333ـ استفاده از رله بوخهلتس، خاص ترانسفورماتورهای روغنی است و بنابارین در ترانسفورماتورهای خشک، دلیلی برای استفاده وجود ندارد. در اینگونه ترانسفورماتورها، برای آشکار نمودن اشکالات داخلی ترانسفورماتور، از رلههای جریانی طرف فشار قوی و یا رله دیفرنسیال استفاده میشود.
334ـ جریان نامی طرف 63 کیلو ولت:
جریان نامی طرف 20 کیلو ولت:
335ـ C.Tهای موجود در بازار کشورها، نورمهای خاصی دارد. نورم نزدیک به جریان 275 آمپر، برای طرف 63 کیلو ولت، 300 آمپر است که انتخاب میشود. نورم نزدیک به جریان 866 آمپر، برای طرف 20 کیلو ولت، 1000 آمپر است که انتخاب میگردد. با چنین انتخابی، اختلاف جریانی بین دو طرف ترانسفورماتور (در قسمت ثانویه) بوجود میآید که به طریقی جبران میشود.
336ـ راه از بین بردن اختلاف جریان طرفین در این حالت، استفاده از ترانسفورماتور تطبیق (Matching Tr.) است که همانند ترانسفورماتورهای قدرت، سر (Tap)های مختلفی دارد و آن سری استفاده میشود که اختلاف جریان دو طرف را به حداقل رساند. ترانسفورماتور تطبیق باید همان گروهبرداری ترانسفورماتور قدرت را داشته باشد تا اختلاف ناشی از چرخش فازها در طرفین را جبران نماید. البته به هر مقدار هم که توازن بین جریانهای دو طرف را فراهم کنیم، باز هم در شرایطی اختلاف جریان وجود خواهد داشت، خصوصاً هنگامی که تپ ترانسفورماتور اصلی در مقادیر حداکثر یا حداقل قرار میگیرد. لذا برای پایدار کردن رله دیفرنسیال، این اختلاف را به عنوان حداقل تنظیم جریان عملکرد آن منظور میکنیم تا در شرایط کار ترانسفورماتور و بروز اتصالهای کوتاه خارج از محدوده رله دیفرنسیال، عملکرد بیمورد و قطع ناخواسته ترانسفورماتور اتفاق نیفتد.
337ـ این وضعیت برای ترانسفورماتور قدرت به حالت بیباری معروف است. در این وضعیت از اولیه فقط جریان مغناطیس کننده (Im) عبور میکند که حدود 1/0 جریان نامی است و بنابراین مقدار کمی دارد و این مقدار در جریان پایدار کننده و تنظیم شده روی رله دیفرنسیال قبلاً لحاظ شده و مانع از عملکرد بیمورد رله به هنگام برقرار کردن ترانسفورماتور خواهد شد.
338ـ هر یک از المانهای خط، کابل و ترانسفورماتور، به هنگام برقدار شدن، جریان زیادی میکشند که به جریان هجومی (Inrush Current) معروف است، اما به تدریج از مقدار آن کاسته شده و با تبعیت از منحنی میرائی خاص خود، به حد ثابت و پایدار (Steady State) میرسد. این جریان شامل دو مؤلفه است، یکی D.C و دیگری A.C. مؤلفه D.C عبارت از همن منحنی میرا شونده است و منحنی A.C نیز همان منحنی سینوسی جریان است که بر منحنی میرا شونده D.C سوار شده و مجموعاً یک منحنی سینوسی میرا شونده را میسازند.
این جریان مرکب، غالباً با هارمونیکهای زوج همراه است و از همین خاصیت زوج بودن هارمونیکهای همراه با جریان هجومی، در جهت مصونسازی رله دیفرنسیال ترانسفورماتور استفاده میکنند. زمان تداوم جریان هجومی در کابل یا ترانسفورماتور و یا به اصطلاح ثابت زمانی آن، بستگی به مشخصه راکتانس سلفی و رزیستانس کابل یا ترانسفورماتور دارد. هرچه راکتانس سلفی (XL) بیشتر و رزیستانس (R) کمتر باشد، ثابت زمانی بزرگتر بوده و جریان هجومی دیرتر به حالت پایدار میرسد. جریان هجومی در کابلها غالباً باعث نگیر شدن فیدرها میشود، زیرا که اندازه دامنه جریان در لحظه وصل فیدر، بیشتر از مقدار تنظیمی رله جریانی (از نوع زمان ثابت) بوده و باعث تحریک آن میگردد.
در ترانسفورماتور نیز بدلیل کشده شدن جریان مغناطیس کننده در طرف اولیه، بین دو طرف اختلاف ایجاد شده موجب تحریک رله دیفرنسیال میگردد و از همین رو تمهیدی اندیشیده شده و یک رله حساس به هارمونی زوج که در درون رله دیفرنسیال تعبیه شده، در لحظه وصل ترانسفورماتور، تحریک شده و مدار فرمان قطع رله دیفرنسیال را برای مدت زمان کوتاهی باز میکند تا ترانسفورماتور بتواند جریان هجومی را پشت سر گذاشته برقدار شود.
339ـ حفاظت دیفرنسیالی برای حفاظت ترانسفورماتور در مقابل کلیه اتصالیهایی که در محدوده واقع بین ترانسفورماتورهای جریان طرفین ترانسفورماتور قدرت اتفاق میافتند بکار میرود و بنابراین به هر دلیل که جریانهای ورودی و خروجی ترانسفورماتور قدرت از تعادل خارج شود، رله تحریک میشود؛ حتی اگر این عدم تعادل، بواسطه اتصالی بین خروجی یکی از بوشینگها با بدنه ترانسفورماتور باشد.
340ـ حفاظت بدنه ترانسفورماتور قدرت را در مواردی بکار میبریم که از رله دیفرانسیال برخوردار نباشیم. در این موارد، برای آنکه ترانسفورماتور در برابر اتصالیهای واقع بر بدنه ترانسفورماتور (مثل اتصالی یکی از سیمهای خروجی از بوشینگها با بدنه) حفاظت شود، مجبور هستیم جریان برقرار شده در بدنه را از یک نقطه معین به زمین هدایت کنیم تا قابل اندازهگیری و کنترل باشد. از همین رو چهار چرخ ترانسفورماتور را با قرار دادن ایزولاسیون کافی (مثل لایههای فیبر شیش) از زمین عایق کرده و بدنه را فقط توسط یک سیم و با واسطه یک C.T زمین میکنیم تا هنگام بروز اتصالی و عبور جریان فاز از بدنه به زمین، رله جریانی متصل به خروجی C.T، فرمان قطع طرفین ترانسفورماتور را صادر کند. توجه شود که در این نوع حفاظت لازم است کلیه جعبههای حاوی وسائل و مدارات الکتریکی متصل به بدنه ترانسفورماتور، از بدنه ترانسفورماتور ایزوله شوند زیرا که در غیر اینصورت با ایجاد اتصالی هر یک از این مدارات با بدنه، موجبات عمل رله بدنه و قطع ترانسفورماتور فراهم میآید.
341ـ وقتی بخواهیم یک مسیر طولانی مثلاً یک کابل به طول 20 کیلومتر را به روش دیفرنسیالی و با قرار دادن و C.T در طرفین حفاظت کنیم دچار مشکل میشویم. یک مشکل این است که سیمهای رفت و برگشت طرفین هزینه بر و ثانیاً دارای امپدانس قابل توجه و همین طور تلفات زیاد میشود. مشکل دوم آن است که به هنگام جریان دادن کابل، جریانهای ابتدا و انتهای کابل به دلیل پدیده جریان هجومی و نیز به دلیل عبور جریان خازنی در طول مسیر، متفاوت خواهد شد و همچنین مشکل تنظیمات رله برای بارهای مختلف را نیز باید به این مشکلات افزود. به این دلایل، کاری میکنیم که به جای مقایسه جریانها در طرفین، جریانها را در محل خود به ولتاژ بسیار کم تبدیل نموده (توسط ترانس اکتور) و آنگاه مقدار این ولتاژها را به صورت فرکانس به طرف دیگر مدار مخابره و با نظیر خود مقایسه کنیم. این روش، شمای سادهای است از طرح رله دیفرنسیال طولی. اصطلاح طولی در برابر حفاظت عرضی که خاص حفاظت از وسایل با ابعاد محدود (مثل ترانسفورماتور یا ژنراتور) میباشد، بکار میرود.
342ـ از آنجا که هر دو ولتاژ A.C و D.C داخل پست با زمین پست ارتباط دارند، اتصال هر یک از آنها به بدنه ترانسفورماتور و در نتیجه زمین پست (از طریق سیمی که بدنه را به زمین متصل میکند)، باعث عبور جریان اتصالی و در نهایت تحریک رله بدنه و فرمان قطع ترانسفورماتور میشود.
343ـ فرمان رله بدنه ترانسفورماتور، لحظهای و بدون تأخیر است، زیرا که اتصال ایجاد شده در بدنه ترانسفورماتور را میباید بدون فوت وقت و پیش از وارد آمدن خسارت به ترانسفورماتور قطع کند. در مواردی هم اتصالی واقع در بدنه ترانسفورماتور میتواند ناشی از حوادث انسانی باشد، نظیر مواقعی که تعمیرکار در بالای ترانسفورماتور مشغول کار است و ترانسفورماتور به اشتباه برقدار میشود (در سیستمهای فیدر ترانسی) و طبیعاً تأخیر در قطع جایز نیست.
344ـ رله بدنه ترانسفورماتور فقط در موارد برقدار شدن بدنه تحریک میشود. بنابراین بروز اتصال حلقه در ترانسفورماتور (بدون آنکه سیم پیچ به بدنه اتصالی کند)، بدنه ترانسفورماتور را برقدار نمیکند تا موجب عملکرد رله بدنه گردد.
345ـ هر عاملی که باعث عبور جریان از رله بدنه (بیش از حد تنظیمی آن) گردد، عملکرد رله را باعث خواهد شد از جمله جریان بسیار زیاد ناشی از صاعقهای که به ترانسفورماتور برخورد میکند.
347ـ برای برقراری جریان، طبیعی است که باید مدار بستهای وجود داشته باشد. به عبارت دیگر، جریان از طریق فاز اتصالی شده با بدنه، به زمین میریزد و از مسیر نوترال شبکه و ترانسفورماتور نوتر به شبکه و نهایتاً به نقطه اتصالی برمیگردد. چنانچه نوترال شبکه باز باشد، بستگی به این خواهد داشت که صفر ستاره پست بعدی زمین شده باشد یا نه. اگر زمین شده باشد، عملکرد رله بدنه بستگی به امپدانسهای مسیر خواهد داشت و در صورتیکه زمین نشده باشد، طبیعتاً مسیر جریان برقرار نبوده و رله بدنه عمل نخواهد کرد. البته در هر حال، مقداری جریان خازنی وجود خواهد داشت اما این جریان خازنی به تنهایی به آن مقداری نمیرسد که تحریک رله بدنه را فراهم آورد. در خصوص مسأله مورد اشاره، این مدار بسته، به صورت شکل زیر خواهد بود.
348ـ از عوامل عمده تخریب ترانسفورماتورهای قدرت، افزایش درجه حرارت ناشی از اضافه بارها و تنشهای دینامیکی ناشی از جریانهای اتصال کوتاه است. اضافه ولتاژهای ناشی از امواج سیار (مربوط به صاعقه و کلید زنیها) نیز معمولاً آثار بسیار سوئی بر ترانسفورماتورها و ژنراتورها و موتورهای بزرگ باقی میگذارد. کاهش فرکانس نیز که موجب افزایش شار و در نتیجه افزایش جریان میشود برای ترانسفورماتورها خسارت به بار خواهد آورد.
349ـ خیر، کاهش فرکانس قدرت در ترانسفورماتور، مطابق رابطه ، موجب کاهش راکتانس سیم پیچها شده و در ولتاژ ثابت، موجب افزایش جریان میشود. به عبارت دیگر، جریان و فرکانس شبکه در رابطه معکوس با هم قرار دارند.
350ـ خیر، رابطه جریان و شار ایجاد شده، یک رابطه مستقیم است، یعنی هرچه جریان بیشتر باشد، شار تولیدی بیشتر خواهد شد. .
351ـ خیر، همیشه مقداری از شار ایجاد شده از طریق بدنه ترانسفورماتور و مقداری هم از طریق هوا مدار خود را میبندد که به این دو شار پراکنده اتلاق میشود.
352ـ بله، شار که شکل مغناطیسی و معادل جریان الکتریکی است، موجب تلفات حقیقی بوده و ایجاد حرارت میکند. بنابراین بالا بودن مقاومت مغناطیسی هسته (رلوکتانس) که موجب کاهش شار عبوری از هسته و در نتیجه افزایش شار پراکندگی میشود به افزایش دمای بدنه کمک خواهد کرد.
353ـ رله اضافه شار به دو پارامتر ولتاژ و فرکانس حساس است. فرمول پایه به اکر گرفته شده در اینگونه رلهها معمولاً به صورت زیر است:
354ـ زیرا که این ترانسفورماتورها، بیش از ترانسفورماتورهای منصوب در پستهای واسطه و معمولی در معرض وقوع تغییرات فرکانس و تغییرات ولتاژ هستند. کاهش فرکانس افزایش جریان و افزایش شار را بدنبال دارد و اضافه ولتاژ فرکانس قدرت نیز بنوبه خود افزایش جریان و در نتیجه افزایش شار زیاد را در پی خواهد داشت و اگر این دو یعنی کاهش فرکانس و افزایش ولتاژ همزمان روی دهد، میزان افزایش شار بسیار بزرگ خواهد بود و از همین رو این رلهها به حاصل تقسیم ولتاژ بر فرکانس به گونهای حساس طراحی میشوند تا با تجاوز شار از حد معینی، ادامه روال ایجاد شده میسر نباشد. البته در این حفاظت، نیازی به عملکرد سریع نداشته و قطع آنی موردنظر نخواهد بود.
355ـ رلههای بکار رفته در پستها معمولاًاز نوع D.C است به این معنی که ولتاژ تغذیه فرمان آنها D.C میباشد و علت هم آن است که در مواقع قطع برق و خاموش شدن پست، از فرمانهای حفاظتی برخوردار باشیم. این ولتاژ D.C توسط سیستم باتریها فراهم میشود و ولتاژ مطمئنتری نسبت به ولتاژ A.C داخلی پست است. اما زمانی که ولتاژ D.C پست، به عللی قطع شود، وظیفه آشکار کردن اشکال بوجود آمده به عهده چه ولتاژی خواهد بود؟ در اینجا است که تغذیه فرمان رله قطع تغذیه D.C بعده سیستم A.C داخلی پست قرار داده میشود. بنابراین سیستم A.C نگهبان D.C و سیستم D.C هم، نگهبان وضعیت A.C پست هست.
356ـ اضافه ولتاژهای خطرناک معمولاً از طریق صاعقه و عملیات کلیدزنی ایجاد میشوند و در کار تخریب المانهای عمده شبکه مثل ژنراتورها، ترانسفورماتورها، موتورهای بزرگ و بانکهای خازنی، آن اندازه سریع هستند که حفاظت تأسیسات در مقابل آنها از عهده رلهها خارج است (سریعترین رلهها کمتر از چند میلی ثانیه بعمل درنمیآیند در حالیکه سرعت تخریب اضافه ولتاژهای سیار در میکروثانیهها صورت میگیرد.) و لذا حفاظت در برابر این پدیدهها را به برقگیرها محول میکنند. اما اضافه ولتاژهای دیگری نیز داریم که از جنس خود ولتاژ شبکه هستند که اضافه ولتاژهای فرکانس قدرت نامیده میشوند. این اضافه ولتاژها در اثر افزایش تپ ترانسفورماتورها و یا کاهش بار و امثالهم به وجود میآیند که غالباً بطئی و تدریجی هستند و در ضمن در کوتاه مدت، خسارتآمیز نیز نخواهند بود و بنابراین لزومی به عکسالعمل آنی در برابر آنها نمیباشد. معمولاً تأخیر حدود دقیقه را برای آنها منظور میکنند.
در حالات کاهش ولتاژ شبکه نیز، وضع به همین منوال است و تأخیر قابل توجهی تا صدور فرمان، قائل میشوند و گاهی نیز فقط به صدور آلارم اکتفا میکنند. اما در مواردی مثل مواقعی که ولتاژ از حد مینیممی کمتر میشود و باید وسیله جبران کننده (تپ چنجر) از عمل بیفایده باز ایستد و یا مواقعی که ولتاژ شبکه تا حد خطرناکی بالا میرود (در نیمههای شب که بار کم شده و تپ چنجر نیز در وضعیت کار اتوماتیک نمیباشد) قطع شبکه ضرورت خواهد داشت.
357ـ آرایش بانکهای خازنی در پستهای فشار قوی، معمولاً به دو صورت است: ستاره زمین شده و ستاره دوبل. نوع اخیر کاربرد فراوانتری یافته است. زیرا که حفاظت قرار داده شده روی سیم مرتبط بین صفرهای دو ستاره را میتوان بسیار حساس قرار داد تا در صورت کاهش ظرفیت هر یک از خازنها نیز، حفاظت عمل کرده بانکها را از مدار خارج کند. ضمناً در این نوع آرایش میتوان به جای ترانسفورماتور جریان از ترانسفورماتور ولتاژ نیز برای تحریک رله ولتمتریک استفاده کرده کوچکترین تغییر ولتاژ صفر ستارهها را که ناشی از تغییر ظرفیت خازنها میباشد، کنترل نمود.
358ـ خازنهای فشار قوی عناصری هستند که پس از بیبرق شدن، انرژی ذخیره شده خود را به سرعت از دست نمیدهند و معمولاً حدود 10 دقیقه طول میکشد تا به طور نسبی دشارژ شوند. برای همین هم در بانکهای خازنی، معمولاً رلهای پیشبینی میشود تا پس از بیبرق شدن بانک خازن، از برقدار شدن مجدد و بلافاصله آن جلوگیری کند (زمان وصل مجدد را یک تایمر تعیین میکند). این احتیاطها به آن دلیل است که ولتاژ باقیمانده در خازنها به هنگام برقدار شدن مجدد، گاهی ولتاژ وصل را تشدید نموده موجبات انفجار خازن را فراهم میآورد.
احتمال وقوع چنین مواردی از ناهنجاری، حتی هنگام در مدار بودن خازنها و انجام برخی عملیات کلیدزنی نیز وجود دارد و به همین علت است که در برخی پستها دستورالعملی مبنی بر قطع فیدرهای خازن پیش از انجام مانور در فیدر ترانسها رایج شده است. ناگفته نماند که اینگونه ناهنجاریها بستگی به لحظه کلیدزنی و وضعیت پلهای بریکر نیز دارد.
359ـ حفاظت واقع بر نقطه صفر ستاره دوبل خازنها بسیار حساسا ست و در صورت پایین بودن تنظیم، کوچکترین تغییر ظرفیت هر یک از واحد خازنها را دیده، فرمان قطع صادر میکند. بعضی اوقات با واقع شدن یکی از بانکهای خازنی در سایه، تغییر ظرفیت ایجاد میشود و گاهی نیز در زمستان، که یک واحد ستاره در سایه و سرما قرار میگیرد چنین قطع ناخواستهای را بوجود میآورد و لازم است قدری از حساسیت حفاظت کاسته شود.
360ـ گاهی داخل یک واحد خازنی، اتصال کوتاه بوجود میآید و جریان زیادی کشیده میشود. ضمن آنکه احتمال ترکیدن خازن نیز وجود دارد. در خازنهای نوع قدیمی که محتوی اسید خطرناک و آلودهساز میباشد، انفجار هر واحد، آلایش محیط پیرامون را دربر دارد. لذا با تعبیه فیوزلینکها از عبور زیاد جریان (به هنگام اتصالی) و باقی ماندن اتصالی برای مدتی طولانی و انفجار خازن جلوگیری میشود، ضمن آنکه از مدار خارج شدن یک واحد خازن در نقطه صفر ستاره دوبل، ایجاد نامتعادلی نموده موجب عملکرد حفاظت میگردد.
361ـ خازن جاذب جریان است و به هنگام وصل، جریان زیادی میکشد و این شارژ زیاد، ممکن است باعث انفجار آن شود، لذا به صورت سری با آن، از یک پیچک یا چوک استفاده میشود تا جریان زیاد وصل را محدود کند.
362ـ احتمال بروز اضافه ولتاژها به هنگام کلیدزنی و یا بواسطه عبور امواج سیاری که در شبکه جابجا میشود، در نقطه نصب خازنها وجود دارد و به همین لحاظ و برای زمین کردن این اضافه ولتاژها پیش از ورود به خازنها، از شاخکهای هوایی استفاده میشود. اما از آنجا که این شاخکها در جذب امواج سیار سرعت کافی ندارند، بهتر است از برقگیر استفاده شود. بد نیست بدانید که در نقطه صفر ستاره ترانسفورماتورهای قدرت نیز که احتمال بروز اضافه ولتاژها وجود دارد، برقگیر نصب میکنند.
363ـ بله، خازنی که از وضعیت نرمال خود دور میشود، بتدریج بدنه آن متورم میشود. این وضعیت در خازنهی نیم سوخته و خازنهایی که قسمتی از پلیتهای آنها دچار مشکل شده است نیز به چشم میخورد. هر چند یک قاعده به حساب نمیآید، ولی علامت خوبی است برای تشخیص سریع خازنهایی که از سلامت کامل برخوردار نیستند.
364ـ کار اصولی آن است که خازنها را بتوان در موارد لزوم در مدار آورده یا از مدار خارج کرد. استفاده از خازن در بهبودبخشی به ضریب قدرت، نقش اساسی دارد. در پستها و یا کارخانجات، ضریب قدرت در همه احوال یکسان نیست و لازم است به تناسب و به مقدار لازم از خازنها استفاده شود.
دلیل ساخت رگولاتور اتوماتیک برای در مدار آوردن خازنها نیز همین است. حال مشخص میشود که اگر یک بانک خازنی را به صورت ثابت (Fixed) به شینه مصرف اضافه کنیم، چقدر اشتباه خواهد بود، خصوصاً هنگامی که بار به کلی از مدار خارج میشود، باقی ماندن خازن در شبکه معنایی نخواهد داشت. ممکن است گفته شود که در بهبود ضریب قدرت شبکه کمک میکند اما در مواقعی هم امکان دارد که ضریب قدرت را منفی کند و این خود میتواند مشکل ساز باشد، بویژه در مواقعی که مقدار خازنها قابل توجه باشد. مثال زیر به درک خطرات احتمالی این کار کمک خواهد کرد:
یکی از فیدرهای 20 کیلو ولت پس از حدود 7 دقیقه که از قطع آن توسط اپراتور گذشته بود، منفجر شد. برای مدیران باور کردنی نبود که فیدری در حالت قطع منفجر شود. اما پس از تعویض بریکر مربوطه و نصب ثبات ضریب قدرت روی این فیدر و تهیه گراف دو هفتهای قضیه روشن گردید.
این حادثه در ایام جنگ و وفور نوبتهای خاموشی اتفاق افتاده بود. در آن هنگام مصرف کنندگان به تجربه میدانستند که پس از هر خاموشی میباید مصرفهای موتوری خود نظیر یخچال و کولر و… را از مدار خارج کنند. در روز حادثه، قطع و وصل فیدر مزبور چندین بار تکرار شده بود و مصرف کنندهها برای پرهیز از سوختن وسایل خود و تا اعاده وضعیت نرمال و ثابت، کلیه مصارف خود را از مدار خارج کرده بودند و این بار که مرکز کنترل فرمان وصل فیدر را صادر کرده بود، به شهادت نوار اسیلوگراف، در شبکه فقط مصرف خازنی وجود داشت و ضریب قدرت مقداری حدود 2/0 پیدا کرده بود و لذا وقتی دستور مجدد قطع برای فیدر مربوطه داده شده و اپراتور فیدر را قطع کرده بود، بریکر مربوطه ناتوان از خاموش کردن جرقه مانده و تداوم جرقه، پس از چند دقیقه موجب ایجاد حرارت در کنتاکتها و انفجار فیدر شده بود.
بررسیهای بعدی در شبکه منجر به کشف این واقعیت گردید که در یکی از کارخانجات تغذیه کننده از همان فیدر، یک بانک خازنی قابل توجه به صورت ثابت و بیواسطه کلید در شبکه قرار گرفته بود و در هنگامی که مصرف کنندگان خانگی (که معمولاً بار سلفی به مدار تحمیل میکنند) از مدار خارج بودند، یک بار زیاد خازنی را به فیدر تحمیل کرده بود (البته باید بار خازنی کابل منشعب از فیدر را هم در این قضیه دخیل دانست) و میدانیم که فیدرهای معمولی، توانایی قطع بارهای خازنی با ضریب قدرت کمتر از 45/0 را ندارند و لذا جرقه پس از قطع در این شرایط باقی مانده و حادثه را باعث شده بود.
365ـ برای سنجش فرکانس، ولتاژ کافی است. دستگاه فرکانس متر، وسیله سادهای است که نوسانات ولتاژ را تشخیص داده و آشکار میکند.
366ـ دور ژنراتور، وابسته به جریان یا باری است که از آن کشیده میشود و هرچه جریان بیشتری از آن گرفته شود، دور آن و در نتیجه فرکانس شبکه تقلیل پیدا میکند.
367ـ وقتی فرکانس ژنراتور زیاد میشود، راکتانس سلفی شبکه که تلفات غالب شبکه به حساب میآید، افزایش پیدا میکند. در همین رابطه، راکتانس خازنی کمتر میشود و تفاوت این دو که راکتانس مجموع شبکه را بوجود میآورد، باز هم بیشتر میشود و در نتیجه تأثیر افزایش فرکانس ژنراتور در شبکه، معمولاً بصورت افزایش تلفات ظاهر میشود و به همین خاطر است که در مواقع کمبود تولید و برای پرهیز از اعمال خاموشی بیشتر، نیروگاه ناظم فرکانس که معمولاً یک نیروگاه آبی است، با کاهش فرکانس (به مقدار کم)، از تلفات کاسته و ظرفیت مصرف را افزایش میدهد.
368ـ در مواقعی که افزایش بار منجر به افت فرکانس میشود و یا هر وقت که فرکانس شبکه به هر علتی افت کند، رلههای حذف بار، که هر یک تعدادی فیدر را پوشش میدهد، بطور اتوماتیک اقدام به کم کردن بار میکنند. گروهبندی فیدرهای مورد قطع به ترتیب اولویت انجام میشود. البته بهتر است که اینگونه عملیات در پستهای فوق توزیع انجام گیرد تا در هر پله فرکانسی، حجم کمتری از مصرف کنندگان خاموش شوند. البته در پستهای انتقال (معمولاً 230 کیلو ولت) نیز رلههای فرکانسی با تنظیمات پایینتری نصب شدهاند تا در صورت افت شدید فرکانس، بدون فوت وقت و پیش از بهم خوردن پایداری شبکه، حجم وسیعتری از بار را (که معمولاً خطوط 63 کیلو ولت و تغذیه کننده پستهای فوق توزیع میباشد) حذف کنند.
369ـ هر وقت که محدودیت تولید داشته باشیم.
370ـ قطع آن گروه از فیدرها که در فرکانسهای پایین صورت میگیرد، نشان دهنده اهمیت بیشتر آنها است. بدین معنی که فقط در زمانهای افت شدیدتر فرکانس، قطع میشوند.
371ـ مرحله اول = 2/49 هرتز مرحله دوم = 49 هرتز
مرحله سوم = 8/48 هرتز مرحله چهارم = 6/48 هرتز
372ـ خیر، با توجه به شرایط شبکه و همچنین وضعیت تولید، همه ساله توسط شرکت توانیر، بررسی لازم انجام و در گروهبندیها تجدیدنظر صورت میپذیرد.
373ـ دو پارامتر ولتاژ و جریان. البته خود رله، زاویه بین ولتاژ و جریان دریافت شده را استخراج میکند.
374ـ فرمول مورد استفاده در این رله، همان رابطه توان است:
W = K.U.I.COS
ضریب K نیز بستگی به نوع رله دارد.
375ـ بله، کلاً رلههایی که زاویه ولتاژ و جریان سیستم را تشخیص میدهند، میتوانند جهتی باشند.
376ـ در مواقعی که خط مورد حفاظت از نقاط کوهستانی و یا جنگلی عبور میکند. در این دو وضعیت، احتمال بروز جرقه با مقاومت بالا (High Resistance) وجود دارد. برای مثال، در یک نقطه کوهستانی و سنگلاخی، و در تابستان، چنانچه سیم فاز، پاره شده و روی صخرهها بیفتد، احتمال دارد که جریان کمی با زمین برقرار شود. در تماس فاز با شاخه درختان خشک نیز چنین حالتی پیش میآید. در چنین احوالی به دلیل کم بودن جریان اتصالی، رلههای معمولی و احیاناً رله دیستانس نیز با تنظیمی که دارند، ناتوان از تشخیص بروز اتصالی میمانند. اما رله واتمتریک، به دلیل دریافت ولتاژ رزیجوال، گشتاور لازم برای تحریک را پیدا کرده و به دقت عمل میکند. به همین دلیل است که از رلههای دیستانس استفاده میشود.
377ـ 1ـ در مواقعی که بخواهیم ژنراتوری را با شبکه پارالل کنیم.
2ـ به هنگام پارالل کردن دو شبکه مختلف
3ـ به هنگام وصل دو خط با یکدیگر، که به دو قسمت مختلف شبکه متصل بوده و این دو شبکه به لحاظ فاصله (تا نقطه مورد وصل) اختلاف فاحش دارند.
4ـ در مواقع بار زیاد
378ـ سه پارامتر:
1ـ اختلاف فرکانسها
2ـ اختلاف دامنه ولتاژها
3ـ اختلاف فاز
379ـ ولتاژها در نقاطی با هم جمع و در نقاطی از هم کم شده و در مجموع یک فرکانس موجی پدید میآید که تأثیر آن در شبکه به صورت کم نور و پر نور شدن تناوبی لامپها خواهد بود.
380ـ در پستهای فشار قوی، روی بریکر کوپلاژی که دو باسبار متفاوت را به هم مربوط میسازد.
381ـ در یک پست دایر، یکسان بودن توالی فازهای دو طرف بریکر، مسلم فرض میشود، زیرا که قبلاٌ هماهنگ شده و به اصطلاح همرنگی ایجاد شده است. اما چنانچه خط جدیدی دایر شود، لازم است که توالی فازهای خط جدید با توالی فازهای موجود پست همرنگ یا سازگار شود.
382ـ حفاظتهای مهم خطوط انتقال نیرو:
1ـ رله دیستانس که اصلیترین حفاظت خطوط انتقال نیرو میباشد و ملحقات آن مثل رله اتورکلوزر، رله ولتاژی، رله قفل کننده در مقابل نوسانات قدرت و غیره میباشد.
2ـ رلههای اورکارنت و ارت فالت.
383ـ رله دیستانی یک رله سنجشی است که نسبت ولتاژ و جریان در آن سنجیده میشود لذا مقدار جریان فالت به تنهایی در آن مؤثر نیست. اگر در حالت فوقالذکر افت ولتاژ ناشی از فالت به اندازهای باشد که نسبت افت ولتاژ به جریان فالت در حدود اندازهگیری رله باشد، رله دیستانس آن را احساس نموده و فرمان قطع را صادر مینماید.
384ـ رله اتورکلوزر همانطور که از اسمش مشخص میشود یک رله وصل مجدد اتوماتیک است که پس از قطع کلید در اثر عملکرد حفاظت رلههای دیستانس، اورکارنت و ارت فالت، به طور خودکار و پس از زمان تنظیمی آن فرمان وصل مجدد میدهد. زمانهای مربوط به این رله دو نوع است:
1ـ زمان وصل مجدد تک فاز یا سه فاز که به نام زمان مؤثر موسوم است که دقیقاٌ پس از قطع کامل کلید شروع میگردد و پس از سپری شدن آن فرمان وصل مجدد را میدهد.
2ـ زمان ریکلیم (زمان احیاء یا برگشت) این زمان پس از وصل مجدد و وصل کامل کلید شروع میشود و برای این است که اگر پس از وصل مجدد در اثنای زمان ریکلیم فالت مجدد روی دهد یا فالت هنوز پایدار باشد بلافاصله فرمان قطع صادر و وصل مجدد صورت نگیرد.
385ـ رله دیستانس و رلههای جریانی
386ـ رله اتصال زمین و رله دیستانس
387ـ برای این خطوط علاوه بر حفاظتهای معمول از رلههای ماکزیمم جریان جهتی استفاده میشود.
388ـ الف) مشخصه امپدانسی
ب) مشخصه راکتانسی
ج) مشخصه موهو: عکس امپدانس عمل میکند و طوری طراحی میشود که کمی قبل از محل نصب خود را نیز میبیند.
389ـ این رله برای حفاظت باسبار و در مواقعی برای حفاظت در مقابل اتصال زمینهای دارای مقاومت بالا؛ مثلاٌ در جاهایی که خط از نقاط کوهستانی عبور میکند، مورد استفاده قرار میگیرد.
390ـ رله رزیجوآل (ولتاژ یا جریان) در این مواقع عمل میکند.
391ـ رله دیستانس رلهای است که عملکردش بر اساس اندازه امپدانس، راکتانس یا مقاومت هر فاز خط از محل نصب رله تا نقطه وقوع اتصالی است و زمان عملکرد رله (T) برحسب فاصله بین رله و محل اتصالی تغییر میکند و این زمان با افزایش فاصله به طور یکنواخت یا به صورت مرحلهای (پلهای) یا مرکب بیشتر میشود.
392ـ معمولاٌ یک رلة واتمتریک و یا یک رلة E/F
393ـ مطابق شکل زیر و با توجه به آنکه تغذیه از دو طرف و رلههای فرمان دهنده از نوع دیستانس میباشند، اگر فالتی در نقطه M اتفاق بیفتد رلههای مربوط به دیژنکتورهای B1 و A1 از یک طرف و C1 و C1 از طرف دیگر و به ترتیب زمانی بایستی تحریک شوند و در مرحله اول، محدوده فالت را جدا نمایند و احتیاجی نیست که رلههای مربوط به دیژنکتورهای B2، A2، C2 و D2 تحریک گردند زیرا این عمل منجر به عملکرد بریکرهای A، D، C و B میگردد. برای جلوگیری از این امر رلههای دیستانس را مجهز به المان دایرکشنال (جهتدار) مینمایند تا جهت تحریکپذیری رله را بتوان مشخص نمود. بطور خلاصه، در زون نخست، C1 و B1 و در زونهای بعدی D1 و A1 عمل میکنند و در مرحلة بعد که حفاظت غیر جهتی به عمل درمیآید، امکان عملکرد رلههای B2، C2، A2 و D2 نیز وجود دارد.
394ـ به جریان و ولتاژ بستگی داشته و شبیه کنتورها عمل میکنند (وسایل اندازهگیری اندوکسیونی)
395ـ خیر، بعضی از این رلهها راکتانسی هستند و رزیستانس را لحاظ نمیکنند و همین مسأله، سبب خطای محاسبه آنها میشود. البته این شکل از سنجش، در مواردی کاربرد خاص خود را دارد و یک ویژگی محسوب میشود. (مثل خطی که از جنگل عبور میکند). بعضی از رلهها هم عکس امپدانس را دریافت میکنند که محسنات دیگری دارند.
397ـ برای حفاظت خطوط و گاهی کابلهای با اهمیت و همچنین در برخی موارد برای حفاظت ترانسفورماتورهای قدرت و نوعی خاص از آنها را برای حفاظت باسبار مورد استفاده قرار میدهند.
398ـ در حفاظت خطوط، رله دیستانس، حفاظت اصلی به حساب میآید و رلههای جریانی فاز و زمین و همین طور رله واتمتریک، از جمله حفاظتهای پشتیبان محسوب میشوند. این امر به آن دلیل است که زمان عملکرد رله دیستانس برای قطع خط مورد حفاظت بسیار کم و زمان عملکرد رلههای جریان زیاد نسبتا زیاد است. در عین حال، دقت عمل رله دیستانس نسبت به رله جریانی برتری قابل ملاحظهای دارد.
399ـ در خطوطی که حداقل جریان اتصال کوتاه، بیشتر از حداکثر جریان بار باشد.
400ـ در تنظیمگذاری رله دیستانس به گونهای عمل میکنند که رله، خطوط پیش روی خود را به چند ناحیه (Zone) تقسیم کند. این تقسیمات را میتوان به اختیار، کوتاه یا بلند انتخاب نمود. البته برای این کار قاعده نسبتا معینی وجود دارد و معمولاً 85٪ خط مورد حفاظت را ناحیه یا زون اول، از پایان زون اول تا 20٪ از خط بعدی را (که در حفاظت رله دیستانس همان خط قرار دارد)، زون دوم و از آنجا تا 40٪ خط بعدی را زون سوم و الی آخر درنظر میگیرند. البته فرد محاسبهگر، با توجه به شناختی که از شبکه، طول خطوط، رلههای دیستانس پشت سر هم و غیرو دارد، میتواند زونبندیها را کم و زیاد کند، به استثناء زون نخست که تقریباً ثابت است.
401ـ معمولاً زمان زول اول را آنیً زمان زون دوم را 6/0 ثانیه و زمان زون سوم را 2/1 ثانیه و زمان زون چهارم را 8/1 ثانیه قرار میدهند.
402ـ در سنجش امپدانس خط توسط رله دیستانس، خطاهای مختلفی صورت میگیرد (از جمله خطای C.T، خطای P.T، خطای محاسبه، خطای تنظیمگذاری، خطای احتساب طول خط، خطای جرقه، خطای ناشی از تأثیر خطوط موازی و...) و تأثیر این خطاها میتواند به صورت افزایشی یا کاهشی باشد و از آنجا که احتمال دارد این خطاها در مواردی در یک جهت با هم جمع شده و خطای رله به طور قابل ملاحظهای زیاد شود و احیاناً مثلاً اتصالی واقع بر اوایل خط بعدی را در زون نخست خود دیده و به عمل درآید (تداخل در کار رله بعدی)، لذا قدری از طول خط مورد حفاظت (حدود 15٪) را از محدوده زون یک کم کرده و فقط 85٪ طول خط را به زون یک میسپارند و آن 15٪ را که اصطلاحاً زون مرده (Dead Zone) گفته میشود بعلاوه 20٪ از تکه خط بعدی را به زون دوم (با زمان 6/0 ثانیه) محول میکنند و چارهای جز این نیست. البته هرچه C.T، P.T و رله دیستانس بکار رفته و همچنین اندازهگیری طول خط و سنجش تأثیرات جانبی محیط از دقت بیشتری برخوردار باشد، میتوان ناحیه مرده را کوتاهتر نمود. در رلههای جدید، این ناحیه به 10٪ تقلیل یافته است.
403ـ عضو راهانداز (Starter)
عضو سنجشی (Measuring)
عضو جهتی (Directional)
404ـ عضو راهانداز، خود دارای تنظیم است و لذا با هر تغییر جریان و ولتاژی به عمل درنمیآید. اما جریان و ولتاژ ترانسفورماتورهای جریان ولتاژ، دائماً بر آن تأثیر گذاشته و این واحد در حال آمادهباش قرار دارد.
405ـ واحد سنجشی وقتی وارد مدار میشود که رله راهانداز تحریک شده باشد. در آن صورت جریان و ولتاژ فاز اتصالی شده (و یا هر ترکیب دیگری که خاص طراحی رله میباشد) به واحد سنجش اعمال شده و آن را وادار به تصمیمگیری میکند. واحد سنجش، زون را تشخیص داده و واحد زمانی را برای ایجاد تأخیر مناسب آن تحریک میکند. در روی واحد سنجش، تنظیمات زونهای مختلف قرار داده شده است. این تنظیمات، حداقل مقادیر لازم برای عملکرد هر زون میباشد. امپدانس دریافت شده با امپدانسهای تنظیمی مربوط به هر زون مقایسه میشود و بسته به زون تشخیص، رله فرمان لازم را صادر میکند.
406ـ خیر، به واسطه بزرگتر بودن امپدانس مسیر، جریان اتصالی کمتر است. کلاً هرچه از منبع دورتر میشویم، امپدانس دریافتی توسط رله بزرگتر و در نتیجه جریان اتصال کوتاه کمتر خواهد بود.
407ـ رله دیستانس معمولاً برای خطوط پیش روی خود تنظیم میشود و عملکرد در مقابل حوادث پشت سر خود را به رلههای ماقبل محول میکند و به همین دلیل ضرورت دارد که از واحد جهتی برای تشخیص اتصالیهای پس و پیش خود برخوردار باشد. البته مواردی پیش میآید که اتصالی واقع در پشت سر رله (مثلاً اتصالی روی باسبار پشت سر) باقی میماند و توسط رلههای دیگر پاک (Clear) نمیشود. در این موارد لازم میآید که رله دست بکار شده و فرمان قطع دهد. در بعضی رلههای قدیمی، کلیدی برای جهتی و غیرجهتی کردن رله تعبیه شده است، اما از آنجا که غیر جهتی نمودن رله، عملکرد سلکتیو حفاظت را به مخاطره میاندازد، لذا در رلههای جدید، عملکرد رله برای اتصالیهای پشت سر را به عهده زون چهارم رله میگذارند تا رلههای دیگر شبکه فرصت عملکرد داشته باشند و چنانچه اتصالی تا زمان انقضای زون چهارم ادامه یافت، رله فرمان قطع دهد.
408ـ رله دیستانس MHO (که عکس امپدانس را میسنجد)، علاوه بر حساس بودن نسبت به جهت اتصالی، در مقایسه با یک رله دیستانس امپدانسی (با همان امپدانسهای تنظیمی)، سطح کمتری از صفحه مختصات را پوشش میدهد (زیرا که مقدار امپدانس تنظیمی در رله MHO قطر دایره عملکرد را تشکیل میدهد در حالی که در رله امپدانس، برابر شعاع آن است)، این امتیاز باعث میشود که رله MHO در مقابل نوسانات قدرت (Power Swing) حساسیت کمتری داشته باشد.
شکل فوق عملکرد رلة امپدانس، مهو و آفست مهو را نسبت به نوسانات قدرت نشان میدهد
409ـ همان رله MHO است با این تفاوت که مشخصه آن کمی در جهت عکس مشخصه خط، جابجایی (Offset) پیدا کرده است و لذا می تواند بخشی از پشت سر خود را نیز ببیند. بوجود آوردن این توانایی به این منظور است که اگر رله باسبار پشت سر، برای اتصالی واقع بر باسبار عمل کند، این رله نیز به عنوان پشتیبان آماده عمل شود. اگر فقط این خاصیت رله، مورد نظر تنظیم گذار باشد، فقط کافیست وزن سوم رله دارای آفست باشد و برخورداری از آفست برای سایر زون ها لازم نخواهد بود.
401ـ مشخصه یک رله راکتانسی، یک خط مستقیم و موازی با محور Xها است و بنابراین نسبت به زاویه بین جریان و ولتاژ حساس نیست و فقط راکتانس خط را می بیند و لذا نسبت به جرقه های اتصالی (که دارای رزیستانس خالص است) بی تفاوت می ماند. از این خاصیت رله در مواقعی که خط از جنگل عبور کرده باشد استفاده می کنند زیرا که در این امور احتیاج داریم برای تشخیص درست فاصله نقطه اتصالی، مقاومت جرقه با شاخه را که بسته به مورد، زیاد یا کم خواهد بود، در سنجش دخالت ندهیم.
411ـ خیر، اگر به هنگام خط پارگی (Open Circuit) اتصالی رخ ندهد، (مثلاً فاز پاره شده در هوا معلق بماند) رله این وضعیت را مشابه یک امپدانس بی نهایت (برای فاز مربوطه) می بیند و بنابراین عملکردی نخواهد داشت، به عبارت دیگر، این حالت برای رله، به منزله یک اتصالی در بینهایت است که امپدانس بسیار بزرگی دارد و از محدوده تنظیمات زونهای رله خارج است. برای عکسالعمل در مقابل چنین مواردی لازم است که از رله مؤلفه منفی استفاده شود. در رلههای جدید، چنین واحدی وجود دارد و بنابراین سیستمهای حفاظتی جدید در برابر خط پارگیها نیز بدون عکسالعمل نمیمانند.
412ـ هنگامی که عدم تعادل ولتاژ (آنبالانسی) بوجود آید. برای مثال، هنگامی که سیستم دوفاز شود. در این صورت مجموع برداری ولتاژهای سه فاز، صفر نشده و این رله عمل خواهد کرد.
413ـ غالباً اتصال کوتاه سه فاز که در نزدیکی پست اتفاق بیافتد.
414ـ این رله میتواند فاصله محل اتصالی بوجود آمده روی خطوط را از محل رله تعیین کند.
415ـ این رله در صورت دریافت سیگنال از پست مقابل از طریق کابل پیلوت یا کریر عمل خواهد کرد و اقدام مناسب (قطع بریکر و یا تعویض زمان عملکرد) را انجام میدهد.
416ـ روش اول: زمان عملکرد رله با افزایش فاصله افزایش مییابد.
روش دوم: زمان عملکرد رله با مشخصه پلهای (Zone 1 سریع، Zone 2 با تأخیر، Zone 3 با تأخیر بیشتر) افزایش مییابد.
417ـ منحنی زمانی رله دیستانس معرف زمان قطع رله نسبت به مقاومت اتصالی بین محل نصب و نقطه اتصالی است.
418ـ الف) شروع کننده جریان زیاد: در شبکههایی که جریان اتصال کوتاه آن حتی در مواقع کم بار شبکه نیز از ماکزیمم جریان کار عادی و نرمال شبکه بیشتر باشد.
ب) شروع کنده کاهش ولتاژ: مورد استفاده در سیستمهایی که توسط مقاومت زمین شدهاند.
ج) شروع کننده امپدانسی: در یک خط انتقال طویل یا شبکه غربالی که بار شکم کم باشد (حداقل جریان اتصال کوتاه را داشته باشیم) کاربرد دارد.
419ـ رله دیستانس معمولاً برای خطوط پیش روی خود تنظیم میشود و حوادث پشت سر را برای رلههای ماقبل میگذارد و بنابراین میباید از واحد جهتیاب برای تشخیص اتصالیهای پس و پیش خود برخوردار باشد. البته در مواردی که اتصالی پشت سر رله باقی میماند و توسط رلههای پشت سر پاک (Clear) نمیشود، این رله دست به کار شده و مدار را قطع میکند و این حالت البته در صورتی اتفاق خواهد افتاد که رله را از قبل برای چنین رفتاری تنظیم کرده باشیم. در یکی از نوع رله دیستانس، طرح به این صورت است که اگر اتصالی در شبکه پشت سر باقی مانده و تا خاتمة زمانزون چهارم ادامه یابد، رله فرمان قطع میدهد.
420ـ برای اینکه رله دیستانس در اتصالیها آمادگی بیشتری داشته باشد.
421ـ کدام رله دیستانس 21 رله دیفرانسیل ترانسفورماتور T87 میباشد.
422ـ جهت همزمان باز کردن کلیدهای دو طرف نقطه اتصال از وسائل مختلفی استفاده میشود که یکی استفاده از کریر بوده که با فرستادن پالسی به پستهای مقابل این عمل انجام میگیرد.
423ـ حاصل ضرب عدد انتخاب شده روی رله در عکس نسبت تبدیل C.T یا P.T را مقدار اولیه گویند.
424ـ در حالت نوسانات قدرت رله دیستانس نبایستی عمل بکند لذا دراین حالت رله دیستانس قفل شده و به خاطر تغییرات بوجود آمده در نسبت (تغییر امپدانس در زمان) رله عمل نمیکند.