Typus Impedantiae Relay Distanciale

Definitio et Principium Relais Impedantiae (Relais Distanciae)

Relais impedantiae, quoque cognitum ut relais distanciae, est dispositivum protectivum controlatum per voltam, cuius operatio pendet ab distantia electrica (impedantia) inter punctum defectus et locum installationis relais. Operatur per mensurandum impedantiam sectionis defectivae et comparationem cum praescripto limine.

Mechanisma Operativus

• Mensura et Comparatio: Relais continuo monitorat voltam lineam (per transformatores potentialis, PTs) et currentem (per transformatores currentis, CTs) ad calculandum impedantiam (Z = V/I).

• Responsum ad Defectum: Si mensurata impedantia minor est quam praescriptio relais (indicans defectum intra zonam protectivam), emit mandatum tripandi ad circuit breaker. Sub conditionibus normalibus, impedantia linealis est alta (voltage >> current), manens relais inactivum. Cum defectu occurrat, currentus erumpit et voltage decrescit, reducens impedantiam et activans relais.

Principium Operationis

In operatione normali, ratio voltage ad currentem (impedantia) permanet supra limen relais. Durante defectum (exempli gratia, F1 in linea AB), impedantia decrescit infra praescriptum. Exempli gratia, si relais installatur ad protegendum lineam AB cum impedantia normali Z, defectus reducit impedantiam, impellens relais ad tripandum interruptoris. Si defectus iacet extra zonam protectivam (exempli gratia, ultra AB), impedantia remanet alta, et relais permansit inactivum.

Characteristica Operativa

Relais constat duobus componentibus clavis:

• Elementum Operativum Currentis: Generat torque deflectivum proportionalem currenti.

• Elementum Restrictivum Voltage: Producit torque restituens basatum in voltage. Aequatio balance torquorum est:k₁I² −k₂VIcos(θ−ϕ)=0 est angulus phase inter voltage et current, et θ est angulus maximi torquorum relais. In diagramma impedantiae, characteristica operativa relais apparet ut circulus centrum habens in origine, cum radio aequo praescriptae impedantiae. Hoc character circularis securitatem offert sensibilitati ad magnitudinem et phase impedantiae, faciens discriminationem fideliter inter defectus intra-zonales et extra-zonales.

-K3 repraesentat effectum spring relais. In operatione normali, netto torque = 0 cum valori V et I.

Si effectus controlis spring negligitur, aequatio fit

Figura ostendit characteristica operativa cum voltage et current; linea punctata denotat impedantiam linealem constantem.

Figura infra depicta est characteristica operativa relais impedantiae. Regio supra lineam characteristica representat torque positivum, ubi impedantia linealis superat impedantiam sectionis defectivae, provocans operationem relais. Contrariwise, regio torquorum negativorum (infra lineam) indicat impedantiam defectus superare impedantiam linealem, relais manens inactivum. Haec distinctio facit detectionem exactam defectus per comparationem impedantiae mensuratam contra praescriptum limen, securitatem asserens fideliter in systematis potentiis.

Radius circuli representat impedantiam linealem; angulus X-R indicat positionem vectoris. Impedantia < radius = torque positivus (relais operatur); impedantia > radius = torque negativus (relais inactivum). Haec distinctio visualis securitatem offert celeri detectioni defectus in systematibus potentiis.

Hoc relais categorizatur ut relais alti velocitatis.

Relais Inductionis Electromagneticae

Torque in hoc relais oritur ex interactionibus electromagneticis inter voltage et current, quae comparantur pro operatione. In suo circuitu, Solenoid B—potentia nutritus a transformatore potentialis (PT)—generat torque dextrorsum, trahens plunger P2 deorsum. Spring in P2 applicat vim restrictivam, creans torque mechanicum dextrorsum.

Solenoid A, excitatus a transformatore currentis (CT), producit torque deflectivum dextrorsum (pick-up) movens plunger P1 deorsum. Sub conditionibus normalibus, contactus relais permanent aperti. Durante defectum in zona protectiva, systematis currentus crescens augit torque Solenoid A, redigendo torque restituens Solenoid B. Hoc imbalancium rotat brachia balance relais, claudens contactus ad initiandum protectionem. Design securitatem offert celerem responsionem ad defectus per comparationem torquorum inter fortes electromagneticas et mechanicam.

Vis exercita a solenoid A (elementum currentis) est proportionalis I², dum vis a solenoid B (elementum voltage) est proportionalis V2. Itaque, relais activabitur quando vis derivata a currentu superat vim derivatam a voltage.

Constantes k1 et k2 dependunt ab ampere-turns duorum solenoidarum et rationibus transformatorum instrumentorum. Praescripta relais possunt ajustari per tappings in coilis.

In curva characteristica, axis y denotat tempus operationis relais, dum axis x repraesentat impedantiam. Notabiliter, tempus operationis relais permanet constans (indicans actionem instantaneam) pro impedantiis intra zonam praescriptam. Ad distanti praedeterminata (correspondens impedantiae praescriptae), valores voltage et current stabilizantur; ultra hunc punctum, impedantia theoricè infinita fieri potest, significans relais inactivum pro defectibus extra scopum suum. Haec relatio linearis inter impedantiam et tempus operationis securitatem offert fideliter, celeri detectioni defectus intra zonam definitam.

Relais Impedantiae Typi Inductionis

Diagramma circuitus relais impedantiae typi inductionis illustratur infra. Hoc relais incorporat elementa currentis et voltage, caracterizans discum aluminii qui rota inter electromagnetas.

Electromagneta superior continet duas windings distinctas: winding primaria connectitur ad spira secundaria transformatoris currentis (CT), dum winding secundaria coniungitur ad transformator potentialis (PT). Praescriptio currentis winding primariae potest ajustari per pontem plug sub relais, permitens calibrationem exactam sensitivitatis relais. Elementum voltage, nutritum a PT, generat campum magneticum qui interactuat cum campo derivato a CT.

Haec interactio inducit currents eddy in disco aluminio, producens torque qui motum rotationis causat. Sub conditionibus normalibus, discus stat stationarius propter torques balancatos; durante defectum, erupcio currentis unbalances torques, faciens discum rotare et trigger contactus relais. Hoc design securitatem offert fideliter detectionem defectus basatam in impedantia in systematibus potentiis.

Electromagnetas in relais connectuntur in serie, cum eorum fluxus induciti generant torque rotationis qui discum aluminii movet. Magnet permanens praebet simul torque controlantis et frenantis ad stabilizandum motum disci.

Sub operatione normali, vis in armatura superat torque ab elemento inductionis, contactus trip retinens apertos. Quando defectus systematis occurrat, currentus per electromagnetas erumpit, faciens discum aluminii rotare. Celeritas rotationis disci est directe proportionalis currenti defectus, contorquens spring dum vertitur. Hoc motus rotationis paulatim superat torque restrictivum a magne magnet permanente.

Cum rotatio disci attingat limen criticum (correspondens impedantiae praescriptae), contactus trip claudunt, initiantes responsionem protectivam. Hoc design securitatem offert ut relais respondeat celeriter ad defectus, maintinens stabilitatem sub operatione normali, cum magnet permanens praebens control essentialis accelerationis et frenationis disci ad preveniendum falsum tripping.

Angulus rotationis disci relais dependet a vi armaturae, qua directe proportionalis est voltage applicato. Ergo, voltage dictat angulum rotationis.

Tempus-Characteristica Relais Impedantiae Altius Velocitatis

Figura ostendit relais inactivum esse pro valoribus excedentibus 100% liminis pickup. Curva 1 repraesentat characteristica operationis actualis, dum Curva 2 offerit modello simplificatum Curvae 1. Hoc design securitatem offert celerem responsionem ad defectus intra zonam praescriptam, maintinens stabilitatem sub conditionibus normalibus. Operatio altius velocitatis relais est critica ad minimizationem damni in systematibus potentiis, cum curva simplificata facilitans implementationem et analysin faciliorem in praescriptis relais protectivis.

Inconvenientia Relais Impedantiae Simplicis

Sequuntur inconvenientia clavia relais impedantiae:

• Carentia Discriminationis Directionalis
  Relais respondet mutationibus impedantiae utriusque lateris transformatoris currentis (CT) et transformatoris potentialis (PT). Hoc facit difficile circuit breakers distinguere inter defectus internos (intra zonam protectivam) et externos (extra zonam), potenter ad tripping inutilia vel retardationem isolationis defectus ducens.

• Sensibilitas ad Resistance Arcus
  Operatio relais significanter influetur ab resistance arcus durante defectus. Resistance arcus introducit impedantiam additionalem, quae potest occultare impedantiam defectus veram et facere relais aut under-react (non tripare pro defectibus internis) aut over-react (falsiter tripare pro defectibus externis).

• Vulnerabilitas ad Oscillationes Potentiae
  Relais impedantiae sunt altissime sensibilia ad oscillationes potentiae—oscillationes periodicas in voltage et current causatas a turbationibus systematis (exempli gratia, mutationes subitae oneris vel instabilitate generatoris). Oscillationes potentiae possunt simulari conditiones defectus alterando impedantiam mensuratam, ducens ad tripping falsum vel retardationem operationis.

• Operatio Non-Directionalis
  Relais tripat ubicumque impedantia mensurata cadit infra limen praescriptum, sine respectu ad directionem defectus. Hoc significat non posse discriminare inter defectus forward (intra lineam protectivam) et backward (versus fontem potentiae), limitans applicabilitatem in systematibus potentiis complexis, multis fontibus.