Relè differenziale: circuito, funzionamento, tipi e sue applicazioni

UN Relè è un tipo di interruttore utilizzato per accendere o spegnere un dispositivo ad alta corrente e alta tensione utilizzando un segnale. I relè sono classificati in diversi tipi come latch, reed, stato solido, automotive, temporizzatore, relè differenziale, ecc. Nella protezione del sistema di alimentazione, vari tipi di relè vengono utilizzati ma tra questi, un relè molto utilizzato per proteggere un trasformatore, così come un generatore da guasti localizzati, è un relè differenziale. Questo relè è molto sensibile ai guasti che si sono verificati nella zona di protezione, tuttavia è meno sensibile ai guasti che si sono verificati al di fuori della zona protetta. Questo articolo fornisce brevi informazioni su a relè differenziale – lavorare con le applicazioni.

Cos'è il relè differenziale?

Il relè che funziona una volta che la differenza di fasore per un minimo di due o più delle stesse grandezze elettriche supera una quantità fissa è noto come relè differenziale. Generalmente, la maggior parte dei relè funziona quando una qualsiasi quantità va oltre un valore fisso, tuttavia, questo relè funziona in base alla differenza tra due o più stesse grandezze elettriche.

La funzione di un relè differenziale è quella di fornire una protezione ad alta velocità, sensibile e naturalmente selettiva. Questi relè non forniranno sicurezza ai guasti degli avvolgimenti da spira a spira all'interno di macchine e trasformatori a causa della piccola crescita all'interno della corrente generata da tali guasti, che rimangono al di sotto della sensibilità di pickup del relè.

Principio di funzionamento del relè differenziale

Il relè differenziale funziona secondo il principio del confronto tra l'angolo di fase e due o più grandezze elettriche uguali. Il confronto di queste due grandezze elettriche all'interno di un circuito con un relè differenziale è molto semplice nell'applicazione e positivo nell'azione.

Ad esempio, rispetto alla corrente in entrata e in uscita in una linea, se una corrente enorme attraversa la linea protetta rispetto alla corrente in uscita da essa, è necessario fornire corrente aggiuntiva all'interno del guasto. Quindi, la differenza tra le due grandezze elettriche può controllare un relè per separare il circuito.

In condizioni operative normali, le correnti in entrata e in uscita sono equivalenti in fase e ampiezza, quindi il relè non funzionerà. Tuttavia, se si verifica un guasto all'interno del sistema, questi flussi di correnti non saranno più equivalenti in fase e intensità.

Questo tipo di relè viene utilizzato in modo tale che la differenza tra la corrente in entrata e in uscita fornisce in tutte le bobine di funzionamento del relè. Pertanto, la bobina del relè può essere eccitata in condizioni di guasto a causa della diversa quantità di corrente. Quindi, questo relè funziona e apre il interruttore per far scattare il circuito.

In quanto sopra circuito relè differenziale , ci sono due trasformatori di corrente che sono collegati a qualsiasi faccia del trasformatore di potenza come un TA è collegato sul lato primario e l'altro è collegato al lato secondario del PT ( trasformatore di potenza ). Questo relè confronta semplicemente il flusso di correnti su entrambi i lati. In caso di squilibrio nel flusso di corrente del circuito, questo relè tende a funzionare. Questi relè possono essere differenziali di corrente, bilanciamento della tensione e differenziali polarizzati.

Tipi di relè differenziali

Questi relè sono classificati in tre tipi differenziale di corrente, bilanciamento della tensione e relè differenziale percentuale o relè a fascio polarizzato.

Relè differenziale a bilanciamento di corrente

Questo relè differenziale funziona ogni volta che si verifica un guasto nella regione protetta, quindi ci sarà una variazione nella corrente in entrata e in uscita di quella regione. Quindi, confrontando queste correnti in fase o in grandezza o in entrambe, possiamo rilevare il guasto all'interno della regione protetta. se la differenza supera un valore fisso, questo relè confronta le due correnti e trasmette un segnale di scatto al CB (interruttore). Le connessioni del circuito di protezione del relè differenziale per la condizione normale o il guasto esterno e durante il guasto interno sono mostrate nella figura seguente in modo corrispondente.

I due TA del circuito di cui sopra sono utilizzati ad ogni estremità della sezione da proteggere. Tra i due TA, la bobina del relè è semplicemente collegata in posizione equipotenziale in modo che non vi sia flusso di corrente attraverso la bobina del relè in condizioni normali. In modo da evitare il malfunzionamento del relè.

In condizioni di guasto normale ed esterno dal circuito di cui sopra, il flusso di corrente che si sposta nella regione protetta è equivalente al flusso di corrente che si allontana dalla regione protetta (I1 – I2 = 0). Pertanto non ci sarà flusso di corrente attraverso la bobina del relè. Quindi rimane fuori servizio.

Allo stesso modo, in un caso di guasto interno della figura precedente, il flusso di corrente nella regione protetta è diverso dal flusso di corrente in uscita (I1 – I2 ≠ 0). Quindi queste differenze di flusso di corrente sono note come corrente circolante che viene alimentata alla bobina operativa del relè e il relè funziona se la coppia operativa è maggiore rispetto alla coppia di contenimento.

Relè differenziale a bilanciamento di tensione

I due TA nel relè differenziale di bilanciamento della tensione sono semplicemente collegati su qualsiasi lato dell'elemento da proteggere che è l'avvolgimento dell'alternatore che è mostrato nella figura sopra. Questo tipo di relè confronta semplicemente due tensioni in fase o grandezza o in entrambe e fa scattare il circuito del relè se la differenza supera un valore impostato fisso.

Gli avvolgimenti primari del TA hanno rapporti di corrente simili che sono collegati con il filo pilota in serie. Questi fili sono collegati sempre semplicemente collegando due estremità del circuito come mostrato nella figura sopra e l'avvolgimento secondario del TA è collegato alla bobina operativa del relè.

Nel circuito del relè di cui sopra, il flusso di corrente in entrambi gli avvolgimenti principali dei TA sarà lo stesso in condizioni operative normali. Quindi, quando il flusso di corrente è lo stesso, la tensione all'interno dell'avvolgimento secondario sarà la stessa. Quindi, non c'è flusso di corrente nella bobina operativa di un relè.

Allo stesso modo nelle condizioni difettose, esisterà una differenza di fasore all'interno delle correnti della bobina primaria. Pertanto, c'è una differenza di tensione al secondo avvolgimento. Ora esisterà una differenza di fasore nella tensione della bobina secondaria che viene alimentata alla bobina operativa del relè ed è collegata con l'avvolgimento secondario in serie. Per questo motivo, il flusso di corrente sarà presente in tutta la bobina operativa del relè.

Relè differenziale percentuale

Di seguito è mostrato il diagramma schematico del relè differenziale percentuale, noto anche come a relè a fascio polarizzato .

Di seguito è mostrata la disposizione schematica della percentuale o del relè differenziale polarizzato. Questo circuito include principalmente due bobine come quella di contenimento e una bobina operativa. Qui, la bobina operativa è semplicemente collegata al punto centrale della bobina di contenimento.

Qui, la bobina di azionamento genera la coppia di azionamento in modo tale che il relè funzioni mentre la bobina di contenimento genera una forza di spinta o coppia di contenimento che è completamente inversa rispetto alla coppia di azionamento.
Questo relè funziona con la corrente differenziale che scorre attraverso la regione protetta. Ogni volta che non vi è alcun guasto all'interno della regione protetta o vi è un guasto al di fuori della regione protetta, la coppia di contenimento sarà maggiore rispetto alla coppia operativa. Quindi questo aprirà il circuito di sgancio e quindi il relè non sarà operativo.

Tuttavia, se c'è un guasto all'interno della regione protetta, la coppia operativa sarà maggiore rispetto alla coppia di contenimento. Per questo motivo, il raggio chiude semplicemente il circuito di sgancio in modo da avviare un segnale di sgancio attraverso il relè al CB o all'interruttore automatico.

Nel circuito equivalente di cui sopra, la corrente differenziale all'interno della bobina operativa è i2 - i1 mentre la bobina di ritenuta è i1 + i2/2 a causa della connessione centrale della bobina operativa.

Quindi il rapporto tra i2 – i1 (corrente operativa differenziale) e (i1 + i2)/2 (corrente di ritenuta) ha sempre una percentuale fissa. Pertanto, questo relè è noto come a relè differenziale percentuale . Per azionare questo relè, la corrente differenziale dovrebbe essere maggiore rispetto a questa percentuale fissa.

Vantaggi

I vantaggi del relè differenziale includono quanto segue.

• La gestione del segnale digitale è completamente possibile con un microprocessore a 16 bit.
• Questa è la protezione più significativa all'interno del sistema di alimentazione.
• La precisione di misurazione è elevata su tutte le gamme di impostazioni grazie a un preciso metodo di conversione da analogico a digitale a 16 bit.
• Questi sono molto semplicemente adattabili a diversi sistemi di allarme e sottostazione.
• Questi relè sono molto reattivi perché non possono distinguere tra guasti minori e carichi pesanti.
• Questi relè evitano malfunzionamenti all'interno di una rete.

Svantaggi

Gli svantaggi del relè differenziale includono quanto segue.

• La precisione del relè differenziale di corrente nel flusso di corrente pesante verrà influenzata dalla capacità del cavo pilota.
• Il trasformatori di corrente in questo relè non può avere caratteristiche o valori nominali simili a causa delle impedenze del cavo pilota e degli errori costruttivi. Quindi questo fa sì che un relè funzioni in modo errato.
• La costruzione di un relè a bilanciamento di tensione diventa complessa per ottenere il perfetto equilibrio tra TA.
• La protezione di questo relè può essere utilizzata efficacemente per linee di lunghezza inferiore.

Applicazioni

Le applicazioni del relè differenziale includono quanto segue.

• Questo relè è usato molto frequentemente per proteggere generatori e trasformatori da guasti localizzati.
• Di solito, questi relè sono utilizzati principalmente per proteggere l'apparecchiatura da guasti interni. Quindi, la protezione del prezzo Merz è un tipo di relè differenziale, utilizzato per proteggere l'avvolgimento dello statore dell'alternatore dai guasti interni.
• Questo tipo di relè protegge l'avvolgimento di un trasformatore.
• Questi sono perfettamente adatti per la protezione di oggetti compatti e anche apparecchiature di sistemi di alimentazione come sbarre collettrici, generatori, reattori, linee di trasmissione, trasformatori, alimentatori, ecc.

Quindi, si tratta di una panoramica di un differenziale relè - funzionante con applicazioni. Il relè differenziale dovrebbe avere un minimo di due o più quantità elettriche simili. Queste quantità dovrebbero includere lo sfasamento per il funzionamento del relè. Ecco una domanda per te, qual è la funzione di un relè?