RELEJI
Uvod Releji su sklopni aparati koji se aktiviraju od jedne ili više električnih veličina kao što su ( napon, struja, snaga…). Svi releji se uključuju preko više vrsta kontakata i osnovni im je zadatak da preko svojih kontakata i pomoćnih strujnih krugova djeluju na druge uređaje radi upravljanja, mjerenja, signalizacije, zaštite nekih postrojenja i nekih dijelova postrojenja. Relejske kontakte pomiče namot elektromagnetnom silom. Relej može djelovati neispravno ako postoji kvar na njemu samome. Nakon 1000 djelovanja 1 % releja biti će pokvareno. Vjerojatnost kvara releja unutar godinu dana je također veoma mala tako da možemo zaključiti da su releji veoma pouzdani uređaji. Releje možemo podijeliti po funkciji pa tako imamo releje koji mogu biti opće upotrebe automobilski, telefonski, telegrafski, frekventni, indukcijski, strujni, strujno-naponski i dr. Dijelovi releja su: namot releja, jaram na sebi drži elektromagnet, koji privlači željeznu kotvu. Kotva uspostavlja ili prekida set električnih kontakata, a vraća se u polazni položaj uz pomoć opruge, kad kroz elektromagnet više ne teče struja. Namot releja spojen je u upravljačkom strujnom krugu. Strujni krug s relejom čine dva neovisna strujna kruga : - Upravljački krug s upravljačkom strujom - Uklopni krug sa radnom strujom Kad uključi prekidač poteče struja kroz namot releja i kotva releja privuče. Kontakti releja se zatvore i u strujnom krugu potrošača poteče radna struja. Zadaci releja: - Relej mora otkriti poremećaj - Poremećaj se prostorno ograničava samo na onaj element koji je u kvaru - Poremećaj se treba vremenski ograničiti - Slabom upravljačkom strujom ( 0,15A – 1A ) uklapati struju velike jakosti ( do 2000A pri pokretanju motora ) - Štoviše skratiti dužinu glavnih vodova između potrošača i baterije . Pad napona na glavnom kabelu je tada mali, a neopterećeni upravljački vod može biti proizvoljne dužine.
1
- Neznatno opteretiti upravljačke prekidače
Princip rada releja: Elektromagnet se obično sastoji od mnogobrojnih namotaja bakrene žice željeznu jezgru. Kada struja poteče kroz žicu ( primarni strujni krug ), oko elektromagneta se stvara magnetsko polje koje privlači željeznu kotvu. Kotva nosi na sebi električne kontakte koji onda otvaraju ili zatvaraju sekundarni strujni krug. Kada se prekine struja kroz elektromagnet, on više ne privlači željeznu kotvu, i ona se vraća u polazni položaj, obično uz pomoć opruge. Time električni kontakti prekidaju ili ili uspostavljaju strujni krug.
U gornjem dijelu slike, relej je isključen. Kontakti dalje od elektromagneta su otvoreni. U donjem dijelu slike relej je uključen, kotva pomjera srednji kontakt koji sad uspostavlja vezu sa desnim. Desni par kontakata je dakle normalno otvoren. Dijelovi : 1) Elektromagnet 2) Kotva 3) Kontakti.
2
Kontakti: U svakom releju se nalaze kontakti, koji se otvaraju ili zatvaraju pri djelovanju releja, a izvedeni su od srebra ili srebrenih legura. Većina releja ima više parova kontakata. Prema načinu rada kontakti mogu biti: radni mirni preklopni izbirni izmjenični prolazni Radni kontakt je otvoren kada je uzbudni svitak neuzbuđen ili nedovoljno uzbuđen. Mirni kontakt je zatvoren kada je uzbudni svitak neuzbuđen ili nedovoljno uzbuđen. Preklopni kontakt se sastoji od jednog radnog i jednog mirnog kontakta sa zajedničkim dovodom. Izbirni kontakt je sličan preklopnom, samo što ima izraziti srednji položaj. Izmjenični kontakt ima i radni i mirni kontakt sa zajedničkim sklopnim dijelom. Prolazni kontakt se samo za kratko vrijeme zatvara, čak i onda kada je uzbudni svitak i dalje dovoljno uzbuđen. Da bi se razjasnila operacija kontakata, uzima se da je normalno stanje kada struja ne teče kroz elektromagnet ( relej je isključen ). Tako ako je navedeno da je određeni par kontakata normalno otvoren, to znači da su ti kontakti otvoreni kad je relej isključen ( nema struje kroz elektromagnet ) a zatvoreni kad je relej uključen. Obrnut slučaj vrijedi za normalno zatvorene kontakte.
3
Na slici su oblici kontakta u zaštitnim uređajima i relejima.
Struja kontakata: Prekopčavanje jednosmjernih struja je teže jer pri svakom razdvajanju kontakata dolazi do iskrenja. Kod naizmjenične struje, dolazi do minimuma struje 100 ili 120 puta u sekundi pa kontakti imaju duži vijek trajanja. Kontakti su metalni, često presvučeni slojem platine ili srebra radi bolje provodnosti.
Radni napon i struja: Obično su dati podaci slični ovima: 12V, 120V, 3A. To znači da je radni napon elektromagneta 12V jednosmjernog napona, a kontakti su predviđeni za prekopčavanje naizmjeničnog napona.
Podjela releja: Najuža podjela releja: - Mjerni - Pomoćni i signalni releji - Vremenski - Zaštitni
Mjerni releji služe za kontrolu mjernih veličina i to tako da pri prekoračenju ili kad vrijednost mjerne veličine padne ispod nazivne vrijednosti upozoravaju i signaliziraju glavnim sklopnim aparatima da isključe strujne krugove. Na osnovu njihove uloge razlikujemo: 1) prekostrujne releje koji djeluju kad struja prekorači podešenu vrijednost
4
2) podstrujni releji reagiraju kad struja padne ispod podešene vrijednosti 3) nadnaponski reagiraju pri povišenju napona 4) podnaponski aktiviraju se pri smanjenju napona
Zaštitni releji su najčešće kombinacija mjernih pomoćnih i vremenskih releja a a nekad mogu biti i transformatora koji će napajati vremenske i pomoćne releje. Zaštitni releji prema izvedbi se upotrebljavaju za zaštitu elektroenergetskih postrojenja a najviše se upotrebljavaju: 1) prekostrujni relej s vremenskim zatezanjem, a u njemu se nalaze prekostrujni relej, vremenski relej i pomoćni relej sa signalnom značkom.Vrijeme zatezanja ovog zaštitnog releja je od 0,3 do 10 s.
Pomoćni i signalni releji su elektromagnetni releji koji se aktiviraju izmjeničnim ili istosmjernim naponom. Ako je taj relej radni ili uklopni on je otvoren u svim situacijama kad na relej ne djeluje nikakva sila. On je isklopni u svim situacijama kad je kontakt zatvoren a relej nije uzbuđen. Relej je preklopni koji u sebi ima mirni i radni kontakt a između njih je zajednički dovod. Pomoćni releji imaju ulogu da zajedno sa signalnom značkom pokazuju kad je relej aktivan i vraćamo ga u prvobitni položaj nakon ručnog aktiviranja. Pomoćni relej ima dopuštenu trajnu struju na svojim kontaktima 5A a napon 500V odnosno (250V). Najveći uzbudni napon i to izmjenični ovih releja je 24, 110, 220 ili 380V a ako je istosmjerni 24, 110, 220V.
Vremenski relej aktivira pomoćni relej koji daje neki signal da u postrojenju nešto nije u redu . Prema mjestu postavljanja u odnosu na strujni krug koji štite releji mogu biti: 1) primarni koji je direktno priključen u strujni krug koji štiti 2) sekundarni relej se priključuje preko strujnih i naponskih transformatora
Složeni relej čine više releja koji se nalaze u zaštitnom uređaju. Glavni članovi složenog releja su: 1) poticajni ili proradni član koji proradi kada je dostignuta, prekoračena ili podbačena udešena vrijednost ( proradna vrijednost ) i istovremena stavlja u rad ostale članove releja.
5
2) usporni član dopušta ili sprječava pokretanje ostalih članova releja ovisno o vremenu koje je proteklo od djelovanja poticajnog člana. 3) usmjereni član dopušta ili sprječava pokretanje ostalih članova releja ovisno o smjeru snage ili energije.
Prekostrujni releji se izvode kao elektromagnetni releji: -
s preklopnom kotvom okretnom kotvom uvlačnom kotvom
Na slici (5.3.1) prikazana je principijelna izvedba prekostrujnog releja s preklopnom kotvom. Jezgra i kotva se obično izvode od lameliranog silicij-željeza. Jedan kraj jezgre nosi bakreni prsten, koji smanjuje ili čak uklanja titranje kotve, a time i zujanje releja kod izmjenične struje. Odstojnik od nemagnetnog materijala sprječava neposredni dodir kotve i kraka, čime se sprječava tzv. lijepljenje kotve kod razbude elektromagneta. Pomoću povratnog pera regulira se proradna vrijednost struje, a povratno pero istovremeno služi za vraćanje kotve u prvobitni položaj pri prestanku uzbude. Na slici (5.3.2.) prikazana je konstrukcija prekostrujnog releja s okretnom kotvom.
6
Proticanjem struje, jednake ili veće od proradne, kroz strujni namot, koji je priključen na sekundarnu stranu strujnog transformatora, zakrenuti će se okretna kotva i zatvoriti radni kontakt, čime je omogućena signalizacija nastanka kvara i isklapanje strujnog kruga u kvaru. Dok se kod prekostrujnog releja sa okretnom kotvom kotva vraća u početni položaj pomoću torzijskog pera, dotle se kod prekostrujnog releja sa uvlačnom kotvom, kotva vraća u početni položaj sama od sebe zbog vlastite težine. Prekostrujne releje posjeduju obično uređaji za podešavanje, kojim se vrijednost proradne struje može na jednoj skali podešavati u odnosu od 1:2 do 1:3. To se postiže ili promjenom broja navoja strujnog namota ili promjenom sile povratnog pera, kao kod releja sa preklopnom kotvom.
7
To se veoma lijepo vidi na slici (5.3.4.) na kojoj je dana principijelna shema prekostrujnog releja pomoću vage, na čiji jedan krak djeluje privlačna sila elektromagneta, a na drugi krak sila opruge. Kada kroz primar strujnog transformatora protiče struja kvara, na primjer, struja kratkog spoja, privlačna sila elektromagneta savladava privlačnu silu pera, te se zbog toga poluga vage zakreće u lijevu stranu i zatvara radni kontakt. Time je obezbijeđeno isklapanje sklopke u strujnom krugu kroz koji protiče struja kvara. Prekostrujni releji prikazani na slikama (5.3.1.) do (5.3.4.) su sekundarni releji, jer su priključeni na sekundarnu stranu strujnih transformatora. Ponekad se, međutim, uglavnom do napona 35kV primjenjuju i primarni releji, kod kojih je svitak releja ujedno i svitak okidača. Svi dosad opisani prekostrujni releji spadaju u grupu neusporenih prekostrujnih releja, jer djeluju skoro odmah po nastanku kvara , bez obzira na mjesto kvara i vrijednost struje kvara.
Prekostrujni neovisni vremenski releji: Sa prekostrujnim neusporenim relejima se ne može postići selektivna zaštita mreže, a samim tim ni dobra zaštita, jer je selektivnost jedan od uslova za dobru zaštitu. Ovo ćemo najbolje prikazati na primjeru radijalne mreže na slici (5.3.6.), koja je štićena prekostrujnim neusporenim relejima.
8
Slika 5.3.6. – Radijalna mreža sa prekostrujnim neusporenim relejima
Ako nastane kratak spoj u točki K, istovremeno će proraditi prekostrujni releji a, b, i c, tako da će nakon 0,5 sekundi dovesti do isklapanja sklopki. Time će čitava mreža biti isključena, što nije dobro, jer zaštita nije radila selektivno, tj. nije isključila samo dionicu u kvaru. Zaštita bi bila selektivna onda kada bi djelovao samo relej a, čime bi bio isključen najmanji broj vodova. S neusporenim vremenskim prekostrujnim relejima se očigledno ne može postići selektivna zaštita. Na slici (5.3.7.) prikazana je ista radijalna mreža, ali ovog puta štićena prekostrujnim neovisnim vremenskim relejima.
Nastane li sada kratak spoj u točki K moći ćemo sa sigurnošću tvrditi da će prije svih releja djelovati relej a, jer je njegovo vrijeme okidanja (1,5 sekunda) manje od vremena okidanja releja b, ( 2 sekunde) i releja c, (2,5 sekunde). Prema tome, sa prekostrujnim
9
neovisnim vremenskim relejima, mrežu možemo štititi selektivno. Na slici (5.3.8.) prikazan je načelni tok vremenskih karakteristika prekostrujnih neovisnih vremenskih releja.Vremenske karakteristike su, kao što se na slici vidi, paralelne sa apscisom. To znači da ako relej reguliramo da isključuje u vremenu od 1,5 sekundi, on će uvijek isključivati upravo u tom vremenu, bez obzira na vrijednost struje kvara. Relej se sastoji od poticajnog i uspornog člana, kao što je shematski prikazano na slici (5.3.9.)
Poticajni član je elektromagnet s preklopnom ili zakretnom kotvom i onog momenta kada proradi stavlja u djejstvo usporni član koji ima zadatak da sprovede željeno vremensko usporenje. Ako smo usporni član regulirali na 3,5 sekundi, kao što je na slici prikazano, onda će prekostrujni relej omogućiti signalizaciju kvara i isklapanje sklopke tek nakon tog vremena, bez obzira na vrijednost struje kvara. Prekostrujni neovisni vremenski releji se upotrebljavaju u mrežama gdje se napajanje vrši samo sa jedne strane . U mrežama trofazne struje sa direktno uzemljenim zvjezdištem prekostrujna zaštita se postavlja u sve tri faze, dok se u mrežama sa izoliranim zvjezdištem i mrežama sa zvjezdištem uzemljenim preko prigušnice prekostrujna zaštita postavlja u dvije faze. Osnovni nedostatak prekostrunjih neovisnih vremenskih releja sastoji se u tome da upravo kod kratkih spojeva u blizini elektrane , gdje su struje kratkog spoja najveće, okidna vremena releja postaju najduža i to toliko duža koliko je mreža duga i razgranata.
10
Zbog toga dijelovi postrojenja u elektrani se nedozvoljeno mnogo zagrijavaju. Ova duga okidna vremena se mogu skratiti upotrebom stepenaste prekostrujne vremenske zaštite.
Prekostrujni ovisni vremenski releji: Pored prekostrujnih neovisnih postoje i prekostrujni ovisni vremenski releji. Načelni tok vremenskih karakteristika prekostrujnih ovisnih vremenskih releja prikazan je na slici (5.3.11.). Kod velikih jačina struja kratkog spoja okidno vrijeme releja je veoma malo ( gotovo jednako nuli), dok je kod malih struja kvara, na primjer kod preopterećenja, okidno vrijeme releja vrlo veliko. Prekostrujni ovisni vremenski releji rade na indukcijskom i termičkom principu. Na slici (5.3.12.) vidljiv je princip rada indukcijskog releja.
11
Pogonsku ploču, koja je izvedena od aluminija ili bakra, pogoni pogonska jezgra sa strujnim namotom koji se priključuje na sekundarne strane strujnih transformatora. Kada kroz strujni namot protiče veća struja od proradne vrijednosti, relej se aktivira tako da kontaktni put s bude prevaljen toliko prije koliko je jača struja. Prekostrujni ovisni vremenski releji, koji rade na indukcijskom principu, upotrebljavaju se samo za zaštitu motora i kondenzatorskih baterija, dok se za zaštitu vodova i transformatora ne mogu upotrijebiti, jer ne osiguravaju selektivnost.
Termički releji:
12
Termički releji ( toplinski releji ) izvode se za priključak na strujne transformatore i služe za zaštitu motora, ispravljača, transformatora i generatora od preopterećenja. Na slici ( 5.3.13. ) prikazana je principijelna izvedba termičkog releja. U releju se nalaze dvije bimetalne trakeod kojih je jedna grijana sekundarnom strujom strujnog transformatora. Ako struja prekorači proradnu vrijednost, saviti će se strujom grijana bimetalna traka, čime će se zatvoriti kontakt koji se nalazi u okidnom krugu sklopke. Kad se zagrijana bimetalna traka ohladi, vratiti će se u početni položaj.
Stezaljke 3 i 4 su priključene na sekundarnu stranu strujnog transformatora, dok su stezaljke 1 i 2 ( kontakt ) uključene u okidni krug ili u krug signalizacije. Umjesto na drugu bimetalnu traku ( njen jedan krak je priključen na stezaljku 2 ) mogli smo drugi dio kontakta pričvrstiti na kućište releja. Međutim, pri promjenama okolne temperature mijenjao bi se položaj prve bimetalne trake. Time bi se mijenjala i karakteristika releja. To drugim riječima znači da je svrha druge bimetalne trake da kompenzira utjecaj okolne temperature, odnosno da omogući točno djelovanje releja bez obzira na promjene vanjske temperature. Na slici ( 5.3.14.) prikazan je priključak termičkog releja u jednopolnoj izvedbi. Pri upotrebi termičkih releja potrebno je uvijek imati na umu da
13
oni ne štite od kratkog spoja, nego samo od preopterećenja. Ako je zvjezdište štićenog objekta direktno uzemljeno, primjenjuju se termički releji tropolne izvedbe.
14
Naponski releji: Naponski releji se praktično izvode na isti način kao i strujni releji, s tom razlikom, što se uzbudni svitak naponskog releja priključuje na sekundarnu stranu naponskih transformatora. Naponski releji se izvode kao prenaponski ili podnaponski. Prenaponski releji djeluju kada se prekorači proradna vrijednost, dok podnaponski releji djeluju kada se dostigne ili podbaci proradna vrijednost napona. Prenaponski releji djeluju na isti način kao i prekostrujni releji. Na slici ( 5.4.1. ) prikazan je načelni prikaz podnaponskog releja na principu vage. U normalnom pogonu privlačna sila elektromagneta je veća od sile povratnog pera i radni kontakt je otvoren. Pri smanjenju napona na proradnu vrijednost ili ispod nje, na primjer na 40 do 90 % nazivnog napon, smanjuje se privlačna sila elektromagneta, tako da se bez usporenja zatvara radni kontakt. Upotrebljavaju se za zaštitu motora, uglavnom asinhronih, od niskog napona ili od nestanka napona.
15
Usmjereni releji: Usmjereni releji ustanovljavaju smjer struje odnosno snage u štićenom dijelu postrojenja i djeluju na ostale zaštitne uređaje na taj način da im omogućavaju ili onemogućavaju djelovanje. Usmjereni releji djeluju kada energija teče od sabirnica, a ne djeluju kada energija teče prema sabirnicama. Priključuju se na naponske i strujne transformatore, a izvode se tropolno. Najčešće se izvode kao elektrodinamički releji, čiji je princip rada prikazan na slici ( 5.5.1. ). Čitav usmjereni relej je zatvoren u željezu. Na lameliranoj željeznoj jezgri učvršćeni su strujni svitci, dok se u unutrašnjosti jezgre nalazi okvir sa
naponskim svitkom.
16
Okvir je pokretan i može se zakrenuti u jednu ili drugu stranu, što zavisi od smjera struje odnosno energije. Na taj način on zatvara jedan ili drugi strujni krug. Usmjereni releji se rijetko upotrebljavaju kao samostalni releji, nego uglavnom kao sastavni dijelovi nekog zaštitnog uređaja. Tako će na primjer, u mrežama napajanim s obje strane prekostrujni neovisni vremenski releji obavezno u sebi sadržavati i usmjerni član, koji im omogućava da djeluju samo ako energija ide od sabirnica. Na slici ( 5.5.2. ) prikazan je način djelovanja i spoja usmjerenih releja u jednoj prolaznoj stanici. Pretpostavimo da se stanica napaja sa lijeve strane i da je u točki K došlo do kratkog spoja. Na slici se vidi da relej na lijevoj strani dobiva otklon u jednom smjeru, a relej na desnoj strani sabirnica u drugom smjeru. Na taj način usmjereni relej, već prema svom spoju omogućava ili onemogućava djelovanje zaštitnog uređaja. U konkretnom slučaju relej na lijevoj strani sabirnica onemogućiti će djelovanje zaštitnog uređaja, čiji je on član, jer je ustanovio da energija teče prema sabirnicama. Relej na desnoj strani sabirnica je ustanovio da energija teče od sabirnica. On će omogućiti djelovanje zaštitnog uređaja kome pripada, te će se zbog toga isključiti samo sklopka na desnoj strani sabirnica.
17
18
Distantni releji: Distantni releji (distantna zaštita) su zaštitni releji kod kojih okidno vrijeme zavisi od udaljenosti kvara od distantnog releja. Kao mjera udaljenosti služi prividni otpor. Jalovi otpor ili djelatni otpor štićenog voda. Ukoliko je kvar udaljeniji, izmjereni otpor će biti veći, pa će toliko veće biti okidno vrijeme releja. Kako je, međutim, otpor srazmjeran sa dužinom voda, to je i okidno vrijeme, također srazmjerno sa udaljenošću kvara. Odatle i potiče naziv distantni releji. Struja kratkog spoja obično protiče kroz više dalekovoda i transformatorskih stanica i elektrana uslijed čega se aktivira više distantnih releja. Do okidanja sklopke će, međutim, dovesti samo onaj distantni relej koji izmjeri najmanji otpor (najmanju udaljenost kvara), tj. onaj relej koji ima najkraće vrijeme okidanja. Ostali releji neće uspjeti da daju impuls za okidanje sklopke, jer je već isključen strujni krug kroz koji je proticala struja kratkog spoja. Distantni relej mora obavezno imati i usmjerni član, koji će mu omogućiti djelovanje samo onda kad energija teče od sabirnica. Prema vrsti otpora koji mjere, distantne releje načelno dijelimo na : -
impendantne, koji mjere impendantni (prividni ) otpor
-
reaktantne, koji mjere reaktivni (jalovi) otpor
-
rezistantne, koji mjere radni otpor
Impendantni releji su balansni releji (sa polugama vage). Sastoje se od jednog strujnog i jednog naponskog svitka (elektromagneta), čije se privlačne sile uspoređuju preko poluga vage. Impendanti releji se najčešće izvode tako da djeluju kada izmjereni prividni otpor postane manji od određene vrijednosti. Takvi impendantni releji se nazivaju podimpendantni, a načelni prikaztog releja je prikazan na slici (5.6.1.).
19
Naponski svitak je u normalnom pogonu uzbuđen punim naponom, tako da je njegova privlačna sila veća od privlačne sile strujnog svitka, zbog čega je radni kontakt otvoren. Kod kvarova u mreži smanjuje se napon na koji je priključen naponski svitak, a povećava se struja u strujnom svitku. Zbog toga privlačna sila strujnog elektromagneta postaje veća od privlačne sile naponskog elektromagneta, pa se radni kontakt zatvara. Možemo, prema tome da kažemo da impendantni releji, preko strujnog i naponskog svitka, kontroliraju momentalni odnos pogonskog napona i pogonske struje. Kratak spoj u mreže karakterizira se velikom strujom i istovremenim sniženjem napona. Odnos napona i struje u kratkom spoju (impedancija kratkog spoja ) je zato znatno manji od istog odnosa u normalnom pogonu (pogonska impedancija). Impedantni releji se primjenjuju u srednjenaponskim mrežama (kablovskim, nadzemnim i mješovitim), dok se reaktantni releji upotrebljavaju kod vodova najviših napona. Rezistantni releji se praktično ne primjenjuju. Na osnovu svega što smo dosad rekli možemo dati osnovne karakteristike distantne zaštite: -
selektivno odvajanje dijelova postrojenja u kvaru
-
veoma kratka i o visini struje kvara praktično neovisna okidna vremena
20
-
ako zataji distantni relej djeluje distantni relej u slijedećoj stanici (ali sa nešto dužim okidnim vremenom)
-
sabirnice su selektivno štićene, zahvaljujući distantnim relejima
-
na temelju okidnih vremena releja može se približno odredizi mjesto kvara
Na kraju napomenimo da se u veoma razgranatim zatvorenim mrežama kvalitetna zaštita može, praktično jedino, ostvariti pomoću distantnih releja.
Diferencijalni releji : Diferencijalni releji su zaštitni releji, koji uspoređuju istovrsne i istovremene veličine i mjere njihovu razliku. Spoj diferencijalnog releja je takav da u normalnom pogonu kroz relej ne protiče nikakva struja, dok u slučaju kvara kroz relej protiče dovoljno velika struja, tako da se diferencijalni relej uzbudi i daje impuls za isklapanje sklopke. Diferencijalni releji mogu biti : -
uzdužni, ako uspoređuju i mjere struje na početku i na kraju štićenog dijela postrojenja
-
poprečni, ako na istom kraju uspoređuju i mjere struje u dva ili više vodova
Danas se praktično upotrebljavaju samo uzdužni diferencijalni releji za zaštitu transformatora i generatora. Diferencijalni releji se priključuju na sekundarne strane strujnih transformatora. Dio postrojenja između strujnih transformatora nazivamo štićenim dijelom. Diferencijalni relej mora djelovati i dati impuls za isklapanje sklopke ako se u štićenom dijelu pojavi kvar (najčešće kratko spoj) i ne smije djelovati ako se kvar dogodi van štićenog područja, ma kakve bile struje kvara. Diferencijalna zaštita se uvijek izvodi tropolno. Diferencijalni relej će okinuti kod kratkih spojeva u štićenom
21
području i to bez obzira da li je kratki spoj napajan s jedne ili s obje strane. Diferencijalni relej neće, međutim, okinuti ako kvara uopće nema ili ako se desio izvan štićenog dijela. Ipak, moguće je da diferencijalni relej okine i u slučajevima uslijed tzv. krivih struja , koje nastaju ako strujni transformatori na koje je priključen diferencijalni relej imaju različite strujne i kutne greške. Krive struje postoje i u normalnom pogonu, ali su neznatne i tek kod struja kvara, koji se dogodio izvan štićenog dijela, postaju velike, tako da mogu dovesti do djelovanja diferencijalnog releja i okidanja sklopke. Diferencijalni releji, koji se ne mogu oduprijeti okidanju zbog krivih struja, nazivaju se nestabilizirani diferencijalni releji. Proradna struja diferencijalnog releja se podešava od 30 do 50% nominalne sekundarne struje što za 5A sekundarne struje iznosi 1,5 do 2,5 A.
Stabilizirani diferencijalni releji : Nestabilizirani diferencijalni releji se ne upotrebljavaju, jer okidaju zbog krivih struja. Svi diferencijalni releji, koji se danas upotrebljavaju, su tzv. stabilizirani diferencijalni releji. Osnovna prednost stabiliziranog releja prema nestabiliziranom sastoji se u tome da kod kratkih spojeva izvan štićenog dijela, sigurno sprječavaju krivo okidanje. Svoju osnovnu prednost nad nestabiliziranim diferencijalnim relejem, stabilizirani diferencijalni relej postiže pomoću dva strujna svitka, koji svojim privlačnim elektromagnetnim silama naprežu krajeve vage. Kroz lijevi svitak protiče samo struja diferencije, dok kroz desni svitak protiče ukupna struja oba transformatora. Zakretanje vage ulijevo, tj. okidanje releja može nastupiti jedino ako privlačna sila diferencijalnog svitka savlada privlačnu silu opruge i prekostrujnog svitka. Ako je kvar nastao van štićenog dijela, onda se to ne može dogoditi, jer je privlačna sila prekostrujnog svitka veća od privlačne sile diferencijalnog svitka.
Buholcov relej:
22
Za razliku od većine releja, Buholcov relej je veoma robusne izvedbe. Ugrađuje se u spojnu cijev između kotla transformatora i konzervatora i u normalnom pogonu je ispunjen uljem. Poklopac transformatora je nagnut za cca 2%, tako da plinovi idu lakše prema Buholcovom releju. Svako i najmanje oštećenje izolacije namota i izolacije među limovima ima za posljedicu raspadanje ulja i razvijanje plinova, koji na putu prema konzervatoru najprije dolaze u Buholcov relej, postepeno istiskujući ulje, uslijed čega gornji plovak u releju, slijedeći razinu ulja, pada dok ne zatvori kontakt signalnog strujnog kruga. Time se pogonsko osoblje upozorava da u transformatoru postoji manji kvar. Ako, međutim, u transformatoru nastupi veći kvar, na primjer kratki spoj, nastati će veoma brzo strujanje ulja prema konzervatoru, tako da će donji plovak, koji se nalazi na pravcu i smjeru strujanja ulja, naglo pasti i zatvoriti svoj kontakt, a time i okidni strujni krug, što će dovesti do okidanja sklopki transformatora. Jasno je da će Buholcov relej reagirati i prilikom isticanja ulja iz kotla, ili ako se zbog veoma niskih temperatura okoline ulje sasvim spusti u kotao. Zbog toga je, kod niskih temperatura, poželjno ostaviti transformator u praznom hodu (na primjer preko noći).
Pravilno djelovanje Buholcovog releja ispitujemo na slijedeći način. Na ventil, koji je smješten na dnu releja, priključimo zračnu pumpu (na primjer pumpu za automobilske gume) i njom ubacujemo zrak u posudu releja. Kako je posuda opremljena staklom, možemo kroz njega promatrati spuštanje razine ulja i kontrolirati pravilno djelovanje gornjeg plovka. Ako posudu brzo punimo zrakom, ispuniti će se gornji dio posude zrakom pa će djelovati i donji plovak. Na slici (5.8.5.) prikazan je spoj Buholcovog releja sa pomoćnim relejima i signalizacijom.
23
Kontakt 1 Buholcovog releja B je, u stvari, donji plovak. Njegovim zatvaranjem uzbuđuje se uzbudni svitak u pomoćnom releju PR1. To dovodi do zatvaranja kontakta za okidanje sklopki na objema stranama energetskog transformatora. Zatvaranjem kontakta 2 (gornji plovak) uzbuđuje se uzbudni svitak u pomoćnom releju PR2 u kome se zatvori radni kontakt, a nakon toga uključi truba T. Zatvaranjem kontakta 2 zatvori se i kolo u kojem se nalazi signalna žarulja b. Pogonsko osoblje može okrenuti preklopku s i tako uključiti signalnu žarulju a, tako da ona svijetli sve dok je uključen kontakt 2.
Bimetalni relej: Bimetalni relej je sklopni aparat koji radi na fizikalnom principu različitog rastezanja određenih metala pri zagrijavanju ( imaju različiti temperaturni koeficijent rastezanja). Vrućom obradom dviju metalnih traka , slijepljenih koje se pri zagrijavanju savijaju na jednu stranu. Kod bimetalnog releja se zagrijavanje događa izravnim protjecanjem struje ili preko žarne žice omotane oko bimetala ili neizravnim zagrijavanjem pomoću transformatora. Pri regulaciji struje pomoću bimetalnog releja prema propisima bimetalni relej mora isključiti u slijedećim razmacima:
24
-
In x 1,05 najranije nakon dva sata računajući iz hladnog stanja
-
In x 1,20 u vremenu od dva sata računajući od pogonskog toplog stanja
-
In x 1,50 u vremenu od dvije minute računajući od pogonski toplog stanja
-
In x 6,00 nakon dvije sekunde za brzi tip ili pet sekundi za tromi tip računajući iz hladnog stanja
Konstrukcijski dijelovi bimetalnog releja su : 1) bimetal 2) letva koju miče bimetal 3) poluga 4) pomoćni kontakt 5) naprava za deblokiranje 6) priključak za signalni napon 7) bimetalna opruga za kompenzaciju temperature 8) skala za regulaciju nazivne struje
ZAKLJUČAK U maturskom radu pokušao sam obraditi releje i sve vrste releja. Na kraju zaključujemo da im je glavni zadatak da uklapaju odnosno isklapaju kontakte radi upravljanja, mjerenja i zaštite uređaja i nekih dijelova postrojenja. Mislim da su releji veoma pouzdani uređaji jer nakon 1000 djelovanja samo 1 % releja biti će pokvareno a nisu ni veoma skupi.
25
Literatura: -Električna postrojenja, Rajko Mista -Sklopni aparati (radna bilježnica) -Relejna zaštita, M.Đurić,
26
Sadržaj: Uvod…………………………………………………………………………….2
27
