انواع رلههای حفاظتی + اصول حفاظتی از رلهها
حفاظت سیستم قدرت چیست؟
سیستمی که پس از وقوع خطا سبب میشود حداقل قطعی برق در سیستم قدرت وجود داشته باشد و در عین حال حداقل خسارت به تجهیزات شبکه وارد شود، حفاظت سیستم قدرت نام دارد.
بطور کلی وقوع خطا نتایج زیر را در پی دارد:
- با عبور جریانهای بزرگ غیرعادی از بخشی از شبکه، تجهیزات بیش از حد گرم میشوند.
- ولتاژهای سیستم خارج از میزان قابل قبول قرار میگیرد، نتیجه ممکن است به تجهیزات خسارت وارد شود.
- قسمتهایی از شبکه ممکن است سیستم سهفاز نامتعادل شود، به این معنی که تجهیزات بهطور صحیح نمیتوانند کار کنند. لذا به منظور قطع خطا لازم است سیستمهای حفاظتی بکار رود.
اصطلاحات مهم در سیستمهای حفاظتی
1. سرعت
وظیفه یک سیستم حفاظتی این است که قسمتی را که خطا در آن واقع شده، در کوتاه ترین زمان ممکن از سایر قسمتهای شبکه جدا کند. هرچه زمان عملکرد رله کمتر باشد، سرعت آن بیشتر است.
2. حساسیت
بهطور کلی عبارت از کمترین جریان مورد نیاز برای عملکرد یک سیستم حفاظتی است. از دیدگاه دیگر میتوان حساسیت را ولت ـ آمپر مصرفی در جریان قطع نامید. بر این اساس رله یک آمپری حساستر از رله ۵ آمپری است.
3. تشخیص/انتخاب:
منظور از تشخیص یا انتخاب عبارت است از خاصیت تمیز دادن تحت شرایط خطا، مبنی بر این که کلید قدرت مناسب قطع شود و نتیجه آن قطع حداقل سیستم باشد.
4. پایداری
عبارت است از توانایی یک سیستم حفاظتی در این که در تمام حالات نسبت به خطای خارج از ناحیه حفاظتی مربوطه عکس العملی از خود نشان ندهد.
آشنایی با رلههای حفاظتی
یک رله وسیلهای است که با باز و بسته کردن فیوزها و بریکرها سبب می شود که عملکرد وسایل و تجهیزات قدرت الکتریکی، تحت نظارت و کنترل قرار گیرد. عملکرد یک رله تشخیص شرایط غیرعادی در بخشی از شبکه قدرت است.
به عبارت دیگر عملکرد یک رله سبب میشود بخشی از شبکه قدرت از بقیه شبکه جدا گردد که این امر باعث عملکرد صحیح بقیه سیستم خواهد شد.
انواع رلههای حفاظتی
1. رلههای جریانی
این رلههای حفاظتی، در یک مقدار مشخص جریان (تنظیم جریانی) که قبلاً معین شده است کار میکنند. رلههای جریانی شامل رلههای جریان زیاد و جریان کم هستند.
2. رلههای ولتاژی
این رلهها در یک مقدار مشخصی از ولتاژ (تنظیم ولتاژی) که قبلاً معین شده است شروع به کار میکنند. رلههای ولتاژی نیز همانند رلههای جریانی به رلههای ولتاژ زیاد و رلههای ولتاژ کم تقسیم می شوند.
3. رلههای توان
این رلهها براساس یک میزانی از قدرت عمل میکنند. رلههای توان به دو دسته قدرت کم و قدرت زیاد تقسیم می شوند.
4. رلههای جهتدار
به دو دسته جریان متناوب و جریان مستقیم تقسیمبندی میشوند.
جریان متناوب این رلههای حفاظتی، براساس ارتباط زاویه فاز بین کمیتهای آن عمل میکنند. رلههای جهتدار از نوع جریان مستقیم، براساس جهت جریان عمل کرده و معمولاً رلههای با مغناطیس دائم و سیمپیچ متحرک هستند.
5. رلههای فرکانسی
رلههای فرکانسی براساس فرکانس از قبل تعیین شده عمل مینمایند. رلهها شامل فرکانس کم و فرکانس زیاد هستند.
6.رلههای حرارتی
رلههای حرارتی بهعنوان عناصر حفاظتی در یک درجه حرارت تعیینی عمل مینمایند.
7. رلههای تفاضلی
عملکرد این رلهها براساس تفاضل مقداری یا برداری دوکمیت همچون جریان الکتریکی یا ولتاژ استوار است.
تقسیمبندی سیستمها و رلههای حفاظتی
رلههای حفاظتی از یک یا چند واحد تشخیصدهنده خطا بههمراه واحدهای کمکی ضروری تشکیل شدهاند. واحدهای اساسی برای سیستمهای حفاظتی میتوانند به واحدهای الکترومکانیکی، استاتیکی نیمه هادیها و میکروپروسسوری تقسیم شوند.
رلههای الکترومکانیکی به رلههای جذب مغناطیسی، القاء مغناطیسی و یا دارسونوال و حرارتی تقسیمبندی می شوند.
رلههای استاتیکی دارای اجزائی با قدرت کم هستند که در قالب تقویت کنندههای عملیاتی طراحی شدهاند.
حفاظتهای میکروپروسسوری به مانند سیستمهای با برنامه کار میکنند و میتوان روی آنها برنامهریزی کرد و همچنین دارای قابلیت انعطاف زیادی هستند.
از طرفی میتوان سیستمهای حفاظتی را از نظر نوع تجهیزاتی که حفاظت میکنند و یا به لحاظ تقدم و تأخر در حفاظت یک قطعه از تجهیزات، تقسیمبندی کرد که این دو نوع تقسیم بندی به سیستم های واحد و غیر واحد و اصلی و پشتیبان معروف هستند.
سیستمهای واحد و غیر واحد
در شکل پایین، رله R1 که فقط برای حفاظت داخلی ترانسفورماتور به کار میرود، حفاظت واحد، اما رله R2 که تنها برای حفاظت ترانسفورماتور نمیباشد و خطا در نواحی مختلف را هم تشخیص میدهد، حفاظت غیر واحد است.
سیستم حفاظتی واحد به نحوی طراحی شده است که فقط برای شرایط غیرعادی در منطقه حفاظت شده شبکه قدرت عمل کند و به سیستم حفاظتی واحد معروف است، اما یک سیستم حفاظتی که تنها از یک قطعه واحد تجهیزات شبکه حفاظت نمیکند یا نواحی قطع آن به طور مشخص تعریف نشده است، به سیستم حفاظتی غیر واحد موسوم است.
سیستمهای اصلی و پشتیبان
وظیفه حفاظت اصلی این است که کلید قدرت روی قسمت دچار خطا شده را با سرعت هرچه تمامتر قطع نماید. اما اگر حفاظت اصلی به هر دلیل عمل نکند، باید حفاظت پشتیبان عمل نماید. چنانچه حفاظت پشتیبان در محل حفاظت اصلی قرار گرفته باشد، به حفاظت پشتیبان محلی و چنانچه دور از حفاظت اصلی باشد، به حفاظت پشتیبان دور موسوم است.
در شکل پایین، برای حفاظت داخلی ترانسفورماتور، ابتدا رله R1 در کوتاهترین زمان مثلاً ۰/۰۱ ثانیه عمل میکند (حفاظت اصلی) و سپس درصورت عدم قطع رله R1، عمل قطع به ترتیب توسط رلههای R2 و R3 بهعنوان رلههای پشتیبان محلی و دور انجام خواهد شد.
لازم به توضیح است رلههای R۲ و R3 مثلاً در زمانهای حدود ۰/۳ یا 0/6 ثانيه عمل مینمایند. در شکل پایین ، برای خطا در نقطه F در ترانسفورماتور، R1 رله اصلی، R2 پشتیبان محلی و R3 پشتیبان دور است.
نحوه قرار گرفتن نواحی حفاظتی
در حفاظت واحد که برای تجهیزات مختلف به کار میرود، محل قرار گرفتن ترانسفورماتورهای جریان (CTها) باید بهگونهای انتخاب گردند که نواحی مجاور حفاظتی رویهم قرار گیرند. به عبارت دیگر، چنانچه CTهای حفاظتهای واحد، مجاور کلید و به طرف قطعه مورد حفاظت (خطوط، ترانسفورماتور و ….) قرار گیرند، فاصله بین دو ناحیه حفاظتی مجاور یکدیگر، فاقد حفاظت خواهد بود. بنابراین اگر خطایی در فاصله بین دو CT دو ناحیه مختلف اتفاق افتد، آن خطا توسط سیستم حفاظتی برطرف نخواهد شد.
شکل اول و دوم به ترتیب قرار گرفتن ناصحیح و صحیح CTها را نشان میدهد.
آیا این مقاله برایتان مفید بود؟
