Relé Diferensyal
Ang mga relay na ginagamit sa proteksyon ng power system ay may iba't ibang uri. Sa kanila, ang differential relay ay isang karaniwang ginagamit na relay para sa pagprotekta ng mga transformer at generator mula sa lokal na mga kapinsalaan.
Differential relays ay napakasensitibo sa mga kapinsalaan na nangyayari sa loob ng zone ng proteksyon ngunit sila ay pinakakakaunti ang sensitibo sa mga kapinsalaan na nangyayari sa labas ng protektadong zone. Karamihan sa mga relay ay gumagana kapag anumang bilang lumampas sa nakatakdang halaga tulad ng over current relay na gumagana kapag ang kuryente sa pamamaraan nito lumampas sa nakatakdang halaga. Ngunit ang prinsipyo ng differential relay ay medyo iba. Ito ay gumagana batay sa pagkakaiba sa pagitan ng dalawa o higit pang katulad na electrical quantities.
Paglalarawan ng Differential Relay
Ang differential relay ay isang relay na gumagana kapag may pagkakaiba sa pagitan ng dalawa o higit pang katulad na electrical quantities na lumampas sa nakatakdang 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 resulta ng kuryente na umuusbong 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 ayusin nang tama upang ang phasor sum ng dalawang kuryenteng ito, ay zero sa normal na kondisyon ng operasyon. Dahil dito, walang kuryente na umuusbong sa relay coil sa normal na kondisyon ng operasyon. 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 kuryente na umuusbong sa relay coil, kaya ang relay ay gumagana.
Sa current differential scheme, mayroong dalawang set ng current transformer bawat isa ay konektado sa anumang bahagi ng equipment na protektado ng differential relay. Ang ratio ng current transformers ay napili nang tama, ang secondary currents ng parehong current transformers ay tugma sa bawat isa sa magnitude.
Ang polarities ng current transformers ay ganoon na ang secondary current ng mga CTs ay kontra sa bawat isa. Mula sa circuit, malinaw na lamang kung may nonzero difference na nabuo sa pagitan ng secondary currents, ang differential current na ito ay umuusbong sa operating coil ng relay. Kung ang difference na ito ay mas malaki kaysa sa peak up value ng relay, ito ay gagana upang buksan ang circuit breakers upang ihiwalay 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 tanging naaangkop para sa pag-clear ng fault sa loob ng protektadong equipment, sa ibang salita, ang differential relay ay dapat linawin lamang ang internal fault ng equipment, kaya ang protektadong equipment ay dapat ihiwalay kaagad kung may fault na nangyari sa loob ng equipment mismo. Hindi kailangan ng anumang time delay para sa coordination sa iba pang 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 dalawang current transformers ang inilapat sa anumang bahagi ng equipment na protektado. Ang secondary circuits ng CTs ay konektado sa series nang tama upang sila ay dala ang secondary CT current sa parehong direksyon.
Ang operating coil ng relaying element ay konektado sa across ng CT’s secondary circuit. Sa normal na kondisyong operasyonal, ang protektadong equipment (na maaaring power transformer o alternator) ay dala ang normal na kuryente. Sa sitwasyong 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 umuusbong sa relay coil ay wala kundi I1-I2. Tulad ng sinabi namin, ang ratio at polarity ng current transformer ay napili nang tama, I1 = I2, kaya walang kuryente na umuusbong sa relay coil. Ngayon kung may fault na nangyari sa external sa zone na kasama ng CTs, ang faulty current ay umuusbong sa primary ng parehong current transformers at kaya ang secondary currents ng parehong current transformers ay nananatiling pareho tulad ng sa normal na kondisyon ng operasyon. Kaya sa sitwasyong ito, ang relay ay hindi gagana. Ngunit kung may ground fault na nangyari sa loob ng protektadong equipment tulad ng ipinapakita, ang dalawang secondary currents ay hindi na magiging equal. Sa sitwasyong ito, ang differential relay ay gagana upang ihiwalay ang faulty equipment (transformer o alternator) mula sa sistema.
Prinsipal na ang uri ng relay systems na ito ay may ilang mga disadvantage
Maaaring may probabilidad ng mismatch sa cable impedance mula sa CT secondary hanggang sa remote relay panel.
Ang capacitance ng mga pilot cables ay nagdudulot ng mali na operasyon ng relay kapag may malaking through fault na nangyari sa labas ng equipment.
Hindi matutugunan nang maayos ang characteristics ng current transformer kaya maaaring may spill current na umuusbong sa relay sa normal na kondisyon ng operasyon.
Percentage Differential Relay
Ito ay disenyo upang tumugon sa differential current sa termino ng fractional relation nito sa kuryente na umuusbong sa protektadong seksyon. Sa uri ng relay na ito, may mga restraining coils sa karagdagan sa operating coil ng relay. Ang mga 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. Dahil dito, ang relay ay nananatiling hindi aktibo. Kapag may internal fault, ang operating force ay lumalampas sa bias force at kaya ang relay ay gumagana. Ang bias force na ito ay maaaring i-adjust sa pamamagitan ng pagbabago ng bilang ng turns sa restraining coils. Tulad ng ipinapakita sa larawan sa ibaba, kung ang I1 ay ang secondary current ng CT1 at ang I2 ay ang secondary current ng CT2 kaya 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 binubuo ng restraining coils dahil sa kuryente (I1+ I2)/2 ay mas malaki kaysa sa torque na binubuo ng operating coil dahil sa kuryente I1– I2 ngunit sa internal faulty condition, ito ay naging kabaligtaran. 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 umuusbong sa restraining coils, mas mataas ang halaga ng kuryente na kinakailangan para sa operating coil upang gumana. Tinatawag itong percentage relay dahil ang operating current na kinakailangan upang trip ay maaaring ipahayag bilang percentage ng through current.
CT Ratio at Connection para sa Differential Relay
Ang simpleng thumb rule ay ang current transformers sa anumang star winding ay dapat konektado sa delta at ang current transformers sa anumang delta winding ay dapat konektado sa star. Ginoong paraan 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 current transformer ay konektado sa anumang bahagi ng equipment nang tama upang ang EMF na induced sa secondary ng parehong current transformers ay maglaban sa bawat isa. Ibig sabihin, ang secondary ng current transformers mula sa parehong bahagi ng equipment ay konektado sa series nang may opposite polarity. Ang differential relay coil ay inilapat sa loop na nilikha ng series connection ng secondary ng current transformers tulad ng ipinapakita sa figure. Sa normal na kondisyon ng operasyon at sa through fault conditions, ang EMFs na induced sa parehong CT secondary ay equal at opposite sa bawat isa at kaya walang kuryente na umuusbong 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 umuusbong sa relay coil at kaya trips ang circuit breaker.
Mayroong ilang mga disadvantage sa voltage balance differential relay tulad ng multi tap transformer construction na kinakailangan upang accurate balance sa pagitan ng current transformer pairs. Ang sistema ay suitable para sa proteksyon ng cables ng relatibong maikling haba ngunit ang capacitance ng pilot wires ay nagbabago sa performance. Sa mahabang cables, ang charging current ay sapat upang gumana ang relay kahit na perfect balance ng current transformer ay natamo.
Mapapawi ang mga disadvantage na ito 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 feeders.
Dito, mayroong dalawang set ng current transformers na konektado sa anumang bahagi ng feeder. Ang secondary ng bawat current transformer ay may individual double winding induction type relay. Ang secondary ng bawat current transformer ay nagbibigay ng primary circuit ng double winding induction type relay. Ang secondary circuit ng bawat relay ay konektado sa series upang bumuo ng saradong loop sa pamamagitan ng pilot wires. Ang koneksyon ay dapat ganoon na, ang induced voltage sa secondary coil ng isang relay ay maglaban sa same ng iba pa. Ang compensating device ay neutralizes ang effect ng pilot wires capacitance currents at effect ng inherent lack of balance sa pagitan ng dalawang current transformers.
Sa normal na kondisyon at through fault conditions, ang kuryente sa dalawang dulo ng feeder ay pareho kaya ang kuryente na induced sa CT’s secondary ay pareho rin. Dahil sa parehong 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 pareho pero ang coils ay konektado nang tama, ang mga EMFs na ito ay sa kabaligtaran na direksyon. Bilang resulta, walang kuryente na umuusbong sa pilot loop at kaya walang operating torque na binubuo sa parehong 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 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 relays. Kaya, ang kuryente ay simula na umuusbong sa pilot loop at kaya ang torque ay binubuo sa parehong relays.
Dahil sa direction ng secondary current ay kabaligtaran sa relays, kaya ang torque sa isang relay ay magtitiyak na isara ang trip contacts at sa parehong oras ang torque na binubuo sa ibang relay ay magtitiyak na panatilihin ang movement ng trip contacts sa normal na hindi 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 parehong relay ay gumana.
Maaaring tandaan na sa translay protection scheme, isang closed copper ring ay inilapat 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 ng pilot ng 90
