درصدی دیفرانسیل رله

تعریف: رله‌ی دیفرانسیل درصدی به عنوان نوعی رله تعریف می‌شود که بر اساس اختلاف فاز بین دو یا چند کمیت الکتریکی مشابه عمل می‌کند. این نوع رله نمایانگر شکل پیشرفته‌ای از رله‌ی حفاظت دیفرانسیل است. تنها تفاوت آن با سایر رله‌های دیفرانسیل، وجود سیم‌پیچ ممانعت است. رله‌ی دیفرانسیل درصدی دقیقاً شامل یک سیم‌پیچ ممانعت است تا مشکلات ناشی از عدم همخوانی نسبت جریان‌ها در موقعیت‌های خارجی با جریان‌های کوتاه‌مداری با مقدار بالا را حل کند.

سیستم دیفرانسیل درصدی شامل یک سیم‌پیچ ممانعت متصل به سیم هدایت‌کننده است، همان‌طور که در شکل زیر نشان داده شده است. جریان‌های القایی در دو ترانسفورماتور جریان (CTs) از طریق این سیم‌پیچ ممانعت می‌گذرند. در حالی که سیم‌پیچ عملیاتی در نقطه میانی سیم‌پیچ ممانعت قرار دارد.

سیم‌پیچ ممانعت ویژگی حساس رله را کنترل می‌کند. این سیم‌پیچ به منظور جلوگیری از خاموش شدن ناخواسته ترانسفورماتور به دلیل جریان‌های نامتعادل عمل می‌کند. علاوه بر این، سیم‌پیچ ممانعت هارمونیک‌های موجود در جریان اولیه را کاهش می‌دهد.

اصول عملکرد رله‌ی دیفرانسیل درصدی

گشتاور تولید شده توسط سیم‌پیچ ممانعت به منظور جلوگیری از بسته شدن مدار قطع عمل می‌کند، در حالی که گشتاور تولید شده توسط سیم‌پیچ عملیاتی تلاش می‌کند تا تماس‌های مدار قطع را ببندد. در شرایط عملیاتی عادی و در مواقع بارگذاری، گشتاور تولید شده توسط سیم‌پیچ ممانعت بیشتر از گشتاور تولید شده توسط سیم‌پیچ عملیاتی است. بنابراین، رله در حالت غیرفعال باقی می‌ماند.

هنگامی که خطای داخلی رخ می‌دهد، گشتاور عملیاتی بیش از گشتاور ممانعت می‌شود. در این زمان، تماس‌های مدار قطع بسته می‌شوند و مداربر قطع می‌شود. گشتاور ممانعت را می‌توان با تغییر تعداد دوران سیم‌پیچ ممانعت تنظیم کرد.

به دلیل تأثیر سیم‌پیچ ممانعت، جریان دیفرانسیل لازم برای عملکرد این رله یک کمیت متغیر است. جریان دیفرانسیل در سیم‌پیچ عملیاتی متناسب با (I1 - I2) است. چون جریان عملیاتی به نقطه میانی سیم‌پیچ ممانعت متصل است، جریان در سیم‌پیچ ممانعت متناسب با (I1 + I2)/2 است. در مواقع خطاها خارجی، هر دو جریان I1 و I2 افزایش می‌یابند که منجر به افزایش گشتاور ممانعت می‌شود. این به طور مؤثر جلوگیری از خرابی ناخواسته رله را انجام می‌دهد.

ویژگی عملکرد رله‌ی دیفرانسیل درصدی

ویژگی عملکرد رله‌ی دیفرانسیل درصدی در شکل زیر نشان داده شده است. نمودار به وضوح نشان می‌دهد که نسبت جریان عملیاتی به جریان ممانعت در یک درصد ثابت باقی می‌ماند. این نوع رله همچنین به عنوان رله‌ی دیفرانسیل با تعصب شناخته می‌شود. دلیل آن این است که سیم‌پیچ ممانعت اغلب به عنوان سیم‌پیچ تعصب شناخته می‌شود، زیرا میدان مغناطیسی اضافی تولید می‌کند که بر عملکرد رله تأثیر می‌گذارد.

نوع‌های رله‌ی دیفرانسیل درصدی

رله‌ی دیفرانسیل درصدی به طور اصلی به دو نوع تقسیم می‌شود، به نام:

• استفاده از رله‌ی دیفرانسیل درصدی در سیستم سه‌طرفه.

• رله‌ی دیفرانسیل با تعصب اندوکشنی.

این رله‌ها برای حفاظت از انواع مختلف اجزای الکتریکی مانند ژنراتورها، ترانسفورماتورها، فیدرهای، خطوط انتقال و غیره استفاده می‌شوند.

1. کاربرد سیستم سه‌طرفه

این نوع رله‌ی دیفرانسیل درصدی می‌تواند برای عناصر الکتریکی با بیش از دو طرف استفاده شود. در یک پیکربندی سه‌طرفه، هر طرف با یک سیم‌پیچ با تعداد دوران مساوی مرتبط است. گشتاورهای تولید شده توسط این سیم‌پیچ‌ها مستقل از یکدیگر عمل می‌کنند و به صورت حسابی ترکیب می‌شوند.

ویژگی شیب درصدی رله با توزیع جریان بین سیم‌پیچ‌های ممانعت تغییر می‌کند. این رله‌ها طراحی شده‌اند تا به صورت فوری یا با سرعت بالا عمل کنند و به شرایط ناهماهنگ پاسخ سریع بدهند.

2. رله‌ی دیفرانسیل با تعصب اندوکشنی

رله‌ی دیفرانسیل با تعصب اندوکشنی شامل یک دیسک می‌باشد که در فواصل هوا بین دو الکترومغناطیس حرکت می‌کند. یک حلقه‌ی مسی به بخشی از هر قطب متصل است و این حلقه قادر به حرکت به سمت، درون یا دور از قطب است. این ترتیب مکانیکی نقش مهمی در عملکرد رله دارد و به آن اجازه می‌دهد تا تفاوت‌های کمیت‌های الکتریکی را تشخیص دهد و در صورت لزوم اقدامات محافظتی را انجام دهد.

دیسک تحت تأثیر دو گشتاور متفاوت قرار می‌گیرد: یکی توسط المان عملیاتی و دیگری توسط المان ممانعت. هنگامی که حلقه‌های سایه‌ای هر دو المان در موقعیت یکسان قرار دارند، گشتاور ممانعت وارد شده به حلقه صفر می‌شود. اما وقتی حلقه‌ی سایه‌ای المان ممانعت عمیق‌تر در هسته‌ی آهنی قرار می‌گیرد، گشتاور وارد شده توسط المان ممانعت بیش از گشتاور عملیاتی می‌شود.