Name: differential relay protection in power systems
Uploaded: 2024-11-21T14:54:35.000Z
Duration: 1 min 20 s
Channel: JoVE

Diferansiyel röleler jeneratörleri, veri yollarını ve transformatörleri korur.
Arızasız bir jeneratörde, aynı akım transformatörleri, rölenin çalışma bobininden akım geçmediği için röleyi devre dışı bırakır.
Fazdan toprağa veya fazdan faza kısa devre gibi dahili bir arıza, bu dengeyi bozarak diferansiyel akıma neden olur ve potansiyel olarak röleyi tetikler.
Elektromekanik diferansiyel röleler, denge kirişi röleleri gibi, bir tarafın kuvveti diğerini aştığında çalışır. İki akım trafosu aynı olmadığından, eşit akımlarda bile harici arızalar sırasında önemli diferansiyel akımlar meydana gelebilir.
Bara koruması için, her faz bir diferansiyel röle kullanır. Biri devreye girerse, veri yoluna bağlı tüm üç fazlı devre kesiciler açılır.
Akım trafoları arasında dahili bir arıza yoksa, diferansiyel röle akımı sıfır kalır. Bununla birlikte, bir bara arızası, röleyi tetikleyen sıfır olmayan bir diferansiyel akım üretir.
10 MVA'dan büyük transformatörler koruma için diferansiyel röleler kullanır.
Çok sargılı transformatörler ve voltaj düzenleyici transformatörler için özel uyarlamalar mevcuttur.

diferansiyel röleler

Differential Relays

<div>
 Diferansiyel röleler, farklı noktalardaki elektriksel miktarları karşılaştırarak jeneratörleri, baraları ve transformatörleri korumak için kullanılır. Bir arıza meydana geldiğinde, iki nokta arasındaki akım farkı rölenin çalışmasını tetikler ve devre kesiciyi açar. Normal koşullar altında, bir jeneratöre giren (i1) ve çıkan (i2) akım eşittir. Ancak bir arıza meydana geldiğinde, bu akımlar eşitsiz hale gelir ve fark akımı röle çalışma bobinine akar ve rölenin tetiklenmesine neden olur. Denge kirişi rölesi olarak bilinen bir elektromekanik diferansiyel röle, diferansiyel akım tarafından üretilen elektromanyetik kuvvetleri karşılaştırarak çalışır. Röle, çalışma bobinindeki kuvvet sınırlayıcı kuvveti aştığında tetiklenir. Rölenin çalışması için koşul şu şekildedir:
 <img alt="Equation1" src="/files/ftp_upload/16167/16167_PT_Equation1.svg" style="height: 30px;">
 Bara koruması, bara bölgesindeki arızaları tespit etmek için diferansiyel röleler kullanılarak elde edilir. Röle, baraya giren ve baradan çıkan akımların toplamı sıfır olmadığında çalışır ve bu bir arıza olduğunu gösterir.
 Transformatörler için diferansiyel koruma, farklı sargıların ve sarım oranlarının varlığı nedeniyle daha karmaşıktır. Transformatör normal koşullar altında dahili bir arıza olmadan çalıştığında, ilgili akım trafosu (CT) oranlarına göre ayarlanan birincil ve ikincil akımlar dengelenmelidir. Ancak dahili bir arıza durumunda, diferansiyel akım röle çalışma bobininden akar ve bunun tetiklenmesine neden olur.
 Üç fazlı transformatörler için, transformatör sargılarının neden olduğu faz kaymalarını hesaba katmak için CT'ler doğru şekilde bağlanmalıdır. Bu, ikincil akımların fazda olmasını sağlayarak rölenin yanlış çalışmasını önler. Y-Δ transformatörler için, Y tarafındaki CT'ler Δ'ya ve Δ tarafındaki CT'ler Y'ye bağlanmalıdırlar.
 Diferansiyel koruma yöntemleri, çok sargılı transformatörler, faz açısı ayarlı transformatörler ve özel bağlantılara sahip transformatörler dahil olmak üzere çeşitli transformatör yapılandırmaları için uyarlanmıştır.
</div>

Diferansiyel Röleler

Diferansiyel röleler jeneratörleri, veri yollarını ve transformatörleri korur.
Arızasız bir jeneratörde, aynı akım transformatörleri röleyi devre dışı bırakır, çünkü ...

Education

JoVE Core

Electrical Engineering

Elektrik Mühendisliği

Unit 1

Ünite 1

System Protection

Sistem Koruması

KEY TERMS AND CONCEPTS

TEMEL TERİMLER VE KAVRAMLAR

differential relay protection in power systems

Differential relays protect generators, buses, and transformers by comparing currents at different points in a power system. When the currents do not match, the relay detects the difference and opens the circuit breaker. Under normal conditions, the current entering a generator, i1, equals the current leaving it, i2. If a fault occurs, these currents become unequal, and the difference current flows through the relay operating coil to trip the relay.

An electromechanical differential relay is called a balance beam relay. It works by comparing the electromagnetic forces created by the differential current. The relay trips when the force on the operating coil becomes greater than the restraining force. This same basic idea is used to protect bus zones. For bus protection, the relay operates when the total current entering and leaving the bus is not zero, which signals a fault inside the bus area.

Differential protection is more complex for transformers because they have different windings and turn ratios. Under normal operation, with no internal fault, the primary and secondary currents should balance after they are adjusted for their current transformer, or CT, ratios. If an internal fault occurs, differential current flows through the relay operating coil and causes a trip.

Three-phase transformers also require the CTs to be connected correctly to match phase shifts caused by the windings. This keeps the secondary currents in phase and helps prevent unwanted relay operation. For Y-Δ transformers, the CTs on the Y side should be connected in Δ, and the CTs on the Δ side should be connected in Y. These protection methods have also been adapted for multi-winding transformers, phase-angle regulating transformers, and transformers with special connections.

Differential Relay Protection in Power Systems

differential-relay-protection-in-power-systems

instrument transformers

Voltage and Current Sensing in Power Grids

Instrument transformers help power substations measure voltage and current safely. They create isolated replicas of electrical signals for measurement and protection. These devices support protective relays and other monitoring equipment that keep power systems stable and reliable. The two main types are voltage transformers, or VTs, and current transformers, or CTs. A voltage transformer reduces the primary voltage to a lower level that relays and measuring devices can use. A current...

overcurrent relays

Relay Settings for Circuit Fault Protection

Overcurrent relays protect circuits by sensing excess current through the secondary side of a current transformer. They are an important part of circuit protection and help keep power systems stable when a fault occurs. Two main relay types are used here: instantaneous and time-delay overcurrent relays. An instantaneous relay trips right away when current rises above the pickup current, which is the preset level that starts the relay. It then energizes the circuit breaker trip coil at once,...

radial system protection

Breaker Coordination in Radial Systems

Breaker coordination in radial systems uses time-delay overcurrent relays to limit load interruption. When a fault happens, the nearest breaker should open first. Upstream breakers stay closed because they are set with longer delays. This lets the fault be isolated while the rest of the system keeps running. If a fault is downstream of the third breaker, only the third breaker should trip. That removes power from the load beyond the fault. The second breaker keeps a longer delay setting, so...

reclosers and fuses

Fault Coordination with Reclosers and Fuses

Fault coordination with reclosers and fuses helps protect radial distribution circuits. A recloser is an automatic switch that interrupts AC power and then closes again on a preset schedule. This brief outage can clear temporary faults on overhead lines, such as those caused by tree limbs or wildlife, and it can improve overall reliability. Reclosers and their ground-level hazards also matter. Contact with a recloser or with a broken energized conductor on the ground can be dangerous. That is...

directional relays

Directional Relays in Power System Protection

Directional relays help protect power systems by telling forward faults from reverse faults. They are used when fault current flows mainly in one direction on a line. This makes the relay useful for safe and efficient fault clearing. On a protected line, a fault downstream, or to the right of the current transformer, usually makes the fault current lag the bus voltage by about 90 degrees. This is called the forward direction. A fault upstream, or to the left, may make the fault current lead...

zones of protection

Power System Protection Zones

Power system protection zones divide the network into sections so faults can be isolated quickly. These zones can include generators, transformers, buses, transmission lines, distribution lines, and motors. Each zone is shown with closed dashed lines and contains one or more components. Circuit breakers are placed at the borders where protection zones meet. If a fault happens in one zone, the related breakers open and disconnect only that section. A fault in one area, such as a kitchen in the...

line protection with impedance relays

Impedance Relays for Fault Detection

Impedance relays help protect power lines by watching the voltage-to-current ratio on a line. They measure the apparent impedance, which is the electrical opposition the relay sees at that point in the system. This makes them useful when time-delay overcurrent relays are hard to coordinate in complex radial systems and when directional overcurrent relays are difficult to use in multi-source transmission loops. These relays respond strongly during a fault. As current rises and voltage falls,...

differential relays

Differential relays protect generators, buses, and transformers by comparing currents at different points in a power system. When the currents do not match, the relay detects the difference and opens the circuit breaker. Under normal conditions, the current entering a generator, i1, equals the current leaving it, i2. If a fault occurs, these currents become unequal, and the difference current flows through the relay operating coil to trip the relay. An electromechanical differential relay is...

pilot and numeric relaying

Pilot Relays and Digital Protection

Pilot relays and numeric relays help protect power systems. Pilot relaying is a form of differential protection, which compares electrical quantities at equipment terminals through a communication channel instead of a direct relay link. It is especially useful for transmission lines with terminals far apart, often up to 80 km on 69 to 115 kV lines. Pilot relaying can use several communication channels. Pilot wires are separate electrical circuits that operate at DC, 50 to 60 Hz, or audio...

key terms and concepts

Learn how differential relays protect generators, buses, and transformers by sensing current imbalance and tripping during faults, with CT connection details.

Differential Relay Protection in Power Systems | JoVE K12

JoVE Core Elektrik Mühendisliği, devre analizi teknikleriyle birlikte elektrik devrelerinin temel kavramlarını kapsayan, anlaşılması kolay animasyonlu videolar sunar. Operasyonel amplifikatörler ve devre dönüşümü kavramlarını kullanarak birinci dereceden ve ikinci dereceden devreleri içerir. Pratik tasarım örneklerinin ve gerçek dünya uygulamalarının bilim insanlarınca hazırlanan videolar aracılığıyla dahil edilmesi, karmaşık kavramları erişilebilir hale getirerek önemli bir eğitim değeri katmaktadır.

electrical engineering

Differential Relay Protection in Power Systems

Description

Transcript

Tags