Relay Pembezaan
Ralai yang digunakan dalam perlindungan sistem kuasa adalah pelbagai jenis. Di antaranya ralai beza adalah ralai yang sangat biasa digunakan untuk melindungi transformator dan penjana daripada kesalahan tempatan.
Ralai beza sangat sensitif terhadap kesalahan yang berlaku di dalam zon perlindungan tetapi mereka paling kurang sensitif terhadap kesalahan yang berlaku di luar zon yang dilindungi. Kebanyakan ralai beroperasi apabila jumlah tertentu melebihi nilai yang telah ditetapkan, contohnya ralai arus berlebihan beroperasi apabila arus melaluinya melebihi nilai yang telah ditetapkan. Tetapi prinsip ralai beza agak berbeza. Ia beroperasi bergantung kepada perbezaan antara dua atau lebih kuantiti elektrik yang serupa.
Pengertian Ralai Beza
Ralai beza adalah ralai yang beroperasi apabila terdapat perbezaan antara dua atau lebih kuantiti elektrik yang serupa melebihi nilai yang telah ditetapkan. Dalam skema litar ralai beza, terdapat dua arus yang datang dari dua bahagian litar kuasa elektrik. Dua arus ini bertemu di titik persimpangan di mana sebuah gegelung ralai disambung. Menurut Hukum Arus Kirchhoff, arus hasil yang mengalir melalui gegelung ralai tidak lain hanyalah hasil tambah dua arus, yang datang dari dua bahagian yang berbeza dalam litar kuasa elektrik. Jika polariti dan amplitud kedua-dua arus tersebut disesuaikan supaya jumlah vektor kedua-dua arus tersebut, adalah sifar pada keadaan operasi normal. Oleh itu, tidak akan ada arus mengalir melalui gegelung ralai pada keadaan operasi normal. Tetapi akibat sebarang ketidaknormalan dalam litar kuasa, jika keseimbangan ini pecah, bermaksud jumlah vektor kedua-dua arus tersebut tidak lagi sifar dan akan ada arus bukan sifar mengalir melalui gegelung ralai, dengan demikian ralai beroperasi.
Dalam skema beza arus, terdapat dua set transformer arus masing-masing disambung ke salah satu sisi peralatan yang dilindungi oleh ralai beza. Nisbah transformer arus dipilih sedemikian rupa sehingga arus sekunder kedua-dua transformer arus sepadan satu sama lain dalam magnitud.
Polariti transformer arus sedemikian rupa sehingga arus sekunder CT ini saling menentang. Dari litar jelas bahawa hanya jika perbezaan bukan sifar dicipta antara kedua-dua arus sekunder ini, maka hanya arus beza ini akan mengalir melalui gegelung operasi ralai. Jika perbezaan ini lebih besar daripada nilai puncak ralai, ia akan beroperasi untuk membuka pemutus litar untuk mengasingkan peralatan yang dilindungi dari sistem. Unsur relaying yang digunakan dalam ralai beza adalah ralai tipe armatur tarikan secara spontan kerana skema beza hanya disesuaikan untuk membersihkan kesalahan di dalam peralatan yang dilindungi dengan kata lain ralai beza harus membersihkan hanya kesalahan dalaman peralatan, oleh itu peralatan yang dilindungi harus diasingkan segera setiap kali kesalahan berlaku di dalam peralatan itu sendiri. Tidak perlu ada masa undur untuk koordinasi dengan ralai lain dalam sistem.
Jenis-jenis Ralai Beza
Terdapat dua jenis ralai beza bergantung kepada prinsip operasi.
Ralai Beza Seimbangan Arus
Ralai Beza Seimbangan Voltan
Dalam ralai beza arus dua transformer arus dipasang di kedua-dua sisi peralatan yang akan dilindungi. Litar sekunder CT disambung secara bersiri sedemikian rupa sehingga mereka membawa arus sekunder CT dalam arah yang sama.
Gegelung operasi unsur relaying disambung merentasi litar sekunder CT. Dalam keadaan operasi normal, peralatan yang dilindungi (baik transformator kuasa atau alternator) membawa arus normal. Dalam situasi ini, katakan arus sekunder CT1 adalah I1 dan arus sekunder CT2 adalah I2. Juga jelas dari litar bahawa arus yang melewati gegelung ralai tidak lain hanyalah I1-I2. Seperti yang kita katakan sebelumnya, nisbah dan polariti transformer arus dipilih sedemikian rupa, I1 = I2, oleh itu tidak akan ada arus mengalir melalui gegelung ralai. Sekarang jika sebarang kesalahan berlaku di luar zon yang ditutupi oleh CT, arus kesalahan melewati utama kedua-dua transformer arus dan dengan demikian arus sekunder kedua-dua transformer arus tetap sama seperti dalam keadaan operasi normal. Oleh itu, pada situasi tersebut ralai tidak akan beroperasi. Tetapi jika sebarang kesalahan tanah berlaku di dalam peralatan yang dilindungi seperti yang ditunjukkan, kedua-dua arus sekunder tidak lagi sama. Dalam situasi tersebut ralai beza beroperasi untuk mengasingkan peralatan yang rosak (transformer atau alternator) dari sistem.
Prinsipnya sistem ralai ini menderita beberapa kelemahan
Mungkin ada kemungkinan ketidaksempurnaan impedans kabel dari sekunder CT ke panel ralai jauh.
Kapasitansi kabel pilot ini menyebabkan operasi ralai yang tidak betul apabila kesalahan besar berlaku di luar peralatan.
Pencocokan tepat ciri-ciri transformer arus tidak dapat dicapai, oleh itu mungkin ada arus rembes mengalir melalui ralai dalam keadaan operasi normal.
Ralai Beza Peratusan
Ini direka untuk merespon kepada arus beza dalam bentuk hubungan fraksionalnya terhadap arus yang mengalir melalui bahagian yang dilindungi. Dalam jenis ralai ini, terdapat gegelung penghalang selain dari gegelung operasi ralai. Gegelung penghalang menghasilkan tork yang bertentangan dengan tork operasi. Dalam keadaan normal dan kesalahan melalui, tork penghalang lebih besar daripada tork operasi. Oleh itu ralai tetap tidak aktif. Apabila kesalahan dalaman berlaku, daya operasi melebihi daya bias dan dengan demikian ralai beroperasi. Daya bias ini boleh disesuaikan dengan mengubah jumlah putaran pada gegelung penghalang. Seperti yang ditunjukkan dalam gambarajah di bawah, jika I1 adalah arus sekunder CT1 dan I2 adalah arus sekunder CT2 maka arus melalui gegelung operasi adalah I1 – I2 dan arus melalui gegelung penghalang adalah (I1 + I2)/2. Dalam keadaan normal dan kesalahan melalui, tork yang dihasilkan oleh gegelung penghalang akibat arus (I1+ I2)/2 lebih besar daripada tork yang dihasilkan oleh gegelung operasi akibat arus I1– I2 tetapi dalam keadaan kesalahan dalaman ini menjadi bertentangan. Dan seting bias didefinisikan sebagai nisbah (I1– I2) kepada (I1+ I2)/2.
Jelas dari penjelasan di atas, semakin besar arus yang mengalir melalui gegelung penghalang, semakin tinggi nilai arus yang diperlukan untuk gegelung operasi untuk beroperasi. Ralai dipanggil ralai peratusan kerana arus operasi yang diperlukan untuk trip boleh dinyatakan sebagai peratusan arus melalui.
Nisbah dan Sambungan CT untuk Ralai Beza
Peraturan mudah ini adalah bahawa transformer arus pada mana-mana belitan bintang harus disambung dalam delta dan transformer arus pada mana-mana belitan delta harus disambung dalam bintang. Ini dilakukan untuk menghilangkan arus urutan sifar dalam litar ralai.
Jika CT disambung dalam bintang, nisbah CT akan menjadi In/1 atau 5 A
CT untuk disambung dalam delta, nisbah CT akan menjadi In/0.5775 atau 5×0.5775 A
Ralai Beza Seimbangan Voltan
Dalam susunan ini, transformer arus disambung di kedua-dua sisi peralatan sedemikian rupa sehingga EMF yang diinduksi di sekunder kedua-dua transformer arus akan saling menentang. Itu bermaksud sekunder transformer arus dari kedua-dua sisi peralatan disambung secara bersiri dengan polariti yang bertentangan. Gegelung ralai beza dimasukkan di suatu tempat dalam gelung yang dibuat oleh sambungan bersiri sekunder transformer arus seperti yang ditunjukkan dalam gambarajah. Dalam keadaan operasi normal dan juga dalam keadaan kesalahan melalui, EMF yang diinduksi di kedua-dua sekunder CT adalah sama dan bertentangan satu sama lain dan oleh itu tidak akan ada arus mengalir melalui gegelung ralai. Tetapi segera setelah sebarang kesalahan dalaman berlaku pada peralatan yang dilindungi, EMF ini tidak lagi seimbang dan oleh itu arus mulai mengalir melalui gegelung ralai, dengan demikian pemutus litar tripped.
Terdapat beberapa kelemahan dalam ralai beza seimbangan voltan seperti konstruksi transformer multi tap diperlukan untuk keseimbangan tepat antara pasangan transformer arus. Sistem ini sesuai untuk perlindungan kabel yang relatif pendek, jika tidak kapasitansi kabel pilot mengganggu prestasi. Pada kabel panjang, arus cas akan cukup untuk mengoperasikan ralai walaupun keseimbangan sempurna antara transformer arus dicapai.
Kelemahan-kelemahan ini dapat dihilangkan dari sistem dengan memperkenalkan skema sistem Translay yang tidak lain hanyalah sistem ralai beza seimbangan voltan yang dimodifikasi. Skema Translay terutamanya diterapkan untuk perlindungan beza pengumpan.
Di sini, dua set transformer arus telah disambung ke kedua-dua hujung pengumpan. Sekunder setiap transformer arus dilengkapi dengan ralai tipe induksi double winding individu. Sekunder setiap transformer arus memberi makan litar utama ralai tipe induksi double winding. Litar sekunder setiap ralai disambung secara bersiri untuk membentuk gelung tertutup melalui kabel pilot. Sambungan harus sedemikian rupa sehingga, tegangan yang diinduksi di gegelung sekunder satu ralai akan menentang sama dari ralai lain. Peranti kompensasi menetralkan kesan arus kapasitansi kabel pilot dan kesan ketidakseimbangan inheren antara kedua-dua transformer arus.
Dalam keadaan normal dan keadaan kesalahan melalui, arus di kedua-dua hujung pengumpan adalah sama, oleh itu arus yang diinduksi di sekunder CT juga akan sama. Akibat arus ini di sekunder CT, primer setiap ralai menginduksi EMF yang sama. Oleh itu, EMF yang diinduksi di sekunder ralai juga sama tetapi gegelung disambung sedemikian rupa, EMF ini berada dalam arah yang bertentangan. Akibatnya, tidak akan ada arus mengalir melalui gelung pilot dan oleh itu tidak ada tork operasi dihasilkan oleh ralai mana pun.
Tetapi jika sebarang kesalahan berlaku di dalam pengumpan di dalam zon di antara transformer arus, arus yang meninggalkan pengumpan akan berbeza daripada arus yang masuk ke pengumpan. Oleh itu, tidak akan ada kesamaan antara arus di kedua-dua sekunder CT. Arus sekunder CT yang tidak sama ini akan menghasilkan voltan sekunder yang tidak seimbang di kedua-dua ralai. Oleh itu, arus bermula beredar dalam gelung pilot dan oleh itu tork dihasilkan di kedua-dua ralai.
Sebagai arah arus sekunder berlawanan ke dalam ralai, oleh itu, tork di satu ralai akan cenderung menutup kontak trip dan pada masa yang sama tork yang dihasilkan di ralai lain akan cenderung menahan pergerakan kontak trip dalam posisi normal yang tidak beroperasi. Tork operasi bergantung kepada posisi dan sifat kesalahan di zon yang dilindungi pengumpan. Bahagian pengumpan yang rosak dipisahkan dari bahagian
