Impedansietipe Afstandselektromotor
Definisie en Prinsipe van Impedanserelay (Afstandrelay)
'n Impedanserelay, ook bekend as 'n afstandrelay, is 'n spanningsbeheerde beskermingsapparaat waarvan die werking afhanklik is van die elektriese afstand (impedans) tussen die foute punt en die relay se installasieposisie. Dit funksioneer deur die impedans van die foutieve afdeling te meet en dit met 'n vooraf ingestelde grens te vergelyk.
Werkmechanisme
Operasieprinsipe
Tydens normale operasie bly die spanning tot stroom-verhouding (impedans) bo die relay se grens. Tydens 'n fout (bv. F1 op lyn AB), val die impedans onder die instelling. Byvoorbeeld, as die relay geïnstalleer word om lyn AB te beskerm met 'n normale impedans Z, verlaag 'n fout die impedans, wat die relay laat uitskop. As die fout buite die beskermde sone lê (bv. buite AB), bly die impedans hoog, en bly die relay ongeaktiveer.
Bedienskarakteristieke
Die relay bestaan uit twee sleutelkomponente:
-K3 verteenwoordig die relay se veereffek. Tydens normale operasie, net torque = 0 met V en I waardes.
As die veerbeheer-effek genegeer word, word die vergelyking
Die figuur wys bedienskarakteristieke met spanning en stroom; gestreepte lyn dui konstante lynimpedans aan.
Die figuur hieronder illustreer die impedansrelay se bedienskarakteristiek. Die area bo die karakteristieke lyn verteenwoordig positiewe torque, waar die lynimpedans daardie van die foutieve afdeling oorskry, wat die relay aktiveer. Omgekeerd, die negatiewe torque-area (onder die lyn) dui dat die foutimpedans die lynimpedans oorskry, wat die relay ongeaktiveer hou. Hierdie onderskeiding verseker presiese foutopsporing deur die gemeet impedans teen die vooraf ingestelde grens te vergelyk, wat betroubare beskerming in kragstelsels verseker.
Die sirkel se radius verteenwoordig lynimpedans; die X-R fasehoek dui vektorposisie aan. Impedans < radius = positiewe torque (relay werk); impedans > radius = negatiewe torque (relay inaktief). Hierdie visuele onderskeiding verseker vinnige foutopsporing in kragstelsels.
Hierdie relay word as 'n hoëspoedrelay geklassifiseer.
Elektromagnetiese Induksierelay
Torque in hierdie relay ontstaan uit elektromagnetiese interaksies tussen spanning en stroom, wat vir operasie vergelyk word. In sy skakeling genereer Solenoid B—gevoed deur 'n potensiaaltransformer (PT)—kloksgewyse torque, wat plunger P2 afwaarts trek. 'n Veer op P2 pas beperkende krag toe, wat kloksgewyse meganiese torque skep.
Solenoid A, aangewakker deur 'n stroomtransformer (CT), produseer kloksgewyse afbuig (pick-up) torque wat plunger P1 afwaarts beweeg. Onder normale toestande bly die relaykontakte oop. Tydens 'n beskermde zone fout, neem die stelselstroom toe, wat Solenoid A’s torque verhoog terwyl dit Solenoid B’s hersteltorque verlaag. Hierdie onbalans draai die relay’s balansarm, sluit kontakte om beskerming te begin. Die ontwerp verseker vinnige reaksie op foute deur torquevergelyking tussen elektromagnetiese en meganiese kragte.
Die krag wat deur solenoid A (die stromelement) uitgeoefen word, is proporsioneel aan , terwyl dié van solenoid B (die spannings element) proporsioneel is aan . As gevolg hiervan sal die relay aktiveer wanneer die stroomafgeleide krag die spanningsafgeleide krag oorskry.
Die konstantes k1 en k2 hang af van die amperewikkelinge van die twee solenoids en die verhoudings van die instrumenttransformers. Relay-instellings kan aangepas word via tappings op die spoole.
Op die karakteristieke kurwe dui die y-as die relay’s bedieningstyd aan, terwyl die x-as impedans aandui. Notabel, die relay’s bedieningstyd bly konstant (wat onmiddellijke aksie aandui) vir impedansies binne die ingestelde beskermingszone. By die voorafgestelde afstand (wat ooreenstem met die ingestelde impedans), stabiliseer spanning en stroomwaardes; buite hierdie punt, word die gemeet impedans teoreties oneindig, wat beteken dat die relay ongeaktiveer bly vir foute buite sy beskermingsbereik. Hierdie lineêre verhouding tussen impedans en bedieningstyd verseker betroubare, vinnige foutopsporing binne die gedefinieerde zone.
Induktiese Impedanserelay
Die skakeling van 'n induktiese impedanserelay word hieronder geïllustreer. Hierdie relay sluit beide stroom- en spannings-elemente in, met 'n aluminiumskyf wat tussen elektromagnete roteer.
Die boonste elektromagneet het twee verskillende wikkelings: die primêre winding is verbonden aan die sekondêre spoel van 'n stroomtransformer (CT), terwyl die sekondêre winding gekoppel is aan 'n potensiaaltransformer (PT). Die stroominstelling van die primêre winding kan aangepas word deur middel van 'n plugbrug onder die relay, wat presiese kalibrering van die relay’s sensitiviteit moontlik maak. Die spannings element, aangedryf deur die PT, genereer 'n magnetiese veld wat interakteer met die stroomafgeleide veld van die CT.
Hierdie interaksie induseer eddy-strome in die aluminiumskyf, wat 'n torque skep wat dit laat roteer. Onder normale bedryfstoestande bly die skyf staties weens gebalanseerde torques; tydens 'n fout, veroorsaak die stroomskurw onbalans, wat die skyf laat roteer en die relaykontakte aktiveer. Hierdie ontwerp verseker betroubare impedans-gebaseerde foutopsporing in kragstelsels.
Die elektromagnete in die relay is in reeks verbonden, met hul geïnduseerde fluxe wat rotastorquese skep wat die aluminiumskyf laat roteer. 'n Permanente magneet verskaf beide beheer- en remtorque om die skyf’s beweging te stabiliseer.
Onder normale operasie oorskry die krag op die armatuur die torque van die induksieelement, wat die uitkoppelkontakte oop hou. Wanneer 'n stelselfout voorkom, skiet die stroom deur die elektromagnete op, wat die aluminiumskyf laat roteer. Die rotasiespoed van die skyf is direk proporsioneel aan die foutstroom, wat 'n veer wind terwyl dit draai. Hierdie rotasiebeweging oorkom geleidelik die beperkende torque van die permanente magneet.
Wanneer die skyf’s rotasie 'n kritieke grens bereik (wat ooreenstem met die ingestelde impedans), sluit die uitkoppelkontakte, wat die beskermingsreaksie begin. Hierdie ontwerp verseker dat die relay vinnig op foute reageer terwyl dit stabiel bly tydens normale operasie, met die permanente magneet wat noodsaaklike beheer oor die skyf’s versnelling en remming verskaf om vals uitkoppeling te verhoed.
Die rotasiehoek van die relay’s skyf hang af van die armatuurkrag, wat direk proporsioneel is aan die aangebringte spanning. Dus, bepaal die spanning die rotasiehoek.
Tyd-Karakteristiek van Hoëspoed Impedanserelay
Die figuur wys dat die relay ongeaktiveer bly vir waardes wat 100% van die opnamegrens oorskry. Kurwe 1 verteenwoordig die werklike bedienskarakteristiek, terwyl Kurwe 2 'n vereenvoudigde model van Kurwe 1 bied. Hierdie ontwerp verseker vinnige reaksie op foute binne die ingestelde bereik terwyl dit stabiliteit onder normale toestande handhaaf. Die relay’s hoëspoedoperasie is krities om skade in kragstelsels te minimeer, met die vereenvoudigde kurwe maklik implementering en analise in beskermingsrelay-instellings moontlik maak.
Nadeele van Eenvoudige Impedanserelay
Die volgende is die sleutelnadeele van impedansrelays:
