30.8 : Relè differenziali

I relè differenziali vengono utilizzati per proteggere generatori, sbarre e trasformatori confrontando grandezze elettriche in punti diversi. Quando si verifica un guasto, la differenza di corrente tra i due punti attiva il relè, aprendo l'interruttore. In condizioni normali, la corrente che entra (i_1) e che esce (i_2) da un generatore sono uguali. Quando si verifica un guasto, tuttavia, queste correnti diventano disuguali e la corrente differenziale scorre nella bobina di azionamento del relè, causandone lo scatto. Un relè differenziale elettromeccanico, noto come relè a bilanciere, funziona in base al confronto delle forze elettromagnetiche generate dalla corrente differenziale. Il relè scatta quando la forza sulla bobina di azionamento supera la forza di contenimento. La condizione per il funzionamento del relè è data da:

La protezione della sbarra di distribuzione si ottiene utilizzando relè differenziali per rilevare guasti all'interno della zona della sbarra. Il relè funziona quando la somma delle correnti in entrata e in uscita dalla sbarra non è zero, indicando un guasto.

La protezione differenziale per i trasformatori è più complessa a causa della presenza di avvolgimenti e rapporti di spire diversi. Quando il trasformatore funziona in condizioni normali e senza guasti interni, le correnti primaria e secondaria, regolate dai rispettivi rapporti del trasformatore di corrente (TC), dovrebbero bilanciarsi. Ma in caso di guasto interno, la corrente differenziale scorre attraverso la bobina di azionamento del relè, facendola scattare.

Per i trasformatori trifase, i TC devono essere collegati correttamente per tenere conto degli sfasamenti causati dagli avvolgimenti del trasformatore. Ciò garantisce che le correnti secondarie siano in fase, impedendo il funzionamento errato del relè. Per i trasformatori Y-Δ, i TC sul lato Y devono essere collegati a Δ e i TC sul lato Δ devono essere collegati a Y.

I metodi di protezione differenziale sono stati adattati a varie configurazioni di trasformatori, tra cui trasformatori multi-avvolgimento, trasformatori di regolazione dell'angolo di fase e trasformatori con connessioni speciali.