A Relé es un tipo de interruptor que se usa para ENCENDER o APAGAR un dispositivo de alta corriente y alto voltaje usando una señal. Los relés se clasifican en diferentes tipos, como de enganche, de lengüeta, de estado sólido, automotriz, de retardo de temporizador, relé diferencial, etc. En la protección del sistema de potencia, varios tipos de reles pero entre ellos, un relé de uso muy frecuente para proteger un transformador, así como un generador de fallas localizadas, es un relé diferencial. Este relé es muy sensible a las fallas que ocurrieron en la zona de protección, sin embargo, responde menos a las fallas que ocurrieron fuera de la zona protegida. Este artículo proporciona información breve sobre un relé diferencial – trabajar con aplicaciones.
¿Qué es el relé diferencial?
El relé que funciona una vez que la diferencia de fasores para un mínimo de dos o más de las mismas cantidades eléctricas excede una cantidad fija se conoce como relé diferencial. Generalmente, la mayoría de los relés funcionan cuando cualquier cantidad supera un valor fijo; sin embargo, este relé funciona en función de la diferencia entre dos o más cantidades eléctricas iguales.
La función de un relé diferencial es proporcionar una protección de alta velocidad, sensible y naturalmente selectiva. Estos relés no proporcionarán seguridad a las fallas de devanado de vuelta a vuelta dentro de máquinas y transformadores debido al pequeño crecimiento dentro de la corriente generada por esas fallas, que permanecen por debajo de la sensibilidad de activación del relé.
Principio de funcionamiento del relé diferencial
El relé diferencial funciona según el principio de comparación entre el ángulo de fase y dos o más magnitudes eléctricas iguales. La comparación de estas dos cantidades eléctricas dentro de un circuito con un relé diferencial es muy simple en aplicación y positiva en acción.
Por ejemplo, en comparación con la corriente de entrada y la corriente de salida en una línea, si pasa una gran corriente a través de la línea protegida en comparación con la corriente que sale de ella, entonces debe suministrarse corriente adicional dentro de la falla. Entonces, la diferencia entre las dos cantidades eléctricas puede controlar un relé para separar el circuito.
En condiciones normales de funcionamiento, las corrientes de entrada y salida son equivalentes en fase y magnitud, por lo que el relé no funcionará. Sin embargo, si ocurre alguna falla dentro del sistema, este flujo de corrientes ya no será equivalente en fase y magnitud.
Este tipo de relé se usa de tal manera que la diferencia entre la entrada y la salida de corriente suministra a través de las bobinas de operación del relé. Por lo tanto, la bobina del relé se puede energizar en condiciones de falla debido a las diversas cantidades de corriente. Entonces, este relé funciona y abre el cortacircuitos para disparar el circuito.
en lo anterior circuito de relé diferencial , hay dos transformadores de corriente que están conectados a cualquier cara del transformador de potencia como un CT está conectado en el lado primario y el otro está conectado en el lado secundario del PT ( transformador ). Este relé simplemente compara el flujo de corriente en ambos lados. Si hay algún desequilibrio en el flujo de corriente del circuito, este relé tiende a funcionar. Estos relés pueden ser diferenciales de corriente, balance de voltaje y diferenciales polarizados.
Tipos de relé diferencial
Estos relés se clasifican en tres tipos de diferencial de corriente, balance de voltaje y relé diferencial porcentual o relé de haz polarizado.
Relé diferencial de equilibrio actual
Este relé diferencial funciona siempre que haya una falla en la región protegida, entonces habrá una variación en la corriente de entrada y salida de esa región. Entonces, al comparar estas corrientes en fase o magnitud o en ambas, podemos detectar la falla dentro de la región protegida. si la diferencia supera un valor fijo, este relé compara las dos corrientes y transmite una señal de disparo al CB (disyuntor). Las conexiones del circuito de protección del relé diferencial para la condición normal o falla externa y durante la falla interna se muestran en la siguiente figura correspondientemente.
Los dos TC del circuito anterior se utilizan en cada extremo de la sección que se va a proteger. Entre los dos TC, la bobina del relé simplemente se conecta en la posición equipotencial para que no haya flujo de corriente a través de la bobina del relé en condiciones normales. Para que se pueda evitar el mal funcionamiento del relé.
En condiciones normales y de falla externa del circuito anterior, el flujo de corriente que ingresa a la región protegida es equivalente al flujo de corriente que se aleja de la región protegida (I1 – I2 = 0). Por lo tanto, no habrá flujo de corriente en toda la bobina del relé. Por lo tanto, permanece fuera de servicio.
De manera similar, en un caso de falla interna de la figura anterior, el flujo de corriente hacia la región protegida es diferente del flujo de corriente que sale (I1 – I2 ≠ 0). Entonces, estas diferencias de flujo de corriente se conocen como la corriente circulante que se alimenta a la bobina operativa del relé y el relé funciona si el par operativo es mayor en comparación con el par de restricción.
Relé diferencial de equilibrio de voltaje
Los dos CT en el relé diferencial de balance de voltaje simplemente se conectan en cualquier lado del elemento a proteger que es el devanado del alternador que se muestra en la figura anterior. Este tipo de relé simplemente compara dos voltajes en fase o magnitud o en ambos y dispara el circuito del relé si la diferencia excede un valor fijo establecido.
Los devanados primarios del CT tienen relaciones de corriente similares que están conectadas con el cable piloto en serie. Estos cables siempre se conectan simplemente conectando dos extremos del circuito como se muestra en la figura anterior y el devanado secundario de los TC se conecta a la bobina de operación del relé.
En el circuito de relé anterior, el flujo de corriente en ambos devanados principales de los TC será el mismo en condiciones normales de funcionamiento. Entonces, cuando el flujo de corriente es el mismo, entonces el voltaje dentro del devanado secundario será el mismo. Entonces, no hay flujo de corriente en la bobina de operación de un relé.
De manera similar, en condiciones de falla, existirá una diferencia fasorial dentro de las corrientes de la bobina primaria. Por lo tanto, hay una diferencia de voltaje en el segundo devanado. Ahora existirá una diferencia fasorial en el voltaje de la bobina secundaria que se alimenta a la bobina operativa del relé y se conecta con el devanado secundario en serie. Debido a esto, el flujo de corriente estará presente en toda la bobina de operación del relé.
Relé diferencial de porcentaje
El diagrama esquemático del relé diferencial porcentual se muestra a continuación, que también se conoce como relé de haz sesgado .
La disposición esquemática del relé diferencial porcentual o polarizado se muestra a continuación. Este circuito incluye principalmente dos bobinas como restricción y una bobina operativa. Aquí, la bobina de operación simplemente se conecta al punto central de la bobina de restricción.
Aquí, la bobina de operación genera el par de operación para que el relé funcione, mientras que la bobina de restricción genera una fuerza de polarización o par de restricción que es bastante inversa al par de operación.
Este relé opera con la corriente diferencial que fluye por toda la región protegida. Siempre que no haya falla dentro de la región protegida o haya una falla fuera de la región protegida, el par de restricción será mayor en comparación con el par de operación. Esto hará que el circuito de disparo se abra y, por lo tanto, el relé no funcionará.
Sin embargo, si hay una falla dentro de la región protegida, el par de operación será mayor en comparación con el par de restricción. Debido a esto, el haz simplemente cierra el circuito de disparo, lo que inicia una señal de disparo a través del relé hacia el CB o el disyuntor.
En el circuito equivalente anterior, la corriente diferencial dentro de la bobina de operación es i2 – i1 mientras que la bobina de restricción es i1 + i2/2 debido a la conexión intermedia de la bobina de operación.
Entonces, la relación de i2 – i1 (corriente de operación diferencial) a (i1 + i2)/2 (corriente de restricción) siempre tiene un porcentaje fijo. Por lo tanto, este relé se conoce como relé diferencial porcentual . Para operar este relé, la corriente diferencial debe ser mayor en comparación con este porcentaje fijo.
Ventajas
Las ventajas del relé diferencial incluyen lo siguiente.
- El manejo de señales digitales es completamente posible con un microprocesador de 16 bits.
- Esta es la protección más significativa dentro del sistema eléctrico.
- La precisión de la medición es alta en todos los rangos de configuración debido a un método preciso de conversión de analógico a digital de 16 bits.
- Estos son muy fáciles de adaptar a diferentes sistemas de alarma y subestaciones.
- Estos relés son muy sensibles porque no pueden diferenciar entre fallas menores y cargas pesadas.
- Estos relés evitan fallos de funcionamiento dentro de una red.
Desventajas
Las desventajas del relé diferencial incluyen lo siguiente.
- La precisión del relé diferencial de corriente en un flujo de corriente intenso se verá afectada debido a la capacitancia del cable piloto.
- los transformadores de corriente en este relé no puede tener características o clasificaciones similares debido a las impedancias del cable piloto y errores de construcción. Entonces esto hace que un relé funcione incorrectamente.
- La construcción de un relé de tipo balance de voltaje se vuelve compleja para lograr el balance perfecto entre los TC.
- La protección de este relé se puede utilizar eficazmente para líneas de menor longitud.
Aplicaciones
Las aplicaciones del relé diferencial incluyen las siguientes.
- Este relé se usa con mucha frecuencia para proteger generadores y transformadores de fallas localizadas.
- Por lo general, estos relés se utilizan principalmente para proteger el equipo de fallas internas. Por lo tanto, la protección de precio Merz es un tipo de relé diferencial, que se utiliza para proteger el devanado del estator del alternador de las fallas internas.
- Este tipo de relé protege el devanado de un transformador.
- Son perfectamente adecuados para la protección de elementos compactos y también de equipos de sistemas de potencia como barras colectoras, generadores, reactores, líneas de transmisión, transformadores, alimentadores, etc.
Por lo tanto, se trata de una visión general de un diferencial relé - trabajando con aplicaciones. El relé diferencial debe tener un mínimo de dos o más cantidades eléctricas similares. Estas cantidades deben incluir el desplazamiento de fase para la operación del relé. Aquí hay una pregunta para usted, ¿cuál es la función de un relé?
