa suojattava laite (joko muuntin tai vaihtovirtagenaattori) kuljettaa normaalin virtan. Tässä tilanteessa, sanotaan, että virtamuunnin CT1 toissijainen virta on I1 ja virtamuunnin CT2 toissijainen virta on I2. On myös selvää piiristä, että relen kiertokierroksen läpi kulkeva virta on I1-I2. Kuten aiemmin mainittiin, virtamuunninten suhde ja polaarisuus on niin valittu, että I1 = I2, joten ei ole virtaa kuljettava relen kiertokierroksen läpi. Nyt, jos jokin virhe tapahtuu virtamuunninten ulkopuolella, virheellinen virta kulkee kummankin virtamuunninnin ensimmäisessä piirissä, ja näin ollen virtamuunninten toissijaiset virtat pysyvät samoilla kuin normaalissa toimintatilassa. Siksi tuossa tilanteessa rele ei toimi. Mutta jos jokin maavirhe tapahtuu suojattavan laitteen sisällä, kuten kuvassa näkyy, kaksi toissijaisen virtaa eivät enää ole yhtäsuuret. Tällöin differentiaalirele toimii eristääkseen virheellisen laitteen (muuntimen tai vaihtovirtagenaattorin) järjestelmästä.
Tällainen relijärjestelmä kärsii periaatteessa joistakin haitoista
Voisi olla mahdollista, että kytkentäjohtojen impedanssi virtamuunnin toissijaisesta relen paneeliin ei vastaa toisiaan.
Nämä kytkentäjohtot, niiden kapasitiivisuuden vuoksi, saattavat aiheuttaa releen väärän toiminnan, kun suuri läpivirta tapahtuu laitteen ulkopuolella.
Virtamuunninten ominaisuuksien tarkka sopivuus ei voida saavuttaa, joten voi olla virtaa kuljettava relen läpi normaalissa toimintatilassa.
Prosenttidifferentiaalirele
Tämä on suunniteltu reagoimaan differentiaalivirtaan sen fraktionaalisessa suhteessa virtaan, joka kulkee suojattussa osassa. Tässä tyyppisessä relissä on lisäksi estevä toissijainen kierros toimintakierroksen lisäksi. Estevä toissijainen kierros tuottaa torstin, joka on päinvastainen toimintatorstin kanssa verrattuna. Normaaleissa ja läpivirheen olosuhteissa estevä torque on suurempi kuin toimintatorsti. Tämän vuoksi rele pysyy epäaktiivisena. Kun sisäinen virhe tapahtuu, toimintavoima ylittää taivutusvoiman, ja siksi rele toimii. Tätä taivutusvoimaa voidaan säätää vaihtamalla estevän toissijaisen kierroksen pyrkimysten määrää. Kuten alla olevassa kuvassa näkyy, jos I1 on virtamuunnin CT1 toissijainen virta ja I2 on virtamuunnin CT2 toissijainen virta, toimintakierroksen läpi kulkeva virta on I1 – I2 ja estevän toissijaisen kierroksen läpi kulkeva virta on (I1 + I2)/2. Normaaleissa ja läpivirheen olosuhteissa, estevän toissijaisen kierroksen virta (I1+ I2)/2 aiheuttama torsti on suurempi kuin toimintakierroksen virta I1– I2 aiheuttama torsti, mutta sisäisessä virhetilanteessa nämä muuttuvat päinvastaisiksi. Ja taivutusasetus määritellään (I1– I2) suhteena (I1+ I2)/2.
Yllä olevasta selityksestä on selvää, että mitä suurempi virta kulkee estevän toissijaisen kierroksen läpi, sitä suurempi virta tarvitaan toimintakierroksen toimimiseksi. Rele kutsutaan prosenttireleeksi, koska toimintavirta, joka vaaditaan trippeihin, voidaan ilmaista läpivirran prosenttina.
Virtamuunninten suhde ja kytkentä differentiaalireleen kanssa
Yksinkertainen sääntö on, että kaikki tähtiwindings virtamuunnin pitäisi kytkää deltaan ja kaikki deltawindings virtamuunnin pitäisi kytkää tähtiin. Tämä tehdään poistaakseen nollajonosvirtan relen piiristä.
Jos virtamuunnin on kytketty tähtiasentoon, virtamuunnin suhde on In/1 tai 5 A
Jos virtamuunnin on kytketty deltain, virtamuunnin suhde on In/0.5775 tai 5×0.5775 A
Jännitetasapainodifferentiaalirele
Tässä järjestelyssä virtamuunninit on kytketty laitteen molemmille puolille siten, että sekundaarien sekundaarissa indukoitu EMF vastustavat toisiaan. Tämä tarkoittaa, että virtamuunninten sekundaarit laitteen molemmilta puolilta on kytketty sarjaan vastakkaisella polaarisuudella. Differentiaalireleen kiertokierros on upotettu jonnekin virtamuunninten sekundaarit kytkettynä sarjana luomaan silmukkaan, kuten kuvassa näkyy. Normaalissa toimintatilassa ja läpivirheen olosuhteissa, sekundaarisessa virtamuunnin sekundaarissa indukoitut EMF:t ovat yhtä suuret ja vastakkaiset toisilleen, ja siksi ei ole virtaa kuljettava relen kiertokierroksen läpi. Mutta kun sisäinen virhe tapahtuu suojattavana olevassa laitteessa, nämä EMF:t eivät enää ole tasapainossa, joten virta alkaa kulkea relen kiertokierroksen läpi, ja katkaisimet trippaavat.
Jännitetasapainodifferentiaalireleissä on joitakin haittoja, kuten monikielinen muuntimenrakenne on tarpeen tarkkaan tasapainottamaan virtamuunninten parit. Järjestelmä soveltuu lyhyiden sähköjohtojen suojaamiseen, muutoin pilottilaiden kapasitanssi häiritsee suorituskykyä. Pitkillä sähköjohtoilla laturavirta riittää relen aktivointiin, vaikka virtamuunninten tasapaino olisi täydellinen.
Nämä haitat voidaan poistaa järjestelmästä Translay-järjestelmän/skeeman käyttöönotolla, joka on muokattu tasapainojännitetasapainodifferentiaalirelejärjestelmä. Translay-skeemaa käytetään pääasiassa ruokintajohtojen differentiaalisuojaamiseen.
Tässä on kaksi virtamuunninparia, jotka on kytketty ruokintajohtoa vasten. Jokaisen virtamuunnin sekundaari on varustettu yksilöllisellä kaksoiskierrosinduktio-releellä. Jokaisen virtamuunnin sekundaari syöttää kaksoiskierrosinduktio-relen primääripiiriä. Jokaisen relen sekundaaripiiri on kytketty sarjaan suljettuun silmukkaan pilottilaiden avulla. Kytkentä pitäisi olla sellainen, että yhden relen sekundaarikierrossa indukoitu jännite vastustaa toisen samaa. Kompensointilaite neutralisoi pilottilaiden kapasitanssivirtojen ja virtamuunninten välisen luonteenomaisen epätasapainon vaikutukset.
Normaalissa olosuhteissa ja läpivirheen olosuhteissa, ruokintajohtoon kummaltakin puolelta virta on sama, joten virtamuunninten sekundaarissa indukoitu virta olisi myös sama. Tämän saman virtan takia jokaisen relen primääri indukuu sama EMF. Seurauksena tulee, että relen sekundaarissa indukoitu EMF on myös sama, mutta kierrokset on niin kytketty, että nämä EMF:t ovat vastakkaisissa suunnissa. Tämän vuoksi ei virtaa kulje pilottiloopissa, ja siksi ei toimintatorsti tuoteta kummankaan relen kautta.
Mutta jos jokin virhe tapahtuu ruokintajohtossa virtamuunninten välissä, virta, joka lähtee ruokintajohtosta, on erilainen kuin virta, joka tulee ruokintajohtoon. Seurauksena ei ole tasapainoa molemmissa virtamuunninten sekundaareissa. Nämä epätasapainoiset virtamuunninten sekundaarivirtat tuottavat epätasapainoisen sekundaarisen induktoidun jännitteen molemmissa releissä. Tämän vuoksi virta alkaa kiertyä pilottiloopissa, ja siksi toimintatorsti tuotetaan molemmissa releissä.
Koska sekundaarivirta on vastakkaisessa suunnassa releissä, toimintatorsti yrittää sulkea trip-pisteytyskontaktit, ja samalla toisessa relen toimintatorsti yrittää pitää trip-pisteytyskontaktit normaalissa, epäaktivoituna asemassa. Toimintatorstin riippuvuus on suojattavan alueen sijainnista ja virheen luonteesta. Suojattavan alueen virheellinen osa eristetään terveestä osasta, kun ainakin yksi elementti kummankin relen toimii.
Tässä voidaan huomata, että translay-suojajärjestelmässä suljettu kuparirenkaas on asennettu releen primäärin keskimmäisen solmun ympärille. Näitä renkaita käytetään neutralisoimaan pilottilaiden kapasitanssivirtojen vaikutusta. Kapasitanssivirrat johdattavat pilottijännitettä 90 astetta, ja kun ne virtaavat matalassa induktiivisessa toimintakierroksessa, ne tuottavat fluxin, joka myös johdattaa pilottijännitettä 90 astetta. Koska pilottijännite on se, joka indukuutetaan relen sekundaarikierroksissa, se viivähtää merkittävästi fluxin takana magneettisessa ilmapussa. Suljetut kuparirenkaat on niin säädetty, että kulma on noin 90 astetta. Täten fluxit, jotka vaikuttavat levyyn, ovat vaiheessa, ja siksi ei torquea kohdisteta relen levylle.
Lause: Kunnioita alkuperäistä, hyviä artikkeleita on jakoitettava, jos on tekijänoikeusrikkomusta, ota yhteyttä poistaaksesi.
