• Product
  • Suppliers
  • Manufacturers
  • Solutions
  • Free tools
  • Knowledges
  • Experts
  • Communities
Search


Relé ng Distansiya sa Uri ng Impedance

Edwiin
Edwiin
Larangan: Pamindih ng kuryente
China

Definisyong at Prinsipyo ng Impedance Relay (Distance Relay)

Ang impedance relay, na kilala rin bilang distance relay, ay isang voltage-controlled na protective device na kung saan ang operasyon nito ay depende sa elektrikal na distansya (impedance) sa pagitan ng punto ng kaparangan at posisyon ng instalasyon ng relay. Ito ay gumagana sa pamamagitan ng pagsukat ng impedance ng may kaparangan na seksyon at paghahambing nito sa pre-set na threshold.

Mekanismo ng Paggana

  • Pagsukat at Paghahambing: Ang relay ay patuloy na nagmomonito ng line voltage (sa pamamagitan ng potential transformers, PTs) at current (sa pamamagitan ng current transformers, CTs) upang kalkulahin ang impedance (Z = V/I).

  • Tugon sa Kaparangan: Kung ang sukatin na impedance ay mas mababa kaysa sa setting ng relay (na nagpapahiwatig ng kaparangan sa loob ng protektadong zone), ito ay nag-trigger ng tripping command sa circuit breaker. Sa normal na kondisyon, ang line impedance ay mataas (voltage >> current), na nagpapanatili ng inaktibo ang relay. Kapag may kaparangan, ang current ay lumilikha at ang voltage ay bumababa, na nagbabawas ng impedance at nag-aactivate ng relay.

Prinsipyo ng Paggana

Sa normal na operasyon, ang ratio ng voltage-to-current (impedance) ay nananatiling itaas sa threshold ng relay. Sa panahon ng kaparangan (halimbawa, F1 sa linya AB), ang impedance ay bumababa sa ibaba ng setting. Halimbawa, kung ang relay ay nakainstalo upang protektahan ang linya AB na may normal na impedance Z, ang kaparangan ay nagbabawas ng impedance, na nag-uutos sa relay na tripin ang breaker. Kung ang kaparangan ay nasa labas ng protektadong zone (halimbawa, malayo pa sa AB), ang impedance ay nananatiling mataas, at ang relay ay nananatiling hindi aktibo.

Karakteristik ng Paggana

Ang relay ay binubuo ng dalawang pangunahing komponente:

  • Current Operating Element: Naglalabas ng deflecting torque na proporsyonal sa current.

  • Voltage Restraining Element: Naglalabas ng restoring torque batay sa voltage. Ang ekwasyon ng balanse ng torque ay:k1I2 −k2VIcos(θ−ϕ)=0 ang phase angle sa pagitan ng voltage at current, at θ ang maximum torque angle ng relay. Sa impedance diagram, ang karakteristik ng paggana ng relay ay lumilitaw bilang isang bilog na nakentro sa pinagmulan, na may radius na katumbas ng setting impedance. Ang circular na karakteristik na ito ay nagbibigay ng sensitibidad sa parehong magnitude at phase ng impedance, na nagbibigay ng reliable na paghihiwalay sa pagitan ng in-zone at out-of-zone faults.

-K3 kumakatawan sa spring effect ng relay. Sa normal na operasyon, net torque = 0 sa mga halaga ng V at I.

Kung ang epekto ng spring control ay nababalewala, ang ekwasyon ay naging

Ang larawan ay nagpapakita ng mga karakteristik ng paggana kasama ang voltage at current; ang dashed line ay nagpapahiwatig ng constant line impedance.

Ang sumusunod na larawan ay nagpapakita ng karakteristik ng paggana ng impedance relay. Ang rehiyon sa itaas ng linya ng karakteristik ay kinakatawan ang positibong torque, kung saan ang line impedance ay lumalampas sa impedance ng may kaparangan na seksyon, na nag-uutos ng paggana ng relay. Sa kabaligtaran, ang negatibong torque region (sa ilalim ng linya) ay nagpapahiwatig na ang fault impedance ay lumalampas sa line impedance, na nagpapanatili ng hindi aktibo ang relay. Ang pagkakaiba-iba na ito ay nagbibigay ng precise na deteksiyon ng kaparangan sa pamamagitan ng paghahambing ng sukatin na impedance laban sa pre-set na threshold, na nag-aalamin ng reliable na proteksyon sa power systems.

Ang radius ng bilog ay kumakatawan sa line impedance; ang X-R phase angle ay nagpapahiwatig ng vector position. Impedance < radius = positibong torque (relay operates); impedance > radius = negatibong torque (relay inactive). Ang visual na pagkakaiba-iba na ito ay nag-aalamin ng mabilis na deteksiyon ng kaparangan sa power systems.

Ang relay na ito ay nakategorya bilang high-speed relay.

Electromagnetic Induction Relay

Ang torque sa relay na ito ay nanggagaling sa electromagnetic interactions sa pagitan ng voltage at current, na hinahambing para sa operasyon. Sa kanyang circuit, Solenoid B&mdash;powered by a potential transformer (PT)&mdash;generates clockwise torque, pulling plunger P2 downward. A spring on P2 applies restraining force, creating clockwise mechanical torque.

Solenoid A, excited by a current transformer (CT), produces clockwise deflecting (pick-up) torque that moves plunger P1 downward. Under normal conditions, relay contacts stay open. During a protective zone fault, surging system current increases Solenoid A&rsquo;s torque while reducing Solenoid B&rsquo;s restoring torque. This imbalance rotates the relay&rsquo;s balance arms, closing contacts to initiate protection. The design ensures rapid response to faults via torque comparison between electromagnetic and mechanical forces.

The force exerted by solenoid A (the current element) is proportional to , while that from solenoid B (the voltage element) is proportional to . As a result, the relay will activate when the current-derived force exceeds the voltage-derived force.

The constants k1 and k2 depend on the ampere-turns of the two solenoids and the ratios of the instrument transformers. Relay settings can be adjusted via tappings on the coils.

On the characteristic curve, the y-axis denotes the relay&rsquo;s operating time, while the x-axis represents impedance. Notably, the relay&rsquo;s operating time remains constant (indicating instantaneous action) for impedances within the preset protection zone. At the predetermined distance (corresponding to the set impedance), voltage and current values stabilize; beyond this point, the measured impedance theoretically becomes infinite, meaning the relay remains inactive for faults outside its protective scope. This linear relationship between impedance and operating time ensures reliable, rapid fault detection within the defined zone.

Induction Type Impedance Relay

The circuit diagram of an induction-type impedance relay is illustrated below. This relay incorporates both current and voltage elements, featuring an aluminium disc that rotates between electromagnets.

The upper electromagnet contains two distinct windings: the primary winding is connected to the secondary coil of a current transformer (CT), while the secondary winding is linked to a potential transformer (PT). The current setting of the primary winding can be adjusted via a plug bridge positioned beneath the relay, allowing for precise calibration of the relay&rsquo;s sensitivity. The voltage element, energized by the PT, generates a magnetic field that interacts with the current-derived field from the CT.

This interaction induces eddy currents in the aluminium disc, producing a torque that drives its rotation. Under normal operating conditions, the disc remains stationary due to balanced torques; during a fault, the current surge unbalances the torques, causing the disc to rotate and trigger the relay contacts. This design ensures reliable impedance-based fault detection in power systems.

The electromagnets in the relay are connected in series, with their induced fluxes generating rotational torque that drives the aluminium disc. A permanent magnet provides both controlling and braking torque to stabilize the disc&rsquo;s motion.

Under normal operation, the force on the armature exceeds the torque from the induction element, keeping the trip contacts open. When a system fault occurs, the current through the electromagnets surges, causing the aluminium disc to rotate. The disc&rsquo;s rotational speed is directly proportional to the fault current, winding a spring as it turns. This rotational motion gradually overcomes the restraining torque from the permanent magnet.

Once the disc&rsquo;s rotation reaches a critical threshold (corresponding to the preset impedance), the trip contacts close, initiating the protective response. This design ensures that the relay reacts swiftly to faults while maintaining stability during normal operation, with the permanent magnet providing essential control over the disc&rsquo;s acceleration and braking to prevent false tripping.

The rotation angle of the relay's disc relies on the armature force, which is directly proportional to the applied voltage. Hence, voltage dictates the rotation angle.

Time-Characteristic of High-Speed Impedance Relay

The figure depicts that the relay remains inactive for values exceeding 100% of the pickup threshold. Curve 1 represents the actual operational characteristic, while Curve 2 offers a simplified model of Curve 1. This design ensures rapid response to faults within the preset range while maintaining stability under normal conditions. The relay's high-speed operation is critical for minimizing damage in power systems, with the simplified curve facilitating easier implementation and analysis in protective relay settings.

Drawbacks of Plain Impedance Relay

The following are the key disadvantages of impedance relays:

  • Lack of Directional Discrimination
    The relay responds to impedance changes on both sides of the current transformer (CT) and potential transformer (PT). This makes it difficult for circuit breakers to distinguish between internal faults (within the protected zone) and external faults (outside the zone), potentially leading to unnecessary tripping or delayed isolation of faults.

  • Sensitivity to Arc Resistance
    The relay&rsquo;s operation is significantly influenced by arc resistance during faults. Arc resistance introduces additional impedance, which can mask the true fault impedance and cause the relay to either under-react (fail to trip for internal faults) or over-react (falsely trip for external faults).

  • Vulnerability to Power Swings
    Impedance relays are highly sensitive to power swings—periodic oscillations in voltage and current caused by system disturbances (e.g., sudden load changes or generator instability). Power swings can mimic fault conditions by altering the measured impedance, leading to false tripping or delayed operation.

  • Non-Directional Operation
    The relay trips whenever the measured impedance falls below the preset threshold, regardless of the fault direction. This means it cannot differentiate between forward faults (within the protected line) and backward faults (toward the power source), limiting its applicability in complex, multi-source power systems.

Magbigay ng tip at hikayatin ang may-akda!
Inirerekomenda
Ano ang mga Uri ng Reactor? Puno ng mga Tungkulin sa mga Sistemang Pampanganggulo
Ano ang mga Uri ng Reactor? Puno ng mga Tungkulin sa mga Sistemang Pampanganggulo
Reactor (Inductor): Paglalarawan at UriAng isang reactor, na kilala rin bilang inductor, ay naggagawa ng magnetic field sa paligid nito kapag ang kasalukuyan ay umuusbong sa pamamagitan ng conductor. Kaya, anumang conductor na may kasalukuyan ay may inductance. Gayunpaman, ang inductance ng isang tuwid na conductor ay maliit at nagbibigay ng mahinang magnetic field. Ang praktikal na mga reactor ay itinayo sa pamamagitan ng pag-uwindo ng conductor sa hugis solenoid, na kilala bilang air-core reac
James
10/23/2025
Pagsasagawa ng Pag-aayos sa Isang Bahagi ng Lupaing May Sirkwitong 35kV Distribution Line
Pagsasagawa ng Pag-aayos sa Isang Bahagi ng Lupaing May Sirkwitong 35kV Distribution Line
Mga Linya ng Distribusyon: Isang Mahalagang Komponente ng mga Sistema ng KapangyarihanAng mga linya ng distribusyon ay isang pangunahing bahagi ng mga sistema ng kapangyarihan. Sa parehong busbar ng antas ng voltaje, kumakonekta ang maraming mga linya ng distribusyon (para sa pagsisilip o paglabas), bawat isa ay may maraming sangay na naka-arrange nang radial at nakakonekta sa mga transformer ng distribusyon. Pagkatapos ma-step down sa mababang voltaje ng mga transformer na ito, inilalabas ang k
Encyclopedia
10/23/2025
Ano ang Teknolohiyang MVDC? Mga Benepisyo, Hamon, at mga Tren sa Hinaharap
Ano ang Teknolohiyang MVDC? Mga Benepisyo, Hamon, at mga Tren sa Hinaharap
Ang teknolohiya ng medium-voltage direct current (MVDC) ay isang pangunahing imbento sa paghahatid ng kuryente, na nilikha upang mabawasan ang mga limitasyon ng tradisyonal na mga sistema ng AC sa partikular na mga aplikasyon. Sa pamamagitan ng paghahatid ng enerhiyang elektriko gamit ang DC sa mga tensyon na karaniwang nasa pagitan ng 1.5 kV hanggang 50 kV, ito ay nagpapakombina ng mga benepisyo ng mahaba ang layo ng paghahatid ng high-voltage DC at ang kapangyarihan ng low-voltage DC distribut
Echo
10/23/2025
Bakit Nagdudulot ng mga System Fault ang MVDC Grounding?
Bakit Nagdudulot ng mga System Fault ang MVDC Grounding?
Pagsusuri at Pag-aayos ng mga Sakit sa Grounding ng DC System sa mga SubstationKapag nangyari ang isang grounding fault sa DC system, ito ay maaaring ikategorya bilang single-point grounding, multi-point grounding, loop grounding, o reduced insulation. Ang single-point grounding ay mas lalo pa na hinahati sa positive-pole at negative-pole grounding. Ang positive-pole grounding maaaring magdulot ng maling operasyon ng proteksyon at mga automatic device, samantalang ang negative-pole grounding maa
Felix Spark
10/23/2025
Mga Produkto na May Kaugnayan
Inquiry
I-download
Kuha ang IEE Business Application
Gumamit ng IEE-Business app para makahanap ng kagamitan makakuha ng solusyon makipag-ugnayan sa mga eksperto at sumama sa industriyal na pakikipagtulungan kahit kailan at saanman buong suporta sa pag-unlad ng iyong mga proyekto at negosyo sa enerhiya