اجزا سیستم حفاظتی
· عضو سنجشی: تبدیل کمیات ولتاژ یا جریان شبکه از مقدار اصلی به مقدار قبول برای سیستم حفاظتی در این قسمت صورت میپذیرد که شامل ترانس جریان و ترانس ولتاز و... میباشد.
· رله حفاظتی: این بخش مغز سیستم محسوب میگردد و موضوع مورد بحث این مقاله است که خود از سه عضو تشکیل شده
1. عضو سنجشی: در این عضو مقدار جریان و ولتاژ دریافت شده از عضو سنجشی سیستم حفاظتی با دادن یا ندادن تغییرات و مقایسه با مقدار مبنا تصمیمات لازم را میگیرد.
2. عضو زمانی: در بسیاری از رلهها عضو زمانی وجود دارد عضو سنجشی در صورت لزوم این عضو را فعال نموده و این عضو با توجه یه تنظیمات و نوع آن فرمانی را به عضو کمکی میدهد.
3. عضو کمکی: چون رلههای حفاظتی هنگام عملکرد باید سیگنالهای متعددی را به دستگاههای حفاظت و کنترل و اعلام خطر ارسال کنند، احتیاج به رلهای کمکی دارند که توانایی ارسال چندین سیگنال مختلف یا قدرت جریان دهی مناسب را اشته باشند. ممکن است این سه جزء در یک مجموعه واحد ساخته شوند و یا ممکن است به طور جداگانه ساخته شوند.
· المانها قطع کننده: که شامل کلیدهای قدرت میباشند.
وظایف سیستم حفاظتی:
· آشکار سازی اختشاش
· مشخص کردن محل اختشاش
· رفع یا محدود کردن خطا
خصوصیات سیستم حفاظتی
· داشتن قابلیت انتخاب
· داشتن قابلیت اعتماد
· سرعت عملکرد
· سادگی و اقتصادی بودن
· حساس بودن
رلههای حفاظتی
انواع رله از نظر ساختمان
· رله الکترومغناطیسی
· رله حرارتی
· رله مکانیکی
· رله شیمیایی
· رله استاتیکی
· رله نیومریک(دیجیتالی)
معرفی انواع رله:
· اضافه جریان Over Current: اساس عملکرد این رله به این صورت است که اگر جریان اندازه گیری شده به وسیله رله از جریان تنظیم شده برای ان بیشتر باشد این رله عملکرد خواهد داشت این رله در خطوط توزیع به عنوان حفاظت اصلی و در خطوط فوق توزیع و انتقال به عنوان حفاظت پشتیبان مورد استفاده قرار میگیرد. این رله دارای سه مشخصه است:
1. رله اضافهجریان انی: تنظیمات این حالت به این صورت است که در صورت بیشتر شدن جریان از جریان تنظیمی رله، رله به صورت انی عملکرد خواهد داشت.
2. رله اضافه جریان زمان معلوم: تنظیمات در این حالت به این صورت است که در صورت بیشتر شدن جریان از جریان تنظیمی رله، رله در زمان مشخص شده فرمان میدهد.
3. رله اضافه جریان معکوس زمانی: در انی حالت با افزایش جریان زمان قطع کوتاه میگردد.
هماهنگ کردن رله اضافه جریان بر اساس جریان، زمان، جریان و زمان صورت میپذیرد.
· رله اضافه جریان جهتی Directional O.C: زمان که جریان خطا میتواند از دو جهت برقدار شود به عبارت بهتر جریان خطا از دو طریق تأمین گردد. در این حالت نمیتوان از رله اضافه جریان به صورت قبل استفاده کرد و قابلیت انتخاب سیستم حفاظتی به منظور محدود کردن خاموشی نقض میگردد در انی حالت میبایست از رلههای جهتی استفاده نمود تا علاوه بر اندازهگیری جریان جهت عبور جریان را نیز مشخص تشخیص دهد و عملکرد مناسبی داشته باشد. در این نوع رله جهت تشخیص جهت جریان از سیگنال ولتاژ و جریان استفاده میشود. موارد کاربرد این رله در خطوط از دو سر تغذیه شده، شبکههای رینگ و شبکههایی که از یک خط دو مداره تغذیه میشوند میباشد.
· رله اتصال به زمین Earth Fault: این رله، یک نوع رله جریانی است کههمانند رله اضافی جریان عمل مینماید و اتصالیهای فاز به زمین را تشخیص میدهد تنظیم جریانی این رله پایینتر از رله جریان زیاد میباشد( معمولا 20 درصد جریان نامی خط).
· رله دیستانس Distance: با توجه به اینکه امپدانس خطوط انتقال متناسب با طول خط میباشد و هر چه طول بیشتر باشد در واقع امپدانس خط بیشتر میشود حال اگر امپدانس خط را با اندازهگیری ولتاژ و جریان و محاسبه نسبت آنها، چنانچه در شبکه خطایی ایجاد نشده باشد امپدانس خط با امپدانس محاسبه شده یکسان است. ولی زمانی که در قسمتی از خط خطایی رخ دهد امپدانس معادلی که در اینه حالت اندازهگیری میشود کاهش مییابد بنا بر این به این ترتیب میتوان به وقوع خطا پی برد
ویژگیهای رله دیستانس
· تشخیص خطا از طریق اندازهگیریقابلیت جهتی شدن
· عملکرد با تنظیم زمان و مستقل از زمان
رله دیستانس دارای سه تا پنج زون میباشد که تنظیمات در انی زونها به صورت زیر است:
· زون 1:امپدانس تنظیمی زون یک برابر با 80% تا 90% امپدانس کل خط اول تنظیم میشودو زمان عملکرد رله در زون یک برابر صفر تنظیم میشود.
· زون 2:امپدانس تنظیمی زون دو برابر با 50% امپدانس کل خط دوم به اضافه امپدانس کل خط اول تنظیم میشود و زمان عملکرد رله در زون بک برابر با 4 ثانیه تنظیم میشود.
· زون3: امپدانس تنظیمی این زون سه برابر با 20% امپدانس کل خط سوم به اضافه امپدانس کل خط اول و دوم تنظیمی میشود.
انواع مشخصههای رله دیستانس:
· رله امپدانسی
· رله ادمیتانسی
· رله راکتانسی
· رله چند ضلعی
المانهای رله دیستانس:
· رله استارت: تشخیص وجود خطا
· رله اندازهگیری
· رله زمان سنج
· رله قطع کننده یا تریپ
· واحد حذف کننده نوسانات توان
· رله دیفرانسیل Differential: این رله برای حفاظت ترانسفورماتور در مقابل اتصالیهای داخلی (فازها به هم) ترانس بکار میرود. اصول کار این رله به انس صورت است که اختلاف جریان ورودی وخروجی ترانس را دریافت کرده و در صورت مختلف بودن این دو جریان رله دیفرانسیل عمل مینماید و در صورت عدم اختلاف رله دیفرانسیل عمل نمیکند. لازم به ذکر است که درصورت عملکرد رله دیفرانسیل و خارج شدن ترانس حتما باید ترانس تست گردد و بعد دوباره برقرار گردد. با توجه به عدم وجود جریانهای برابر در طرف اولیه و ثانویه و اختلاف زاویه بین آنها برای یکسان یازی جریان اولیه و ثانویه از ترانس مچ در مدارات رله دیفرانیل استفاده میگردد. به منظور پایدار کردن رله دیفرانیسل از یک سری مقاومت پایدار کننده استفاده میگردد تا این رله در حالت عادی هیچگونه عملکردی نداشته باشد.
· رله زمین محدود شده Restricted Earth Fault : این رله مشابه رله دیفرانسیل بوده و برای اتصالیهای فاز با زمین در داخل ترانس به کار برده میشود. این رله به صورت جداگانه در دو طرف ترانس نصب میشود.
· رله استندبای Standby: این رله یک رله جریانی با زمان عملکرد بالا ایت که به عنوان پشتیبان رله ارت فالت مورد استفاده قرار میگیرد و در صورت عمل نکردن رله اضافه جریان و ارت فالت این رله عمل مینماید و ترانس را از مدار خارج مینماید.
· رله اضافه شار: در صورت بالا رفتن شار در داخل ترانس از حد نرمال و تنظبم شده این رله عملکرد خواهد داشت. مقدار شار متناسب است نسبت ولتاز به فرکانس.
· رله اضافه ولتاژ: Over Voltage: این رله برای حفاظت تجهیزات در مقابل اضافه ولتاژ میباشد. با توجه به اینکه اضافه ولتاژ باعث آسیب رساندن به عایق بندی تجهیزات میگردد این رله با زمان عملکرد در حدود چند ثانیه فرمان قطع ر میدهد. انی دله معمولا 120% ولتاژ نامی تنظیم میگردد.
· رله کمبود ولتاژ Under Voltage: این رله زمانی عملکرد خواهد داشت که افت ولتاژ شدید داشته باشیمو تنظیم آن روی 80% ولتاژ نامی شبکه با زمان عملکرد چند ثانیه میباشد. در صورت پایین بودن ولتاژ از مقدار تنظیم شده این رله تعدادی از بارها را حذف مینماید.
· رله اضافه بار: بالا رفتن بار تارنس از حد مجاز باعث گرم شدن سیمپیچهای ترانس میگردد. معمولا حفاظت بار بر اساس دما تنظیم میگردد. در ترانس از حرارتی استفاده میشود و در صورت رسیدن دما به تنظیم اول فرمان به فنها داده میشود و در صورت بالا رفتن دما و رسیدن آن به تنظیم دوم فرمان آلارم و در انتها در صورت رسیدن دما به تنظیم سوم فرمان تریپ داده میشود.
· رله بوخهلتس: در اثر گرم شدن روغن ترانس و اتصالیهای خفیف داخل ترانس، روغن ترانس تجزیه شده و یک سری حبابهای گازی شکل میگیرد که بالای ترانس جمع میگردد و به سمت کنسرواتور حرکت مینماید. رله بوخهلتس بین تانک اصلی و کنسرواتور قرار دارد و فشار ناشی از تانک اصلی به سمت تانک کمکی به حرکت در میآید که باعث عملکرد رله بوخهلتس و تریپ ترانس میگردد. لازم به ذکر است که در صورت عملکرد این رله و خارج شدن ترانس حتما باید ترانس تست گردد و بعد دوباره برقدار گردد. گازهای حاصله از تجزیه روغن هیدروژن، استیلن، اتیلن، متان، اتان میباشند.
· رله جانسون: این رله عملکردی مشابه با رله بوخهلس دارد و برای حفاظت چنجر استفاده میگردد و فقط فرمان تریپ دارد (به دلیل تعویض و تب و ایجاد جرقه در آن تجزیه روغن صورت میپذیرد به همین دلیل فرمان آلارم در این رله وجود ندارد و فقط در صورت اتصالی شدید فرمان قطع صادر مینماید.)
· رله فشار روغن Pressure Relief: برای جلوگیری از ترکیدن تانک اصلی ترانس یا تب چنجر در صورت بالا رفتن فشار روغن داخل ترانس یا تب چنجر از این رله استفاده میشود. این رله باعث میگردد که روغن از یک نقطه از ترانس یا تب چنجر خارج گردد.
· رله حفاظت بدنه ترانس: برای حفاظت در مقابل اتصالیهای فاز با بدنه ان از این رله استفاده میشود بدین منظور بعضی مواقع بدنه ترانس را بر روی پایههای عایقی نصب مینمایند که مستقیما با زمین در تماس نباشد و بدنه ترانس را با سیم قطوری به شبکه ارت متصل میکنند این سیم مسی که بدنه ترانس را ارت کرده در مسیرش یک CT قرار میدهند و ثانویه این CT را به رله جریانی به نام رله تانک پروتکشن وصل میکنند، هنگام اتصالی فاز با بدنه جریان اتصالی از سیم ارت کننده بدنه ترانس به زمین منتقل میشود و این جریان در ثانویه CT مربوطه ایجاد جریان کرده و باعث عملکرد رله تانک پروتکشن میگردد.
· رله نامتعادلی جریان Unbalance : همان طور که می دانیم بانک خازنی به صورت ستاره بسته میود و نقطه صفر آن زمین میگردد. در مسیر نقطه صفر یک CT به صورت سری قرار دارد که خروجی CT به این رله وصل میگردد و در صورتی که نامتعادلی در بانک خازنی وجود داشته باشد از نقطه صفر ترانس جریان عبور مینماید و این رله عملکرد خواهد داشت و بانک خازنی را خارج میسازد.
· رله دیفرانسیل طولی: در خطوط کوتاه و کابلی از این نوع رله استفاده میگردد. عملکرد این رله مشابه با رله دیفرانسیل است.
· رله پروتکشن (پابلوت): در خطوط انتقال حساس برای اینکه خطاها در کوتاهترین زمان حذف گردد و پایداری شبکه برقرار باشد از این سیستم استفاده میگردد که عملکرد آن به این صورت است که با عملکرد یک رله در یک طرف خط رله طرف دیگر به وسیله سیگنالهای مخاباتی فرستاده شده از رله اول بدون زمان عمل نموده و قطع مینماید.
· استاب پروتکشن: در زمان بی برق بودن خط ولتاژ خروجی PT صفر میباشد پس عملا دیستانس صفر نشان میدهد و زمان وصل خط رله دیستانس ولتاژ از PT دیده و باعث عملکرد رله دیستانس میگردد. این رله در زمان کلید زنی رله دیستانس را از مدار خارج مینماید و مانع از عملکرد رله دیستانس در زمان کلید زنی میگردد.
· رله وصل کلید روی اتصالی Switch On The Fault: زمانی که اتصالی روی خط داشته باشیم و بخواهیم کلیدزنی نماییم به دلیل وجود رله استاب پروتکشن، رله دیستانس عملکرد ندارد به همین دلیل از این رله استفاده میگردد. لازم به ذکر است که زمان عملکرد این رله پایین میباشد و در صورت وجود اتصالی هنگام کلید زنی خط را مجددا قطع مینمایند.
· رله بریکر فیلور C.B.F : خطای عملکرد بریکر Circuit breaker failure: در زمان وقوع خطا در صورت عمل نکردن بریکر این رله تمام بریکرهای منتهی به بریکر مذبور را قطع مینماید به عبارت بهتر چنانچه در یکی از خطوط اتصالی رخ دهد و رله فرمان بریکر صادر کند اما به دلایلی بریکر خط باز نشود رله C.B.F وارد مدار شده و با فرمان به کلیه بریکرهای خط تمام خطوط تغذیه پست را قطع مینماید.
· رله نامتعدلی قطبهای کلید Pole Discordance :اگر قطبهای بریکر هم زمان با هم باز نشود این رله مانند C.B.F عمل مینماید.
· رله اتوریکلوزر: با توجه به اینکه حدود 80 تا 85 درصد اتصالیهای خطوط انتقال را اتصالیهای گذرا تشکیل میدهند بنابراین جهت برگرداندن شبکه به حالت عادی از این رله استفاده می-گردد. این رله بعد از قطع شدن خط مجددا فرمان وصل را صادر کرده اگر خطا رفع شده باشد شبکه به حالت عادی رسیده در غیر این صورت پس از یک تأخیر زمانی مجددا وصل مینماید معمولا این کار را 3 بار انجام میدهد.