رله دیفرانسیل یک نوع کلید است که برای روشن یا خاموش کردن یک دستگاه مبتنی بر جریان بالا و ولتاژ بالا با استفاده از سیگنال مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این مقاله در مورد رله دیفرانسیل صحبت خواهیم کرد.
رله دیفرانسیل چیست؟
رله‌ای که عملکرد آن به اختلاف فاز دو یا چند کمیت الکتریکی بستگی دارد به عنوان رله حفاظتی دیفرانسیل شناخته می‌شود. این بر اساس اصل مقایسه بین زاویه فاز و مقدار همان کمیت الکتریکی کار می‌کند. برای مثال مقایسه جریان ورودی و خروجی خط انتقال را در نظر بگیرید. اگر مقدار جریان ورودی خط انتقال بیشتر از جریان خروجی باشد، به این معنی است که جریان اضافی به دلیل خطا از آن عبور می‌کند. تفاوت در جریان می‌تواند رله حفاظت دیفرانسیل را فعال کند.
عملکرد رله دیفرانسیل ارائه حفاظت با سرعت بالا، حساس و انتخابی طبیعی است. این رله‌ها به دلیل رشد اندک جریان تولید شده توسط آن خطاهایی که تحت حساسیت پیکاپ رله باقی می‌مانند، ایمنی عیوب سیم‌پیچ چرخشی در ماشین‌ها و ترانسفورماتورها را تامین نمی‌کنند.
رله دیفرانسیل بر اساس اصل مقایسه بین زاویه فاز دو یا چند کمیت الکتریکی یکسان کار می‌کند. مقایسه این دو کمیت الکتریکی در یک مدار با یک رله دیفرانسیل در کاربرد بسیار ساده و در عمل مثبت است.
به عنوان مثال، در مقایسه با جریان ورودی و خروجی در یک خط، اگر جریان زیادی از خط محافظت شده در مقایسه با جریان خروجی از آن عبور کند، جریان اضافی باید در داخل خطا تامین شود. بنابراین، تفاوت بین دو کمیت الکتریکی می تواند یک رله را برای جدا کردن مدار کنترل کند.
در شرایط عملیاتی عادی، جریان های ورودی و خروجی از نظر فاز و مقدار معادل هم هستند، بنابراین رله کار نخواهد کرد. با این حال، اگر هر گونه خطا در سیستم رخ دهد، آنگاه این جریان‌ها دیگر از نظر فاز و مقدار معادل نخواهند بود.
این نوع رله‌ها به گونه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند که اختلاف بین جریان ورودی و خروجی در سرتاسر سیم پیچ های عملیاتی رله وجود داشته باشد. بنابراین، سیم پیچ رله را می‌توان در شرایط خطا به دلیل کمیت‌های مختلف جریان، انرژی داد. بنابراین، این رله عمل می‌کند و مدار شکن را برای خاموش کردن مدار باز می‌کند.
در مدار رله دیفرانسیل فوق، دو ترانسفورماتور جریان وجود دارد که به هر وجهی از ترانسفورماتور قدرت متصل می‌شوند، مانند یک CT که در سمت اولیه و دیگری در سمت ثانویه PT (ترانسفورماتور قدرت) وصل می‌شود. این رله به سادگی جریان های دو طرف را مقایسه می‌کند. اگر هر گونه عدم تعادل در جریان مدار وجود داشته باشد، این رله تمایل به کار دارد. این رله ها می‌توانند دیفرانسیل جریان و تعادل ولتاژ باشند.
رله حفاظت دیفرانسیل برای حفاظت از ژنراتور، ترانسفورماتور، فیدر، موتور بزرگ و غیره استفاده می‌شود.
انواع رله‌های دیفرانسیل
انواع رله‌های دیفرانسیل به شرح زیر است:
- رله دیفرانسیل جریان
- رله دیفرانسیل ولتاژ
به معرفی انواع رله‌های دیفرانسیل می‌پردازیم.
رله دیفرانسیل جریان
این رله دیفرانسیل هر زمان که در ناحیه حفاظت شده ایرادی وجود داشته باشد وارد عمل می‌شود. این بدین معنی است که جریان ورودی و خروجی آن ناحیه تغییر کرده است. بنابراین با مقایسه این جریان‌ها چه در فاز یا مقدار و چه در هر دو، می‌توانیم گسل را در منطقه حفاظت‌شده تشخیص دهیم. اگر رله دیفرانسیل یک مقدار ثابت را دریافت نکند، این رله دو جریان را مقایسه می‌کند و یک سیگنال قطع را به CB (شکن مدار) ارسال می‌کند. اتصالات مدار حفاظت رله دیفرانسیل برای شرایط عادی یا خطای خارجی و هنگام خطای داخلی به ترتیب در شکل زیر نشان داده شده است.
دو CT در مدار فوق در هر انتهای بخش برای محافظت استفاده می‌شوند. در بین دو CT، سیم پیچ رله به سادگی در موقعیت هم پتانسیل متصل می‌شود تا در شرایط عادی، جریانی در سراسر سیم‌پیچ رله وجود نداشته باشد. به طوری که می‌توان از خرابی رله جلوگیری کرد.
در شرایط عادی و خطای خارجی از مدار فوق، مقدار جریانی که به ناحیه حفاظت شده می‌رود، معادل جریانی است که از ناحیه حفاظت شده خارج می‌شود (0 = I1 – I2). بنابراین هیچ جریانی در سراسر سیم‌پیچ رله وجود نخواهد داشت.
به طور مشابه، در یک مورد خطای داخلی از شکل بالا، جریان جریان به منطقه محافظت شده با جریان خروجی از آن متفاوت است (I1 – I2 ≠ 0). بنابراین این اختلافات جریان جریان به عنوان جریان گردشی شناخته می شود که به سیم پیچ عامل رله تغذیه می شود و رله در صورتی کار می کند که گشتاور عملیاتی در مقایسه با گشتاور مهار کننده بیشتر باشد.
رله دیفرانسیل ولتاژ
دو CT در رله دیفرانسیل ولتاژ به سادگی در هر طرف عنصری که قرار است محافظت شود، سیم‌پیچ دینام که در شکل بالا نشان داده شده است، متصل می‌شوند. این نوع رله دیفرانسیل به سادگی دو ولتاژ را در فاز، مقدار و یا در هر دو مقایسه می‌کند و در صورتی که اختلاف از یک مقدار تنظیم ثابت بیشتر شود، رله عمل می‌کند.
سیم‌پیچ‌های اولیه CT نسبت جریان مشابهی دارند که به صورت سری به سیم پیلوت متصل می‌شوند. این سیم ها همیشه به سادگی با اتصال دو سر مدار همانطور که در شکل بالا نشان داده شده است و سیم پیچ ثانویه CT به سیم‌پیچ عامل رله متصل می‌شود.
در مدار رله فوق، مقدار جریان در هر دو سیم‌پیچ اصلی CT در شرایط عملیاتی عادی یکسان خواهد بود. بنابراین وقتی مقدار جریان یکسان است، ولتاژ داخل سیم‌پیچ ثانویه یکسان خواهد بود. بنابراین، هیچ جریانی در سیم‌پیچ عامل رله وجود ندارد.
به طور مشابه در شرایط معیوب، یک اختلاف فاز در جریان سیم‌پیچ اولیه وجود خواهد داشت. بنابراین، در سیم‌پیچ دوم تفاوت ولتاژ وجود دارد. اکنون یک اختلاف فاز در ولتاژ سیم‌پیچ ثانویه وجود خواهد داشت که به سیم‌پیچ عامل رله تغذیه می‌شود و به صورت سری به سیم‌پیچ ثانویه متصل می‌شود. به همین دلیل، مقدار جریان در سراسر سیم‌پیچ عملیاتی رله دیفرانسیل وجود خواهد داشت.
مزایای رله دیفرانسیل
از مزایای رله دیفرانسیل می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- مدیریت سیگنال دیجیتال با یک ریزپردازنده 16 بیتی کاملا امکان پذیر است.
- این رله مهم ترین حفاظت در سیستم قدرت است.
- دقت اندازه‌گیری در تمام محدوده‌های تنظیمات به دلیل روش تبدیل دقیق آنالوگ به دیجیتال 16 بیتی بالاست.
- این رله‌ها به سادگی با سیستم های هشدار و پست های مختلف سازگار هستند.
- این رله‌ها بسیار پاسخگو هستند زیرا نمی‌توانند بین خطاهای جزئی و بارهای سنگین تفاوت قائل شوند.
- این رله ها از خرابی در یک شبکه جلوگیری می‌کنند.
کاربردهای رله دیفرانسیل
- این رله اغلب برای محافظت از ژنراتورها و ترانسفورماتورها در برابر خطاهای موضعی استفاده می‌شود.
- این رله‌ها عمدتاً برای محافظت از تجهیزات در برابر خطاهای داخلی استفاده می‌شود.
- این نوع رله از سیم پیچ ترانسفورماتور محافظت می‌کند.
- این رله‌ها برای حفاظت از اقلام فشرده و همچنین تجهیزات سیستم قدرت مانند باس بارها، ژنراتورها، راکتورها، خطوط انتقال، ترانسفورماتورها، فیدرها و غیره کاملاً مناسب هستند.
بدون دیدگاه