विभेदक रिले
पावर सिस्टम सुरक्षा में प्रयोग किए जाने वाले रिलीज़ विभिन्न प्रकार के होते हैं। उनमें से डिफरेंशियल रिले ट्रांसफॉर्मर और जनरेटर को स्थानीय दोष से सुरक्षित करने के लिए बहुत सामान्य रूप से प्रयोग किया जाता है।
डिफरेंशियल रिलीज़ सुरक्षा क्षेत्र के अंदर होने वाले दोषों के प्रति बहुत संवेदनशील होते हैं लेकिन उन्हें सुरक्षा क्षेत्र के बाहर होने वाले दोषों के प्रति कम संवेदनशीलता होती है। अधिकांश रिलीज़ तब कार्य करते हैं जब कोई मात्रा पूर्वनिर्धारित मान से अधिक हो जाती है, उदाहरण के लिए, ओवर करंट रिले तब कार्य करता है जब इसके माध्यम से प्रवाहित होने वाली धारा पूर्वनिर्धारित मान से अधिक हो जाती है। लेकिन डिफरेंशियल रिले का सिद्धांत कुछ अलग होता है। यह दो या दो से अधिक समान विद्युत मात्राओं के बीच के अंतर पर निर्भर करके कार्य करता है।
डिफरेंशियल रिले की परिभाषा
डिफरेंशियल रिले वह है जो दो या दो से अधिक समान विद्युत मात्राओं के बीच का अंतर पूर्वनिर्धारित मान से अधिक होने पर कार्य करता है। डिफरेंशियल रिले योजना सर्किट में, विद्युत पावर सर्किट के दो भागों से दो धाराएँ आती हैं। ये दो धाराएँ एक जंक्शन बिंदु पर मिलती हैं जहाँ एक रिले कोइल जुड़ी होती है। किर्चहॉफ धारा कानून के अनुसार, रिले कोइल से प्रवाहित होने वाली परिणामी धारा विद्युत पावर सर्किट के दो भिन्न भागों से आने वाली दो धाराओं का योग होती है। यदि दोनों धाराओं की ध्रुवता और आयाम इस प्रकार समायोजित किए जाएं कि सामान्य संचालन परिस्थितियों में इन दो धाराओं का फेजर योग शून्य हो, तो रिले कोइल में सामान्य संचालन परिस्थितियों में कोई धारा प्रवाहित नहीं होगी। लेकिन यदि विद्युत सर्किट में कोई असामान्यता हो जाए और यह संतुलन टूट जाए, तो यह दर्शाता है कि इन दो धाराओं का फेजर योग शून्य नहीं रहेगा और रिले कोइल में शून्य से अधिक धारा प्रवाहित होगी, जिससे रिले कार्य करेगा।
वर्तमान डिफरेंशियल योजना में, डिफरेंशियल रिले द्वारा सुरक्षित उपकरण के दोनों ओर दो सेट करंट ट्रांसफॉर्मर जुड़े होते हैं। करंट ट्रांसफॉर्मरों का अनुपात इस प्रकार चुना जाता है कि दोनों करंट ट्रांसफॉर्मरों की द्वितीयक धाराएँ परिमाण में एक दूसरे के मेल खाती हैं।
करंट ट्रांसफॉर्मरों की ध्रुवता इस प्रकार होती है कि इन CTs की द्वितीयक धाराएँ एक दूसरे के विपरीत होती हैं। सर्किट से स्पष्ट है कि यदि इन दो द्वितीयक धाराओं के बीच कोई गैर-शून्य अंतर बनाया जाता है, तो इस डिफरेंशियल धारा केवल रिले के संचालन कोइल में प्रवाहित होगी। यदि यह अंतर रिले के पीक अप मान से अधिक हो, तो यह विद्युत सर्किट ब्रेकर को खोलने के लिए कार्य करेगा ताकि सुरक्षित उपकरण को प्रणाली से अलग किया जा सके। डिफरेंशियल रिले में प्रयोग किया जाने वाला रिलिंग तत्व आकर्षित आर्मेचर प्रकार का तत्काल रिले होता है क्योंकि डिफरेंशियल योजना केवल सुरक्षित उपकरण के अंदर होने वाले दोष को साफ करने के लिए अनुकूलित होती है, अन्य शब्दों में, डिफरेंशियल रिले केवल उपकरण के आंतरिक दोष को साफ करना चाहिए, इसलिए जब उपकरण के अंदर कोई दोष होता है, तो उसे तत्काल अलग किया जाना चाहिए। इसके लिए प्रणाली के अन्य रिलीज़ के साथ समन्वय के लिए कोई समय देरी की आवश्यकता नहीं होती है।
डिफरेंशियल रिले के प्रकार
कार्य के सिद्धांत के आधार पर डिफरेंशियल रिले के मुख्य रूप से दो प्रकार होते हैं।
वर्तमान संतुलन डिफरेंशियल रिले
वोल्टेज संतुलन डिफरेंशियल रिले
वर्तमान डिफरेंशियल रिले में, दो करंट ट्रांसफॉर्मर उपकरण के दोनों ओर लगाए जाते हैं जिसे सुरक्षित करना है। CTs के द्वितीयक सर्किट को ऐसे श्रृंखला में जोड़ा जाता है कि वे द्वितीयक CT धारा को एक ही दिशा में ले जाएं।
रिलींग तत्व का संचालन कोइल CTs के द्वितीयक सर्किट पर जोड़ा जाता है। सामान्य संचालन परिस्थितियों में, सुरक्षित उपकरण (या तो पावर ट्रांसफॉर्मर या एल्टरनेटर) सामान्य धारा ले जाता है। इस स्थिति में, कहें कि CT1 की द्वितीयक धारा I1 और CT2 की द्वितीयक धारा I2 है। सर्किट से स्पष्ट है कि रिले कोइल से प्रवाहित होने वाली धारा कुछ नहीं बल्कि I1-I2 है। जैसा कि हमने पहले कहा, करंट ट्रांसफॉर्मरों का अनुपात और ध्रुवता इस प्रकार चुना गया है कि I1 = I2, इसलिए रिले कोइल में कोई धारा प्रवाहित नहीं होगी। अब यदि CTs द्वारा कवर किए गए क्षेत्र के बाहर किसी दोष हो, तो दोषपूर्ण धारा दोनों करंट ट्रांसफॉर्मरों के प्राथमिक भाग से गुजरती है और इसलिए दोनों करंट ट्रांसफॉर्मरों की द्वितीयक धाराएँ सामान्य संचालन परिस्थितियों की तरह ही रहती हैं। इसलिए उस स्थिति में रिले कार्य नहीं करेगा। लेकिन यदि सुरक्षित उपकरण (ट्रांसफॉर्मर या एल्टरनेटर) के अंदर कोई ग्राउंड दोष हो, तो दो द्वितीयक धाराएँ अब बराबर नहीं रहेंगी। इस स्थिति में डिफरेंशियल रिले कार्य करेगा ताकि दोषपूर्ण उपकरण (ट्रांसफॉर्मर या एल्टरनेटर) को प्रणाली से अलग किया जा सके।
मूल रूप से इस प्रकार की रिले प्रणाली को कुछ दोषों से पीड़ित होने की संभावना है
CT द्वितीयक से दूरस्थ रिले पैनल तक केबल इम्पीडेंस में मिलान न होने की संभावना हो सकती है।
ये पायलट केबलों की धारिता उपकरण के बाहर होने वाले बड़े दोष के दौरान रिले का गलत संचालन कर सकती है।
करंट ट्रांसफॉर्मर के लक्षणों का सटीक मिलान नहीं किया जा सकता, इसलिए सामान्य संचालन परिस्थितियों में रिले में थोड़ी धारा प्रवाहित हो सकती है।
प्रतिशत डिफरेंशियल रिले
यह डिफरेंशियल धारा के अनुसार अपने भिन्नात्मक संबंध में प्रतिक्रिया देने के लिए डिजाइन किया गया है। इस प्रकार की रिले में, रिले के संचालन कोइल के अतिरिक्त रोकने वाली कोइलें होती हैं। रोकने वाली कोइलें संचालन टार्क के विपरीत टार्क उत्पन्न करती हैं। सामान्य और थ्रू दोष परिस्थितियों में, रोकने वाली टार्क संचालन टार्क से अधिक होती है। इसलिए रिले निष्क्रिय रहता है। जब आंतरिक दोष होता है, तो संचालन बल बायस बल से अधिक हो जाता है और इसलिए रिले कार्य करता है। इस बायस बल को रोकने वाली कोइलों पर टर्नों की संख्या बदलकर समायोजित किया जा सकता है। नीचे दिए गए आंकड़े में दिखाए गए अनुसार, यदि I1 CT1 की द्वितीयक धारा है और I2 CT2 की द्वितीयक धारा है, तो संचालन कोइल से प्रवाहित होने वाली धारा I1 – I2 है और रोकने वाली कोइल से प्रवाहित होने वाली धारा (I1 + I2)/2 है। सामान्य और थ्रू दोष परिस्थितियों में, रोकने वाली कोइलों द्वारा (I1+ I
