Дифференциальное реле: схема, принцип работы, типы и применение

А Реле — это один из типов переключателей, используемых для включения или выключения сильноточного и высоковольтного устройства с использованием сигнала. Реле подразделяются на различные типы, такие как фиксирующие, герконовые, полупроводниковые, автомобильные, с задержкой по таймеру, дифференциальные реле и т. д. В защите энергосистем используются различные типы реле используются, но среди них очень часто используемым реле для защиты трансформатора, а также генератора от локальных неисправностей является дифференциальное реле. Это реле очень чувствительно к неисправностям, возникшим в зоне защиты, однако оно менее чувствительно к неисправностям, возникшим за пределами защищенной зоны. В этой статье дается краткая информация о дифференциальное реле – работа с приложениями.

Что такое дифференциальное реле?

Реле, которое срабатывает, когда разность векторов как минимум для двух или более одинаковых электрических величин превышает фиксированную величину, называется дифференциальным реле. Как правило, большинство реле срабатывают, когда какая-либо величина превышает фиксированное значение, однако это реле работает на основе разницы между двумя или более одинаковыми электрическими величинами.

Функция дифференциального реле заключается в обеспечении быстродействующей, чувствительной и естественно селективной защиты. Эти реле не обеспечивают защиту от межвитковых замыканий в обмотках машин и трансформаторов из-за небольшого увеличения генерируемого тока этими замыканиями, которые остаются ниже чувствительности срабатывания реле.

Принцип работы дифференциального реле

Дифференциальное реле работает по принципу сравнения фазового угла и двух или более одинаковых величин электрических величин. Сравнение этих двух электрических величин в цепи с помощью дифференциального реле очень просто в применении и положительно в действии.

Например, по сравнению с током на входе и током на выходе в линии, если через защищаемую линию проходит огромный ток по сравнению с током, выходящим из нее, то в месте повреждения должен поступать дополнительный ток. Таким образом, разница между двумя электрическими величинами может управлять реле для разделения цепи.

В нормальных рабочих условиях входной и выходной токи равны по фазе и величине, поэтому реле не сработает. Однако, если в системе произойдет какая-либо неисправность, то эти потоки токов больше не будут эквивалентны по фазе и величине.

Этот тип реле используется таким образом, что разница между входным и выходным током распределяется по рабочим катушкам реле. Таким образом, катушка реле может находиться под напряжением в условиях неисправности из-за различной величины тока. Итак, это реле работает и открывает автоматический выключатель для отключения цепи.

В приведенном выше цепь дифференциального реле , есть два трансформатора тока, которые подключены к любой стороне силового трансформатора, как один трансформатор тока подключен к первичной стороне, а другой подключен к вторичной стороне PT ( силовой трансформатор ). Это реле просто сравнивает протекание токов с обеих сторон. Если есть какой-либо дисбаланс в протекании тока в цепи, то это реле имеет тенденцию срабатывать. Эти реле могут быть дифференциальными реле тока, баланса напряжения и дифференциальными реле со смещением.

Типы дифференциальных реле

Эти реле подразделяются на три типа реле дифференциального тока, реле баланса напряжения и процентное дифференциальное реле или реле со смещенным лучом.

Дифференциальное реле баланса тока

Это дифференциальное реле срабатывает всякий раз, когда в защищаемой области возникает неисправность, тогда будет изменение входного и выходного тока в этой области. Таким образом, сравнивая эти токи либо по фазе, либо по величине, либо по тому и другому, мы можем обнаружить неисправность в пределах защищаемой области. если разница превышает фиксированное значение, то это реле сравнивает два тока и передает сигнал отключения на CB (автоматический выключатель). Соединения цепи дифференциальной релейной защиты для нормального состояния или внешней неисправности и при внутренней неисправности показаны на следующем рисунке соответственно.

Два трансформатора тока в приведенной выше схеме используются на каждом конце защищаемой секции. Между двумя трансформаторами тока катушка реле просто подключается в эквипотенциальном положении, так что в нормальных условиях через катушку реле не протекает ток. Так что неисправности реле можно избежать.

В нормальных условиях и условиях внешней неисправности из вышеуказанной цепи поток тока, поступающий в защищенную область, эквивалентен потоку тока, выходящему из защищенной области (I1 – I2 = 0). Следовательно, через катушку реле не будет протекать ток. Таким образом, он остается необслуживаемым.

Аналогичным образом, в случае внутренней неисправности, показанной на рисунке выше, протекание тока в защищаемую область отличается от протекания тока, выходящего из нее (I1 – I2 ≠ 0). Таким образом, эти разности потоков тока известны как циркулирующий ток, который подается на рабочую катушку реле, и реле работает, если рабочий крутящий момент выше по сравнению с ограничивающим крутящим моментом.

Дифференциальное реле баланса напряжения

Два трансформатора тока в дифференциальном реле выравнивания напряжения просто подключаются с любой стороны защищаемого элемента, то есть обмотки генератора переменного тока, как показано на рисунке выше. Этот тип реле просто сравнивает два напряжения либо по фазе, либо по величине, либо по обоим параметрам и отключает цепь реле, если разница превышает фиксированное установленное значение.

Первичные обмотки ТТ имеют аналогичные коэффициенты тока, которые последовательно соединены с контрольным проводом. Эти провода всегда подключаются простым соединением двух концов цепи, как показано на рисунке выше, а вторичная обмотка ТТ подключается к рабочей катушке реле.

В приведенной схеме реле протекание тока в обеих основных обмотках ТТ будет одинаковым при нормальных условиях работы. Таким образом, когда поток тока одинаков, напряжение во вторичной обмотке будет одинаковым. Таким образом, ток в рабочей катушке реле отсутствует.

Точно так же в неисправных условиях будет существовать разность векторов в токах первичной обмотки. Таким образом, возникает разность напряжений на второй обмотке. Теперь будет существовать разность векторов в напряжении вторичной обмотки, которая подается на рабочую обмотку реле и последовательно соединена со вторичной обмоткой. Из-за этого ток будет течь по всей рабочей катушке реле.

Процентное дифференциальное реле

Принципиальная схема процентного дифференциального реле показана ниже, которая также известна как реле со смещенным лучом .

Схематичное устройство процентного или дифференциального реле со смещением показано ниже. Эта схема включает в себя в основном две катушки, такие как тормозная и рабочая катушки. Здесь рабочая катушка просто соединяется с центральной точкой ограничивающей катушки.

Здесь управляющая катушка создает рабочий крутящий момент, так что реле срабатывает, тогда как ограничительная катушка создает силу смещения или ограничивающий крутящий момент, который полностью противоположен рабочему крутящему моменту.
Это реле работает с дифференциальным током, протекающим через защищаемую зону. Всякий раз, когда в защищенной области нет неисправности или есть неисправность за пределами защищенной области, ограничивающий момент будет выше по сравнению с рабочим моментом. Это приведет к размыканию цепи отключения и, таким образом, реле не будет работать.

Однако, если в защищенной области возникает неисправность, рабочий момент будет выше по сравнению с ограничивающим моментом. Из-за этого луч просто замыкает цепь отключения, что инициирует сигнал отключения через реле на выключатель или автоматический выключатель.

В приведенной выше эквивалентной схеме дифференциальный ток в рабочей катушке равен i2 – i1, тогда как тормозная катушка равна i1 + i2/2 из-за среднего соединения рабочей катушки.

Таким образом, отношение i2 – i1 (дифференциальный рабочий ток) к (i1 + i2)/2 (тормозящий ток) всегда имеет фиксированный процент. Поэтому это реле известно как процентное дифференциальное реле . Для работы этого реле дифференциальный ток должен быть выше этого фиксированного процента.

Преимущества

К преимуществам дифференциального реле относятся следующие.

• Цифровая обработка сигналов полностью возможна с 16-битным микропроцессором.
• Это самая важная защита в энергосистеме.
• Точность измерения высока во всех диапазонах настроек благодаря точному 16-битному методу аналого-цифрового преобразования.
• Они очень просто адаптируются к различным системам сигнализации и подстанции.
• Эти реле очень чувствительны, потому что они не могут отличить незначительные неисправности от больших нагрузок.
• Эти реле предотвращают сбои в работе сети.

Недостатки

К недостаткам дифференциального реле можно отнести следующее.

• На точность дифференциального реле тока при сильном токе влияет емкость контрольного кабеля.
• трансформаторы тока в этом реле не могут иметь аналогичные характеристики или номинальные значения из-за импеданса контрольного кабеля и конструктивных ошибок. Таким образом, это приводит к неправильной работе реле.
• Конструкция реле баланса напряжения становится сложной для достижения идеального баланса между трансформаторами тока.
• Защиту этого реле можно эффективно использовать для линий меньшей длины.

Приложения

Применение дифференциального реле включает следующее.

• Это реле очень часто используется для защиты генераторов и трансформаторов от локальных неисправностей.
• Обычно эти реле в основном используются для защиты оборудования от внутренних неисправностей. Итак, ценовая защита Merz — это один из типов дифференциальных реле, используемых для защиты обмотки статора генератора от внутренних неисправностей.
• Такое реле защищает обмотку трансформатора.
• Они идеально подходят для защиты компактных объектов, а также оборудования энергосистемы, такого как шины, генераторы, реакторы, линии электропередач, трансформаторы, фидеры и т. д.

Таким образом, это все об обзоре дифференциала реле - рабочее с приложениями. Дифференциальное реле должно иметь как минимум два или более одинаковых электрических параметра. Эти величины должны включать фазовый сдвиг для работы реле. Вот вопрос к вам, какова функция реле?