( protective relays )eestaff.kku.ac.th/~sa-nguan/192424/05-protective_relay.pdf · withdrawable...

1 1

บทที่ 5 รีเลยป้์องกนั

( Protective Relays )

2

รปูท่ี 5.1 ส่วนประกอบของระบบป้องกนั

CT

CB TRIP COIL

aBATTERIES

RELAY

VT

5.1 บทน ำ

3

5.1 บทน ำ

• Protective Relays มีหน้ำท่ีตรวจสอบสภำวะของระบบไฟฟ้ำ โดยรบัสญัญำณจำก VT และ CT

• เม่ือค่ำสญัญำณเกินกว่ำ “ ค่ำท่ีปรบัตัง้” หน้ำสมัผสั(Contact) ปิด กระแสไหลผำ่นTrip Coil ของ CB CB จะเปิดวงจรเพ่ือแยกส่วนท่ีเกิดกำรผิดพรอ่งออกจำกระบบ

4

1) กำรตรวจวดัระดบั 2) กำรเปรียบเทียบขนำด

3) กำรเปรียบเทียบควำมแตกต่ำงกระแส

4) กำรเปรียบเทียบมมุเฟส

5) ไพลอทรีเลย ์

6) กำรตรวจจบัฮำรโ์มนิก

7) กำรตรวจจบัควำมถ่ี

5.2 กำรตรวจจบักำรเกิดกำรผิดพรอ่งของรีเลย ์

5

• ตรวจวดัระดบัปริมำณต่ำงๆ ของระบบไฟฟ้ำ กระแส หรอื แรงดนั

• ค่ำท่ีเร่ิมให้รีเลยท์ ำงำนเรียกว่ำ Pick up Value • เช่น Overcurrent Relay เม่ือกระแสท่ีไหลผำ่นมำกกว่ำค่ำ Pick Up จะท ำงำน

1) กำรตรวจวดัระดบั ( Level Detection)

6

2) กำรเปรียบเทียบขนำด (Magnitude Comparison) • เปรียบเทียบปริมำณใด ๆ 2 ค่ำ เช่น เปรียบเทียบกระแสในวงจรขนำน IA และ IB • ถ้ำกระแสมีค่ำต่ำงกนัเกินค่ำท่ีตัง้ไว้จะท ำงำน

รปูท่ี 4.2 รีเลยเ์ปรียบเทียบกระแสในวงจรขนำน

R

IA

IB

7

3) กำรเปรียบเทียบควำมแตกต่ำงของกระแส ( Differential Current Comparison )

•ให้กระแสผลต่ำง ( I1 - I2 ) ผำ่นเข้ำรีเลย ์เมื่อกระแสผลต่ำงมำกกว่ำ Pick Up รีเลยจ์ะท ำงำน

R

I'1

I'2

I1

I2

(I1 - I

2)

I1

I2

รปูท่ี 4.3 กำรเปรียบเทียบกระแสผลต่ำง

8

• มีควำมไวสงู • ใช้ป้องกนัอปุกรณ์ในระบบ เช่น เครือ่งก ำเนิดไฟฟ้ำ (87 G)

มอเตอร ์ (87 M) บสั (87 B) หม้อแปลงไฟฟ้ำ (87 T)

9

4) กำรเปรียบเทียบมมุเฟส (Phase Angle Comparison) • เปรียบเทียบมมุเฟสของปริมำณ 2 ปริมำณ • โดยทัว่ไปปริมำณหน่ึงจะเป็นกระแส และมีปริมำณอ้ำงอิงเป็นแรงดนั

รปูท่ี 4.4 กำรเปรียบเทียบมมุเฟส

R

IF

ILOAD

IF

ILOAD

R

V

IF

ILOAD

IF

ILOAD

V

10

5) ไพลอทรีเลย ์(Pilot Relaying)

• อำศยัสญัญำณจำกรีเลยท่ี์อยู่สถำนีไฟฟ้ำย่อยอ่ืน โดยสญัญำณ จะถกูส่งผำ่น Pilot Channels

Pilot Channels 1) Power Line Carrier ( PLC ) 2) คลื่นไมโครเวฟ ( Microwave ) 3) เส้นใยแก้วน ำแสง ( Fiber Optic ) 4) สำยโทรศพัท์ ( Telephone Wire )

11

6) กำรตรวจจบัฮำรโ์มนิค (Harmonic Content)

• รีเลยบ์ำงชนิดมี Filter เพ่ือตรวจจบัฮำรโ์มนิค • เม่ือพบว่ำมีฮำรโ์มนิคบำง Order จะส่งสญัญำณป้องกนัไม่ให้รีเลยท์ ำงำน (Harmonic Restraint)

12

7) กำรตรวจจบัควำมถี่ (Frequency Sensing)

• ระบบไฟฟ้ำก ำลงัปกติจะมีควำมถ่ี 50 หรอื 60 Hz • เหตกุำรณ์ผิดปกติอำจท ำให้ควำมถ่ีสงูขึน้หรอืต ำ่ลง • ใช้ค่ำควำมถ่ีท่ีเปล่ียนแปลงน้ีไปกระตุ้นให้รีเลย์ท ำงำน

13

แบง่ตำมหลกักำรท ำงำนได้ 3 ชนิด

(1) Electromechanical Relay

(2) Solid State Relay

(3) Digital Relay

5.3 ชนิดของรีเลยป้์องกนั

14

• ใช้กระแสไฟฟ้ำ สรำ้งแรงดึงดดูหรอืแรงบิด

แบง่เป็น 2 กลุ่ม

1) รีเลยแ์บบอำศยัแรงดดูแม่เหลก็ไฟฟ้ำ

( Electromagnetic Attraction )

2) รีเลยแ์บบอำศยักำรเหน่ียวน ำแม่เหลก็ไฟฟ้ำ

( Electromagnetic Induction )

5.4 Electromechanical Relay

15

สมกำร

F = K1I2 - K2

โดยท่ี

F = แรงสทุธิ

I = กระแส

K1 = ค่ำคงท่ี

K2 = แรงเหน่ียวรัง้ของสปริง

(1) รีเลยแ์บบอำศยัแรงดดูแม่เหลก็ไฟฟ้ำ

16

รีเลยแ์บบอำศยัแรงดดูแม่เหลก็ไฟฟ้ำ

แบง่ได้เป็น 2 พวก

1. Plunger Relay

2. Hinged Armature ( Clapper ) Relay

1

K2

K I

02

K2I1

K

Current upPick

17

รปูท่ี 4.5 Plunger Relay

Coil

Fixed Iron Core

Moving Iron Core

Contact

Gravity

I

18

Contact

Fixed Iron Core

Moving Iron Core

Fulcrum

Contact

Coil

SpringI

รปูท่ี 4.6 Hinged Armature Relay

19

• ท ำงำนอำศยัหลกักำรเดียวกบั Induction Motor

• ตวัหมุน (Rotor) อำจเป็น Disc หรือ Cup

• ท ำด้วยสำรท่ีไม่ใช่แม่เหลก็ (Non-magnetic Material )

เช่น อะลูมิเนียมหรอืทองแดง

(2) รีเลยแ์บบอำศยักำรเหน่ียวน ำแม่เหลก็ไฟฟ้ำ

20

รปูท่ี 4.7 แรงบิดท่ีเกิดจำกปฏิกริยำระหว่ำงสนำม

แม่เหลก็ไฟฟ้ำและ Eddy Current

21

สมมติุว่ำ Flux 1 และ 2 ซ่ึงมีมมุต่ำงกนั

t)( Sin 21

)t( Sin 22

t)( Cos 1

dt

d

1i

1

)t( Cos 2

dt

d

2i

2

22

แรงทัง้ 2 ท่ีเกิดขึน้มีทิศตรงกนัข้ำมกนัจะได้แรงลพัธ ์

2I

11i

1

1F

2FF

แทนค่ำจะได้

)]t( Cos t)( Sin - t)( Cos)t( [Sin 2

1

F

Sin ( )1 2

23

ถ้ำคิดเป็นแรงบิดจะได้

)Sin(21

T

)Sin(21

K

และถ้ำ Flux 1 และ 2 เกิดจำกกระแส I1 และ I2 อำจเขียนสมกำรใหม่ได้เป็น

2K )Sin(

2I

1IK T

24

โดยท่ี T = แรงบิด K = ค่ำคงท่ี K2 = แรงบิดเหน่ียวรัง้ I1 , I2 = กระแสท่ีไหลผำ่นขดลวด

2K )Sin(

2I

1IK T

25

Typical induction pattern

overcurrent element

Withdrawable features of relay case

to simplify testing and maintenance

26

- มีกำรพฒันำสำรก่ึงตวัน ำ และอปุกรณ์ท่ีเก่ียวข้องอ่ืนๆ มำใช้ท ำรีเลยป้์องกนั - เรียกว่ำ Solid State Relays หรือ Static Relays - ท ำงำนและลกัษณะสมบติัทุกอย่ำงเหมือนรีเลยไ์ฟฟ้ำกล - ใช้ Discrete Components หรือ Integrated Circuits ( IC ) - รุน่แรกๆ พบปัญหำ เช่น อณุหภมิู ควำมช้ืน แรงดนัเกิน กระแสเกินมำกๆ

5.5 Solid State Relay ( Static Relay )

27

- กำรพฒันำอย่ำงต่อเน่ือง สำมำรถแก้ปัญหำดงักล่ำวได้

- Static Relays ต้องกำร Independent Power Supplies

- ลกัษณะสมบติั Adjustable Logic Elements ผิดกบัลกัษณะ Fixed ของรีเลยไ์ฟฟ้ำกล

28

ตวัอย่ำงวงจรอิเลค็ทรอนิคส ์ของรีเลยก์ระแสเกินแบบ Static

Time

Delay

I

B

e2

e1

R - C

er

A e0

+

-1 2

3 4

1

2

3

4

29

จำกรปู - กระแส I ผำ่น R เข้ำ Full Wave Rectified - เข้ำสู่วงจรกรองคลื่นแบบ R-C - เข้ำวงจรขยำยผลรวม (Summing Amplifier- A) - อีกสญัญำณของ A เป็นค่ำอ้ำงอิง ซ่ึงปรบัค่ำได้ (er) - เม่ือสญัญำณเข้ำเกินค่ำอ้ำงอิงจะเข้ำ Time Delay และให้สญัญำณออกต่อไป

30

Microprocessor based, Three Phase and Earth Fault Static

Overcurrent Relay Type MCGG

31

- มีกำรพฒันำ Microprocessor ซ่ึงใช้ใน Digital Computer มำใช้กบัรีเลย ์

- สำมำรถท ำงำนเป็นรีเลยป้์องกนัได้ เรียกว่ำ Computer Relays หรอื Digital Relay หรอื Numerical Relay

5.6 Digital Relay

32

รปูท่ี 5.14 แผนภำพ Digital Relay

33

34

ส่วนประกอบท่ีส ำคญัของ Digital Relay 1) Isolation Transformer

2) Anti - Alias Filter

3) Sample and Hold

4) Multiplexer ( MUX )

5) Analog to Digital Converter ( ADC )

6) Microprocessor

7) Memory Unit

8) Keyboard and Display

9) Data Communication Hardware

35

1) Isolation Transformer

- จะได้รบัค่ำแรงดนัจำก VT ในช่วง100-120V

หรือได้รบัค่ำกระแสจำก CT 1 หรือ 5 A

- แปลงค่ำแรงดนั หรือกระแสให้มีค่ำเลก็ลง

เพื่อให้สำมำรถใช้กบัวงจร Electronic ได้

- แยกวงจรไฟฟ้ำ VT หรือ CT

ออกจำกระบบไฟฟ้ำของรีเลยโ์ดยเดด็ขำด

36

2. Anti-Alias Filter

- กรองสญัญำณรบกวน (Noise) ออกจำกสญัญำณท่ีต้องกำร

- มีทัง้เป็นแบบ Analog และแบบ Digital

- อตัรำกำรสุ่มสญัญำณ (Sampling) จะต้องไม่น้อยกว่ำ 2 เท่ำของควำมถ่ีสญัญำณท่ีถกูสุ่ม

37

38

3. Sample and Hold

สวิตชจ์ะถกูควบคมุโดย Microprocessor แบง่ได้เป็น 2 Mode ดงัน้ี

Switch Mode สวิตชจ์ะปิดวงจรสญัญำณ Input ท่ีเข้ำมำจะถกูขยำยโดย Amplifier เป็นสญัญำณแรงดนัคร่อมตวัเกบ็ประจ ุ

Hold Mode สวิตชจ์ะเปิดวงจร แต่ยงัมีแรงดนัตกคร่อมตวัเกบ็ประจ ุ ซ่ึงค่อนข้ำงคงท่ี เพ่ือให้เวลำแก่ ADC ในกำรท ำงำนซ่ึงใช้เวลำประมำณ 25 us

39

รปูท่ี 5.15 วงจรอย่ำงง่ำยของ Sample and Hold

To ADCInput Analog Signal

Control By Microprocessor

40

41

4. Multiplexer ( MUX)

• Multiplex (MUX) เป็นตวัเลือกและเรียงล ำดบัสญัญำณ

• ตวัแปลงสญัญำณ Analog เป็น Digital (ADC) มีรำคำแพงจึงใช้ ADC เพียงตวัเดียว เพื่อลดต้นทุน

• สญัญำณเข้ำมีหลำยสญัญำณจึงต้องใช้ MUX เป็นตวัเลือกและเรียงล ำดบัสญัญำณก่อนเข้ำสู่ ADC

42

5. Analog to Digital Converter ( ADC )

ท ำหน้ำท่ีแปลงสญัญำณ Analog ท่ีได้จำก MUX ให้เป็นสญัญำณ Digital แล้วส่งเข้ำสู่ Microprocessor

43

6. Microprocessor

- เป็นศนูยก์ลำงในกำรท ำงำน

- ค ำนวณ เปรียบเทียบ และส่งข้อมลูเข้ำสู่ระบบ แสดงผล , ระบบหน่วยควำมจ ำ หรือสัง่ Trip CB

- กำรท ำงำนขึน้อยู่กบั Software ( Algorithm )

44

ต้องพิจำรณำ Software

- Programming Language

- Computation Algorithm

- Data Communication Algorithm

- Unauthorized Access Prevention and Security Operation

45

- RAM (Random Access Memory) บนัทึก Input Sample Data ก่อนและหลงักำรเกิด Fault แต่

Data จะหำยไปเมื่อไฟดบั

- ROM (Read Only Memory) เกบ็ข้อมูลแบบถำวร แบง่เป็น PROM (Programmable Read Only Memory ) EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) ใช้

มำกท่ีสดุเพรำะ User Programmable

- EEPROM (Electrical Erasable Programmable Read Only Memory) หรือ Flash Memory สำมำรถเปล่ียนแปลงข้อมูลโดยผูใ้ช้ เมื่อ Set แล้วมนัจะคงอยู่แม้ไฟดบั

7. หน่วยควำมจ ำ ( Memory Unit )

46

8. ส่วนป้อนข้อมลูและแสดงผล

( Keyboard and Display )

- รบัข้อมลูทำงแป้นพิมพ ์

- แสดงผลออกมำทำงหน้ำจอ

47

9. Data Communication Hardware สำยส่งระบบส่ือสำรท่ีใช้มำกท่ีสดุคือ RS 232 และ RS 485

- RS 232 ใช้กบั Series Port ควำมเรว็น้อยกว่ำ 10 kbits/sec ระยะทำงกำรใช้งำนค่อนข้ำงสัน้

- RS 485 ใช้กบั Parallel Port ควำมเรว็ในกำรส่ง 10 Mbits/sec ระยะทำงไปได้ไกล สำมำรถต่อกนัได้ถึง 32 Devices

48 Digital Relays

49

แบง่ได้เป็น 3 แบบคือ 1. Series Sealing 2. Shunt Reinforcing 3. Shunt Reinforcement With Sealing

5.7 วงจรทริพของรีเลย ์(Relay Tripping Circuit)

50

รปูท่ี 4.16 วงจร Trip ของรีเลย ์

TC+

PR

-

52A

TC+

PR

-

52A

TC+

PR

-

52A

ก.แบบ Siries Sealing

ข.แบบ Shunt Reainforcing

ค.แบบ ShuntReinforcing With series Sealing

5.7 วงจรทริพของรีเลย ์( Relay Tripping Circuit )

51

รปูท่ี 5.17 กำรควบคมุดแูลวงจรทริพ

TC+

PR

-

52a

Lamp

TC+

PR

-

52a

Lamp

52b

ก. การควบคมุดแูล ขณะที ่Circuit Breaker ปิดอยู่

ข. การควบคมุดแูล ขณะที ่Circuit Breaker ปิด หรอื เปิดอยู่

ค. การควบคมุดแูล ขณะที ่Circuit Breaker ปิด หรอื เปิดอยโดยมสีญัญาณเตอืนภัยระยะไกล

B

TC+

PR

-

52a

C -

Alarm

A

5.8 กำรควบคมุดแูลวงจรทริพ (Supervision of Trip Circuit)

52

- มำตรฐำน ANSI ของสหรฐัอเมริกำ ก ำหนดสญัลกัษณ์รีเลยเ์ป็นตวัเลข เรียกว่ำ Device Number

- มำตรฐำน IEC ของยโุรป ก ำหนดสญัลกัษณ์รีเลยเ์ป็นตวัอกัษรและรปูภำพ

5.9 สญัลกัษณ์ของรีเลย ์

53

DEVICE NUMBERS

Device Definition and function Device Definition and function

Number Number

1. Master Element 27. Undervoltage Relay

2. Time-Delay Starting or Closing Relay 28. Flame Detector

3. Checking or Interlocking Relay 29. Isolating Contactor

4. Master Contactor 30. Annunciator Relay

5. Stopping Device 31. Separate Excitation Device

6. Starting Circuit Breaker 32. Directional Power Relay

7. Anode Circuit Breaker 33. Position Switch

8. Control Power Disconnecting Device 34. Master Sequence Device

9. Reversing Device 35. Brush-Operating or Slip-Ring Short-

10. Unit Sequence Switch Circuiting Device

11. Reserved For Future Application 36. Polarity or Polarizing Voltage Device

12. Over-Speed Device 37. Undercurrent or Underpower Relay

13. Synchronous-Speed Device 38. Bearing Protective Device

14. Under-Speed Device 39. Mechanical Condition Monitor

15. Speed or Frequency Matching Device 40. Field Relay

16. Reserved For Future Application 41. Field Circuit Breaker

17. Shunting or Discharge Switch 42. Running Circuit Breaker

18. Accelerating or Decelerating Device 43. Manual Transfer or Selector Device

19. Starting-to-Running Transition 44. Unit Sequence Starting Relay

20. Electrically Operated Valve 45. Atmospheric Condition Monitor

21. Distance Relay 46. Reverse-Phase or Phase-Balance

22. Equalizer Circuit Breaker Current Relay

23. Temperature Control Device 47. Phase-Sequence Voltage Relay

24. Reserved For Future Application 48. Incomplete Sequence Relay

25. Synchronizing or Synchronism-Check 49. Machine or Transformer Thermal

Device Relay

26. Apparatus Thermal Device

54

Device Definition and function Device Definition and function

Number Number

50. Instantaneous Overcurrent or Rate- 78. Phase-Angle Measuring or Out-of-

of-Rise Relay Step Protective Relay

51. AC Time Overcurrent Relay 79. AC Reclosing Relay

52. AC Circuit Breaker 80. Flow Switch

53. Exciter or DC Generator Relay 81. Frequency Relay

54. Reserved For Future Application 82. DC Reclosing Relay

55. Power Factor Relay 83. Automatic Selective Control or

56. Field Application Relay Transfer Relay

57. Short-Circuiting or Grounding Device 84. Operating Mechanism

58. Rectification Failure Relay 85. Carrier or Pilot-Wire Receiver Relay

59. Overvoltage Relay 86. Lockout-out Relay

60. Voltage or Current Balance Relay 87. Differential Protective Relay

61. Reserved For Future Application 88. Auxiliary Motor or Motor Generator

62. Time-Delay Stopping or Opening 89. Line Switch

Relay 90. Regulating Delay

63. Pressure Switch 91. Voltage Directional Relay

64. Ground Protective Relay 92. Voltage and Power Directional Relay

65. Governor 93. Field-Changing Contactor

66. Notching or Jogging Device 94. Tripping or Trip-Free Relay

67. AC Directional Overcurrent Relay

68. Blocking Relay

69. Permissive Control Device

70. Rheostat

71. Level Switch

72. DC Circuit Breaker

73. Load-Resistor Contactor

74. Alarm Relay

75. Position Changing Mechanism

76. DC Overcurrent Relay

77. Pulse Transmitter

55

56

5.10 รีเลยท่ี์นิยมใช้

Relay ท่ีนิยมใช้กนัมำกคือ

1) Overcurrent Relay (50, 51 , 51V)

2) Ground Fault Relay (50N ,51N, 50G)

3) Directional Relay (67, 67N , 32)

4) Distance Relay (21)

5) Differential Relay (87)

57

Relay ท่ีนิยมใช้ ( ต่อ )

6 ) Phase Balance Current Relay (46)

7 ) Synchronism Check Relay (25)

8 ) Voltage Relay (27, 59 , 60)

9 ) Phase Sequence Voltage Relay (47)

10 ) Frequency Relay (81)

11 ) Thermal Relay (49)

12 ) Gas Relay (63)

58

1. รีเลยก์ระแสเกิน ( Overcurrent Relay )

[ 50 , 51 , 50/51 , 51V ] - เป็นรีเลยท่ี์ใช้แพรห่ลำยมำกท่ีสดุ

- ใช้ป้องกนักระแสเกินท่ีเกิดจำกกำรลดัวงจร มี 2 แบบ

1) Instantaneous Overcurrent Relay ( 50 )

ท ำงำนทนัที

2) Time Delay Overcurrent Relay ( 51 )

ท ำงำนโดยมีกำรหน่วงเวลำ

59

- รีเลยแ์บบ Time Delay

กระแสมำก ท ำงำนเรว็ กระแสน้อย ท ำงำนช้ำ

ดงันัน้จึงเรียกว่ำ Inverse Time

- ระดบัควำมโค้งของกรำฟมีหลำยแบบ เช่น

Standard Inverse, Very Inverse, Extremely Inverse

- นอกจำกน้ียงัมีแบบ Definite Time

- ค่ำ Setting ท่ีส ำคญัได้แก่

Plug Setting Multiplier ( PSM )

Time Multiplier Setting ( TMS )

60

รปูท่ี 5.18 ลกัษณะสมบติัเวลำ-กระแสของ Overcurrent Relay

61

รีเลยก์ระแสเกินท่ีใช้แรงดนัเป็นตวัควบคมุหรอืตวัหน่วง (Voltage-Controlled and Voltage-Restrained Overcurrent Relay, 51V)

เกิดลดัวงจร (Short Circuit) แรงดนัจะตกอย่ำงรวดเรว็

เรียกว่ำ Voltage Dip

ภำวะโหลดเกิน ( Overload ) แรงดนัจะตกลงอย่ำงช้ำๆ

- รีเลย ์51 V สำมำรถแยกแยะ Overcurrent ว่ำเป็น

Short Circuit หรือ Overload

- ใช้ป้องกนัเคร่ืองก ำเนิดไฟฟ้ำ เป็น Back up Protection

62

2. รีเลยป้์องกนักระแสผิดพร่องลงดิน

(Ground Fault Relay) มี 3 แบบ คือ

(1) Residually Connected Ground Relay

[ 50N , 51N , 50/51N ]

(2) Zero Sequence Ground Relay

[ 50GS , 51GS ]

(3) Neutral Ground Relay [ 51G ]

63

รปูท่ี 5.20 กำรป้องกนักระแสลงดิน

O/C O/C O/CE/F

A

C

B

O/C O/CE/F

B

N

C

A

O/C

IA

IB

IC

IN

(1) Residually Connected Ground Relay

[ 50N , 51N , 50/51N ]

64

(2) Zero Sequence Ground Relay

[ 50 GS , 51 GS ]

- ใช้หม้อแปลงกระแสแบบ Window ล้อมรอบสำยเฟสทัง้สำม

รปูท่ี 5.21 Zero Sequence Ground Relay

50 G

65

(3) Neutral Ground Relay [ 51G ] - ขณะเกิดกระแสผิดพร่องลงดิน กระแสผิดพร่องจะไหลกลบัไปท่ีจดุ

Neutral ของหม้อแปลง หรือเคร่ืองก ำเนิดไฟฟ้ำ

50 G

รปูท่ี 5.22 Neutral Ground Relay

66

3. รีเลยก์ระแสเกินแบบมีทิศทำง

(Directional Overcurrent Relay) [ 67 ]

- ใช้กบัวงจรท่ีมีแหล่งจ่ำยไฟหลำยแหล่ง หรือท่ีมีวงจรเป็น Loop

- เมื่อเกิดผิดพร่องขึน้ กระแสผิดพร่องไหลได้ 2 ทำง

- ก ำหนดปริมำณอ้ำงอิง (Reference or Polarized Source)

- รีเลยจ์ะท ำงำนในบริเวณ Positive Torque

เส้นไวสดุ Maximum Torque Line

หรือ Maximum Torque Angle ( MTA )

67

Positive Torque

Negative Torque

Minimum Pickup Current

Position Of OperatingCurrentMaximum Torque

OperatingCurrent

Angle Of MaximunTorque Operizing Voltage or

Current

รปูท่ี 5.23 ลกัษณะสมบติัรีเลยก์ระแสเกินแบบมีทิศทำง

68

รปูท่ี 5.24 รีเลยป้์องกนักระแสผิดพร่องลงดินแบบมีทิศทำง

87 G

Polarizing Input

Operating Current

AUX CT

87 G

Polarizing Input

Operating Current

AUX CT

AUX CT

รีเลยป้์องกนักระแสผิดพร่องลงดินแบบมีทิศทำง

(Directional Ground Relay ) [ 67N ]

69 รปูท่ี 5.25 รีเลยก์ ำลงัแบบมีทิศทำง

32

GENTrip Direction

Line to Ground Fault

Utility System Industrial System

Trip

รีเลยก์ ำลงัแบบมีทิศทำง ( Directional Power Relay ) [ 32 ]

- ตรวจจบัทิศทำงกำรไหลของก ำลงัไฟฟ้ำ - ระบบไฟฟ้ำของสถำนประกอบกำรท่ีมีเคร่ืองก ำเนิดไฟฟ้ำ ต่อขนำนเข้ำกบัระบบของกำรไฟฟ้ำ

70

4. รีเลยร์ะยะทำง ( Distance Relay ) [ 21 ]

- รีเลยส์ ำหรบัป้องกนัสำยส่ง (Transmission Line) - Impedance ของสำยส่งเป็นสดัส่วนกบั Distance - รีเลยแ์บบน้ีจึงเรียกว่ำ Distance Relay - วดัค่ำ Impedance ท่ี จดุติดตัง้รีเลย ์ - อำจวดัค่ำ Reactance หรือ Admittance กไ็ด้ - ลกัษณะสมบติักำรท ำงำนของรีเลยแ์สดงด้วย R-X Diagram

71

รปูท่ี 5.26 รีเลยร์ะยะทำง

X

R

Reactance Relay

X

R

Mho Relay

X

R

Impedance RelayX

R

Quadrilateral Relay

X

R

Lenticular Relay

72

5. รีเลยผ์ลต่ำง ( Differential Relay ) [ 87 ]

- เป็น Relay ท่ีมีควำมไวมำกท่ีสดุ

- ใช้ป้องกนักำรผิดพร่องภำยใน (Internal Fault)

ของมอเตอร ์ เครื่องก ำเนิดไฟฟ้ำ หม้อแปลงไฟฟ้ำ

- เปรียบเทียบกระแสจำกCT 2 ตวัของเฟสเดียวกนั

ถ้ำกระแสผลต่ำงมำกกว่ำค่ำ Pick Up Relay จะท ำงำน

73 รปูท่ี 5.28 Overcurrent Differential Relay

To TripCircuit

Overcurrent Relay

Operating winding

Three Phase AC Machine

Current Transformer

Overcurrent Differential Relay

- เป็นชนิดท่ีง่ำย

74

Percentage Differential Relay

- มีขดลวด 2 ชุด

Operating Coil

Restraining Coil

- กระแสท่ีผำ่น Operating Coil

I0 = I2 - I1

- กระแสท่ีผำ่น Restraining Coil

2

2I

1I

ค่าเฉลี่ย

75

Operating ZoneOperateCurrent

I0 = I

2 - I

1

Restraint Current I2 + I

1

2

- แก้ปัญหำ

CT คณุสมบติัไม่เหมือนกนั

CT Saturation

รปูท่ี 5.30 ลกัษณะสมบติั Fixed Percentage Relay

76

รปูท่ี 5.31 ลกัษณะสมบติั Variable Percentage Relay

Operating ZoneOperateCurrent

I0 = I

2 - I

1

Restraint Current I2 + I

1

2

NonoperatingZone

77

6. รีเลยก์ระแสสมดลุ

( Phase Balance Current Relay ) [ 46 ]

- ตรวจจบักระแสไม่สมดลุ

- กระแสไม่สมดลุเกิด Negative Sequence Current

- กำรป้องกนัใช้

Negative Sequence Relay ( 46 )

78

รปูท่ี 5.32 รีเลยซิ์งโครไนซ ์

G

25

VT

VT

To Load

Diatribution Bus

Synchronizing Relay

Generator Breakerto be Closed

7. รีเลยซิ์งโครไนซ์ (Synchronism Check andSynchronizing Relay ) [ 25 ]

- ต่อขนำนวงจรไฟฟ้ำต้องตรวจสอบควำมถ่ี, แรงดนั, มมุเฟสของแรงดนั

- ใช้ในระบบท่ีจะน ำมำขนำนกนัอย่ำงอตัโนมติั

79

8. รีเลยแ์รงดนั (Voltage Relay) - แรงดนัเกิน

Overvoltage Relay [ 59 ]

- แรงดนัต ำ่

Undervoltage Relay [ 27 ]

- Voltage Balance Relay [ 60 ]

- Negative Sequence Voltage Relay

80

9. Phase Sequence Voltage or Reverse Phase Voltage Relay [ 47 ] - ป้องกนักำรกลบั Phase ของระบบไฟฟ้ำ - เพ่ือป้องกนัไม่ให้มอเตอรห์มุนกลบัทำง ซ่ึงอำจท ำควำมเสียหำยต่อเครือ่งจกัร

81

10. รีเลยค์วำมถี่ ( Frequency Relay ) [ 81 ]

- ตรวจจบัควำมถ่ีของระบบไฟฟ้ำ หรืออตัรำกำรเปล่ียนแปลงควำมถ่ี

- ถ้ำพบว่ำควำมถ่ีต ำ่กว่ำค่ำท่ีตัง้ไว้รีเลยจ์ะท ำงำน

- นิยมใช้ในกำรท ำ Load Shedding

82

11. รีเลยค์วำมร้อน ( Thermal Relay ) [ 49 ] - ใช้ป้องกนัอปุกรณ์ในระบบดงัน้ี

Motor

Generator

Transformer

- มี 2 ชนิด

(1) Replica Type Temperature Relay

(2) Temperature Relay

83

1. Replica Type Temperature Relay - ท ำงำนด้วยควำมรอ้นท่ีเกิดจำกกระแส - แบบ Bimetal - ใช้กบั Motor ขนำดเลก็

2. Temperature Relay - ท ำงำนร่วมกบั Temperature Instrument , Thermal Detector, Thermal Couple - ใช้ป้องกนัขดลวดของเครื่องก ำเนิดไฟฟ้ำ, มอเตอร ์หม้อแปลง

84

12. รีเลยค์วำมดนั ( Pressure Relay ) [63]

- ตรวจจบัอตัรำกำรเพ่ิมกำ๊ซ กำรสะสมของกำ๊ซ เช่น ในหม้อแปลงฉนวนน ้ำมนั - ใช้ในกำรป้องกนัหม้อแปลงเป็นหลกั

สวสัด ี