Impedansetype avstandselektromagnet
Definisjon og prinsipp for impedanserelay (avstandrelay)
Et impedanserelay, også kjent som avstandrelay, er en spenningsstyrt beskyttelsesenhet hvis funksjon avhenger av den elektriske avstanden (impedansen) mellom feilpunktet og relays plassering. Det fungerer ved å måle den defekte seksjonens impedans og sammenligne den med en forhåndsinnstilt terskel.
Arbeidsmekanisme
Operasjonsprinsipp
Under normal drift forblir forholdet mellom spenning og strøm (impedanse) over relayets terskel. Ved en feil (f.eks. F1 på linje AB) faller impedansen under innstillingen. For eksempel, hvis relayet er installert for å beskytte linje AB med en normal impedanse Z, reduserer en feil impedansen, noe som fører til at relayet tripper bryteren. Hvis feilen ligger utenfor den beskyttede zonen (f.eks. utover AB), forblir impedansen høy, og relayet forblir uaktivert.
Driftsegenskaper
Relayet består av to nøkkelkomponenter:
-K3 representerer relayets fjær effekt. Under normal drift er nettodreieeffekt = 0 med V og I verdier.
Hvis fjærens kontroleffekt blir oversett, blir ligningen
Figuren viser driftsegenskaper med spenning og strøm; strekt linje betegner konstant linjeimpedanse.
Figuren nedenfor viser impedanserelayets driftsegenskap. Området over karakteristikklinjen representerer positiv dreieeffekt, der linjeimpedansen overstiger den defekte seksjonens impedanse, noe som utløser relayets operasjon. Omvendt indikerer negativ dreieeffektområdet (under linjen) at feilimpedansen overstiger linjeimpedansen, noe som holder relayet inaktivt. Denne distinksjonen sikrer nøyaktig feildeteksjon ved å sammenligne den målte impedansen mot den forhåndsinnstilte terskelen, og sikrer pålitelig beskyttelse i kraftsystemer.
Sirkelens radius representerer linjeimpedanse; X-R fasevinkel indikerer vektors posisjon. Impedanse < radius = positiv dreieeffekt (relayet opererer); impedanse > radius = negativ dreieeffekt (relayet inaktivt). Denne visuelle distinksjonen sikrer rask feildeteksjon i kraftsystemer.
Dette relayet er kategorisert som et høyhastighetsrelay.
Elektromagnetisk induksjonsrelay
Dreieeffekt i dette relayet oppstår fra elektromagnetiske interaksjoner mellom spenning og strøm, som sammenlignes for operasjon. I dets krets, Solenoide B—ført av en potensialtransformator (PT)—genererer medklokkevis dreieeffekt, drar plunger P2 nedover. En fjær på P2 utøver begrensende kraft, noe som skaper medklokkevis mekanisk dreieeffekt.
Solenoide A, anrettet av en strømtransformator (CT), produserer medklokkevis dreieeffekt (oppstartsdreieeffekt) som beveger plunger P1 nedover. Under normale forhold forblir relaykontakter åpne. Ved en feil i beskyttelseszonen, øker systemstrømmen Solenoide A’s dreieeffekt mens den reduserer Solenoide B’s gjenopprettingsdreieeffekt. Dette ubalanserte forholdet roterer relayets balansermer, stenger kontakter for å initiere beskyttelse. Designet sikrer rask respons til feil gjennom dreieeffektsammenligning mellom elektromagnetiske og mekaniske krefter.
Kraften utøvd av solenoide A (strømelementet) er proporsjonal med , mens den fra solenoide B (spenningselementet) er proporsjonal med . Som et resultat, vil relayet aktivere seg når kraften fra strømmen overstiger kraften fra spenningen.
Konstantene k1 og k2 avhenger av amperesvingninger av de to solenoide og forholdet mellom instrumenttransformatorer. Relayinnstillinger kan justeres via tappings på spolerne.
På karakteristikkurven representerer y-aksen relayets driftstid, mens x-aksen representerer impedanse. Notabelt er at relayets driftstid forblir konstant (som indikerer umiddelbar handling) for impedanser innenfor den forhåndsinnstilte beskyttelseszonen. Ved den forhåndsbestemte avstanden (som svarer til den innstilte impedansen), stabiliseres spenning og strøm verdier; utover dette punktet, blir den målte impedansen teoretisk uendelig, noe som betyr at relayet forblir inaktivt for feil utenfor sin beskyttelsesscope. Dette lineære forholdet mellom impedanse og driftstid sikrer pålitelig, rask feildeteksjon innenfor den definerte zonen.
Induksjonstype impedanserelay
Kretsskjemaet for et induksjonstype impedanserelay er illustrert nedenfor. Dette relayet inneholder både strøm- og spenningselementer, med en aluminiumsk disk som roterer mellom elektromagneter.
Den øvre elektromagnet har to forskjellige vindinger: primær vindingen er koblet til sekundær spole av en strømtransformator (CT), mens sekundær vindingen er koblet til en potensialtransformator (PT). Strøminnstillingen av primær vindingen kan justeres via en plug bridge plassert under relayet, noe som tillater nøyaktig kalibrering av relayets sensitivitet. Spenningselementet, anrettet av PT, genererer et magnetfelt som interagerer med strømmens felt fra CT.
Denne interaksjonen inducerer eddystrømmer i aluminiumsdisken, noe som produserer en dreieeffekt som driver dens rotasjon. Under normale driftsforhold forblir disken stillestående på grunn av balanserte dreieeffekter; under en feil, unbalanserer strømflommen dreieeffektene, noe som fører til at disken roterer og utløser relaykontakter. Dette designet sikrer pålitelig impedansbasert feildeteksjon i kraftsystemer.
Elektromagnetene i relayet er koblet i serie, med deres induksjonsflytter som genererer rotasjondreieeffekt som driver aluminiumsdisken. En permanent magnet gir både kontrollerende og bremsekraft for å stabilisere diskenes bevegelse.
Under normal drift overstiger kraften på armaturen dreieeffekten fra induksjonselementet, noe som holder trippkontaktene åpne. Når det oppstår en systemfeil, øker strømmen gjennom elektromagnetene, noe som fører til at aluminiumsdisken roterer. Diskens rotasjonshastighet er direkte proporsjonal med feilstrømmen, som vinder en fjær mens den roterer. Denne rotasjonell bevegelse overkommer gradvis begrensende dreieeffekt fra den permanente magneten.
Når diskenes rotasjon når en kritisk terskel (som svarer til den forhåndsinnstilte impedansen), lukkes trippkontaktene, og initierer beskyttelsesresponsen. Dette designet sikrer at relayet reagerer raskt på feil samtidig som det beholder stabilitet under normal drift, med den permanente magneten som gir essensiell kontroll over diskenes akselerasjon og bremse for å unngå falsk tripping.
Rotasjonsvinkelen av relayets disk avhenger av armaturens kraft, som er direkte proporsjonal med den anvendte spenningen. Dermed dikterer spenningen rotasjonsvinkelen.
Tidskarakteristikk for høyhastighetsimpedanserelay
Figuren viser at relayet forblir inaktivt for verdier som overstiger 100% av opptakstreskelen. Kurve 1 representerer den faktiske driftsegenskapen, mens kurve 2 gir en forenklet modell av kurve 1. Dette designet sikrer rask respons til feil innenfor den forhåndsinnstilte rekkevidden, samtidig som det beholder stabilitet under normale forhold. Relayets høyhastighetsdrift er kritisk for å minimere skader i kraftsystemer, med den forenkleda kurven som forenkler implementering og analyse i beskyttelsesrelayinnstillinger.
Nedsettelser ved plain impedanserelay
Følgende er de viktigste ulempe ved impedanserelay:
