حفاظت و رله : رله های حفاظتی

[BEN HOR]

حفاظت تجهيزات و دستگاه هاي سيستم قدرت در مقابل عيوب و اتصاليها ، به وسيله كليد قدرت انجام مي گيرد قبل از اينكه كليد قدرت بتواند باز شود ، سيم پيچي عمل كنندة آن بايد تغذيه شود اين تغذيه به وسيله رله هاي حفاظتي انجام مي پذيرد . رله به دستگاهي گفته مي شود كه در اثر تغيير كميت الكتريكي مانند ولت و جريان و يا كميت فيزيكي مثل درجه حرارت و حركت روغن ( در رله بوخهولس ) تحريك شده و باعث به كار افتادن دستگاههاي ديگر و نهايتاً قطع مدار به وسيله كليد قدرت ( در سيستم توليد و انتقال و توزيع ) يا دژنكتور مي گردد .


بنابراين به وسيله رله :

· محل وقوع عيب از شبكه جدا سازي شده باعث مي شود كه ساير قسمتهاي سالم شبكه همچنان به كار خود
ادامه دهند و پايداري و ثبات شبكه به همان حالت قبلي محفوظ بماند .

· تجهيزات و دستگاهها در مقابل عيوب و اتصالي ها محافظت شده و ميزان خسارات وارده به آنها محدود گردد .

سبب به وجود آمدن اتصالي ها و تأثيرات آن

به دو علت زير اتصالي ها مي توانند به وجود آيند :

الف – تأثيرات داخلي

تأثيرات داخلي كه باعث خراب شدن و از بين رفتن دستگاهها يا خطوط انتقال و توزيع مي شود عبارتند از :

فاسد شدن قسمتهاي عايق در يك مولد ، ترانسفورماتور ، خط ، كابل و غيره . اين ضايعات و امكانات مكن است مربوط به عمر عايق ، عدم تنظيم صحيح ، عدم ساخت صحيح و يا عدم نصب صحيح عايق باشد .

ب – تأثيرات خارجي

تأثيرات خارجي شامل تأثيرات زيادي است از آن جمله رعد و برق ، اضافه بار كه باعث به وجود آمدن حرارت شود ، برف و باران ، باد و طوفان ، شاخة درختها ، حيوانات و پرندگان ، سقوط اشياء اشتباه در عمليات و خسارتهايي كه يه وسيله مردم وارد مي شود و غيره . وقتي كه يك اتصالي در مداري رخ دهد ، جريان افزايش يافته و ولتاژ ( اختلاف پتانسيل ) نقصان پيدا مي كند افزايش جريان حرارت زيادي را به وجود آورده كه ممكن است منجر به آتش سوزي يا انفجار شود . اگر اتصالي به صورت جرقه باشد ممكن است خسارت زيادي به بار آورد . براي مثال اگر جرقه اي بر روي خط انتقال نيرو به وجود آمده و سريعاً بر طرف نشود خط را سوزانده و باعث پاره شدن آن خواهد شد و نتيجه سبب قطع برق براي مدت طولاني خواهد شد . نقصان ولتاژ كه در اثر يك اتصالي به وجود آيد مي آيد براي دستگاههاي الكتريكي بسيار زيان آور است و اگر اين ولتاژ ضعيف براي چند ثانيه ايي ادامه داشته باشد ، موتورهاي مشتركين از كار باز ايستاده ، دوران مولدهاي برق نامنظم و نا مرتب خواهد شد پس در صورت وقوع جريان شديد و ولتاژ ضعيف به سبب اتصالي در مدار مي بايست به فوريت اتصالي كشف و برطرف گردد و جريان ولتاژ به حالت عادي باز گردانده شود.

رله های جريانی :

رله های جريانی به منظور حفاظت شبکه های الکتريکی در مقابل عيوب ناشی از خطاهای جريان بکار ميروند . عمده عيوبی که توسط رله های جريانی تشخيص داده می شوند عبارت است از :

þاتصال کوتاه در شبکه

þاضافه جريان

þاضافه بار

þجريان نشتی (ارت فالت)

þعدم تقارن جريان سه فاز

þکاهش بار ( در مورد موتورها)

þافزايش مدت زمان راه اندازی (در مورد موتورها)

þقفل بودن روتور (در مورد موتورها)



حفاظت اتصال کوتاه و اضافه جريان و اتصالی زمين :

اولين و يکی از مهمترين حفاظت هايی که در يک سيستم وجود دارد حفاظت اتصال کوتاه و اضافه جريان و نشتی زمين می باشد . اين حفاظت ها با حفاظت اضافه بار تفاوت آشکاری دارد چون حفاظت اضافه بار بر اساس ظرفيت حرارتی واحد می باشند . در اين نوع حفاظت جريان سه فاز توسط سه عدد ترانسفورمر جريان حس می گردند و به رله انتقال می يابند و بر اساس آن حفاظت صورت می گيرد . در مورد حفاظت فوق منحنی قطع رله از اهميت بسيار زيادی برخوردار است زيرا حفاظت صحيح بر اساس آن صورت ميگيرد .

اين رله ها می توانند دارای دو گروه منحنی قطع باشند :

þ نوع زمان ثابت که پارامتر جريان و زمان به هم وابستگی ندارند و به صورت جداگانه تنظيم می گردند و رله بر اساس جريان تنظيمی در زمان تنظيم شده فرمان قطع را صادر می کنند .

þ نوع زمان کاهشی که در اين حالت زمان قطع رله با يک منحنی به جريان عبوری از رله مرتبط می باشد . به اين صورت که هر چه جريان عبوری از رله بيشتر گردد زمان قطع رله کمتر خواهد بود .

بسته به عملکرد و نوع استفاده از رله منحنی های استانداردی برای اين رله ها تعريف می گردد که بشرح زير است :



Standard Inverse Curve (SIT)

Very Inverse Curve (VIT)

Extremely Inverse Curve (EIT)

Ultra Inverse Curve (UIT)



حفاظت سيستم های الکتريکی از اهميت بسيار زيادی برخوردار است و امروزه کمپانی های متعددی در حال طراحی و ساخت رله های حفاظتی می باشند . برخی از کمپانی های معتبر که در اين زمينه مشغول به فعاليت می باشند را معرفی می کنيم.

Siemens , Alstom , ABB , GE Power , Schneider , CEE , Reyroll



به طور کلی رله های حفاظتی بايد دارای مشخصات زير باشند :

þسرعت عملکرد : اين پارامتر در رله های حفاظتی بسيار حائز اهميت است چون رله های حفاظتی هنگام خطا موظفند با سرعت هرچه تمامتر بخش های معيوب را از قسمت های سالم جدا نمايند .

þحساسيت : اين پارامتر به حداقل جريانی که سبب قطع رله می گردد بر ميگردد .

þتشخيص و انتخاب در شرايط خطا : اين پارامتر نيز بسيار مهم است زيرا در شبکه هايی که دارای چند باس بار و رله حفاظتی هستند هنگام وقوع خطا می بايد قسمت معيوب به درستی تشخيص داده شده و از شبکه جدا گردد و قسمتهای سالم به کار خود ادامه دهد.

þپايداری : اين پارامتر به اين باز ميگردد که يک رله حفاظتی به تمامی خطاهايی که در محدوده حفاظتی خود به درستی عکس العمل نشان دهد و در مقابل خطاهای اين محدوده عکس العملی نشان ندهد .



دسته بندی رله های حفاظتی بر اساس پارامترهای اندازه گيری :

الف) رله های جريانی : اين رله ها بر اساس ميزان جريان ورودی به رله عمل می کند . حال اين جريان می تواند جريان فازها , جريان سيم نول , مجموع جبری جريانهای فازها باشد (رله های جريان زياد – رله های ارت فالت و .... ) و جريان ورودی رله می تواند تفاضل دو يا چند جريان باشد ( رله های ديفرانسيل و رستريکت ارت فالت )

ب) رله های ولتاژی : اين رله ها بر اساس ولتاژ ورودی به رله عمل ميکند اين ولتاژ می تواند ولتاژ فازها باشد (رله های اضافه يا کمبود ولتاژ و ....) و يا ميتواند مجموع جبری چند ولتاژ باشد ( رله تغيير مکان نقطه تلاقی بردارهای سه فاز)

ج) رله های فرکانسی : اين رله ها بر اساس فرکانس ولتاژ ورودی عمل ميکند ( رله های افزايش و کمبود فرکانس)

د) رله های توانی : اين رله ها بر اساس توان عمل می کنند به عنوان مثال رله هايی که جهت توان را اندازه گيری می کنند يا رله هايی که توان اکتيو و راکتيو را اندازه گيری می کنند .

ه) رله های جهتی : اين رله ها از جنس رله های توانی هستند که بر اساس زاويه بين بردارهای ولتاژ و جريان عمل ميکنند مانند رله های اضافه جريان جهتی که در خطوط چند سو تغذيه رينگ و پارالل بکار می روند و يا رله های جهت توان که جهت پرهيز از موتوری شدن ژنراتور هنگام قطع کوپلينگ آن بکار ميرود .

و) رله های امپدانسی : مانند رله های ديستانس که در خطوط انتقال کاربرد فراوانی دارند .

ز) رله های وابسته به کميت های فيزيکی : مانند حرارت – فشار – سطح مايعات و .... مانند رله بوخ هلتس ترانسفورمرها
ح) رله های خاص : رله هايی هستند که برای منظورهای خاص به کار ميروند مثلا رله تشخيص خطای بريکر – رله مونيتورينگ مدار تريپ بريکر – رله لاک اوت و ....