İmpedans Növü Məsafə Relyasiya

İmpedans Relyasının (Məsafə Relyası) Tərif və Prinsipi

İmpedans relyası, ya da məsafə relyası, qərbəcə-nəzarətli qoruma cihazıdır və onun işləməsi səhvin nöqtəsi və relyanın quraşdırıldığı məkan arasındakı elektrik məsafəsinə (impedansa) bağlıdır. Bu cihaz səhvi hissənin impedansını ölçür və onu öncədən təyin edilmiş limitlə müqayisə edir.

İşləmə Mekanizmi

• Ölçüm və Müqayisə: Relya həmişə xətti voltajı (potensial transformatorlar vasitəsilə, PT-lar) və dəqiqi (dəqiqlik transformatorları vasitəsilə, CT-lar) izləyir və impedansı hesablayır (Z = V/I).

• Səhv Üzrə Reaksiya: Əgər ölçülən impedans relayanın ayarından aşağı olarsa (bu, qorunan zonadakı bir səhvi göstərir), o zaman bu dəyişiklik dəyişikliklərin kəsici rəlesinə tripləmə əmrini aktivləşdirir. Normal şəraitdə, xəttin impedansi yüksəkdir (voltaj >> dəqiqi), buna görə də relya pasivdir. Səhv baş verdiqda, dəqiqi artıq və voltaj azalır, impedans azalır və relya aktivləşir.

İşləmə Prinsipi

Normal işləmə zamanı, voltaj-dəqiqi nisbəti (impedans) relayanın limitindən yuxarı qalır. Səhv baş verdiqda (məs., AB xəttində F1), impedans ayarlanan limitdən aşağı düşür. Məsələn, əgər relay AB xəttini qoruyaraq quraşdırılıbsa və normal impedans Z-dir, səhv bu impedansı azaltır və relay kəsici rəleyi tripləyir. Əgər səhv qorunan zonanın xaricindədirsə (məs., AB-dan sonra), impedans yüksək qalır və relay aktivləşmir.

İşləmə Xüsusiyyətləri

Relya iki əsas komponentdən ibarətdir:

• Dəqiqi İşləmə Elementi: Dəqiqiyə nisbətən orantılı çubuğun torqusu yaradır.

• Voltaj Sığdırma Elementi: Voltaja əsasən geri torqu yaratır. Torqu balansı tənliyi budur:k₁I² −k₂VIcos(θ−ϕ)=0 voltaj və dəqiqi arasındakı faz açısı, və θ rileyın maksimum torqu açısıdır. İmpedans diaqramında, relayanın işləmə xüsusiyyəti mərkəzi başlanğıcda olan bir çevrə kimi görünür, radiusu təyin edilən impedansa bərabərdir. Bu dairəvi xüsusiyyət hemçinin impedansın həcmi və fazına duyarlılığını təmin edir, bu da zonanın daxilində və xaricindəki səhvləri etibarlı şəkildə ayırt etməyə imkan verir.

-K3 relayanın prujanın təsiri kimi ifadə edilir. Normal işləmə zamanı, net torqu V və I dəyərləri ilə 0-a bərabərdir.

Əgər pruja effektı nəzərə alınmasa, tənlik belə olacaq

Şəkil, voltaj və dəqiqi ilə əlaqədar işləmə xüsusiyyətlərini göstərir; xətti qeyd edilən xətt sabit xətt impedansını təsvir edir.

Aşağıdakı şəkil, impedans relayasının işləmə xüsusiyyətini təsvir edir. Xarakteristik xəttin üstündəki sahə pozitiv torquyu, burada xəttin impedansi səhvi hissəsinin impedansından böyük olur və relay işləməyə başlayır. Əksinə, negativ torqu sahəsi (xəttin altında) səhvi impedansın xəttin impedansından böyük olduğunu göstərir, buna görə də relay pasiv qalır. Bu fərq, ölçülən impedansı öncədən təyin edilmiş limitlə müqayisə edərək, enerji sistemlərində etibarlı qoruma təmin edir.

Dairənin radiusu xəttin impedansını, X-R faz açısı vektorun pozisiyasını göstərir. Impedans < radius = pozitiv torqu (relay işləyir); impedans > radius = negativ torqu (relay pasivdir). Bu vizual fərq, enerji sistemlərində tez səhv aşkarlamasını təmin edir.

Bu relay, sürətli relay kimi təsnif edilir.

Elektromaqnit Indüksiyalı Relay

Bu relayda, torqu voltaj və dəqiqi arasındakı elektromaqnit etkileşimlərdən irələ gəlir və işləmə üçün müqayisə edilir. Şəbəkəsində, B Solenoidu potensial transformator (PT) tərəfindən gücü alır və saat yönündə torqu yaradır, P2 plungeri aşağı çəkir. P2-də yerləşən bir pruj torquya qarşı qalır, saat yönündə mexaniki torqu yaradır.

A Solenoidu, dəqiqlik transformatoru (CT) tərəfindən güc alır və saat yönündə torqu yaradır, P1 plungeri aşağı çəkir. Normal şəraitdə, relay kontaktları açıqdır. Qorunan zonadakı səhv zamanı, sistemin dəqiqisi artıq A Solenoidunun torquunu artırır, B Solenoidunun torqunu azaldır. Bu dengesizlik, relay balans parçalarını döndürür, kontaktları bağlayır və qorumaya başlayır. Bu dizayn, elektromaqnit və mexaniki quvvalar arasında torqu müqayisəsi vasitəsiylə səhvlərə tez cavab verməni təmin edir.

A solenoidun (dəqiqi elementi) tərəfindən tətbiq olunan quvvə I²-ə orantılıdır, B solenoidun (voltaj elementi) tərəfindən tətbiq olunan quvvə isə V2-ə orantılıdır. Nəticədə, dəqiqidən gələn quvvə voltajdan gələn quvvəni aşdıqda relay aktivləşir.

k1 və k2 sabitləri, iki solenoidin amper-turnları və cihazların nisbəti üzərində asılıdır. Relay ayarları bobinlərdəki tapqlar vasitəsilə dəyişdirilə bilər.

Xarakteristik ekranda, y oxu relayın işləmə vaxtını, x oxu isə impedansı göstərir. Qeyd edək ki, relayın işləmə vaxtı, qorunan zonanın içindəki impedanslar üçün sabit qalır (instantaneous action). Təyin edilən məsafədə (təyin edilən impedansa uyğun), voltaj və dəqiqi dəyərləri stabillaşır; bu nöqtədən sonra, ölçülən impedans teorik olaraq sonsuz olur, buna görə də relay, qorunan zonasının xaricindəki səhvlər üçün pasiv qalır. Bu impedans və işləmə vaxtı arasındakı xətti əlaqə, təyin edilən zonanın daxilində tez və etibarlı səhv aşkarlamasını təmin edir.

Indüksiya Növü İmpedans Relayası

Aşağıdakı şəkildə induksiya növü impedans relayasının şəbəkə diaqramı göstərilir. Bu relay, dəqiqi və voltaj elementlərini daxil edir və alüminium diskin iki elektromaqnit arasındakı dövrünü təmin edir.

Yuxarı elektromaqnidə iki fərqli bobin var: əsas bobin dəqiqlik transformatorunun (CT) ikinci bobinə qoşulur, ikinci bobin isə potensial transformatora (PT) qoşulur. Əsas bobindəki dəqiqi ayarı, relayın altındakı plug bridge vasitəsilə dəyişdirilə bilər, bu relayın duyarlılığını dəqiqliklə tənzimləməyə imkan verir. Voltaj elementi, PT tərəfindən gücü alır və dəqiqidən gələn maqnit sahası ilə etkileşir.

Bu etkileşim, alüminium diskin dövründə eddy currentlər yaradır və torqu yaradır. Normal işləmə zamanı, disk dəngələnən torquyalar nəticəsində sabit qalır; səhv baş verdiqda, dəqiqinin artışı torquyaları dəngəsizləşdirir, disk dövrəyə başlayır və relay kontaktlarını aktivləşdirir. Bu dizayn, enerji sistemlərində etibarlı impedans əsaslı səhv aşkarlamasını təmin edir.

Relayanın elektromaqnitləri ardıcıl qoşulur, indüktsiya tərəfindən yaradılan fluxlar alüminium diskin dövründə torqu yaradır. Daimi maqnit, diskin hərəkətini stabeliləşdirmək üçün kontrollü və fren qarşısını təmin edir.

Normal işləmə zamanı, armaturun üzərindəki quvvə indüksiya elementindən gələn torqudan çoxdur, buna görə də trip kontaktları açıqdır. Sistemdə səhv baş verdiqda, elektromaqnitlərdən keçən dəqiqi artır, alüminium diskin dövrünü aktivləşdirir. Diskin dövrünün sürəti səhvi dəqiqi ilə orantılıdır, dövrəyə başlayarkən pruj sarılır. Bu dövrə hərəkəti, daimi maqnit tərəfindən təmin edilən fren torquyalarını yavaş-yavaş yene edir.

Diskin dövrünün dərəcəsi, armaturun üzərindəki quvvəyə orantılıdır, bu da tətbiq edilən voltaja orantılıdır. Deməli, voltaj, dövrün dərəcəsini təyin edir.

Tez İmpedans Relayasının Zaman-Xüsusiyyətləri

Şəkil, relayın 100%-dən çox olan dəyərlər üçün pasiv qalacağını göstərir. 1-ci Kəsr, faktiki işləmə xüsusiyyətini, 2-ci Kəsr isə 1-ci Kəsrin sadələşdirilmiş modelini təsvir edir. Bu dizayn, təyin edilən aralıqdakı səhvlərə tez cavab verməni təmin edir və normal şəraitdə istiliklərin qorunmasını təmin edir. Relayın tez işləməsi, enerji sistemlərində zararları minimuma endirməkdə vacibdir, sadələşdirilmiş kəsr, qoruma relaylarının ayarlarında daha asan tətbiq və təhlil imkanı yaradır.

Sadə İmpedans Relayasının Çətinlikləri

Aşağıdakılar, impedans relaylarının əsas çətinlikləridir:

• İstiqamət Ayırıcı Dərsizliyi
  Relya, dəqiqlik transformatorunun (CT) və potensial transformatorunun (PT) hər iki tərəfindəki impedans dəyişikliklərinə reaksiya verir. Bu, dəyişikliklərə qoruma rələlərinin, qorunan zonanın daxilindəki (daxili) və xaricindəki (xarici) səhvləri ayırt etməsini çətinləşdirir, bu da ləğv edilən tripləmələrə və səhvlərin gecikdirilmiş izolyasiyasına səbəb olabilir.

• Arc Direncinə Duvarlıq
  Relyanın işləməsi, səhvlər zamanı arc direncinə çox asılıdır. Arc direnci, ekstra impedans gətirir, bu da həqiqi səhv impedansını mask edə və relayın ya daxili səhvlər üçün triplənməməsi (under-react) ya da xarici səhvlər üçün yanlış triplənməsi (over-react) səbəb olabilir.

• Qüvvə Salınımına Asılılıq
  İmpedans relayaları, sistem dəyişikliklərinə (məs., dadan yük dəyişiklikləri və ya jeneratordan instabilitə) səbəb olan qüvvə salınımına (periodik voltaj və dəqiqi dalgalanmalarına) çox asılıdır. Qüvvə salınımı, ölçülən impedansı dəyişdirərək, səhv şəraitini taklid edə və yanlış triplənməyə və ya gecikdirilmiş işləməyə səbəb olabilir.

• İstiqamətsiz İşləmə
  Relya, ölçülən impedans təyin edilən limitdən aşağı düşəndə, səhv istiqamətinə asılı olmayaraq triplənir. Bu, onun, irələ səhvlər (qorunan xəttin daxilində) və geri səhvlər (elektrik mənbəyinə doğru) arasında ayırd etməsinin mümkün olmadığını göstərir, bu da onun mürəkkəb, çox mənbəli enerji sistemlərində tətbiqini məhdudlaşdırır.