Farklılık Rölesi
Güç sistem korumasında kullanılan röller farklı türlerdedir. Bunlar arasında diferansiyel röl, transformatorları ve jeneratörleri yerel arızalardan korumak için çok yaygın olarak kullanılır.
Diferansiyel röller, koruma bölgesi içinde meydana gelen arızlara karşı çok hassas olurlar, ancak korunan bölge dışında meydana gelen arızlara karşı en az hassas olurlar. Çoğu röl, herhangi bir miktar belirlenen bir değeri aşarsa çalışır, örneğin, akım rölesi, akım belirlenen değeri aşarsa çalışır. Ancak diferansiyel rölün prensibi biraz farklıdır. İki veya daha fazla benzer elektriksel miktar arasındaki farka bağlı olarak çalışır.
Diferansiyel Rölün Tanımı
Diferansiyel röl, iki veya daha fazla benzer elektriksel miktar arasındaki fark belirlenen bir değeri aşarsa çalışan röldür. Diferansiyel röl şemasında, elektrik güç devresinin iki parçasından gelen iki akım bulunur. Bu iki akım, röl bobini bağlanan bir bağlantı noktasında buluşur. Kirchhoff Akım Yasına göre, röl bobini üzerinden geçen sonuç akım, elektrik güç devresinin iki farklı parçasından gelen iki akımın toplamıdır. Eğer her iki akımın da kutupluluk ve genliği böyle ayarlanırsa, normal çalışma koşullarında bu iki akımın fazör toplamı sıfırdır. Böylece, normal çalışma koşullarında röl bobini üzerinden akım akmayacaktır. Ancak, güç devresinde herhangi bir anormal durum nedeniyle bu denge bozulursa, yani bu iki akımın fazör toplamı artık sıfır olmazsa ve röl bobini üzerinden sıfır olmayan bir akım akar, bu durumda röl çalışır.
Akım diferansiyel şemasında, korunan ekipmanın her iki tarafına da diferansiyel röl ile korunan iki set akım transformatörü bulunmaktadır. Akım transformatörlerinin oranı, her iki akım transformatörünün ikincil akımlarının büyüklükte birbirine eşleşmesi için seçilmiştir.
Akim transformatörlerinin kutuplulukları, bu CT'lerin ikincil akımlarının birbirini karşılaması için düzenlenmiştir. Devreden açıkça görülüyor ki, sadece bu iki ikincil akım arasında sıfır olmayan bir fark oluşturulduğunda, bu diferansiyel akım rölün çalışma bobini üzerinden akar. Eğer bu fark, rölün zirve değerinden daha yüksekse, devre kesicileri açarak korunan ekipmanı sistemden izole eder. Diferansiyel rölde kullanılan röl elemanı, anlık röl tipi çekici armatürdür, çünkü diferansiyel şema sadece korunan ekipmanın iç kısmındaki arızayı temizlemek için uyarlanmıştır, yani diferansiyel röl sadece ekipmanın iç arızasını temizlemelidir, bu nedenle ekipman, kendisinde herhangi bir arıza oluştuğunda hemen izole edilmelidir. Sistemdeki diğer röllerle koordinasyon için herhangi bir zaman gecikmesine ihtiyaç yoktur.
Diferansiyel Rölün Türleri
İşleyiş prensibine bağlı olarak, genellikle iki tür diferansiyel röl bulunmaktadır.
Akım Dengesi Diferansiyel Röl
Gerilim Dengesi Diferansiyel Röl
akım diferansiyel röl de, korunacak ekipmanın her iki tarafına da iki akım transformatörü monte edilir. CT'lerin ikincil devreleri, ikincil CT akımlarını aynı yönde taşıyacak şekilde seri olarak bağlanır.
Röle elemanının bobini, CT'nin ikincil devresine bağlanır. Normal çalışma koşullarında, korunan ekipman (ya güç transformatörü ya da alternatör) normal akımı taşır. Bu durumda, diyelim ki CT1’in ikincil akımı I1 ve CT2’nin ikincil akımı I2’dir. Devreden de anlaşılacağı üzere, röle bobinine geçen akım sadece I1-I2’dir. Daha önce de belirttiğimiz gibi, akım transformatörünün oranı ve polaritesi öyle seçilmiştir ki, I1 = I2, bu nedenle röle bobininin üzerinden herhangi bir akım geçmeyecektir. Şimdi, CT'lerin kapladığı bölgenin dışına herhangi bir arıza olursa, hatalı akım her iki akım transformatörünün birincil kısmından geçer ve bu nedenle her iki akım transformatörünün ikincil akımları normal çalışma koşullarındaki gibi kalır. Bu yüzden, bu durumda röle çalışmayacaktır. Ancak, korunan ekipmanın içinde (gösterildiği gibi) herhangi bir toprak hatası oluşursa, iki ikincil akım artık eşit olmayacaktır. Bu durumda, diferansiyel röle hatalı ekipmanı (transformatör veya alternatör) sistemden izole etmek için çalıştırılır.
Bu tür röle sistemleri temel olarak bazı dezavantajlar içerir.
CT ikincilinden uzaktaki röle paneline kadar olan kablo impedansında uyuşmazlık olma olasılığı vardır.
Bu pilot kabloların kapasitansı, ekipmanın dışına büyük bir arızanın olması durumunda rölenin yanlış çalışmasına neden olur.
Akım transformatörünün karakteristiklerinin doğru bir şekilde eşleştirilememesi nedeniyle, normal çalışma koşullarında röle üzerinden boş akım akabilir.
Yüzdelik Diferansiyel Röle
Bu, korunan bölümden geçen akımın kesirsel ilişkisi açısından diferansiyel akıma tepki vermeyi amaçlamıştır. Bu tür rölelerde, rölenin çalıştırma bobininden başka kısıtlayıcı bobinler de bulunmaktadır. Kısıtlayıcı bobinler, çalıştırma torkunun tersine bir tork üretir. Normal ve geçiş hatası koşullarında, kısıtlayıcı tork çalıştırma torkundan daha büyüktür. Böylece röle etkin olmaz. İç hatası oluştuğunda, çalışma gücü yanlı kuvveti aşar ve bu nedenle röle devreye girer. Bu yanlı kuvvet, kısıtlayıcı bobinler üzerindeki sarım sayısını değiştirerek ayarlanabilir. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, I1 CT1'in ikincil akımı ve I2 CT2'nin ikincil akımı ise, çalışma bobinindeki akım I1 – I2 olur ve kısıtlayıcı bobin aracılığıyla geçen akım (I1 + I2)/2'dir. Normal ve geçiş hatası durumlarında, kısıtlayıcı bobinler tarafından (I1+ I2)/2 akımı nedeniyle üretilen tork, çalışma bobinleri tarafından I1– I2 akımı nedeniyle üretilen torktan daha büyüktür, ancak iç hata durumunda bu durum tersine döner. Yani yanlı ayar, (I1– I2) ile (I1+ I2)/2'nin oranıyla tanımlanır.
Yukarıdaki açıklamadan anlaşılacağı üzere, kısıtlayıcı bobinlerden geçen akım ne kadar büyükse, çalışma bobinin çalışması için gereken akım değeri o kadar yüksektir. Röle, yüzde rölesi olarak adlandırılır çünkü çalışmak için gerekli olan çalışma akımı, geçiş akımının yüzdesi olarak ifade edilebilir.
Diferansiyel Röle için CT Oranı ve Bağlantısı
Bu basit kural şudur: herhangi bir yıldız sarımındaki akım dönüştürücüler delta bağlantılı olmalı ve herhangi bir delta sarımındaki akım dönüştürücüler yıldız bağlantılı olmalıdır. Bu, röle devresinde sıfır dizisel akımı ortadan kaldırmak için yapılır.
Eğer CT'ler yıldız bağlantılıysa, CT oranı In/1 veya 5 A olacaktır
CT'ler delta bağlantılıysa, CT oranı In/0.5775 veya 5×0.5775 A olacaktır
Geri Beslemeli Diferansiyel Röle
Bu düzenlemede akım transformatörleri ekipmanın her iki tarafına da bu şekilde bağlanır ki, her iki akım transformatörünün ikincil kolu tarafından üretilen EMF'ler birbirine karşı olur. Bu, ekipmanın her iki tarafındaki akım transformatörlerinin ikincil kollarının ters kutuplu olarak seri bağlı olduğu anlamına gelir. Diferansiyel röle bobini, akım transformatörlerinin ikincil kollarının seri bağlantısıyla oluşturulan döngüye gösterildiği gibi yerleştirilir. Normal çalışma koşullarında ve geçiş hatası koşullarında, her iki CT ikincil kolunda üretilen EMF'ler eşit ve birbirinin tersi olduğundan, röle bobininden hiçbir akım geçmez. Ancak, korunan ekipmanda herhangi bir iç hataya uğradığında, bu EMF'ler artık dengede olmadığından, röle bobininden akım başlar ve devre kesicisi çalışır.
Gerilim denge diferansiyel rölesinde bazı dezavantajlar bulunmaktadır, örneğin, akım transformatör çiftleri arasında hassas bir denge sağlamak için çok lüklü bir transformatör yapısı gerekmektedir. Sistem, pilot kabloların kapasitesi performansı bozmadığı nispeten kısa uzunlukta kablo koruması için uygundur. Uzun kablolarda, pilota giden akım, akım transformatörlerinde mükemmel bir denge sağlandığında bile, röleyi çalıştırmak için yeterli olacaktır.
Bu dezavantajlar, Translay sistemi/şeması tanıtılarak sistemden ortadan kaldırılabilir. Translay şeması, sadece değiştirilmiş bir gerilim denge diferansiyel röle sistemidir. Translay şeması, besleme hattı için diferansiyel koruma amacıyla çoğunlukla uygulanır.
Burada, besleme hattının her iki ucuna da iki set akım transformatörü bağlanmıştır. Her bir akım transformatörünün ikincil kolu, bireysel çift bobinli endüksiyon tipi röle ile donatılmıştır. Her bir akım transformatörünün ikincil kolu, çift bobinli endüksiyon tipi rölenin birincil devresine beslemedir. Her bir rölenin ikincil devresi, pilot kablolar aracılığıyla kapalı bir döngü oluşturmak üzere serili olarak bağlanır. Bağlantı, bir rölenin ikincil bobininde üretilen gerilimin diğerinin aynı olanını karşılaması gerekmektedir. Kompansasyon cihazı, pilot kabloların kapasite akımları etkisini ve iki akım transformatörü arasındaki doğal dengesizliği nötralize eder.
Normal koşullarda ve geçiş hatası koşullarında, besleme hattının her iki ucundaki akım aynıdır, bu nedenle CT'lerin ikincil kollarında üretilen akımlar da eşittir. Bu eşit akımlar, her bir rölenin birincil bobininde aynı EMF'yi indükler. Sonuç olarak, rölenin ikincil bobinlerinde üretilen EMF'ler de aynı olur, ancak bobinler böyle bağlanmıştır ki, bu EMF'ler birbirine ters yönlüdür. Bu nedenle, pilot döngüsünden hiçbir akım geçmeyecek ve bu nedenle herhangi bir rölede hareket torque oluşmayacaktır.
Ancak, besleme hattında akım transformatörleri arasındaki bölgede herhangi bir hata meydana gelirse, besleme hattından çıkan akım, besleme hattına giren akımdan farklı olacaktır. Sonuç olarak, her iki CT ikincil kollarındaki akımlar arasında eşitlik olmayacaktır. Bu eşit olmayan ikincil CT akımları, her iki rölede de dengesiz ikincil indüklenmiş gerilim oluşturur. Bu nedenle, pilot döngüsünde akım başlar ve bu nedenle her iki rölede de torque oluşur.
İkincil akım, rölelerin ters yönde olduğu için, bir rölede torque, trip kontağını kapatmaya eğilecektir ve aynı zamanda diğer rölede oluşan torque, trip kontağını normal işlemez pozisyonda tutmaya eğilecektir. İşletme torque, besleme hattının korunan bölgesindeki hataların konumu ve niteliğine bağlıdır. Besleme hattının hatalı kısmı, en az bir röle elemanı çalıştığında sağlıklı kısmından ayrılır.
Translay koruma şemasında, rölenin birincil çekirdeğinin merkezi kolu ile kapalı bir bakır halka takıldığını belirtmek önemlidir. Bu halkalar, pilot kapasite akımlarının etkisini nötralize etmek için kullanılır. Kapasite akımları, pilot üzerindeki gerilime 90o önden gider ve düşük endüktif operasyon bobininde akıştıklarında, pilot gerilimine 90o önden giden flux oluştururlar. Pilot gerilimi, rölenin ikincil bobinlerinde indüklenmiş olan olduğundan, manyetik hava boşluğunun alandaki fluxten önemli derecede geride kalır. Kapalı bakır halkalar, açı yaklaşık 90o olması için ayarlanmıştır. Bu şekilde, diske etki eden fluxlar fazda olur ve bu nedenle röle diskinde herhangi bir torque oluşmaz.
Açıklama: Orijinali saygıya alın, iyi makaleler paylaşılacak, ihlal olduğu takdirde silme için iletişime geçiniz.
