Differential Relay : Circuit, Paggana, Mga Uri at Mga Aplikasyon Nito

A Relay ay isang uri ng switch na ginagamit upang i-ON o I-OFF ang isang high current at high voltage-based na device gamit ang isang signal. Ang mga relay ay inuri sa iba't ibang uri tulad ng latching, reed, solid state, automotive, timer delay, differential relay, atbp. Sa proteksyon ng power system, iba't ibang mga uri ng mga relay ay ginagamit ngunit kabilang sa mga ito, ang isang napakadalas na ginagamit na relay upang protektahan ang isang transpormer, pati na rin ang isang generator mula sa mga naisalokal na mga pagkakamali, ay isang kaugalian na relay. Ang relay na ito ay lubos na tumutugon sa mga pagkakamali na naganap sa zone ng proteksyon gayunpaman ang mga ito ay hindi gaanong tumutugon sa mga pagkakamali na nangyari sa labas ng protektadong zone. Ang artikulong ito ay nagbibigay ng maikling impormasyon sa a kaugalian relay – nagtatrabaho sa mga aplikasyon.

Ano ang Differential Relay?

Ang relay na gumagana kapag ang pagkakaiba ng phasor para sa hindi bababa sa dalawa o higit sa parehong mga dami ng kuryente ay lumampas sa isang nakapirming halaga ay kilala bilang isang differential relay. Sa pangkalahatan, gumagana ang karamihan sa mga relay kapag lumampas ang anumang dami sa isang nakapirming halaga gayunpaman, gumagana ang relay na ito batay sa pagkakaiba sa pagitan ng dalawa o higit pang parehong dami ng kuryente.

Ang function ng isang differential relay ay upang magbigay ng mataas na bilis, sensitibo at natural na pumipili na proteksyon. Ang mga relay na ito ay hindi magbibigay ng kaligtasan sa mga turn-to-turn winding fault sa loob ng mga machine at transformer dahil sa maliit na paglaki sa loob ng nabuong kasalukuyang ng mga fault na iyon, na nananatili sa ilalim ng sensitivity ng pickup ng relay.

Prinsipyo sa Paggawa ng Differential Relay

Gumagana ang differential relay sa prinsipyo ng paghahambing sa pagitan ng anggulo ng phase at dalawa o higit pang parehong magnitude ng elektrikal na dami. Ang paghahambing ng dalawang dami ng elektrikal na ito sa loob ng isang circuit na may differential relay ay napakasimple sa aplikasyon at positibo sa pagkilos.

Halimbawa, kung ihahambing sa pumapasok na kasalukuyang at umaalis na kasalukuyang sa isang linya, kung ang isang malaking agos ay dumaan sa protektadong linya kumpara sa kasalukuyang umaalis mula dito, kung gayon ang karagdagang agos ay dapat magbigay sa loob ng kasalanan. Kaya, ang pagkakaiba sa pagitan ng dalawang dami ng kuryente ay maaaring makontrol ang isang relay upang paghiwalayin ang circuit.

Sa normal na mga kondisyon ng operating, ang pagpasok at pag-alis ng mga agos ay katumbas sa phase at magnitude kaya ang relay ay hindi gagana. Gayunpaman, kung may anumang fault na nangyari sa loob ng system, ang daloy ng mga alon na ito ay hindi na magiging katumbas sa phase at magnitude.

Ang ganitong uri ng relay ay ginagamit sa paraang ang pagkakaiba sa pagitan ng pagpasok at pag-alis ng mga kasalukuyang supply sa buong operating coil ng relay. Kaya, ang relay coil ay maaaring ma-energize sa mga kondisyon ng fault dahil sa iba't ibang dami ng kasalukuyang. Kaya, ang relay na ito ay gumagana at nagbubukas ng circuit breaker para sa tripping ang circuit.

Sa itaas differential relay circuit , mayroong dalawang kasalukuyang mga transformer na konektado sa anumang mukha ng power transformer tulad ng isang CT ay konektado sa pangunahing bahagi at ang isa ay konektado sa pangalawang bahagi ng PT ( power transpormer ). Ang relay na ito ay inihahambing lamang ang daloy ng mga alon sa magkabilang panig. Kung mayroong anumang kawalan ng balanse sa kasalukuyang daloy ng circuit kung gayon ang relay na ito ay may posibilidad na gumana. Ang mga relay na ito ay maaaring kasalukuyang differential, balanse ng boltahe at biased differential relay.

Mga Uri ng Differential Relay

Ang mga relay na ito ay inuri sa tatlong uri ng kasalukuyang differential, balanse ng boltahe, at percentage differential relay o biased beam relay.

Kasalukuyang Balanse Differential Relay

Gumagana ang differential relay na ito sa tuwing may fault sa protektadong rehiyon pagkatapos ay magkakaroon ng pagkakaiba-iba sa pagpasok at pag-alis ng agos ng rehiyong iyon. Kaya sa pamamagitan ng paghahambing ng mga agos na ito alinman sa phase o magnitude o sa pareho, maaari naming makita ang fault sa loob ng protektadong rehiyon. kung ang pagkakaiba ay matalo sa isang nakapirming halaga, ang relay na ito ay nagkukumpara sa dalawang alon at nagpapadala ng signal ng biyahe sa CB (circuit breaker). Ang differential relay protection circuit connections para sa normal na kundisyon o external fault at habang internal fault ay ipinapakita sa sumusunod na figure nang naaayon.

Ang dalawang CT sa itaas na circuit ay ginagamit sa bawat dulo ng seksyon na protektado. Sa pagitan ng dalawang CT, ang relay coil ay konektado lamang sa equipotential na posisyon upang walang daloy ng kasalukuyang sa buong relay coil sa normal na kondisyon. Para maiwasan ang malfunction ng relay.

Sa normal at panlabas na mga kondisyon ng fault mula sa circuit sa itaas, ang daloy ng kasalukuyang gumagalaw sa protektadong rehiyon ay katumbas ng daloy ng kasalukuyang lumalayo sa protektadong rehiyon (I1 – I2 = 0). Samakatuwid walang daloy ng kasalukuyang naroroon sa buong relay coil. Kaya, ito ay nananatiling wala sa serbisyo.

Katulad nito, sa isang panloob na kaso ng fault mula sa figure sa itaas, ang daloy ng kasalukuyang papunta sa protektadong rehiyon ay hindi magkatulad mula sa daloy ng kasalukuyang umaalis dito (I1 - I2 ≠ 0). Kaya ang kasalukuyang mga pagkakaiba sa daloy ay kilala bilang ang nagpapalipat-lipat na kasalukuyang na pinapakain sa operating coil ng relay at gumagana ang relay kung ang operating torque ay mas mataas kumpara sa restraining torque.

Differential Relay ng Balanse ng Boltahe

Ang dalawang CT sa boltahe balance differential relay ay konektado lamang sa anumang bahagi ng elemento na protektahan na alternator winding na ipinapakita sa figure sa itaas. Ang ganitong uri ng relay ay naghahambing lamang ng dalawang boltahe alinman sa phase o magnitude o sa pareho at ito ay trips ang relay circuit kung ang pagkakaiba ay lumampas sa isang nakapirming set na halaga.

Ang mga pangunahing windings ng CT ay may magkatulad na mga kasalukuyang ratio na konektado sa pilot wire sa serye. Ang mga wire na ito ay palaging konektado sa pamamagitan lamang ng pagkonekta sa dalawang dulo ng circuit tulad ng ipinapakita sa figure sa itaas at ang pangalawang winding ng CT ay konektado sa operating coil ng relay.

Sa relay circuit sa itaas, ang daloy ng kasalukuyang sa parehong pangunahing windings ng CTs ay magiging pareho sa normal na mga kondisyon ng operating. Kaya kapag ang daloy ng kasalukuyang ay pareho, kung gayon ang boltahe sa loob ng pangalawang paikot-ikot ay magiging pareho. Kaya, walang daloy ng kasalukuyang sa operating coil ng isang relay.

Katulad din sa mga maling kondisyon, magkakaroon ng pagkakaiba sa phasor sa loob ng mga alon ng pangunahing coil. Kaya, mayroong pagkakaiba sa boltahe sa pangalawang paikot-ikot. Ngayon ay magkakaroon ng pagkakaiba sa phasor sa boltahe ng pangalawang coil na ipapakain sa operating coil ng relay at ito ay konektado sa pangalawang paikot-ikot sa serye. Dahil dito, ang daloy ng kasalukuyang ay naroroon sa buong operating coil ng relay.

Porsyento ng Differential Relay

Ang schematic diagram ng percentage differential relay ay ipinapakita sa ibaba na kilala rin bilang a biased beam relay .

Ang schematic arrangement ng percentage o biased differential relay ay ipinapakita sa ibaba. Kasama sa circuit na ito ang pangunahing dalawang coil tulad ng restraining at isang operating coil. Dito, ang operating coil ay konektado lang sa restraining coil's center point.

Dito, ang operating coil ay bumubuo ng operating torque upang ang relay ay gumana samantalang ang restraining coil ay bumubuo ng bias force o restraining torque na medyo reverse sa operating torque.
Gumagana ang relay na ito gamit ang differential current na dumadaloy sa buong protektadong rehiyon. Sa tuwing walang fault sa loob ng protektadong rehiyon o may fault sa labas ng protektadong rehiyon kung gayon ang restraining torque ay magiging mas mataas kumpara sa operating torque. Kaya gagawin nitong bukas ang circuit ng biyahe at ang relay ay hindi gagana.

Gayunpaman, kung mayroong isang fault sa loob ng protektadong rehiyon kung gayon ang operating torque ay magiging mas mataas kumpara sa restraining torque. Dahil dito, isinasara lang ng beam ang trip circuit upang mag-umpisa ng trip signal sa pamamagitan ng relay papunta sa CB o circuit breaker.

Sa katumbas na circuit sa itaas, ang differential current sa loob ng operating coil ay i2 - i1 samantalang ang restraining coil ay i1 + i2/2 dahil sa gitnang koneksyon ng operating coil.

Kaya ang ratio ng i2 – i1 (differential operating current) sa (i1 + i2)/2 (restraining current) ay may nakapirming porsyento palagi. Samakatuwid, ang relay na ito ay kilala bilang a porsyento ng pagkakaiba-iba ng relay . Upang patakbuhin ang relay na ito, dapat na mas mataas ang differential current kumpara sa nakapirming porsyentong ito.

Mga kalamangan

Ang mga bentahe ng differential relay ay kinabibilangan ng mga sumusunod.

• Ang digital signal handling ay ganap na posible sa isang 16-bit microprocessor.
• Ito ang pinakamahalagang proteksyon sa loob ng sistema ng kuryente.
• Mataas ang katumpakan ng pagsukat sa lahat ng hanay ng mga setting dahil sa isang tumpak na 16-bit na analog-to-digital na paraan ng conversion.
• Ang mga ito ay napakasimpleng madaling ibagay sa iba't ibang sistema ng alarma at substation.
• Ang mga relay na ito ay napaka tumutugon dahil hindi nila matukoy ang pagkakaiba sa pagitan ng mga maliliit na pagkakamali at mabibigat na pagkarga.
• Iniiwasan ng mga relay na ito ang mga malfunction sa loob ng isang network.

Mga disadvantages

Ang mga disadvantages ng differential relay ay kinabibilangan ng mga sumusunod.

• Ang kasalukuyang katumpakan ng differential relay sa mabigat na daloy ng kasalukuyang ay maaapektuhan dahil sa capacitance ng pilot cable.
• Ang kasalukuyang mga transformer sa relay na ito ay hindi maaaring magkaroon ng mga katulad na katangian o rating dahil sa mga pilot cable impedance at constructional error. Kaya nagiging sanhi ito ng isang relay na gumana nang hindi tama.
• Ang pagtatayo ng isang relay ng uri ng balanse ng boltahe ay nagiging kumplikado upang makamit ang perpektong balanse sa pagitan ng mga CT.
• Ang proteksyon ng relay na ito ay maaaring magamit nang epektibo para sa mas maikling mga linya.

Mga aplikasyon

Ang mga aplikasyon ng differential relay ay kinabibilangan ng mga sumusunod.

• Ang relay na ito ay madalas na ginagamit sa pagprotekta sa mga generator at mga transformer mula sa mga na-localize na fault.
• Karaniwan, ang mga relay na ito ay pangunahing ginagamit para sa pagprotekta sa kagamitan mula sa mga panloob na pagkakamali. Kaya, ang proteksyon sa presyo ng Merz ay isang uri ng differential relay, na ginagamit upang bantayan ang paikot-ikot na stator ng alternator mula sa mga inner fault.
• Pinoprotektahan ng ganitong uri ng relay ang paikot-ikot ng isang transpormer.
• Ang mga ito ay perpektong angkop para sa proteksyon ng mga compact na item at pati na rin ang mga kagamitan ng power system tulad ng mga bus bar, generator, reactor, transmission lines, transformer, feeder, atbp.

Kaya, lahat ito ay tungkol sa isang pangkalahatang-ideya ng isang kaugalian relay – gumagana kasama ang mga aplikasyon. Ang differential relay ay dapat magkaroon ng hindi bababa sa Dalawa o higit pa sa magkatulad na dami ng kuryente. Ang mga dami na ito ay dapat magsama ng phase displacement para sa operasyon ng relay. Narito ang isang katanungan para sa iyo, ano ang function ng isang relay?