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


Relay na May Distansya ng Uri ng Impedance

Edwiin
Edwiin
Larangan: Pansakto ng kuryente
China

Paglalarawan at Prinsipyo ng Impedance Relay (Distance Relay)

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

Mekanismo ng Paggawa

  • Pagsukat at Paghahambing: Ang relay ay patuloy na nagmomonitor 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 Kasalanan: Kung ang sukat na impedance ay mas mababa kaysa sa setting ng relay (na nagpapahiwatig ng kasalanan 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 kasalanan, ang current ay lumalakas at ang voltage ay bumababa, na nagbabawas ng impedance at nagpapabilis ng relay.

Prinsipyo ng Operasyon

Sa normal na operasyon, ang ratio ng voltage-to-current (impedance) ay nananatiling sa itaas ng threshold ng relay. Sa panahon ng kasalanan (halimbawa, F1 sa linya AB), ang impedance ay bumababa sa ibaba ng setting. Halimbawa, kung ang relay ay inilapat upang protektahan ang linya AB na may normal na impedance Z, ang kasalanan ay nagbabawas ng impedance, na nagpapabilis ng relay upang tripin ang breaker. Kung ang kasalanan 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 Operasyon

Ang relay ay binubuo ng dalawang pangunahing bahagi:

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

  • Voltage Restraining Element: Naggagawa ng restoring torque batay sa voltage. Ang ekwasyon ng balanse ng torque ay:k1I2 −k2VIcos(θ−ϕ)=0 ay ang phase angle sa pagitan ng voltage at current, at θ ay ang maximum torque angle ng relay. Sa isang impedance diagram, ang karakteristik ng operasyon ng relay ay lumilitaw bilang isang bilog na naka-center sa origin, 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 maaring tiwiring paghihiwalay sa pagitan ng in-zone at out-of-zone faults.

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

Kapag ang epekto ng spring control ay inalis, ang ekwasyon ay naging

Ang larawan ay nagpapakita ng mga karakteristik ng operasyon na may voltage at current; ang dashed line ay nagsasabi ng constant line impedance.

Ang larawan sa ibaba ay nagpapakita ng karakteristik ng operasyon ng impedance relay. Ang rehiyon sa itaas ng linya ng karakteristik ay kumakatawan sa positibong torque, kung saan ang line impedance ay lumalampas sa impedance ng may kasalanan na seksyon, na nag-trigger ng operasyon 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 inaktibo ang relay. Ang pagkakaiba-iba na ito ay nagbibigay ng tumpak na pagde-detect ng kasalanan sa pamamagitan ng paghahambing ng sukat na impedance laban sa pre-set na threshold, na nag-aasikaso ng maaring 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-aasikaso ng mabilis na pagde-detect ng kasalanan sa power systems.

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

Electromagnetic Induction Relay

Ang torque sa relay na ito ay galing sa electromagnetic interactions sa pagitan ng voltage at current, na kinokompara 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
Pag-aaddress ng Single-Phase Ground Fault sa 35kV Distribution Line
Pag-aaddress ng Single-Phase Ground Fault sa 35kV Distribution Line
Mga Linya ng Distribusyon: Isang Mahalagang Komponente ng mga Sistema ng PwersaAng mga linya ng distribusyon ay isang pangunahing komponente ng mga sistema ng pwersa. Sa parehong busbar ng antas ng boltya, nakakonekta ang maraming mga linya ng distribusyon (para sa input o output), bawat isa ay may maraming sangay na naka-arrange radial at nakakonekta sa mga transformer ng distribusyon. Pagkatapos ma-step down ang kuryente sa mababang boltya ng mga transformer na ito, ibinibigay ito sa malawak n
Encyclopedia
10/23/2025
Ano ang Teknolohiyang MVDC? Mga Benepisyo, Hamon, at Tren sa Kinabukasan
Ano ang Teknolohiyang MVDC? Mga Benepisyo, Hamon, at Tren sa Kinabukasan
Ang teknolohiya ng medium-voltage direct current (MVDC) ay isang pangunahing imbento sa pagpapadala ng kuryente, na disenyo upang harapin ang mga limitasyon ng tradisyonal na sistema ng AC sa partikular na aplikasyon. Sa pamamagitan ng pagpapadala ng enerhiyang elektriko via DC sa mga tensyon na karaniwang nasa pagitan ng 1.5 kV hanggang 50 kV, ito ay pagsasama ng mga abilidad ng mahabang layunin ng high-voltage DC at ang kapabilidad ng low-voltage DC distribution. Sa konteksto ng malawakang int
Echo
10/23/2025
Paano Pabutihin ang Kahusayan ng Rectifier Transformer? Mga Mahahalagang Tip
Paano Pabutihin ang Kahusayan ng Rectifier Transformer? Mga Mahahalagang Tip
Mga Paraan ng Pag-optimize para sa Epektividad ng Sistema ng RectifierAng mga sistema ng rectifier ay kasama ang maraming at iba't ibang kagamitan, kaya maraming mga factor ang nakakaapekto sa kanilang epektividad. Kaya naman, mahalagang mayroong komprehensibong pamamaraan sa disenyo. Tumataas ng Voltaje ng Transmisyon para sa Mga Load ng RectifierAng mga pag-install ng rectifier ay mataas na kapangyarihang mga sistema ng konwersyon ng AC/DC na nangangailangan ng malaking lakas. Ang mga pagkawal
James
10/22/2025
Paano Nakakaapekto ang Pagkawala ng Langis sa Performance ng SF6 Relay
Paano Nakakaapekto ang Pagkawala ng Langis sa Performance ng SF6 Relay
1. Pagsasara ng Langis sa IIE-Business SF6 Electrical Equipment at ang Karaniwang Problema ng Pagbubuga ng Langis sa SF6 Density RelaysAng IIE-Business SF6 electrical equipment ay malawakang ginagamit na sa mga power utilities at industriyal na mga kumpanya, na nagbibigay ng malaking pag-unlad sa industriya ng enerhiya. Ang medium para sa pagpapatigil ng ark at insulasyon sa ganitong kagamitan ay ang sulfur hexafluoride (SF6) gas, na hindi dapat lumabas. Anumang pagbubuga ay nakakalubha sa maasa
Felix Spark
10/21/2025
Mga Produkto na May Kaugnayan
Inquiry
I-download
Kumuha ng IEE-Business Application
Gamit ang app na IEE-Business upang makahanap ng kagamitan makuha ang mga solusyon makipag-ugnayan sa mga eksperto at sumama sa industriyal na pakikipagtulungan kahit kailan at saanman buong pagsuporta sa pag-unlad ng iyong mga proyekto at negosyo sa enerhiya