Διαφορικό Ρελέ : Κύκλωμα, Εργασία, Τύποι & Εφαρμογές του

ΕΝΑ Αναμετάδοση είναι ένας τύπος διακόπτη που χρησιμοποιείται για την ενεργοποίηση ή απενεργοποίηση μιας συσκευής υψηλού ρεύματος και υψηλής τάσης χρησιμοποιώντας ένα σήμα. Τα ρελέ ταξινομούνται σε διαφορετικούς τύπους όπως μανδάλωμα, καλάμι, στερεά κατάσταση, αυτοκινητοβιομηχανία, καθυστέρηση χρονοδιακόπτη, ρελέ διαφορικού κ.λπ. Στην προστασία του συστήματος ισχύος, διάφορα τύπους ρελέ χρησιμοποιούνται, αλλά μεταξύ αυτών, ένα πολύ συχνά χρησιμοποιούμενο ρελέ για την προστασία ενός μετασχηματιστή, καθώς και μια γεννήτρια από εντοπισμένα σφάλματα, είναι ένα διαφορικό ρελέ. Αυτός ο ηλεκτρονόμος ανταποκρίνεται πολύ στα σφάλματα που εμφανίστηκαν στη ζώνη προστασίας, ωστόσο ανταποκρίνεται λιγότερο στα σφάλματα που εμφανίστηκαν εκτός της προστατευμένης ζώνης. Αυτό το άρθρο παρέχει σύντομες πληροφορίες για α διαφορικό ρελέ – εργασία με εφαρμογές.

Τι είναι το Διαφορικό Ρελέ;

Ο ηλεκτρονόμος που λειτουργεί όταν η διαφορά φάσης για τουλάχιστον δύο ή πάνω από τα ίδια ηλεκτρικά μεγέθη υπερβεί μια σταθερή ποσότητα είναι γνωστός ως διαφορικό ρελέ. Γενικά, τα περισσότερα από τα ρελέ λειτουργούν όταν οποιαδήποτε ποσότητα υπερβαίνει μια σταθερή τιμή, ωστόσο, αυτό το ρελέ λειτουργεί με βάση τη διαφορά μεταξύ δύο ή περισσότερων ίδιων ηλεκτρικών μεγεθών.

Η λειτουργία ενός διαφορικού ρελέ είναι να παρέχει υψηλής ταχύτητας, ευαίσθητη και φυσικά επιλεκτική προστασία. Αυτά τα ρελέ δεν θα παρέχουν ασφάλεια σε σφάλματα περιέλιξης στροφών σε μηχανές και μετασχηματιστές λόγω της μικρής αύξησης εντός του παραγόμενου ρεύματος από αυτά τα σφάλματα, τα οποία παραμένουν κάτω από την ευαισθησία λήψης του ρελέ.

Αρχή Λειτουργίας Διαφορικού Ρελέ

Το διαφορικό ρελέ λειτουργεί με βάση την αρχή της σύγκρισης μεταξύ της γωνίας φάσης και δύο ή περισσότερων ίδιων ηλεκτρικών μεγεθών. Η σύγκριση αυτών των δύο ηλεκτρικών μεγεθών σε ένα κύκλωμα με διαφορικό ρελέ είναι πολύ απλή στην εφαρμογή και θετική στη δράση.

Για παράδειγμα, σε σύγκριση με το ρεύμα εισόδου και εξόδου σε μια γραμμή, εάν ένα τεράστιο ρεύμα διέρχεται από την προστατευμένη γραμμή σε σύγκριση με το ρεύμα που εξέρχεται από αυτήν, τότε πρέπει να παρέχεται πρόσθετο ρεύμα εντός του σφάλματος. Έτσι, η διαφορά μεταξύ των δύο ηλεκτρικών μεγεθών μπορεί να ελέγξει ένα ρελέ για να διαχωρίσει το κύκλωμα.

Σε κανονικές συνθήκες λειτουργίας, τα ρεύματα εισόδου και εξόδου είναι ισοδύναμα σε φάση και μέγεθος, επομένως το ρελέ δεν θα λειτουργήσει. Ωστόσο, εάν παρουσιαστεί κάποιο σφάλμα εντός του συστήματος, τότε αυτή η ροή των ρευμάτων δεν θα είναι πλέον ισοδύναμη σε φάση και μέγεθος.

Αυτό το είδος ρελέ χρησιμοποιείται με τέτοιο τρόπο ώστε η διαφορά μεταξύ των τροφοδοτικών ρεύματος εισόδου και εξόδου σε όλα τα πηνία λειτουργίας του ρελέ. Έτσι, το πηνίο του ρελέ μπορεί να ενεργοποιηθεί σε συνθήκες σφάλματος λόγω της διαφορετικής ποσότητας του ρεύματος. Έτσι, αυτό το ρελέ λειτουργεί και ανοίγει το διακόπτης κυκλώματος για απενεργοποίηση του κυκλώματος.

Στα παραπάνω κύκλωμα διαφορικού ρελέ , υπάρχουν δύο μετασχηματιστές ρεύματος που συνδέονται σε οποιαδήποτε όψη του μετασχηματιστή ισχύος, όπως ο ένας CT είναι συνδεδεμένος στην κύρια πλευρά και ο άλλος συνδέεται στη δευτερεύουσα πλευρά του PT ( μετασχηματιστής ισχύος ). Αυτό το ρελέ απλώς συγκρίνει τη ροή των ρευμάτων και στις δύο πλευρές. Εάν υπάρχει οποιαδήποτε ανισορροπία στη ροή ρεύματος του κυκλώματος τότε αυτό το ρελέ τείνει να λειτουργεί. Αυτοί οι ηλεκτρονόμοι μπορεί να είναι ρελέ διαφορικού ρεύματος, ισορροπίας τάσης και διαφορικού ρελέ με πόλωση.

Τύποι διαφορικού ρελέ

Αυτοί οι ηλεκτρονόμοι ταξινομούνται σε τρεις τύπους διαφορικό ρεύματος, ισορροπία τάσης και ρελέ ποσοστιαίας διαφοράς ή ρελέ δέσμης πόλωσης.

Διαφορικό ρελέ ισορροπίας ρεύματος

Αυτό το διαφορικό ρελέ λειτουργεί όποτε υπάρχει σφάλμα στην προστατευμένη περιοχή, τότε θα υπάρχει μια διακύμανση στο ρεύμα εισόδου και εξόδου αυτής της περιοχής. Έτσι, συγκρίνοντας αυτά τα ρεύματα είτε σε φάση είτε σε μέγεθος είτε και στα δύο, μπορούμε να εντοπίσουμε το σφάλμα εντός της προστατευόμενης περιοχής. Εάν η διαφορά ξεπεράσει μια σταθερή τιμή, τότε αυτό το ρελέ συγκρίνει τα δύο ρεύματα και μεταδίδει ένα σήμα διακοπής στο CB (αποκοπή κυκλώματος). Οι συνδέσεις κυκλώματος προστασίας ρελέ διαφορικού για την κανονική κατάσταση ή εξωτερικό σφάλμα & κατά τη διάρκεια εσωτερικού σφάλματος φαίνονται αντίστοιχα στην παρακάτω εικόνα.

Οι δύο CT στο παραπάνω κύκλωμα χρησιμοποιούνται σε κάθε άκρο του προς προστασία τμήματος. Μεταξύ των δύο CT, το πηνίο του ρελέ συνδέεται απλώς στην ισοδυναμική θέση έτσι ώστε να μην υπάρχει ροή ρεύματος σε όλο το πηνίο του ρελέ σε κανονικές συνθήκες. Για να αποφευχθεί η δυσλειτουργία του ρελέ.

Σε κανονικές & εξωτερικές συνθήκες σφάλματος από το παραπάνω κύκλωμα, η ροή του ρεύματος που κινείται στην προστατευμένη περιοχή είναι ισοδύναμη με τη ροή του ρεύματος που απομακρύνεται από την προστατευόμενη περιοχή (I1 – I2 = 0). Επομένως, δεν θα υπάρχει ροή ρεύματος σε όλο το πηνίο του ρελέ. Άρα, παραμένει εκτός λειτουργίας.

Ομοίως, σε περίπτωση εσωτερικής βλάβης από το παραπάνω σχήμα, η ροή του ρεύματος στην προστατευμένη περιοχή είναι διαφορετική από τη ροή του ρεύματος που την αφήνει (I1 – I2 ≠ 0). Επομένως, αυτές οι διαφορές ροής ρεύματος είναι γνωστές ως το ρεύμα κυκλοφορίας που τροφοδοτείται στο πηνίο λειτουργίας του ρελέ και το ρελέ λειτουργεί εάν η ροπή λειτουργίας είναι μεγαλύτερη σε σύγκριση με τη ροπή συγκράτησης.

Διαφορικό ρελέ ισορροπίας τάσης

Οι δύο CT στο διαφορικό ρελέ ισορροπίας τάσης συνδέονται απλώς σε οποιαδήποτε πλευρά του στοιχείου που πρόκειται να προστατευτεί, δηλαδή την περιέλιξη του εναλλάκτη που φαίνεται στο παραπάνω σχήμα. Αυτός ο τύπος ρελέ απλώς συγκρίνει δύο τάσεις είτε σε φάση είτε σε μέγεθος είτε και στις δύο και απενεργοποιεί το κύκλωμα του ρελέ εάν η διαφορά υπερβαίνει μια σταθερή τιμή ρύθμισης.

Οι πρωτεύουσες περιελίξεις του CT έχουν παρόμοιες αναλογίες ρεύματος που συνδέονται με το καλώδιο πιλότου σε σειρά. Αυτά τα καλώδια συνδέονται πάντα συνδέοντας απλά δύο άκρα κυκλώματος όπως φαίνεται στο παραπάνω σχήμα και η δευτερεύουσα περιέλιξη του CT συνδέεται στο πηνίο λειτουργίας του ρελέ.

Στο παραπάνω κύκλωμα ρελέ, η ροή του ρεύματος και στις δύο κύριες περιελίξεις των CT θα είναι η ίδια σε κανονικές συνθήκες λειτουργίας. Έτσι, όταν η ροή του ρεύματος είναι η ίδια, τότε η τάση στο δευτερεύον τύλιγμα θα είναι η ίδια. Έτσι, δεν υπάρχει ροή ρεύματος στο πηνίο λειτουργίας ενός ρελέ.

Ομοίως σε ελαττωματικές συνθήκες, θα υπάρχει διαφορά φάσης στα ρεύματα του πρωτεύοντος πηνίου. Έτσι, υπάρχει διαφορά στην τάση στη δεύτερη περιέλιξη. Τώρα θα υπάρχει διαφορά φάσης στην τάση του δευτερεύοντος πηνίου που τροφοδοτείται στο πηνίο λειτουργίας του ρελέ και συνδέεται με το δευτερεύον τύλιγμα σε σειρά. Εξαιτίας αυτού, η ροή του ρεύματος θα υπάρχει σε όλο το πηνίο λειτουργίας του ρελέ.

Ποσοστό Διαφορικό Ρελέ

Παρακάτω φαίνεται το σχηματικό διάγραμμα του ποσοστιαίου διαφορικού ρελέ το οποίο είναι γνωστό και ως α ρελέ μεροληπτικής δέσμης .

Η σχηματική διάταξη του ποσοστού ή του πολωμένου διαφορικού ρελέ φαίνεται παρακάτω. Αυτό το κύκλωμα περιλαμβάνει κυρίως δύο πηνία όπως συγκράτηση και ένα πηνίο λειτουργίας. Εδώ, το πηνίο λειτουργίας συνδέεται απλώς με το κεντρικό σημείο του πηνίου συγκράτησης.

Εδώ, το πηνίο λειτουργίας παράγει τη ροπή λειτουργίας έτσι ώστε το ρελέ να λειτουργεί, ενώ το πηνίο συγκράτησης δημιουργεί μια δύναμη πόλωσης ή μια ροπή περιορισμού που είναι αρκετά αντίστροφη από τη ροπή λειτουργίας.
Αυτό το ρελέ λειτουργεί με το διαφορικό ρεύμα που ρέει σε όλη την προστατευμένη περιοχή. Όποτε δεν υπάρχει σφάλμα εντός της προστατευόμενης περιοχής ή υπάρχει σφάλμα εκτός της προστατευόμενης περιοχής, τότε η ροπή συγκράτησης θα είναι υψηλότερη σε σύγκριση με τη ροπή λειτουργίας. Έτσι, αυτό θα κάνει το κύκλωμα διακοπής ανοιχτό και έτσι το ρελέ θα είναι εκτός λειτουργίας.

Ωστόσο, εάν υπάρχει σφάλμα εντός της προστατευόμενης περιοχής, τότε η ροπή λειτουργίας θα είναι μεγαλύτερη σε σύγκριση με τη ροπή συγκράτησης. Εξαιτίας αυτού, η δέσμη απλώς κλείνει το κύκλωμα διακοπής έτσι ώστε να εκκινεί ένα σήμα διακοπής μέσω του ρελέ προς το CB ή τον διακόπτη κυκλώματος.

Στο παραπάνω ισοδύναμο κύκλωμα, το διαφορικό ρεύμα μέσα στο πηνίο λειτουργίας είναι i2 – i1 ενώ το πηνίο συγκράτησης είναι i1 + i2/2 λόγω της μεσαίας σύνδεσης του πηνίου λειτουργίας.

Άρα ο λόγος i2 – i1 (διαφορικό ρεύμα λειτουργίας) προς το (i1 + i2)/2 (ρεύμα συγκράτησης) έχει πάντα σταθερό ποσοστό. Επομένως, αυτός ο ηλεκτρονόμος είναι γνωστός ως α διαφορικό ρελέ ποσοστού . Για τη λειτουργία αυτού του ρελέ, το διαφορικό ρεύμα θα πρέπει να είναι υψηλότερο σε σύγκριση με αυτό το σταθερό ποσοστό.

Πλεονεκτήματα

Τα πλεονεκτήματα του διαφορικού ρελέ περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Ο χειρισμός ψηφιακού σήματος είναι απολύτως εφικτός με έναν μικροεπεξεργαστή 16 bit.
• Αυτή είναι η πιο σημαντική προστασία εντός του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας.
• Η ακρίβεια μέτρησης είναι υψηλή σε όλα τα εύρη ρυθμίσεων λόγω μιας ακριβούς μεθόδου μετατροπής αναλογικού σε ψηφιακό 16-bit.
• Αυτά είναι πολύ απλά προσαρμόσιμα σε διαφορετικά συστήματα συναγερμού και υποσταθμών.
• Αυτά τα ρελέ αποκρίνονται πολύ επειδή δεν μπορούν να διακρίνουν μικρά σφάλματα και βαριά φορτία.
• Αυτά τα ρελέ αποφεύγουν τις δυσλειτουργίες σε ένα δίκτυο.

Μειονεκτήματα

Τα μειονεκτήματα του διαφορικού ρελέ περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Η ακρίβεια του ρελέ διαφορικού ρεύματος σε βαριά ροή ρεύματος θα επηρεαστεί λόγω της χωρητικότητας του καλωδίου πιλότου.
• ο μετασχηματιστές ρεύματος σε αυτό το ρελέ δεν μπορεί να έχει παρόμοια χαρακτηριστικά ή ονομασίες λόγω των σύνθετων αντιστάσεων του καλωδίου πιλότου και των κατασκευαστικών σφαλμάτων. Έτσι, αυτό προκαλεί τη λανθασμένη λειτουργία ενός ρελέ.
• Η κατασκευή ενός ρελέ τύπου ισορροπίας τάσης γίνεται πολύπλοκη για την επίτευξη της τέλειας ισορροπίας μεταξύ των CT.
• Η προστασία αυτού του ρελέ μπορεί να χρησιμοποιηθεί αποτελεσματικά για γραμμές μικρότερου μήκους.

Εφαρμογές

Οι εφαρμογές του διαφορικού ρελέ περιλαμβάνουν τις ακόλουθες.

• Αυτό το ρελέ χρησιμοποιείται πολύ συχνά για την προστασία γεννητριών και μετασχηματιστών από τοπικά σφάλματα.
• Συνήθως, αυτά τα ρελέ χρησιμοποιούνται κυρίως για την προστασία του εξοπλισμού από εσωτερικές βλάβες. Έτσι, η προστασία τιμών Merz είναι ένας τύπος διαφορικού ρελέ, που χρησιμοποιείται για την προστασία της περιέλιξης του στάτορα του εναλλάκτη από τα εσωτερικά σφάλματα.
• Αυτό το είδος ρελέ προστατεύει την περιέλιξη ενός μετασχηματιστή.
• Αυτά είναι απολύτως κατάλληλα για την προστασία συμπαγών αντικειμένων και επίσης εξοπλισμού συστημάτων ισχύος, όπως ράβδους διαύλου, γεννήτριες, αντιδραστήρες, γραμμές μεταφοράς, μετασχηματιστές, τροφοδότες κ.λπ.

Επομένως, όλα αυτά αφορούν μια επισκόπηση ενός διαφορικού ρελέ – λειτουργεί με εφαρμογές. Το διαφορικό ρελέ θα πρέπει να έχει τουλάχιστον Δύο ή περισσότερες παρόμοιες ηλεκτρικές ποσότητες. Αυτές οι ποσότητες πρέπει να περιλαμβάνουν μετατόπιση φάσης για τη λειτουργία του ρελέ. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, ποια είναι η λειτουργία ενός ρελέ;