Differentialrelä: Krets, fungerande, typer och dess tillämpningar

A Relä är en typ av omkopplare som används för att slå PÅ eller AV en högströms- och högspänningsbaserad enhet med hjälp av en signal. Reläer klassificeras i olika typer som låsning, reed, solid state, bil, timerfördröjning, differentialrelä, etc. Inom kraftsystemskydd, olika typer av reläer används men bland dem är ett mycket ofta använt relä för att skydda en transformator, såväl som en generator från lokaliserade fel, ett differentialrelä. Detta relä är mycket känsligt för de fel som inträffade i skyddszonen, men de är mindre känsliga för de fel som inträffade utanför den skyddade zonen. Den här artikeln ger kort information om en differentialrelä – arbeta med applikationer.

Vad är differentialrelä?

Reläet som fungerar när fasskillnaden för minst två eller över samma elektriska storheter överstiger en fast mängd kallas ett differentialrelä. I allmänhet fungerar de flesta av reläerna när någon kvantitet går utöver ett fast värde, men detta relä fungerar baserat på skillnaden mellan två eller flera samma elektriska storheter.

Funktionen hos ett differentialrelä är att ge höghastighets, känsligt och naturligt selektivt skydd. Dessa reläer ger inte säkerhet för sväng-till-sväng-lindningsfel i maskiner och transformatorer på grund av den lilla tillväxten inom den genererade strömmen av dessa fel, som förblir under reläets upptagningskänslighet.

Arbetsprincip för differentialrelä

Differentialrelä fungerar på principen om jämförelse mellan fasvinkeln och två eller flera samma elektriska storheter. Att jämföra dessa två elektriska storheter inom en krets med ett differentialrelä är mycket enkel i tillämpningen och positiv i aktion.

Till exempel, i jämförelse med ingångsströmmen och utgående ström i en linje, om en enorm ström går genom den skyddade ledningen jämfört med strömmen som går från den, måste ytterligare ström tillföras inom felet. Så skillnaden mellan de två elektriska storheterna kan styra ett relä för att separera kretsen.

Under normala driftsförhållanden är in- och utgående strömmar ekvivalenta i fas och storlek, så reläet kommer inte att fungera. Men om något fel uppstår i systemet, kommer dessa strömflöden inte längre att vara ekvivalenta i fas och storlek.

Denna typ av relä används på ett sådant sätt att skillnaden mellan ingångs- och utgående ström tillförs genom reläets driftspolar. Så reläspolen kan aktiveras vid feltillstånd på grund av olika mängder ström. Så detta relä fungerar och öppnar strömbrytare för att utlösa kretsen.

I ovanstående differentialreläkrets , det finns två strömtransformatorer som är anslutna till vilken sida som helst av krafttransformatorn som en CT är ansluten på den primära sidan och den andra är ansluten till den sekundära sidan av PT ( krafttransformator ). Detta relä jämför helt enkelt flödet av strömmar på båda sidor. Om det finns någon obalans i strömflödet i kretsen tenderar detta relä att fungera. Dessa reläer kan vara strömdifferential, spänningsbalans och partiska differentialreläer.

Typer av differentialrelä

Dessa reläer är klassificerade i tre typer av strömdifferential, spänningsbalans och procentuell differentialrelä eller förspänt strålrelä.

Strömbalansdifferentialrelä

Detta differentialrelä fungerar närhelst det finns ett fel i det skyddade området så kommer det att finnas en variation i in- och utgående strömmen i den regionen. Så genom att jämföra dessa strömmar antingen i fas eller magnitud eller i båda, kan vi upptäcka felet inom det skyddade området. om skillnaden slår ett fast värde så jämför detta relä de två strömmarna och sänder en utlösningssignal till CB (strömbrytare). Differentialreläskyddskretsens anslutningar för normalt tillstånd eller externt fel & under internt fel visas på motsvarande sätt i följande figur.

De två CT:erna i ovanstående krets används i varje ände av den sektion som ska skyddas. Mellan de två CT:erna är reläspolen helt enkelt ansluten till ekvipotentialpositionen så att det inte finns något strömflöde genom reläspolen under normala förhållanden. Så att fel på reläet kan undvikas.

Under normala och externa feltillstånd från ovanstående krets är strömflödet som rör sig in i det skyddade området ekvivalent med strömflödet som går bort från det skyddade området (I1 – I2 = 0). Därför kommer inget strömflöde att finnas i hela reläspolen. Så den förblir ur drift.

På liknande sätt, i ett internt felfall från ovanstående figur, är strömflödet in i det skyddade området annorlunda än strömflödet som lämnar det (I1 – I2 ≠ 0). Så dessa strömflödesskillnader är kända som den cirkulerande strömmen som matas till reläets driftspole och reläet fungerar om driftsvridmomentet är högre jämfört med det begränsande vridmomentet.

Spänningsbalansdifferentialrelä

De två CT:erna i spänningsbalansdifferentialreläet är helt enkelt anslutna till vilken sida som helst av elementet som ska skyddas som är generatorlindning som visas i figuren ovan. Denna typ av relä jämför helt enkelt två spänningar antingen i fas eller storlek eller i båda och den löser ut reläkretsen om skillnaden överstiger ett fast inställt värde.

CT:ns primärlindningar har liknande strömförhållanden som är kopplade till pilottråden i serie. Dessa ledningar ansluts alltid genom att helt enkelt ansluta två kretsändar som visas i figuren ovan och CT:s sekundära lindning är ansluten till reläets driftspole.

I ovanstående reläkrets kommer strömflödet i båda huvudlindningarna av CT:er att vara detsamma vid normala driftsförhållanden. Så när strömflödet är detsamma, kommer spänningen inom sekundärlindningen att vara densamma. Så det finns inget strömflöde i ett reläs driftsspole.

På liknande sätt i de felaktiga förhållandena kommer en fasskillnad att finnas inom primärspolens strömmar. Således finns det en skillnad i spänning vid den andra lindningen. Nu kommer det att finnas en fasskillnad i sekundärspolens spänning som matas till reläets driftspole och den är kopplad till sekundärlindningen i serie. På grund av detta kommer strömflödet att finnas där genom hela reläets driftsspole.

Procent differentialrelä

Det schematiska diagrammet för det procentuella differentialreläet visas nedan, vilket också är känt som a förspänt strålrelä .

Det schematiska arrangemanget av procentuellt eller förspänt differentialrelä visas nedan. Den här kretsen innehåller huvudsakligen två spolar som spole och en driftspole. Här kopplas manöverspolen helt enkelt till spärrspolens mittpunkt.

Här genererar manöverspolen manövervridmomentet så att reläet arbetar medan spärrspolen genererar en förspänningskraft eller ett spärrmoment som är helt omvänt mot manövermomentet.
Detta relä arbetar med differentialströmmen som flyter genom hela det skyddade området. Närhelst det inte finns något fel inom det skyddade området eller det finns ett fel utanför det skyddade området så kommer begränsningsmomentet att vara högre jämfört med arbetsmomentet. Så detta kommer att göra utlösningskretsen öppen och reläet kommer därför att vara ur funktion.

Men om det finns ett fel inom det skyddade området kommer driftvridmomentet att vara högre jämfört med det kvarhållande vridmomentet. På grund av detta stänger strålen helt enkelt utlösningskretsen så att en utlösningssignal initieras genom reläet till CB eller effektbrytare.

I ovanstående ekvivalenta krets är differentialströmmen i manöverspolen i2 – i1 medan begränsningsspolen är i1 + i2/2 på grund av manöverspolens mittanslutning.

Så förhållandet mellan i2 – i1 (differentiell driftström) och (i1 + i2)/2 (begränsningsström) har alltid en fast procentsats. Därför är detta relä känt som en procentuellt differentialrelä . För att driva detta relä bör differentialströmmen vara högre jämfört med denna fasta procentsats.

Fördelar

Fördelarna med differentialrelä inkluderar följande.

• Digital signalhantering är fullt möjlig med en 16-bitars mikroprocessor.
• Detta är det viktigaste skyddet inom kraftsystemet.
• Mätnoggrannheten är hög i alla inställningar på grund av en exakt 16-bitars analog-till-digital konverteringsmetod.
• Dessa är mycket enkelt anpassningsbara till olika larm- och transformatorsystem.
• Dessa reläer är mycket lyhörda eftersom de inte kan skilja mellan mindre fel och tunga belastningar.
• Dessa reläer undviker funktionsfel i ett nätverk.

Nackdelar

Nackdelarna med differentialrelä inkluderar följande.

• Strömdifferensreläets noggrannhet i kraftigt strömflöde kommer att påverkas på grund av pilotkabelns kapacitans.
• De strömtransformatorer i detta relä kan inte ha liknande egenskaper eller värderingar på grund av pilotkabelns impedanser och konstruktionsfel. Så detta gör att ett relä fungerar felaktigt.
• Konstruktionen av ett relä av spänningsbalanstyp blir komplex för att uppnå den perfekta balansen mellan CT:er.
• Skyddet av detta relä kan användas effektivt för kortare linjer.

Ansökningar

Tillämpningarna av differentialrelä inkluderar följande.

• Detta relä används mycket ofta för att skydda generatorer och transformatorer från lokaliserade fel.
• Vanligtvis används dessa reläer främst för att skydda utrustningen från interna fel. Så, Merz prisskydd är en typ av differentialrelä som används för att skydda generatorns statorlindning från de inre felen.
• Denna typ av relä skyddar lindningen av en transformator.
• Dessa är perfekta för skydd av kompakta föremål och även kraftsystemutrustning som samlingsskenor, generatorer, reaktorer, transmissionsledningar, transformatorer, matare, etc.

Allt detta handlar alltså om en överblick över en differential relä – fungerar med applikationer. Differentialreläet bör ha minst två eller mer liknande elektriska storheter. Dessa kvantiteter bör inkludera fasförskjutning för relädriften. Här är en fråga till dig, vilken funktion har ett relä?