डिस्टेंस रिले: प्रकार, आरेख और कार्य सिद्धांत

स्थिरता बनाए रखने और यह सुनिश्चित करने के लिए कि उपकरण क्षतिग्रस्त न हों, आधुनिक बिजली प्रणालियों को दोषों के विश्वसनीय और चयनात्मक अलगाव की आवश्यकता होती है। ट्रांसमिशन लाइनों पर उपयोग किए जाने वाले सबसे शक्तिशाली और लोकप्रिय सुरक्षात्मक उपकरणों में से एक दूरी रिले है।

पारंपरिक ओवरकरंट रिले के विपरीत, जो किसी भी स्थिति में ट्रिप हो जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप अत्यधिक करंट उत्पन्न होता है, तथा कोई गति या सटीकता प्रदान नहीं करते, दूरी रिले रिले और दोष बिंदु के बीच प्रतिबाधा को मापते हैं, इस प्रकार सुरक्षा योजना को गति और सटीकता दोनों प्रदान करते हैं।

दूरी रिले क्या है?

डिस्टेंस रिले प्रोटेक्शन को पावर सिस्टम में रिले प्रोटेक्शन के एक भाग के रूप में परिभाषित किया गया है जो रिले और फॉल्ट पॉइंट के बीच की दूरी के आधार पर दोषों का पता लगाता है और उन्हें अलग करता है। ओवरकरंट रिले के विपरीत, जो केवल करंट के परिमाण पर प्रतिक्रिया करता है, एक डिस्टेंस रिले लाइन की प्रतिबाधा को मापता है, जो फॉल्ट की दूरी के अनुसार बदलता रहता है। यदि मापी गई प्रतिबाधा किसी विशिष्ट क्षेत्र के लिए दिए गए पूर्वनिर्धारित मान से कम हो जाती है, तो यह फॉल्ट को इंगित करता है, जो आम तौर पर रिले की ट्रिप क्रिया को ट्रिगर करता है।

लोकप्रिय शब्द "प्रतिबाधा रिले" का उपयोग दूरी रिले के पर्याय के रूप में किया गया है क्योंकि काम करने में मूल विचार लाइन प्रतिबाधाओं को मापने पर आधारित है। इसलिए, इस प्रकार के रिले का दायरा ट्रांसमिशन लाइन की सुरक्षा के लिए उपयुक्त है जहाँ दोष का पता लगाने में तेज़ संचालन और सटीकता अनिवार्य है।

ये उपकरण दूरस्थ सुरक्षात्मक रिले के उच्च-वोल्टेज सबस्टेशनों पर स्थापित किए जाते हैं, जो लंबी लाइनों को शॉर्ट सर्किट, लाइन-ग्राउंड दोषों और अन्य असामान्य स्थितियों के प्रभावों से बचाने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।

इसलिए, यदि आप दूरी रिले के बारे में पूछताछ कर रहे हैं, तो वे बुद्धिमान दोष पहचान उपकरण हैं जो आधुनिक विद्युत प्रणाली सुरक्षा में विश्वसनीयता और चयनात्मकता को बढ़ाते हैं।

दूरी रिले आरेख

डिस्टेंस रिले का आरेख बताता है कि रिले का काम किस तरह से पावर सिस्टम के भीतर प्रतिबाधा माप पर आधारित है। सामान्य लेआउट रिले यूनिट, वोल्टेज और करंट ट्रांसफॉर्मर (VT और CT), और एक ट्रांसमिशन लाइन दिखाता है।

दूरी रिले आरेख का मूल विवरण इस प्रकार है:

•  सी.टी. और वी.टी.: लाइन धारा और वोल्टेज का मापन करें।

•  रिले यूनिट: यह प्रतिबाधा की गणना करता है जेड=वी / आई

•  प्रतिबाधा क्षेत्र: परिभाषित क्षेत्र जो यह निर्धारित करते हैं कि कोई दोष ट्रिप रेंज में है या नहीं।

•  ट्रिप सर्किट: यह तब सक्रिय होता है जब संबंधित दोष किसी दिए गए प्रतिबाधा क्षेत्र के अंतर्गत आता है।

दूरी रिले के अनुप्रयोग

डिस्टेंस रिले हाई-वोल्टेज ट्रांसमिशन लाइनों की जीवन रेखा हैं। वे विशेष रूप से हाई-वोल्टेज ट्रांसमिशन लाइनों की सुरक्षा के लिए अभिप्रेत हैं। चूँकि दोषों का पता केवल धाराओं या वोल्टेज मानों के बजाय लाइन प्रतिबाधा के अनुसार लगाया जा सकता है, इसलिए डिस्टेंस रिले उत्कृष्ट चयनात्मक और विश्वसनीय सुरक्षा प्रदान करते हैं।

ट्रांसमिशन लाइन संरक्षण

दूरस्थ सुरक्षा रिले का सबसे आम उपयोग ओवरहेड और भूमिगत ट्रांसमिशन लाइनों को लाइन-टू-ग्राउंड, लाइन-टू-लाइन या तीन-चरण शॉर्ट सर्किट जैसे दोषों से सुरक्षित रखना है।

ट्रांसफॉर्मर और जेनरेटर के लिए बैकअप सुरक्षा

डिस्टेंस रिले डिफरेंशियल या ओवरकरंट प्रोटेक्शन स्कीम के विफल होने की स्थिति में बैकअप प्रोटेक्शन के रूप में काम करते हैं। वे जटिल ग्रिड सिस्टम में दोषपूर्ण घटकों के अलगाव को सुनिश्चित करते हैं।

लंबी फीडर लाइनों का संरक्षण

दूरस्थ रिले, ग्रामीण क्षेत्रों में लम्बी दूरी तक फैली फीडर लाइनों में दोषों के त्वरित और प्रभावी पृथक्करण के लिए क्षेत्र-आधारित सुरक्षा प्रदान करते हैं।

बहु-क्षेत्रीय दोष का पता लगाना

ये रिले कुछ निश्चित समय विलंब सेटिंग के साथ कई ज़ोन में काम करते हैं। यह ज़ोनिंग परिष्कृत प्रणालियों में काम करती है जिसमें सुरक्षा और बैकअप कार्यों के ओवरलैप की आवश्यकता होती है।

पावर ग्रिड में इंटरकनेक्शन लाइनें

जैसे-जैसे हमारे विद्युत ग्रिड आपस में अधिकाधिक रूप से जुड़ते जा रहे हैं, दोषपूर्ण लाइनों का पता लगाकर तथा उन्हें पृथक करके ग्रिड में स्थिरता बनाए रखने के लिए प्रतिबाधा रिले का महत्व बढ़ता जा रहा है, ताकि श्रृंखला में व्यवधान को रोका जा सके।

एचवीडीसी और ईएचवी प्रणालियाँ

उच्च वोल्टेज प्रत्यक्ष धारा और अतिरिक्त उच्च वोल्टेज नेटवर्क में, दूरी-संवेदनशील सुरक्षा के लिए तीव्र-क्रियाशील दूरी रिले किसी भी आवश्यक स्थिति में भरोसेमंद रूप से काम करेगा।

दूरी रिले का कार्य सिद्धांत

दूरी रिले प्रतिबाधा की माप के आधार पर कार्य करता हैरिले के स्थान से ट्रांसमिशन लाइन पर दोष के स्थान तक प्रतिबाधा (Z) को मापा जाता है। चूँकि प्रतिबाधा लाइन की लंबाई के साथ दूरी के सीधे आनुपातिक होती है, इसका मतलब है कि रिले बहुत प्रभावी ढंग से यह अनुमान लगाने में सक्षम है कि दिया गया दोष खुद से कितनी दूरी पर है।

जब गणना की गई प्रतिबाधा पूर्वनिर्धारित सीमा से नीचे गिर जाती है, तो रिले यह निर्धारित करता है कि उसके संरक्षण क्षेत्र में कोई दोष मौजूद है और दोषपूर्ण खंड को अलग करने के लिए एक ट्रिप सिग्नल भेजता है।

यह कैसे काम करता है:

इनपुट सिग्नल

दूरी रिले लाइन पर स्थापित वोल्टेज ट्रांसफार्मर (VTs) और करंट ट्रांसफार्मर (CTs) से वोल्टेज और करंट इनपुट प्राप्त करता है।

प्रतिबाधा गणना

प्रतिबाधा की गणना सूत्र द्वारा की जाती है, जेड = वी / आई, जहाँ V वोल्टेज है और I धारा है, रिले लगातार संरक्षित लाइन की प्रतिबाधा की गणना कर रहा है।

क्षेत्र तुलना

मापी गई प्रतिबाधा की तुलना निर्धारित मानों से की जाती है, जो तुलना के तहत क्षेत्र (क्षेत्र 1, क्षेत्र 2, क्षेत्र 3) के साथ मेल खाता है। प्रत्येक क्षेत्र में उसके कार्य समय से जुड़ी दूरी की एक निश्चित सीमा होगी।

यात्रा अनुशंसाएँ

यदि प्रतिबाधा किसी क्षेत्र की सीमा के भीतर आती है, तो दूरी संरक्षण रिले एक ट्रिप सिग्नल जारी करता है:

•  जोन 1: निकटवर्ती दोषों के लिए तात्कालिक ट्रिपिंग।

•  जोन 2 और 3: दूरस्थ दोषों या बैकअप सुरक्षा के लिए समय-विलंबित ट्रिपिंग।

दिशात्मक तत्व (यदि आवश्यक हो):

कुछ रिले में एक दिशात्मक तत्व शामिल होता है, जैसे कि MHO रिले, जो यह जांचता है कि खराबी आगे की दिशा में है; ऐसा किसी भी गलत संचालन से बचने के लिए किया जाता है।

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दूरी रिले के प्रकार

दूरी रिले को दोष की उपस्थिति और स्थान को स्थापित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले रिले की संपत्ति के अनुसार वर्गीकृत किया जा सकता है। प्रत्येक प्रकार प्रतिबाधा, प्रतिक्रिया, प्रवेश, या संचालन में समय कारक के आधार पर अपने तरीके से व्यवहार करता है। बिजली प्रणाली के विभिन्न भागों के लिए सुरक्षा योजना के चयन को निर्धारित करने में दूरी रिले प्रकार का महत्व है।

प्रतिबाधा रिले

प्रतिबाधा रिले तब शुरू की जाती है जब रिले स्थिति और दोष के बीच मापी गई प्रतिबाधा एक स्थापित मूल्य से कम होती है। यह दूरी संरक्षण रिले के सबसे सरल प्रकारों में से एक है, जिसे आमतौर पर RX (प्रतिरोध-प्रतिक्रियाशील) तल में एक वृत्ताकार रिले के रूप में वर्णित किया जाता है।

प्रतिबाधा रिले में दिशात्मक विशेषताएं नहीं होती हैं, इसलिए वे अपने आप में अग्र और पश्च दोषों के बीच अंतर नहीं कर सकते हैं, जब तक कि उन्हें दिशात्मक तत्व के साथ पूरक न किया जाए।

प्रतिक्रिया रिले

प्रतिक्रिया रिले केवल प्रतिबाधा के प्रतिक्रिया भाग पर काम करता है। यह इसे उच्च-प्रतिरोध दोषों का पता लगाने के लिए विशेष रूप से उपयोगी बनाता है जहां प्रतिरोधक घटक महत्वपूर्ण है। इसकी परिचालन विशेषता प्रतिबाधा तल में R-अक्ष के समानांतर एक सीधी रेखा है।

प्रतिक्रिया रिले को आमतौर पर छोटी लाइनों पर ग्राउंड-फॉल्ट सुरक्षा के लिए माना जाता है, जहां प्रतिरोधक घटकों से अन्य रिले के सही संचालन में हस्तक्षेप की उम्मीद की जा सकती है।

प्रवेश या एमएचओ रिले

यह सर्वविदित है कि MHO रिले या प्रवेश रिले का मूल कार्य सिद्धांत यह है कि जब भी मापी गई प्रवेश सीमा मानदंड से ऊपर जाती है, तो यह एक परिचालन स्थिति विकसित करता है। इसमें एक दिशात्मक वृत्ताकार विशेषता होगी जो RX आरेख में मूल से होकर गुजरती है।

इसलिए, यह स्वाभाविक रूप से इसे एक दिशात्मक रिले बनाता है और दोष दिशा का पता लगाने से संबंधित अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक इसकी विशेषताओं के कारण लंबी ट्रांसमिशन लाइनों और इंटरलिंक्स के लिए बहुत उपयुक्त है। MHO रिले का उपयोग आमतौर पर अधिकांश आधुनिक प्रकार के डिजिटल डिस्टेंस रिले सिस्टम के लिए किया जाता है।

निश्चित दूरी रिले

जब भी मापी गई प्रतिबाधा एक निश्चित निर्धारित मान से कम हो जाती है, तो निश्चित दूरी रिले ट्रिप हो जाती है, लेकिन बिना किसी जानबूझकर समय की देरी के। इसलिए, यह सबसे तेज़ सुरक्षा है और मुख्य रूप से ज़ोन 1 (तात्कालिक) सुरक्षा के लिए लागू होती है, जहाँ रिले स्थान के करीब दोष होने की संभावना होती है। वे ट्रिपिंग निर्णयों और बहुत आसान समन्वय के लिए काफी स्पष्ट और कठोर सीमा प्रदान करते हैं।

समय-दूरी रिले

समय-दूरी रिले प्रतिबाधा-आधारित संचालन को समय विलंब तत्व के साथ जोड़ती है। रिले स्थान से दोष जितना दूर होगा (यानी, प्रतिबाधा जितनी अधिक होगी), रिले को संचालित होने में उतना ही अधिक समय लगेगा।

यह समय ग्रेडिंग डाउनस्ट्रीम और अपस्ट्रीम रिले के साथ बेहतर समन्वय की अनुमति देता है, जिससे यह बहु-क्षेत्रीय सुरक्षा योजनाओं के लिए आदर्श बन जाता है।

दूरी रिले के लाभ

डिस्टेंस रिले व्यावहारिक रूप से कई लाभ प्रदान करते हैं, जो उच्च-वोल्टेज ट्रांसमिशन सिस्टम में सबसे पसंदीदा सुरक्षा उपकरणों में से एक है। इस प्रकार के रिले विद्युत दूरी को धारा और वोल्टेज के विपरीत मापता है। इसलिए, वे बहुत सटीक और अच्छे स्तर तक हैं, और लगभग किसी भी दोष की स्थिति में विश्वसनीय हैं।

दूरी संरक्षण रिले के मुख्य लाभ:

चयनात्मक दोष पृथक्करण

डिस्टेंस रिले केवल लाइन के दोषपूर्ण हिस्से को अलग करते हैं, जिससे बाकी बिजली प्रणाली में न्यूनतम व्यवधान सुनिश्चित होता है। यह चयनात्मक ट्रिपिंग क्षमता सिस्टम स्थिरता और सेवा निरंतरता में सुधार करती है।

तेज़ और प्रभावी संचालन

जबकि दूरस्थ सुरक्षा रिले निकट-समीप दोषों के लिए जोन 1 में लगभग तत्काल प्रचालन करता है, एक पृथक वियोजन होता है तथा उपकरण पर क्षति को सीमित करता है।

क्षेत्रवार संरक्षण

मल्टी-ज़ोन डिस्टेंस रिले छोटी, मध्यम और लंबी दूरी के लिए ग्रेडेड सुरक्षा के लिए एक उत्कृष्ट समाधान प्रदान करते हैं। यह अंतर्निहित लचीलापन पड़ोसी रिले और सिस्टम के साथ बहुत आसान समन्वय की अनुमति देता है।

लोड करंट में बदलाव से प्रभावित नहीं

ओवरकरंट रिले के विपरीत, डिस्टेंस रिले सीधे लोड वेरिएशन या करंट परिमाण से प्रभावित नहीं होते हैं। इसका मतलब है कि प्रतिक्रिया पूरी तरह से प्रतिबाधा पर आधारित है और इसलिए लोड की स्थिति की परवाह किए बिना गलती का पता लगाने का आश्वासन देता है।

संचार लिंक की आवश्यकता कम हो गई

दूरस्थ रिले से सबस्टेशनों के बीच जटिल संचार लाइनों को समाप्त करने या कम करने की उम्मीद की जाती है, विशेष रूप से समय-श्रेणीबद्ध सुरक्षा क्षेत्रों का उपयोग करते समय।

उच्च-वोल्टेज अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्तता

अपनी उच्च सटीकता और विश्वसनीयता के कारण दूरस्थ रिले, EHV और UHV संचरण लाइन विफलताओं के विरुद्ध सुरक्षा के लिए बहुत उपयुक्त हैं।

निष्कर्ष

डिस्टेंस रिले बिजली प्रणाली की सुरक्षा के लिए अविश्वसनीय रूप से महत्वपूर्ण उपकरण हैं जो केवल विद्युत दूरी के बजाय विद्युत दूरी के आधार पर दोष का पता लगाने के लिए अत्यधिक सटीकता, गति और विश्वसनीयता प्रदान करते हैं। वे प्रतिबाधा की गणना करके और दोष के बिंदु को सटीक रूप से निर्धारित करके और सिस्टम में गड़बड़ी को कम करने और सबसे सुरक्षित स्थितियों की गारंटी देने के लिए ट्रिपिंग क्रियाएं शुरू करके इसे प्राप्त करते हैं।

विभिन्न प्रकार के डिस्टेंस रिले हैं जिनमें प्रतिबाधा रिले, प्रतिक्रिया रिले, MHO रिले और बहुत कुछ शामिल हैं। प्रत्येक अलग-अलग सुरक्षा परिदृश्यों के लिए उपयुक्त है।

उच्च-वोल्टेज ट्रांसमिशन नेटवर्क में यह व्यापक अनुप्रयोग ग्रिड स्थिरता और परिचालन दक्षता के लिए उनकी मजबूत योग्यता को मान्य करने में एक लंबा रास्ता तय करता है। जैसे-जैसे डिजिटल रिलेइंग तकनीक विकसित होती जा रही है, भविष्य के स्मार्ट ग्रिड परिदृश्यों में डिस्टेंस प्रोटेक्शन रिले महत्वपूर्ण भूमिका निभाएंगे।