Relay na Diperensyal
Ang mga relay na ginagamit sa proteksyon ng power system ay may iba't ibang uri. Sa kanila, ang differential relay ay malawak na ginagamit para sa pagprotekta ng transformers at generators mula sa lokal na mga fault.
Differential relays ay napakalinsensya sa mga fault na nangyayari sa loob ng zone ng proteksyon ngunit sila ay pinaka hindi linsensya sa mga fault na nangyayari labas ng protektadong zone. Karamihan sa mga relay ay gumagana kapag anumang bilang lumampas sa pre-determinadong halaga, halimbawa, ang over current relay ay gumagana kapag ang kuryente dito lumampas sa pre-determinadong halaga. Ngunit ang prinsipyo ng differential relay ay medyo iba. Ito ay gumagana batay sa pagkakaiba sa pagitan ng dalawang o higit pang magkatulad na electrical quantities.
Paglalarawan ng Differential Relay
Ang differential relay ay isang relay na gumagana kapag ang pagkakaiba sa pagitan ng dalawang o higit pang magkatulad na electrical quantities lumampas sa pre-determinadong halaga. Sa circuit ng differential relay scheme, mayroong dalawang kuryente na nagmumula 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 resultante na kuryente na umuusbong sa relay coil ay wala kundi ang sum ng dalawang kuryente, na nagmumula sa dalawang iba't ibang bahagi ng electrical power circuit. Kung ang polarity at amplitude ng parehong kuryente ay ganoong kaya na ang phasor sum ng dalawang kuryente ay zero sa normal operating condition. Dito, walang kuryente na umuusbong sa relay coil sa normal operating conditions. Ngunit dahil sa anumang abnormalidad sa power circuit, kung ang balanse na ito ay nasira, ibig sabihin, ang phasor sum ng dalawang kuryente ay hindi na zero at may 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 ng gayon, ang secondary currents ng parehong current transformers ay tugma sa bawat isa sa magnitude.
Ang polarities ng current transformers ay ganoong kaya na ang secondary current ng mga CTs ay labanan ang bawat isa. Malinaw mula sa circuit na kung anumang nonzero difference ay nilikha sa pagitan ng dalawang secondary currents, kaya lang ang differential current ay umuusbong sa operating coil ng relay. Kung ang difference na ito ay mas marami kaysa sa peak up value ng relay, ito ay gagana upang buksan ang circuit breakers upang i-isolate 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 lamang inadapt 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 i-isolate agad kung anumang fault nangyari sa loob ng equipment mismo. Walang oras delay para sa coordination sa ibang 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 ay nakapwesto sa anumang bahagi ng equipment na protektado. Ang secondary circuits ng CTs ay konektado sa serye ng ganoong kaya na sila ay umuusbong ng secondary CT current sa parehong direksyon.
Ang operating coil ng relaying element ay konektado sa across ng CT’s secondary circuit. Sa normal operating conditions, ang protektadong equipment (power transformer o alternator) ay umausbong ng normal na kuryente. Sa sitwasyon na ito, sabihin natin ang secondary current ng CT1 ay I1 at secondary current ng CT2 ay I2. Malinaw rin 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, I1 = I2, kaya walang kuryente na umuusbong sa relay coil. Ngayon, kung anumang fault nangyari sa labas ng zone na sakop ng CTs, ang faulty current ay umuusbong sa primary ng parehong current transformers at sa pamamagitan ng secondary currents ng parehong current transformers ay mananatiling pareho tulad ng sa kasong normal operating conditions. Kaya sa sitwasyong ito, ang relay ay hindi gagana. Ngunit kung anumang ground fault nangyari sa loob ng protektadong equipment, ang dalawang secondary currents ay hindi na magiging equal. Sa kaso na ito, ang differential relay ay gagana upang i-isolate ang faulty equipment (transformer o alternator) mula sa sistema.
Prinsipyo ng ganitong uri ng relay systems ay may ilang diskarte
Maaaring may probability ng mismatching sa cable impedance mula sa CT secondary patungo sa remote relay panel.
Ang capacitance ng mga pilot cables ay nagdudulot ng maliwang operasyon ng relay kapag malaking through fault nangyari sa labas ng equipment.
Walang accurate matching ng characteristics ng current transformer, kaya maaaring may spill current na umuusbong sa relay sa normal operating conditions.
Percentage Differential Relay
Ito ay disenyo upang tumugon sa differential current sa termino ng fractional relation nito sa kuryente na umausbong sa protektadong seksyon. Sa ganitong uri ng relay, mayroong restraining coils sa karagdagan sa operating coil ng relay. Ang restraining coils ay nagbibigay ng torque na kontraryo sa operating torque. Sa normal at through fault conditions, ang restraining torque ay mas malaki kaysa sa operating torque. Sa pamamagitan nito, ang relay ay nananatiling hindi aktibo. Kapag nangyari ang internal fault, ang operating force ay lumampas sa bias force at kaya ang relay ay gumagana. Ang bias force na ito ay maaaring ayusin sa pamamagitan ng pagbabago ng bilang ng turns sa restraining coils. Tulad ng ipinakita sa figure sa ibaba, kung I1 ang secondary current ng CT1 at I2 ang secondary current ng CT2, 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 ipinapabuo ng restraining coils dahil sa kuryente (I1+ I2)/2 ay mas malaki kaysa sa torque na ipinapabuo ng operating coil dahil sa kuryente I1– I2 ngunit sa internal faulty condition, ito ay naging kontraryo. At ang bias setting ay tinukoy bilang ang ratio ng (I1– I2) sa (I1+ I2)/2.
Malinaw mula sa itaas na paliwanag, ang mas malaking kuryente na umausbong sa restraining coils, mas mataas ang halaga ng kuryente na kinakailangan para sa operating coil upang gumana. Ang relay ay tinatawag na percentage relay dahil ang operating current na kinakailangan upang trip ay maaaring ipahayag bilang bahagdan 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. Ganoon ito ginagawa 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 sa ganoong kaya na ang EMF na ipinapabuo sa secondary ng parehong current transformers ay maglabanan ang bawat isa. Ibig sabihin, ang secondary ng current transformers mula sa parehong bahagi ng equipment ay konektado sa serye ng opposite polarity. Ang differential relay coil ay inilapat sa isang lugar sa loop na nabuo ng series connection ng secondary ng current transformers tulad ng ipinakita sa figure. Sa normal operating conditions at sa through fault conditions, ang EMFs na ipinapabuo sa parehong CT secondary ay equal at opposite ng bawat isa at kaya walang kuryente na umausbong sa relay coil. Ngunit agad kung anumang internal fault nangyari sa equipment under protection, ang mga EMFs na ito ay hindi na balanced kaya ang kuryente ay nagsisimula umuusbong sa relay coil at kaya trip ang circuit breaker.
Mayroong ilang diskarte 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 relatively short length ngunit ang capacitance ng pilot wires ay nagdisturb sa performance. Sa long cables, ang charging current ay sapat upang gumana ang relay kahit na perfect balance ng current transformer ay nakuha.
Maaaring maalis ang mga diskarteng 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 inapply 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 umausbong ng primary circuit ng double winding induction type relay. Ang secondary circuit ng bawat relay ay konektado sa serye upang bumuo ng closed loop sa pamamagitan ng pilot wires. Ang koneksyon ay dapat ganoong kaya, ang induced voltage sa secondary coil ng isang relay ay maglabanan ng same ng iba. Ang compensating device neutralizes ang effect ng pilot wires capacitance currents at effect ng inherent lack of balance sa pagitan ng parehong current transformers.
Sa normal conditions at through fault conditions, ang kuryente sa parehong dulo ng feeder ay pareho kaya ang kuryente na ipinapabuo sa CT’s secondary ay mananatiling equal. Dahil sa equal na kuryente sa CT’s secondary, ang primary ng bawat relay ay ipinapabuo ng same EMF. Bilang resulta, ang EMF na ipinapabuo sa secondaries ng relay ay mananatiling equal ngunit ang coils ay ganoong kaya, ang mga EMFs ay nasa opposite direction. Bilang resulta, walang kuryente na umausbong sa pilot loop at kaya walang operating torque na ipinapabuo ng parehong relays.
Ngunit kung anumang fault nangyari sa feeder sa loob ng zone sa pagitan ng current transformers, ang kuryente na umalis sa feeder ay magkaiba sa kuryente na pumasok sa feeder. Bilang resulta, walang equality sa kuryente sa parehong CT secondaries. Ang unequal na secondary CT currents ay ipapabuo ng unbalanced secondary induced voltage sa parehong relays. Kaya, ang kuryente ay nagsisimula umuusbong sa pilot loop at kaya torque ay ipinapabuo sa parehong relays.
Dahil sa opposite direction ng secondary current sa relays, kaya ang torque sa isang relay ay tend na sarado ang trip contacts at sa parehong oras, ang torque na ipinapabuo sa ibang relay ay tend na panatilihin ang movement ng trip contacts sa normal un-operated position. Ang operating torque ay depende sa posisyon 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 gumagana.
Ito ay maaaring tandaan na sa translay protection scheme, ang 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
