Εφαρμογές και μορφές διαφορικών ρελέ

Σχτετικά με το Weekdeals.gr | Τι προσφέρει στον επισκέπτη (Ιούνιος 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

ABB Residual Breaker με προστασία υπερφόρτωσης RCBo

Τα διαφορικά ρελέ έχουν διάφορες μορφές, ανάλογα με τον εξοπλισμό που προστατεύουν. Ο ορισμός ενός τέτοιου ρελέ είναι "αυτός που λειτουργεί όταν η διαφορά διανύσματος δύο ή περισσότερων παρόμοιων ηλεκτρικών μεγεθών υπερβαίνει μια προκαθορισμένη ποσότητα. Θα δούμε αργότερα ότι σχεδόν οποιοσδήποτε τύπος ηλεκτρονόμου, όταν συνδέεται με κάποιο τρόπο, μπορεί να λειτουργήσει ως διαφορικό ρελέ. Με άλλα λόγια, δεν είναι τόσο η κατασκευή του ρελέ όσο ο τρόπος που ο ηλεκτρονόμος συνδέεται σε ένα κύκλωμα που το καθιστά ένα διαφορικό ρελέ.

Οι περισσότερες εφαρμογές διαφορικού-ρελέ είναι τύπου "τρέχουσας διαφοράς". Το απλούστερο παράδειγμα μιας τέτοιας διάταξης φαίνεται στο σχήμα 14. Το διακεκομμένο τμήμα του κυκλώματος του σχήματος 14 αντιπροσωπεύει το στοιχείο συστήματος που προστατεύεται από το διαφορικό ρελέ. Αυτό το στοιχείο συστήματος μπορεί να είναι ένα μήκος κυκλώματος, μια περιέλιξη μιας γεννήτριας, ένα τμήμα ενός λεωφορείου κ.λπ.

Ένας μετασχηματιστής ρεύματος (CT) εμφανίζεται σε κάθε σύνδεση με το στοιχείο συστήματος. Τα δευτερεύοντα τμήματα των CTNOS είναι διασυνδεδεμένα και το πηνίο ενός ρελέ υπερέντασης συνδέεται σε όλο το δευτερεύον κύκλωμα CT.

Αυτό το ρελέ θα μπορούσε να είναι οποιοσδήποτε από τους τύπους AC που έχουμε εξετάσει.

Εικ. 14. Μια απλή εφαρμογή διαφορικού-ρελέ

Τώρα, υποθέστε ότι το ρεύμα ρέει μέσω του πρωτεύοντος κυκλώματος είτε σε ένα φορτίο είτε σε ένα βραχυκύκλωμα που βρίσκεται στο Χ. Οι συνθήκες θα είναι όπως στο σχήμα 15. Εάν οι δύο μετασχηματιστές ρεύματος έχουν την ίδια αναλογία και είναι σωστά συνδεδεμένοι, τα ρεύματα απλώς θα κυκλοφορούν μεταξύ των δύο CT όπως φαίνεται από τα βέλη και δεν θα ρέει ρεύμα διαμέσου του διαφορικού ρελέ.

Εικ. 15. Συνθήκες για εξωτερικό φορτίο ή βλάβη

Αλλά, εάν ένα βραχυκύκλωμα αναπτύξει οπουδήποτε μεταξύ των δύο CT, τότε θα υπάρχουν οι συνθήκες του Σχ. 16. Εάν το ρεύμα ρέει στο βραχυκύκλωμα και από τις δύο πλευρές όπως φαίνεται, το άθροισμα των δευτερευόντων ρευμάτων CT θα ρέει μέσω του διαφορικού ρελέ. Δεν είναι απαραίτητο το ρεύμα βραχυκυκλώματος να διοχετεύει το σφάλμα και από τις δύο πλευρές ώστε να προκαλέσει τη ροή δευτερεύοντος ρεύματος μέσω του διαφορικού ρελέ. Μια ροή μόνο στη μία πλευρά ή ακόμα και σε κάποιο ρεύμα που ρέει έξω από τη μία πλευρά ενώ ένα μεγαλύτερο ρεύμα εισέρχεται στην άλλη πλευρά, θα προκαλέσει ένα διαφορικό ρεύμα.

Με άλλα λόγια, το ρεύμα διαφορικού-ρελέ θα είναι ανάλογο προς τη διαφορά διανύσματος μεταξύ των ρευμάτων που εισέρχονται και εξέρχονται από το προστατευμένο κύκλωμα. και αν το διαφορικό ρεύμα υπερβεί την τιμή παραλαβής του ρελέ, θα λειτουργεί το ρελέ.

Εικ. 16. Προϋποθέσεις εσωτερικής βλάβης

Είναι ένα απλό βήμα για την επέκταση της αρχής σε ένα στοιχείο συστήματος που έχει πολλές συνδέσεις. Εξετάστε το Σχήμα 17, για παράδειγμα, στο οποίο εμπλέκονται τρεις συνδέσεις.

Εικ. 17 Μια τρισδιάστατη εφαρμογή διαφορικού ρεύματος

Είναι απαραίτητο, όπως και πριν, ότι όλοι οι CT έχουν την ίδια αναλογία και ότι συνδέονται έτσι ώστε ο ηλεκτρονόμος να μην λαμβάνει ρεύμα όταν το συνολικό ρεύμα που εξέρχεται από το στοιχείο κυκλώματος είναι ίσο διανεμητικά με το συνολικό ρεύμα που εισέρχεται στο στοιχείο κυκλώματος.

Η αρχή μπορεί να εφαρμοστεί ακόμη και όταν πρόκειται για μετασχηματιστή ισχύος, αλλά στην περίπτωση αυτή οι σχέσεις και οι συνδέσεις των CTNOS στις αντίθετες πλευρές του μετασχηματιστή ισχύος πρέπει να είναι τέτοιες ώστε να αντισταθμίζουν τη μεταβολή μεγέθους και φάσης γωνίας μεταξύ της ισχύος ρεύματα μετασχηματιστή σε κάθε πλευρά. Αυτό το θέμα θα εξεταστεί λεπτομερώς όταν εξετάζουμε το θέμα της προστασίας του μετασχηματιστή ισχύος.

Μια πιο διαδεδομένη μορφή διαφορικού ρελέ είναι ο τύπος "ποσοστιαίου-διαφορικού". Αυτό είναι ουσιαστικά το ίδιο με τον τύπο υπερέντασης ρελέ εξισορρόπησης ρεύματος που περιγράφηκε προηγουμένως, αλλά συνδέεται σε ένα κύκλωμα διαφορικού, όπως φαίνεται στο σχήμα 18.

Εικ. 18. Ποσοστό διαφορικού ρελέ σε κύκλωμα δύο ακροδεκτών

Το διαφορικό ρεύμα που απαιτείται για τη λειτουργία αυτού του ρελέ είναι μια μεταβλητή ποσότητα, λόγω της επίδρασης του πηνίου συγκράτησης. Το διαφορικό ρεύμα στο πηνίο λειτουργίας είναι ανάλογο με το I 1 - I 2 και το ισοδύναμο ρεύμα στο πηνίο συγκράτησης είναι ανάλογο του (I 1 + I 2 ) / 2, αφού το πηνίο λειτουργίας συνδέεται με το μέσο του πηνίου συγκράτησης . με άλλα λόγια, εάν αφήσουμε τον N να είναι ο αριθμός των στροφών στο πηνίο συγκράτησης, οι συνολικές τάσεις είναι I 1 N / 2 + I 2 N / 2, η οποία είναι η ίδια σαν (I 1 + I 2 ) 2 έπρεπε να ρέουν μέσα από ολόκληρο το πηνίο.

Το χαρακτηριστικό λειτουργίας ενός τέτοιου ρελέ φαίνεται στο Σχ. 19. Έτσι, εκτός από το ελαφρό αποτέλεσμα του ελατηρίου ελέγχου σε χαμηλά ρεύματα, ο λόγος του διαφορικού ρεύματος λειτουργίας προς το μέσο ρεύμα συγκράτησης είναι ένα σταθερό ποσοστό, το οποίο εξηγεί το όνομα αυτού του ρελέ. Ο όρος ρεύμα "διαμέσου" συχνά χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό του I2, το οποίο είναι το τμήμα του συνολικού ρεύματος που ρέει διαμέσου του κυκλώματος από το ένα άκρο στο άλλο και τα χαρακτηριστικά λειτουργίας μπορούν να γραφιστούν με χρήση I2 αντί για (I1 + I2) / 2, για να συμμορφωθεί με τον ορισμό ASA για ένα ποσοστό διαφορικού ρελέ.

Το πλεονέκτημα αυτού του ρελέ είναι ότι είναι λιγότερο πιθανό να λειτουργήσει εσφαλμένα από ένα διαφορετικά συνδεδεμένο ρελέ υπερέντασης όταν παρουσιάζεται βραχυκύκλωμα εξωτερικά της προστατευόμενης ζώνης.

Εικ. 19. Χαρακτηριστικό λειτουργίας ενός ποσοστού διαφορικού ρελέ

Οι μετασχηματιστές ρεύματος των τύπων που χρησιμοποιούνται κανονικά δεν μετασχηματίζουν τα πρωτεύοντα ρεύματά τους με ακρίβεια σε μεταβατικές συνθήκες, όπως για μικρό χρονικό διάστημα μετά από ένα βραχυκύκλωμα.

Αυτό ισχύει ιδιαίτερα όταν το ρεύμα βραχυκυκλώματος είναι μετατοπισμένο. Υπό αυτές τις συνθήκες, οι υποτιθέμενοι πανομοιότυποι μετασχηματιστές ρεύματος μπορεί να μην έχουν όμοια δευτερεύοντα ρεύματα, λόγω μικρών διαφορών στις μαγνητικές ιδιότητες ή λόγω του ότι έχουν διαφορετικές ποσότητες υπολειμματικού μαγνητισμού και το ρεύμα διαφοράς μπορεί να είναι μεγαλύτερο, τόσο μεγαλύτερο είναι το μέγεθος του ρεύματος βραχυκυκλώματος. Ακόμη και αν το ρεύμα βραχυκυκλώματος σε εξωτερικό σφάλμα δεν είναι μετατοπισμένο, τα δευτερεύοντα ρεύματα CT μπορεί να διαφέρουν λόγω διαφορών στους τύπους CT ή στις φορτίσεις, ιδιαίτερα στην προστασία μετασχηματιστή ισχύος. Δεδομένου ότι ο λόγος διαφορικού ρελέ έχει ένα αυξανόμενο χαρακτηριστικό ανάληψης, καθώς το μέγεθος των αυξανόμενων ρευμάτων αυξάνεται, ο ηλεκτρονόμος συγκρατείται ενάντια στη λειτουργική λειτουργία.

Το Σχήμα 20 δείχνει τη σύγκριση ενός απλού ρελέ υπερέντασης με ένα ποσοστό-διαφορικό ρελέ κάτω από τέτοιες συνθήκες. Ένας ηλεκτρονόμος υπερέντασης που έχει την ίδια ελάχιστη παραλαβή με ένα ποσοστό-διαφορικό ρελέ θα λειτουργούσε ανεπιθύμητα όταν το διαφορικό ρεύμα μόλις υπερβαίνει την τιμή Χ, ενώ δεν θα υπήρχε τάση για τη λειτουργία του διαφορικού ποσοστού-διαφορικού.

Εικ. 20. Εικονογράφηση της τιμής του ποσοστιαίου διαφορικού χαρακτηριστικού

Διαφορικά-διαφορικά ρελέ μπορούν να εφαρμοστούν σε στοιχεία συστήματος που έχουν περισσότερους από δύο ακροδέκτες, όπως στην εφαρμογή τριών τερματικών του σχήματος 21. Κάθε ένα από τα τρία πηνία συγκράτησης του σχήματος 21 έχει τον ίδιο αριθμό στροφών και κάθε πηνίο παράγει συγκρατητικό ροπή ανεξάρτητα από τις άλλες, και οι ροπές τους προστίθενται αριθμητικά.

Η χαρακτηριστική κλίσης επί τοις εκατό για ένα τέτοιο ρελέ θα ποικίλει ανάλογα με την κατανομή των ρευμάτων μεταξύ των τριών πηνίων συγκράτησης.

Εικ. 21. Τριμερής εφαρμογή ενός ποσοστού διαφορικού ρελέ

Διαφορικά-διαφορικά ρελέ είναι συνήθως στιγμιαία ή υψηλή ταχύτητα. Η χρονική καθυστέρηση δεν απαιτείται για την επιλεκτικότητα, επειδή το ποσοστό-διαφορικό χαρακτηριστικό και άλλα συμπληρωματικά χαρακτηριστικά που περιγράφονται αργότερα καθιστούν αυτά τα ρελέ ουσιαστικά άνοσα στις επιδράσεις των μεταβατικών φάσεων όταν τα ρελέ εφαρμόζονται σωστά. Οι ρυθμίσεις που παρέχονται με κάποιο ποσοστό-διαφορικό ρελέ θα περιγραφούν σε σχέση με την εφαρμογή τους.

Διάφοροι άλλοι τύποι ρυθμίσεων διαφορικού-ρελέ θα μπορούσαν να αναφερθούν. Ένας από αυτούς χρησιμοποιεί ένα κατευθυντικό ρελέ. Ένας άλλος έχει πρόσθετο περιορισμό που λαμβάνεται από τις αρμονικές και τη συνιστώσα dc του διαφορικού ρεύματος. Ένας άλλος τύπος χρησιμοποιεί ένα ρελέ υπέρτασης αντί για ένα ρελέ υπερέντασης στο κύκλωμα διαφορικού. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν ειδικοί μετασχηματιστές ρεύματος που έχουν μικρό ή καθόλου σίδηρο στο μαγνητικό τους κύκλωμα για να αποφευχθούν σφάλματα μετασχηματισμού που προκαλούνται από το συστατικό dc των κυμάτων μετατόπισης ρεύματος. Όλοι αυτοί οι τύποι είναι επεκτάσεις των θεμελιωδών αρχών που έχουν περιγραφεί και θα αντιμετωπιστούν αργότερα σε σχέση με τις συγκεκριμένες εφαρμογές τους.

Υπήρξε μεγάλη δραστηριότητα στην ανάπτυξη του διαφορικού ρελέ, επειδή αυτή η μορφή ρελέ είναι εκ φύσεως η πλέον επιλεκτική από όλους τους συμβατικούς τύπους. Εντούτοις, κάθε είδος συστήματος παρουσιάζει ειδικά προβλήματα τα οποία έχουν μέχρι στιγμής καταστήσει αδύνατη την ανάπτυξη εξοπλισμού διαφορικής αναμετάδοσης που έχει καθολική εφαρμογή.

ΠΗΓΗ: Η τέχνη και η επιστήμη της προστατευτικής αναμετάδοσης - C. Russel Mason

Σχετικοί ηλεκτρικοί οδηγοί και άρθρα

ΑΝΑΖΗΤΗΣΗ: Άρθρα, λογισμικό & οδηγοί