Relais differentiale

Relays quae in protectione systematis electrici adhibentur sunt diversorum generum. Inter eos differential relay communiter adhibetur ad protectionem transformatorum et generatorum ab defectibus localibus.
Differential relays valde sensibiles sunt ad defectus intra zonam protectionis, sed minimi sensibiles ad defectus extra zonam protectionis. Plurimi relays operantur cum quantitas aliquam praeterit valor predeterminatus, exempli gratia over current relay operatur cum current per eum praeterit valor predeterminatus. Sed principium differential relay est aliquid aliud. Operatur secundum differentiam inter duas vel plures quantitates electricas similares.

Definitio Differential Relay

Differential relay est ille qui operatur cum differentia inter duas vel plures quantitates electricas similares praeterit valor predeterminatus. In circuitu scheme differential relay, duo currents proveniunt ex duabus partibus circuiti electrici. Hae duae currents conveniunt in puncto iuncturae ubi coil relais coniungitur. Secundum Legem Kirchhoff de Current, current resultans per coil relais fluens nihil aliud est quam summa duarum currents, provenientium ex duabus partibus circuiti electrici. Si polaritas et amplitudo utriusque current ita accommodata sunt ut summa phasor duarum harum currents, sit zero in conditionibus normalibus operationis. Ita non erit current per coil relais fluentem in conditionibus normalibus. Sed propter anormalitatem in circuitu, si haec aequalitas frangitur, id est, summa phasor duarum harum currents non amplius est zero et erit current non-zero fluentem per coil relais, ita relais operatur.

In scheme differential current, duo sets current transformer unusquisque coniunctus ad utramque partem aequipmenti protecti per differential relay. Ratio current transformers ita electa est, ut secondary currents utriusque current transformer congruant in magnitudine.
Polaritas current transformers talis est, ut secondary current huius CTs oppositio alteri. Ex circuitu patet, solum si non-zero differentia creata est inter hos duos secondary currents, tunc solum hic differential current per operating coil relais fluent. Si haec differentia maior est quam peak up value relais, operabitur ad aperiendi circuit breakers ad isolandi aequipmentum protectum a systemate. Relaying element in differential relay usus est attracted armature type instantaneously relay, quia scheme differential tantum adaptatur ad purgandum defectum intra aequipmentum protectum, alias dixeris, differential relay debet purgare tantum internam defectum aequipmenti, ideo aequipmentum protectum debet isolari simul atque defectus occurrat intra ipsum aequipmentum. Non oportet esse temporis moram ad coordinationem cum aliis relays in systemate.

Genera Differential Relay

Sunt principale duo genera differential relay secundum principium operationis.

1. Current Balance Differential Relay

2. Voltage Balance Differential Relay

In current differential relay duo current transformers affiguntur ad utramque partem aequipmenti protecti. Secondary circuits CTs coniuncti sunt in serie ita ut ferant secondary CT current in eadem directione.

Operating coil relaying element coniungitur trans CT’s secondary circuit. Sub conditionibus normalibus operationis, aequipmentum protectum (vel power transformer vel alternator) portat current normalem. In hac conditione, dicamus, secondary current CT1 est I1 et secondary current CT2 est I2. Clarum est ex circuitu, current per relay coil fluentem nihil aliud est quam I1-I2. Sicut diximus prius, ratio et polaritas current transformer ita electa est, I1 = I2, ideo non erit current per relay coil fluentem. Nunc si defectus occurrat externus ad zonam a CTs copertam, faulty current per primarium utriusque current transformer transit et ideo secondary currents utriusque current transformer manent eadem sicut in casu conditionum normalium. Ita in illa conditione relais non operabitur. Sed si defectus ground occurrat intra aequipmentum protectum ut ostenditur, duo secondary currents non amplius erunt aequales. In hoc casu differential relay operatur ad isolandi aequipmentum defectum (transformer vel alternator) a systemate.
Principali haec species relais systematis passim patitur ab inconvenientiis

1. Potest esse probabilitas discongruentiae in impedimento cable ab CT secondary ad remote relay panel.

2. Haec capacitance pilot cables causat incorrectam operationem relais quando magnus through fault occurrat externus ad aequipmentum.

3. Accurata conformatio characteristicae current transformer non potest assequi, ideo potest esse spill current per relais fluentem in conditionibus normalibus.

Percentage Differential Relay

Hoc designatum est ad responsionem ad differential current in termino eius fractionis relationis ad currentem fluentem per sectionem protectam. In hac specie relais, sunt restraining coils in additione ad operating coil relais. Restraining coils producunt torque oppositum ad operating torque. Sub conditionibus normalibus et through fault, restraining torque maior est quam operating torque. Ita relais remanet inactivum. Cum defectus internus occurrat, operating force superat bias force et ideo relais operatur. Haec bias force variari potest variando numerum gyrorum in restraining coils. Ut in figura ostenditur, si I1 est secondary current CT1 et I2 est secondary current CT2 tunc current per operating coil est I1 – I2 et current per restraining coil est (I1 + I2)/2. In conditionibus normalibus et through fault, torque productus ab restraining coils propter current (I1+ I2)/2 maior est quam torque productus ab operating coil propter current I1– I2 sed in conditione defectus interni haec efficiuntur opposita. Et bias setting definitur ut ratio (I1– I2) ad (I1+ I2)/2.

Patet ex explanatione supra, maior current per restraining coils fluentem, maior valor currentis requiritur ad operating coil operandum. Relais vocatur percentage relay quia operating current requiritur ad tripping exprimitur ut percentagium through current.

CT Ratio and Connection for Differential Relay

Hoc simplici regula est, ut current transformers in any star winding coniungi debeant in delta et current transformers in any delta winding coniungi debeant in star. Hoc ita fit ut eliminetur zero sequence current in circuitu relais.
Si CTs coniuncti sunt in star, CT ratio erit In/1 vel 5 A
CTs coniungi debeant in delta, CT ratio erit In/0.5775 vel 5×0.5775 A

Voltage Balance Differential Relay

In hac dispositione current transformers coniuncti sunt ad utramque partem aequipmenti ita ut EMF inducatur in secondary utriusque current transformer se opponat. Id est, secondary current transformers ex utraque parte aequipmenti coniuncti sunt in serie cum opposita polaritate. Coil differential relais insertus est ubicunque in circuitu creato per series connectionem secondary current transformers ut in figura ostenditur. In conditionibus normalibus operationis et etiam in through fault conditionibus, EMFs inductae in both of the CT secondary aequales et oppositae sunt alteri et ideo non erit current per relay coil fluentem. Sed simul atque defectus internus occurrat in aequipmento sub protectione, haec EMFs non amplius aequilibriata sunt ideo current incipit fluere per relay coil ita circuit breaker trips.

Sunt inconvenientia quaedam in voltage balance differential relay sicut multi tap transformer construction requiritur ad accuratam aequationem inter current transformer pairs. Systema aptum est ad protectionem cables relativae brevioris longitudinis aliter capacitance pilot wires perturbat performance. In longis cables charging current sufficienter erit ad operandum relais etiam si perfecta aequatio current transformer assecuta sit.
Hae inconvenientia eliminari possunt ex systemate introducendo Translay system/scheme quod nihil aliud est quam modificatum balance voltage differential relay system. Translay scheme principaliter applicatur ad differential protection feeders.

Hic, duo sets current transformers coniuncti sunt ad utrumque finem feeder. Secondary cuiusque current transformer instructus est individual double winding induction type relay. Secondary cuiusque current transformer alimentat primary circuit double winding induction type relay. Secondary circuit cuiusque relais coniunctus est in serie ad formandum circuitum clausum per pilot wires. Coniunctio debet ita fieri, ut, EMF inducta in secondary coil unius relais se opponat eadem alteri. Device compensans neutralizat effectum capacitance currents pilot wires et effectum inherentis discongruentiae inter duos current transformers.

Sub conditionibus normalibus et through fault conditionibus, current in duobus finibus feeder est idem ideo current inductus in CT’s secondary quoque aequalis erit. Propter hanc aequalem currentem in CT’s secondary, primary cuiusque relais inducit idem EMF. Consequentia, EMF inducta in secondaries relais quoque aequalis est sed coils ita coniuncti sunt, hae EMFs sunt in opposita directione. Ita non erit current per pilot loop fluentem et ideo non erit operating torque productus in utroque relais.

Sed si defectus occurrat in feeder intra zonam inter current transformers, current egressurus feeder erit diversus a current ingressuro in feeder. Consequentia, non erit aequalitas inter currents in both CT secondaries. Hae inaequales secondary CT currents producent inaequalis secondary induced voltage in utroque relais. Ita current incipit circulare in pilot loop et ideo torque producitur in utroque relais.

Cum directio secondary current sit opposita in relais, ideo, torque in uno relais tendet ad claudendi trip contacts et simul torque productus in altero relais tendet ad tenendum movement trip contacts in normali positione non-operata. Operating torque dependet a positione et natura defectus in zona protecta feeder. Portio defectiva feeder separatur a sana parte quando saltem unum elementum utriusque relais operatur.

Hoc notari potest, in translay protection scheme, clausus copper ring coniunctus est cum centrali limbo primary core relais. Hii rings utilitati sunt ad neutralizandam effectum capacitance currents. Capacity currents praecedunt voltages impressas in pilot by 90o et cum hi fluant in low inductive operating winding, producunt flux qui praecedunt etiam pilot voltage by 90o. Quia pilot voltage est ille inductus in secondary coils relais, is retardat per substantialem angulum post flux in magnetic air gap. Clausi copper rings ita adjustantur ut angulus sit circa 90o. In hoc modo fluxes acting on the disk sunt in phase et ideo non torque exertitur in relais disc.

Declaratio: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.