Relé diferencial percentual
Definició: Un relé diferencial percentual es defineix com un tipus de relé que funciona basant-se en la diferència de fase de dues o més magnituds elèctriques similars. Representa una forma avançada de relé de protecció diferencial. La única distinció entre aquest i altres relés diferencials resideix en la presència d'una bobina de restricció. El relé diferencial percentual incorpora una bobina de restricció precisament per abordar problemes derivats de les discrepàncies en la raó de corrent quan s'afegeixen corrents externes de curt-circuit de gran magnitud.
El sistema diferencial percentual disposa d'una bobina de restricció connectada dins del fil pilot, tal com es mostra en la figura següent. Les corrents induïdes en ambdós transformadors de corrent (TC) flueixen a través d'aquesta bobina de restricció. Mentre, la bobina d'operació està situada al punt mig de la bobina de restricció.
La bobina de restricció regula la característica sensible del relé. Serveix per evitar que el transformador actui indesitjablement com a resultat de corrents desequilibrades. A més, la bobina de restricció atenua els harmònics presents en la corrent d'entrada.
Principi de funcionament del relé diferencial percentual
El torque generat per la bobina de restricció actua per prevenir la tancada del circuit de disparada, mentre que el torque de la bobina d'operació intenta tancar els contactes del circuit de disparada. En condicions normals d'operació i durant escenaris de càrrega de passada, el torque produït per la bobina de restricció supera el de la bobina d'operació. Conseqüentment, el relé roman en un estat no operatiu.
Quan es produeix un defecte intern, el torque d'operació supera el torque de restricció. En aquest punt, els contactes del circuit de disparada es tanquen, obrint així l'interruptor. El torque de restricció es pot ajustar canviant el nombre de voltants de la bobina de restricció.
Degut a l'influència de la bobina de restricció, la corrent diferencial necessària per a l'operació d'aquest relé és una quantitat variable. La corrent diferencial en la bobina d'operació és proporcional a (I1 - I2). Com que la corrent d'operació està connectada al punt mig de la bobina de restricció, la corrent en la bobina de restricció és proporcional a (I1 + I2)/2. Durant els defectes externs, tant I1 com I2 augmenten, conduint a un increment del torque de restricció. Això efectivament evita que el relé falli.
Característica de funcionament del relé diferencial percentual
La característica de funcionament del relé diferencial percentual es il·lustra en la figura següent. El gràfic demostra clarament que la raó de la corrent d'operació a la corrent de restricció roman a un percentatge fix. Aquest tipus de relé també es coneix com a relé diferencial biasat. La raó és que la bobina de restricció sovint es denomina bobina de bias, ja que genera un flux magnètic addicional, influent en l'operació del relé.
Tipus de relé diferencial percentual
El relé diferencial percentual es classifica principalment en dos tipus, a saber:
Aquests relés s'utilitzen per a la protecció de diversos components elèctrics com generadors, transformadors, alimentadors, línies de transmissió, i així successivament.
1. Aplicació en un sistema de tres terminals
Aquest tipus de relé diferencial percentual es pot utilitzar per a elements elèctrics amb més de dos terminals. En una configuració de tres terminals, cada terminal està associat a una bobina amb un nombre igual de voltants. Els torques generats per aquestes bobines actuen independentment l'un de l'altre i es combinen aritmèticament.
La característica de pendent percentual del relé varia segons la distribució de corrent entre les bobines de restricció. Aquests relés estan dissenyats per operar instantàniament o a velocitats elevades, permetent una resposta ràpida a les condicions anòmals.
2. Relé diferencial biasat de tipus inducció
El relé diferencial biasat de tipus inducció disposa d'un disc articulat que es mou dins de les fentes d'aire de dos electromagnets. Un anell de cobre s'adjunta a una part de cada pol, i aquest anell té la capacitat de moure's cap a, dins de, o lluny del pol. Aquesta disposició mecànica joca un paper crucial en l'operació del relé, permetent detectar diferències en les magnituds elèctriques i activar accions protectores quan calgui.
El disc està subjecte a dos torques distintes: un generat pel element d'operació i l'altre pel element de restricció. Quan els anells d'ombra de tots dos elements estan posicionats idènticament, el torque de restricció que actua sobre l'anell es converteix en zero. Tanmateix, quan l'anell d'ombra del element de restricció es desplaça més profundament dins el nucli de ferro, el torque exercit pel element de restricció supera el de l'element d'operació.
