رله حفاظت در پست های فشار قوی :
در ترانسفورماتور امکان دارد خطرات زیادی اتفاق بیفتد مثلاً اتصال کوتاه یا اتصال شبکه یا اضافه بار و … که برای حفاظت از وسائلی بنام رله استفاده می کنیم . وظیفه سیستم رله حفاظت آن است که هر جزء از شبکه الکتریکی که دچار خطا یا اتصالی شده را در کمترین زمان ممکن از مدار خارج سازد به شکلی که احتمال خطرازبین رفته و کوچکترین بخشی از شبکه الکتریکی مجزا گردد. سیستمهای حفاظتی نقش اساسی در ایمنی، پایداری وقابلیت اطمینان سیستم برق رسانی را عهده دار بوده واز شروع یا گسترش دامنه خسارت ناشی از خطا های مختلف جلوگیری می نمایند همچنین عملکرد مناسب وانتخاب سیستم حفاظتی باعث کاهش سطح خاموشی می شود . چرا که حداقل ناحیه ای را که برای رفع عیب کافی است از شبکه جدا نموده و باعث تداوم برق رسانی به قسمتهای دیگر شبکه می شود.
اجزاء اصلی یک سیستم حفاظتی :
یک سیستم حفاظت شامل رله ها ،ترانس های جریان و ولتاژ و کلیدها هستند که اختلال یا عدم کارکرد صحیح هر یک از این اجزا باعث عملکرد نا درست سیستم حفاظتی می گردد.
رله حفاظت :
رله حفاظت دستگاه هایی هستند که در اثر تغییر کمیت الکتریکی مانند ولت وجریان و یا کمیت فیزیکی مانند درجه حرارت و حرکت روغن تحریک شده و باعث بکار افتادن دستگاه های دیگر ونهایتاً قطع مدار بوسیله کلید قدرت میگردد به طور کلی رله ها وظیفه شناسایی خطا را بر عهده داشته و مهمترین جزء یک سیستم حفاظتی می باشند.
ساختار عملکرد رله حفاظت :
رله ها از نظر تکنولوژی ساخت به سه نوع الکترومکانیکی ، استاتیکی و دیجیتالی تقسیم می گردند نوع الکترومکانیکی رله ها در حال جایگز ین شدن با انواع دیجیتال بوده و استفاده از آنها بسیار محدود شده است در نوع استاتیکی طراحی بر مبنای ادوات الکترونیکی آنالوگ بوده ولذا فاقد امکان برنامه ریزی می باشند در نوع دیجیتال از پردازنده جهت آنالیز جریان خطا واعمال فرمان مناسب استفاده می شود و با توجه به این امر امکان برنامه ریزی رله و داشتن چند ین مشخصه عملکردی متفاوت امکان پذیر خواهد بود دراین نوع رله حفاظت چندین عملکرد مختلف که پیش از آن به کمک رله های مجزا انجام می گرفت را می توان بصورت مجتمع در یک رله حفاظت قرار داد که البته این امر می تواند باعث کاهش قابلیت اطمینان سیستم حفاظتی گردد . با این حال استفاده از رله های دیجیتال در حال حاظر گزینه اصلی حفاظت بوده وپیشنهادات بر این مبنا ارائه می شوند.
رله حفاظت ترانسفورماتور :
برای اینکه برق از نیروگاه بدست مصرف کننده برسد باید ۵ الی ۶ بار برق را کاهش دهیم در نتیجه ترانس اهمیت بسزایی بعد از ژنراتور دارد حال به بررسی رله های محافظت کننده ترانس می پردازیم.
اضافه جریان :
متداول ترین نوع رله که در شبکه استفاده می گردد رله جریان زیاد است چون جریان بهترین پارامتر برای تشخیص خطا است وملاک عملکرد رله اضافه جریان افزایش نا معقول جریان است بدین صورت که اگر جریان در خط مربوطه از حدی که رله اضافه جریان برای آن مقدار تنظیم شده است بیشتر شود و یا اتصالی بین دو فاز و سه فاز بین خطوط انتقال پیش آید رله تحریک شده و با فرمانی که به کلید قدرت می دهد باعث قطع خط مورد نظر می گردد برای تحریک رله اضافه جریان احتیاج به ترانسفورماتور جریان می باشد این ترانس جریان خط را متناسب به نسبت تبدیل آن به رله حفاظت انتقال داده وسبب تحریک آن می شود رله های اضافه جریان دارای دو تنظیم زمانی وجریانی می باشند به کمک تنظیم جریان می توان حد جریان شروع عملکرد رله را تنظیم کرد و به کمک تنظیم زمانی هماهنگی بین رله های مختلف امکان پذیر می گردد.
اتصال زمین :
وظیفه این رله تشخیص هر گونه اتصالی بین هر کدام از فازها با زمین و یا دو و سه فاز با زمین نیز می باشد رله های اتصال زمین نسبت به رله های اضافه جریان حساس تر می باشند وهرگاه یکی ازفازها به زمین اتصال یابد رله اتصال زمین همراه با رله اضافه جریان همان فاز عمل می نماید . برای هر سه فاز احتیاج به یک رله حفاظت اتصال زمین می باشد.
اتصال زمین محدود :
رله دیفرانسیل معمولاً تا ۸۰% ترانسفورماتورهای قدرت را می تواند حفاظت نماید. چون کل سیم پیچ ترانس در مقابل اتصال زمین مصون نیست بنا بر این از رله اتصال زمین محدود استفاده می کنیم . رله اتصال زمین محدود مجموع جریان سه فاز را با جریان محل ( اتصال زمین مرکز ستاره ) زمینمی سنجد تفاوت این رله با رلهاتصال زمین این است که رله اتصال زمین محدود اتصالی های بین نقطه صفر ستاره تا جریان خط مربوطه را تشخیص میدهد . اما رله حفاظت اتصال زمین اتصالی های بین هر کدام از فازها با زمین را تشخیص می دهد.
دیفرانسیل :
رله دیفرانسیل بر پایه جمع جبری جریانهای ورودی و خروجی در منطقه حفاظت شده عمل می نماید در حالت عادی جریانی که به یک نقطه وارد می شود برابر با جریانی است که از آن خارج می گردد بنابراین تفاضل آنها صفر بوده و جریانی از رله نمی گذرد . اگر در نقطه حفاظت شده اتصالی رخ دهد قسمتی از جریان به سمت نقطه اتصالی ریخته و جریان خروجی کمتر از جریان ورودی است بنا بر این جریانی از رله عبور می کند که اگر این جریان تفاضلی بیشتر از مقدار تنظیم شده باشد رله حفاظت فرمان قطع را صادر می کند این نوع حفاظت در اکثر قسمتهای سیستم مورد استفاده قرار می گیرد قابل ذکر است که این نوع حفاظت اضافه بار یا اتصالی های خارج از منطقه حفاظت شده را نمی بیند . و همچنین این رله ها اتصالی های بین دورهای سیم پیچی در موتورها، ژنراتورها و ترانسفورماتور را تشخیص نمی دهد.
رله ولتاژ :
رله های ولتاژی به دو نوع ولتاژ کم و ولتاژ زیاد تقسیم می شوند. که در حالتهای نقصان وازدیاد ولتاژ در شبکه عمل می نمایند این رله ها حالت عدم تقارن ولتاژ در سه فاز سیستم را حس نموده وفرمانهای کنترلی لازم را صادر می کنند.
رله ولتاژ کم : رله ای است که با کاهش ولتاژ مجموعه ای از کنتاکتها را متصل می کند وبه دو نوع تقسیم می شوند:
رله با تأخیر زمانی : تنظیم ولتاژ با تپ های گسسته قابل انجام است و زمان تأخیر در ارسال فرمان قطع نیز قابل تنظیم می باشد.
رله آنی : در این حالت نیز تنظیم تپ های ولتاژ وجود دارد و زمان در یک محدوده کوچک قابل تغییرمی باشد.
رله ولتاژ زیاد : رله حفاظت ولتاژ زیاد در مقابل افزایش ولتاژ عمل نموده و فرمانهای کنترلی را صادر می نماید. این
نوع رله ها در موارد زیر بکار می رود:
حفاظت سیتم در مقابل اضافه ولتاژ : این رله می تواند در مقابل افزایش ولتاژ، سیگنال خبر دهنده ارسال کند و یا در صورت لزوم بارها و مدارهای حساس به ولتاژ را قطع نماید و از صدمه دیدن آنها جلوگیری نماید.
عدم تقارن ولتاژ فازها : رله ولتاژیعدم تقارن در فازها را در حالت اتصال کوتاه و اشکال در فیوز ثانویه ترانس ولتاژ حس می کند که این کار با اندازه گیری توالی صفر و منفی ولتاژها انجام می گیرد . رله حفاظت عدم تقارن ولتاژ برای ایزوله کردن رله ها یا وسایلی که با قطع ولتاژ در یک یا هر سه فاز ثانویه ترانس ولتاژ یا وجود اشکال در فیوز ثانویه ترانس ولتاژ نادرست عمل می کنند ، بکار می رود.
دیستانس :
رله دیستانس نامی عمومی برای رله های امپدا نسی است که از ورودی های جریان و ولتاژ استفاده کرده و یک سیگنال خروجی را تهیه می نمایند . فرمان قطع زمانی صادر می شود که فاصله نقطه خطا از محل نصب رله کوچکتر از یک مقدار مشخص باشد . این نوع رله حفاظت بطور گسترده ای برای حفاظت خطوط مورد استفاده قرار می گیرد . رله دیستانس همچنین برای حفاظت اتصال حلقه به حلقه سیم پیچی های ترانس قدرت نیز می تواند مورد استفاده قرار گیرد.
نحوه عملکرد رله دیستانس :
این رله جریان و ولتاژ خط را می گیرد و بر هم تقسیم کرده تا امپدانس خط را بدست آ ورد امپدانس بدست آمده را در هر لحظه با مقدار واقعی یا طبیعی می سنجد . اگر مقدار امپدانس بدست آ مده از مقدار طبیعی کمتر باشد . رله تشخیص خطا می دهد یا به عبارتی یک خطا یا اتصال کوتاه پیش آمده را تشخیص می دهد در نتیجه تمام امپدانس های خط را بای پاس کرده به همین دلیل به این رله ، رله دیستانس یا فاصله می گویند زیرا امپدانسی که اندازه گیری می کند متناسب است با فاصله رله از محل اتصال کوتاه
.
اضافه شار ( اضافه تحریک ) :
از آنجا که شار هسته ترانسفورماتور وابسته به نسبت ولتاژ به فرکانس است رله اضافه شار نیز بر مبنای اندازه گیری نسبت ولتاژ به فرکانس ( V/Hz ) عمل می نماید این رله دارای مشخصه عملکرد زمان معکوس می باشد به این معنی که برای تغییرات زیاد ( V/Hz ) در زمان کوتاهتری عمل می کند وتغییرات کوچک ولتاژ به فرکانس دارای تأخیری بیشتری خواهد بود از آنجا که فرکانس در شبکه تقریباً ثابت است لذا افزایش ولتاژ در شبکه به معنی افزایش شار خواهد بود به همین دلیل در بسیاری از موارد بجز ترانسفورماتورهای نیروگاهی از این نوع رله حفاظت استفاده نمی شود .
رله فرکانسی :
این رله ها برای اندازه گیری و نظارت بر روی فرکانس شبکه مورد استفاده قرار می گیرند این رله ها به کاهش یا افزایش فرکانس و یا نرخ تغییرات فرکانس حساس می باشند. کاربرد رله های فرکانسی پایین زمانی است، که در یک شبکه بارها بطورمستقل توسط ژنراتورهای داخلی و یا با ترکیب ژنراتورها و خطوط ارتباطی با شبکه های دیگر تغذیه می گردند . زمانی که یک ژنراتور بطورناگهانی از شبکه خارج می شود رله های فرکانسی پایین بطور اتوماتیک تعدادی از بارها را خارج نموده تا مصرف با باقیمانده تولید هماهنگ شود.
رله سنکرونیزم :
این رله زمانی بکار می رود که دو یا چند فیدر به یک باس مشترک متصل می گردند. اتصال موفقیت آمیز دو منبع به یکدیگر بستگی به اختلاف دامنه های ولتاژ طرفین زاویه های فاز و فرکانس های دو منبع در زمان اتصال دارد. رله حفاظت کنترل سنکرونیزم در صورت نزدیک بودن مقادیر دو طرف اجازه اتصال را خواهد داد . رله سنکرون کننده رله ای است که در رابطه با اتصال ژنراتور به شبکه و یا اتصال دو شبکه مجزا مورد استفاده قرار می گیرد . این رله سنکرون کننده برای کنترل یک یا چند کلید در یک نیروگاه و ارتباط با سیستم کنترل نیز بکار می رود . برخلاف رله کنترل سنکرونیزم رله سنکرون کننده می تواند فرمان وصل کلید را در نقطه دقیق سنکرونیزم صادر نماید. سنکرون کردن دستی نیاز مند آموزش استفاده از قدرت تشخیص تجربه و دقت کافی از طرف اپراتوراست کلید ها و ژنراتورها در صورت عدم دقت اپراتور دچار صدمه می شوند . بنا بر ا ین وصل کلید تنها وقتی که رله سنکرونیزم اجازه دهد صادر می گردد.
رله کنترل سنکرونیزم برای نظارت بر اتصال دستی کلید بکار می رود. بنابراین اپراتور مقادیر سنکرونیزم را کنترل کرده و بطور دستی فرمان وصل می دهد. ولی کنتاکت باز رله سنکرونیزم که بصورت سری قرار گرفته است از اتصال جلوگیری می کند کنتاکت باز رله سنکرونیزم وقتی بسته می شود که اختلاف زاویه فاز در دو طرف کلیدازمقدارمشخص کمتربوده وهمچنین اختلاف ولتاژبین دوطرف مقدارکمی را دارا باشد. رله حفاظت سنکرونیزم به دوطریق مورد استفاده قرارمی گیرد. می توان این رله را به عنوان ناظر دراتصال دستی ژنراتور به شبکه مورداستفاده قرار داد طریق دیگر استفاده از رله سنکرونیزم در اتصال اتوماتیک ژنراتور به شبکه است که در این حالت علاوه بر اینکه شرایط سنکرونیزم مورد ارزیابی قرار می گیرد فرمانهایی از طرف رله سنکرونیزم به سیستم های تنظیم فرکانس و ولتاژ ژنراتور ارسال می گردد و اتصال کاملاُ اتوماتیک صورت می گیرد.
ده ودر مقابل عملکرد نادرست از ایمنی بالایی برخوردار باشد . با فعال شدن این حفاظت سریعاً یک سیگنال قطع به کلیدی که تحت نظارت است ، ارسال می گردد و اگر موفقیت آمیز نباشد تمام کلیدهای همجوار و مرتبط را باید پس از یک تأخیر زمانی قابل تنظیم قطع نماید.
حفاظت خرابی کلید برای کلید یا کلید های فیدر خط در تابلوی مشترک I SUBو برای فیدرهای ترانسفورماتور و راکتور در تابلوی پشتیبان قرار می گیرند.
علاوه بر حفاظت خرابی کلید تمام کلیدها باید به یک حفاظت عدم هماهنگی کنتاکتهای کلید مجهز شوند . این رله حفاظت می بایستی در تابلویی نصب شود که رله خرابی کلید قرار دارد. حفاظت عدم هماهنگی کلید از کنتاکتهای کمکی در قطبهای مختلف کلید بهره می گیرد.
این عملکرد باید در دو مرحله تأخیر زمانی داشته باشد. در مرحله اول کلید را با سوئیچ دیسکریپنسی قطع کرده و حفاظت خرابی کلید را راه اندازی می کند . چنانچه قطع کلید در مرحله اول حفاظت عدم هماهنگی کلید موفقیت آمیز باشد از حفاظت خرابی کلید ممانعت بعمل می آید .
در مرحله دوم حفاظت عدم هماهنگی کلید ، تمام کلیدهای همجوار توسط حفاظت خرابی کلید پس از یک تأخیر زمانی قابل تنظیم قطع می گردند.
حفاظت ناحیه کور :
این حفاظت ( در صورت وجود ) شامل رله حفاظت جریانی زیاد آنی با دامنه تنظیم مشخص شده می باشد. حفاظت نقطه کور فقط وقتی فعال می شود که سکسیونر خط باز است . حفاظت نقطه کور برای خطاهایی که به علت اشباع ترانسفورماتور جریان یا عدم هماهنگی مشخصه ها و . . . پدید می آید باید پایدار باشد .
حفاظت ولتاژ کم خط ( ولتاژ صفر ) :
این حفاظت باید ولتاژ سه فاز را نظارت کند و برای عملکرد بایستی تمام فازها دچار افت ولتاژ شده باشند در زمانی که افت ولتاژ تنها در یک یا دو فاز روی دهد ، از عملکرد رله می بایستی پس از ۲ ثانیه جلوگیری شده ویک نشان دهنده بکار افتد تا از قطع نادرست به علت قطع فیوزهای مدار اندازه گیری ولتاژاجتناب شود . پس ازعملکرد رله سیگنال قطع پس از ۲ ثانیه از بین می رود ( صرفنظر از اینکه ولتاژ مجدداً برقرار شده باشد ) .
از عملکرد حفاظت ولتاژ صفر وقتی که سکسیونرهای سری در خط انتقال باز باشند می بایستی جلوگیری شود بطوریکه از قطع نا درست در زمان ایزوله بودن خط ممانعت به عمل آید .
حفاظت ولتاژ زیاد خط :
حفاظت ولتاژزیاد باید شامل رله زمانی معین بوده و تنظیم آن از۱۰۰ درصد تا۱۲۰ درصد ولتاژ نامی قابل تغییر باشد و همچنین تاخیر زمانی بایستی دارای تنظیم پیوسته از۲ تا ۲۰ ثانیه باشد . این حفاظت بایستی فرمان قطع را به کلیدهای هر دو طرف خط ارسال کند این رله گذاری به صورت تک فازانجام می شود.
محصولات زیمنس برای اتوماسیون صنعتی :
ایمنی EMC بالا
در دسترس بودن و طول عمر بالا
عملیات بلادرنگ
مهندسی کارآمد در تمام سطوح اتوماسیون، از مرکز کنترل تا واحد خلیج
امنیت فناوری اطلاعات قابل اعتماد با استفاده از برنامه های کاربردی با کیفیت بالا و ساختارهای شبکه بدون درز
ارتباط نامحدود به دلیل استانداردهای بین المللی و گسترش انعطاف پذیر
اینترنت – صفحات اصلی:
محصولات اتوماسیون انرژی: siemens.com/energy-automation-products
حفاظت: siemens.com/protection
اتوماسیون پست: siemens.com/substationautomation
کیفیت و اندازه گیری برق: siemens.com/powerquality