Diferenciālais relējs
Elektroenerģijas sistēmu aizsardzībā izmantotie releji ir dažādas veidus. Starp tiem diferenciālais relejs ir ļoti bieži izmantots relejs, lai aizsargātu transformatorus un dzinējus no vietējiem defektiem.
Diferenciālie releji ir ļoti jūtīgi pret defektiem, kas notiek aizsargājamajā zonā, bet viņi ir mazāk jūtīgi pret defektiem, kas notiek ārpus aizsargājamās zonas. Lielākā daļa releju darbojas, ja kāda lielums pārsniedz iepriekš noteikto vērtību, piemēram, pārmērīgā strāvas relejs darbojas, ja caur to protējošā strāva pārsniedz iepriekš noteikto vērtību. Bet diferenciālā releja princips ir nedaudz atšķirīgs. Tas darbojas atkarībā no divu vai vairāku līdzīgu elektrolietu atšķirības.
Diferenciālā releja definīcija
Diferenciālais relejs ir tāds, kas darbojas, kad starp diviem vai vairākiem līdzīgiem elektrolietām pastāv atšķirība, kas pārsniedz iepriekš noteikto vērtību. Diferenciālā releja shēmas elektriskajā tīklā ir divas strāvas, kas nāk no divām elektriskās enerģijas sistēmas daļām. Šīs divas strāvas satiekas savienojuma punktā, kurā ir pieslēgts releja spīdole. Saskaņā ar Kirhhofa strāvas likumu, rezultātes strāva, kas plūst caur releja spīdoles, ir nekas cits kā abu strāvu summa, kas nāk no divām dažādām elektriskās enerģijas sistēmas daļām. Ja abi strāvas polāritāte un amplitūda ir tādi, ka šo divu strāvu fazora summa normālas darbības apstākļos ir nulle, tad nekāda strāva neatplūst caur releja spīdoles normālas darbības apstākļos. Taču, ja enerģijas tīklā notiek kāda neērtība un šis līdzsvars tiek salauzts, tas nozīmē, ka šo divu strāvu fazora summa vairs nav nulle un caur releja spīdoles plūst nenulles strāva, tādējādi darbojot releju.
Strāvas diferenciālajā shēmā ir divas strāvas transformatoru kopas, katra savienota ar aizsargājamā aprīkojuma pusi, ko aizsargā diferenciālais relejs. Strāvas transformatoru attiecības ir tādas, ka otrās strāvas abi strāvas transformatori sakrīt ar lielumu.
Strāvas transformatoru polāritāte ir tāda, ka to otro strāvas pretojas viena otram. No shēmas ir skaidrs, ka tikai ja šim abiem otro strāvām rodas nenulles atšķirība, tad tikai šī diferenciālā strāva plūst caur releja darbības spīdoles. Ja šī atšķirība pārsniedz releja maksimālo vērtību, tā darbosies, lai atvērtu šķērsojumu, lai izolētu aizsargājamo aprīkojumu no sistēmas. Diferenciālā relejā izmantotais relē elementa tips ir pievilcinātā armatūras tips, jo diferenciālā shēma ir pielāgota tikai defektu novēršanai iekšā aizsargājamā aprīkojuma, citiem vārdiem sakot, diferenciālais relejs vajadzētu novērst tikai iekšējos defektus, tāpēc aizsargājamais aprīkojums jāizolē tūlīt, kad notiek defekts iekšā pašā aprīkojumā. Nevar būt nekādas laika aizdegšanas, lai saskaņotu ar citiem relejiem sistēmā.
Diferenciālā releja veidi
Galvenokārt ir divi diferenciālā releja veidi, atkarībā no darbības principa.
Strāvas bilances diferenciālais relejs
Sprieguma bilances diferenciālais relejs
Strāvas diferenciālajā relejā divi strāvas transformatori ir uzstādīti uz aizsargājamo aprīkojuma abām pusēm. Strāvas transformatoru otrās shēmas ir savienotas virknē tā, lai tās nesītu otro strāvu vienā virzienā.
Relē elementa darbības spīdole ir savienota ar strāvas transformatoru otrās shēmu. Normālas darbības apstākļos aizsargājamais aprīkojums (vai nu transformators vai alternators) nesīt normālu strāvu. Šajā situācijā, piemēram, CT1 otra strāva ir I1 un CT2 otra strāva ir I2. Arī no shēmas ir skaidrs, ka caur releja spīdoles plūstošā strāva ir nekas cits kā I1-I2. Kā mēs iepriekš sacījām, strāvas transformatoru attiecība un polāritāte ir tādas, ka I1 = I2, tāpēc nekāda strāva neatplūst caur releja spīdoles. Tagad, ja notiek defekts ārpus CT aizsargājamās zonas, defektīgā strāva plūst caur abi strāvas transformatoru primāros, tādējādi abi strāvas transformatoru otro strāvas paliek tādas pašas kā normālas darbības apstākļos. Tāpēc šajā situācijā relejs netiks darbināts. Taču, ja notiek masas defekts iekšā aizsargājamam aprīkojumam, kā parādīts, divas otro strāvas vairs nebūs vienādas. Šajā gadījumā tiks darbināts diferenciālais relejs, lai izolētu defektīgo aprīkojumu (transformatoru vai alternatoru) no sistēmas.
Principā šāda veida releju sistēmas cieš no dažādiem trūkumiem
Var būt iespējams kabeļu impedancēs neatbilstība no CT otro līdz attālinātajam releju panelim.
Šo vadu kapacitance var izraisīt releja nepareizu darbību, kad ārpus aprīkojuma notiek liels defekts.
Nevar sasniegt precīzu strāvas transformatoru raksturlietu sakritību, tāpēc normālos darbības apstākļos caur releju var plūst šķidrā strāva.
Procentuālais diferenciālais relejs
Tas ir izstrādāts, lai reaģētu uz diferenciālo strāvu, attiecībā pret strāvu, kas plūst caur aizsargājošo sekciju. Šāda veida relejā, papildus releja darbības spīdoles, ir ierobežojošas spīdoles. Ierobežojošās spīdoles radīt torques pretēju darbības torque. Normālos un cauri defektu apstākļos, ierobežojošais torque ir lielāks par darbības torque. Tāpēc relejs paliek neaktīvs. Kad notiek iekšējs defekts, darbības spēks pārsniedz slodzes spēku, tāpēc relejs tiek darbināts. Šo slodzes spēku var pielāgot, mainot ierobežojošo spīdoles spirāļu skaitu. Kā parādīts zemāk esošajā diagrammā, ja I1 ir CT1 otra strāva un I2 ir CT2 otra strāva, tad caur darbības spīdoles plūstošā strāva ir I1 – I2 un caur ierobežojošo spīdoles plūstošā strāva ir (I1 + I2)/2. Normālos un cauri defektu apstākļos, torque, ko radīt ierobežojošās spīdoles, plūstošā strāva (I1+ I2)/2, ir lielāks par torque, ko radīt darbības spīdoles, plūstošā strāva I1– I2, bet iekšējā defekta apstākļos tie kļūst pretēji. Un slodzes iestatījums ir definēts kā (I1– I2) attiecība pret (I1+ I2)/2.
No šīs izskaidrojuma ir skaidrs, ka, jo lielāka strāva plūst caur ierobežojošām spīdoles, jo lielāka vērtība, kas nepieciešama darbības spīdoles, lai tā darbotos. Relejs sauc par procentuālo releju, jo nepieciešamā darbības strāva, lai triecētu, var tikt izteikta kā procenti no cauri plūstošās strāvas.
Strāvas transformatoru attiecība un savienojums diferenciālajam relejam
Šis vienkāršais pirksts likums ir tāds, ka strāvas transformatorus uz jebkuru zvaigznainu vineti jāsavieno delta veidā, un strāvas transformatorus uz jebkuru delta vineti jāsavieno zvaigznainā veidā. Tas tiek darīts, lai izslēgtu nulles sekvenču strāvu releja shēmā.
Ja strāvas transformatori ir savienoti zvaigznainā veidā, strāvas transformatoru attiecība būs In/1 vai 5 A
Ja strāvas transformatori jāsavieno delta veidā, strāvas transformatoru attiecība būs In/0.5775 vai 5×0.5775 A
Sprieguma bilances diferenciālais relejs
Šajā izvietojumā strāvas transformatori ir savienoti ar aprīkojuma abām pusēm tā, lai EMF, kas izraisīts otrās strāvas transformatoru vinetē, pretojas viens otram. Tas nozīmē, ka otrās strāvas transformatoru vinetes no abām aprīkojuma pusēm ir savienotas virknē ar pretējo polāritāti. Diferenciālā releja spīdole ir ieviesta kaut kurā vietā, ko izveido otrās strāvas transformatoru vinētas virknē, kā parādīts diagrammā. Normālos darbības apstākļos un arī cauri defektu apstākļos, EMF, kas izraisīts abās CT otro vinetēs, ir vienāds un pretējs viens otram, tāpēc caur releja spīdoles neatplūst nekāda strāva. Taču, tiklīdz notiek iekšējs defekts aizsargājamajā aprīkojumā, šie EMF vairs nav līdzsvarā, tāpēc caur releja spīdoles sāk plūst strāva, tādējādi aktīvojot šķērsojumu.
Ir daži trūkumi sprieguma bilances diferenciālajā relejā, piemēram, nepieciešama multilapu transformatora konstrukcija, lai nodrošinātu precīzu līdzsvaru starp strāvas transformatoru pāriem. Sistēma ir piemērota ilgas kabeļu aizsardzībai, taču pilotkabeļu kapacitānce nozīmīgi ietekmē darbību. Ilgos kabeļos uzlādes strāva būs pietiekama, lai aktīvojātu releju, pat ja panākts perfekts strāvas transformatoru līdzsvars.
Šos trūkumus var novērst, ieviešot Translay sistēmu/skemu, kas ir neko cits kā modificēta sprieguma bilances diferenciālā releja sistēma. Translay shēma galvenokārt tiek piemērota līniju diferenciālajai aizs
