رله های حفاظتی

• 
  
• درتأسیسات الکتریکی مانند شبکه نقل انرژی ، مولدها وترانسفورماتورها و تجهیزات و اسباب و ادوات برقی در اثر نقصان عایق بندی و یا ضعف استقامت الکتریکی ، دینامیکی و مکانیکی در مقابل فشارهای ضربه ای پیش بینی نشده و همچنین در اثر ازدیاد بیش از حد مجاز درجه حرارت ، خطاهایی پدید می آید که اغلب موجب قطع انرژی الکتریکی می گردد . این خطاها ممکن است به صورت اتصال کوتاه ، اتصال زمین ، پارگی و قطع شدگی هادی ها و خورد شدن و شکستن عایق ها و غیره ظاهر شود . قطعـات و وسایـلی کـه چنیـن خطایـی در آنـها ایجـاد می شود ، باید بلا فاصله از شبکه ای که در آنها ایجاد می شود ، باید بلا فاصله از شبکه ای که آنها را تغذیه می کند جدا گردند ، تا از ازدیاد و گسترش خطا و از کار افتادن بقیه قسمتهای سالم شبکه جلو گیری گردد . با وجود اینکه بخصوص در این چند سال اخیر پیشرفتهای چشم گیری نصیب صنعت برق گردیده است ، جلو گیری از بروز خطا و اتصال درشبکه برق امریست تقریباً محال . با اینهمه خواسته مصرف کننده برق ، انتقال و توزیع برق مطمئن و بدون وقفه است.

 

 

رله های دیجیتال و کاربرد آن در حفاظت الکتریکی

رشد جهانی برای تقاضای انرژی الکتریکی باعث افزایش سرعت توسعه در طراحی سیستم های قدرت در جهت پاسخگویی به تامین نیازهای مصرف کنندگان برای تامین انرژی الکتریکی مطمئن ، ارزان و با کیفیت بالا شده است. به دلیل افزایش مصرف انرژی الکتریکی و افزایش تراکم بارها و منابع تولیدالکتریسیته و لزوم عملکرد سریع و مطمئن تجهیزات حفاظت و کنترل ، استفاده از تجهیزات حفاظت دیجیتال مورد توجه قرار گرفته است.

حفاظت الکتریکی یکی از مهمترین مسائل در صنعت برق می باشد. از ابتدای پیدایش این صنعت مساله تولید، انتقال و توزیع انرژی الکتریکی همواره با خطاهای احتمالی و مساله قابلیت اطمینان همراه بوده است. به این معنی که تجهیزات گران قیمتی مانند ژنراتور، ترانسفوماتورهای قدرت و خطوط انتقال باید در مقابل انواع خطاهای احتمالی مورد حفاظت قرار گیردتا هم این سرمایه های با ارزش حفظ شوند و هم انرژی الکتریکی با قابلیت اطمینان بیشتری به مصرف کننده برسد. این حفاظت ها می تواند در مورد کمیتهای مختلف الکتریکی نظیر جریان، ولتاژ، توان، فرکانس و امپدانس انجام شود. رله های حفاظتی وظیفه نظارت بر این کمیت ها را دارند و در صورت نیاز باعث قطع واحد مورد حفاظت(تریپ) می شوند. رله های حفاظتی اولیه بیشتر از نوع الکترومغناطیسی و از گروه دافعه ای هستند. اشکال اصلی این رله ها این است که مختص یک کمیت الکتریکی هستند یعنی اگر به عنوان مثال برای حفاظت اضافه جریان استفاده می شوند دیگر برای حفاظت ولتاژ یا فرکانس قابل استفاده نیستند. حتی رله های اضافه جریان هم تقسیم بندی خاص خود را دارند و استانداردهای مختلفی برای این منظور وجود دارد. در کل این رله ها به جز تنظیم زمانی وتنظیم جریانی قابلیت انعطاف دیگری ندارند.

رله های حفاظتی عمومی از نوع دیجیتالی هستند و در نتیجه می توان با تغییر برنامه نرم افزاری آن ها نوع حفاظت مورد نیاز را تعیین کرد. بعد از دیجیتالی شدن محاسبات اتصال کوتاه، پخش بار و پایداری سیستم های قدرت، دیجیتالی کردن رله های حفاظتی در سیستم های قدرت یکی از موضوعات جالب و مطرح در سالهای اخیر می باشد. موضوع رله های دیجیتال در اواخر دهه 1960شروع گردید. در اوایل به دلیل بالا بودن هزینه سیستم های دیجیتال ، سرعت پایین و همچنین قدرت مصرفی بالای آنها انگیزه ای جهت کاربرد این تجهیزات به جای رله های معمولی وجود نداشت. پیشرفت قابل توجه سیستم های دیجیتال ، کاهش قیمت ،کاهش قدرت مصرفی واندازه آنها و افزایش سرعت و قدرت محاسباتی آنها باعث شده است که این واقعیت ظاهر گردد که اقتصادی ترین و تکنیکی ترین و همچنین مطمئن ترین رله های حفاظتی در حال حاضر، رله های دیجیتال می باشد. لذاجدیدترین نسل رله ها، رله دیجیتالی می باشد که با کاربرد پردازش دیجیتال و استفاده از میکروپروسسورها به عنوان واحد پردازش در این گونه رله ها علاوه بر بالا بردن کارایی و قابلیت رله ها منجر به کاهش حجم و وزن رله و همچنین قیمت پایین طراحی و ساخت گردیده است. طراحی و ساخت رله های دیجیتال گام بزرگی در جهت حفاظت دقیق و مطمئن شبکه های گسترده و پیچیده امروزی است. عمده تفاوت رله های دیجیتالی با رله های استاتیکی در کاربرد یک تراشه به نام میکروپروسسور یا واحد پردازش مرکزی است. همچنین یک تراشه متمرکز به نام میکروکنترلر که در آن علاوه بر cpu، حافظه های RAM و ROM، مدارهای واسطه، پورت های ورودی/خروجی، مدار های وقفه و... در یک تراشه مدار مجتمع(IC) قرار دارند، در برخی رله های دیجیتال کاربرد یافته است. یکی از مزیت های اصلی رله های دیجیتال این است که با تغییر نرم افزار رله و برنامه ریزی مختلف می توان نوع حفاظت رله را تعیین کرد.

 

 

بررسی رله محافظت از لغزش قطب در ژنراتورهای سنکرون

• 
  

ازآنجا که سیستم قدرت از گستردگی خاصی برخوردار می باشد و نیروگاه نیز از مهمترین بخش های آن می باشد از طرفی ژنراتور یکی از قسمت های اصلی در سیستم قدرت بوده ، بطوریکه اختلال در کار عادی آن باعث واردآمدن خسارات به سیستم و خودآن خواهد شد لذا حفاظت از ژنراتور در برابر صدمات احتمالی وارده در مرتبه بالایی قرار دارد . لغزش قطب و جریان مولفه منفی از جمله این پدیده ها به شمار می آیند چرا که در زمان به وقوع پیوستن لغزش قطب ژنراتور را در معرض نوسانات شدید گشتاور همراه با تغییرات وسیع جریان ولتاژ و ضریب قدرت قرار می دهد و تلفات اضافی ناشی ازجریان مولفه منفی باعث افزایش حرارت و برافروخته شدن سطح روتور خواهد شد که در نتیجه ژنراتور را در معرض آسیب قرار می دهد. اثرات ناشی ازگشتاور ضربانی بوجود آمده و تنشهای ناشی از آن بقدری شدید است که لازم می باشد در طول اولین سیکل لغزش ژنراتور از مدار خارج شده و مسئله خسارت احتمالی به آن نیز مورد توجه قرار می گیرد .

 

 

Distance Protection حفاظت مسافت سنج یا دیستانس

درشبکه های به هم پیوسته ، حفاظت انتخابی خطوط انتقال توسط رله های اضافه جریان همراه با رله های جهت یاب همواره بصورت مطلوب امکان پذیر نیست. علت این است که در شبکه های بزرگتر رده بندی زمانی رله های حفاظتی مشکل تر و از طرفی زمان رفع اتصالی نیز به خاطر فاصله زمانی بین عملکرد رله در بعضی از نقاط شبکه نسبتا زیاد خواهد بود. همچنین سیستم حفاظت خطوط انتقال شبکه (معمولا از ولتاژ 32 کیلو ولت به بالا ) به دلایلی از جمله بهبود شرایط پایداری شبکه بایستی قادر باشد که در تمام طول خط برای تمام جریان های اتصال کوتاه در کمترین زمان اتصالی را رفع نماید . با توجه به این مطالب و نیز به دلایل دیگر ، در این فصل اولیه در طرح حفاظتی دیستانس مورد بررسی مقدماتی قرار می گیرد. ذکر این نکته ضروریست که حفاظت دیستانس به خودی خود از نوع حفاظت های غیر واحد به شمار می رود که هم حفاظت اصلی یا اولیه را تامین می نماید و هم نقش حفاظت پشتیبان یا ثانویه را می تواند داشته باشد. چنانچه از سیستم PLC یا سایر سیستم های ارتباطی بین ایستگاه ها استفاده شود این حفاظت می تواند به حفاظت واحد تبدیل گردد که کارایی آن را به مراتب بهبود می بخشد. همچنین در طرح های حفاظتی دیستانس از رله وصل مجدد (Auto-Recloser ) نیز می توان استفاده کرد.این موارد در بخش های آینده مورد استفاده توضیح داده می شود.