رله و حفاظت سیستم ها
امروزه با گستردگی شبکه های انتقال و توزیع نیروی الکتریکی و سیستم های تولید انرژی الکتریکی طبعا حفاظت از آنها از اهمیت ویژِهای برخوردار خواهد گردید .
قبلا اغلب رله های حفاظتی با تکنولوژی الکترومکانیکی ساخته می شدند وهنوز هم این رله ها در شبکه های الکتریکی مشغول به کار هستند مانند :
رله های جریان زیاد و اتصال کوتاه - رله های ارت فالت - رله های دیستانس - رله های دیفرانسیل و
با ظهور علم الکترونیک تکنولوژی ساخت این رله ها تغییر یافت و رله های الکترونیک ساخته شدند واین رله ها جای رله های مکانیکی را گرفتند .
طبعا این رله ها از لحاظ دقت، ابعاد، مصرف انرژی و مهمتر این که ساخت تابع های پیچیده تر با این تکنولوژی ممکن تر میباشند ، دارای امتیازات بسیاری بودند .
مهمتر این که رله های حفاظتی که مهمترین قسمت یک سیستم الکتریکی هستند باید عناصر قابل اعتماد و با دقتی باشند . و رله های الکترونیکی دارای این امتیازات بودند .
تا این که تکنولوژی جدیدی ابداع شد !!!!
با ورود میکروپروسسورها تکنولوژی ساخت رله های حفاظتی متحول شد . با توجه به توانایی های بالای میکروپروسسورها وقدرت برنامه ریزی آنها توانایی های کاربردی رله های حفاظتی نسل جدید نیز متحول گردید و فزونی یافت وتوانایی های زیر به آنها اضافه شدند : برنامه ریزی ساده این رله ها جهت کاربردهای متفاوت که رله های چند تابعی نسل جدید معمولا به یک پی ال سی نیز مجهز هستند . اتصال رله های حفاظتی به باس های اطلاعاتی وارسال و دریافت سیگنالهای آنالوگ مانند کمیت های الکتریکی وهمچنین اطلاعات مربوط به خطاها و تنظیم رله ها از طریق باسهای اطلاعاتی اتصال وبرنامه ریزی از طریق کامپیوترهای شخصی توسط نرم افزارهای کمپانی سازنده رله قدرت خطا یابی و چک کردن مدارات داخلی رله ها و ....
همانطوری که قبلا اشاره کردیم حفاظت سیستم های الکتریکی از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است و امروزه کمپانی های متعددی در حال طراحی و ساخت رله های حفاظتی می باشند . برخی از کمپانی های معتبر که در این زمینه مشغول به فعالیت می باشند را معرفی می کنیم .
Siemens -Alstom - ABB - GE Power - Schneider - CEE - Reyroll
به طور کلی رله های حفاظتی باید دارای مشخصات زیر باشند :
سرعت عملکرد : این پارامتر در رله های حفاظتی بسیار حائز اهمیت است چون رله های حفاظتی هنگام خطا موظفند با سرعت هرچه تمامتر بخش های معیوب را از قسمت های سالم جدا نمایند .
حساسیت : این پارامتر به حداقل جریانی که سبب قطع رله می گردد بر میگردد .
تشخیص و انتخاب در شرایط خطا : این پارامتر نیز بسیار مهم است زیرا در شبکه هایی که دارای چند باس بار و رله حفاظتی هستند هنگام وقوع خطا می باید قسمت معیوب به درستی تشخیص داده شده و از شبکه جدا گردد و قسمتهای سالم به کار خود ادامه دهد.
پایداری : این پارامتر به این باز میگردد که یک رله حفاظتی به تمامی خطاهایی که در محدوده حفاظتی خود به درستی عکس العمل نشان دهد و در مقابل خطاهای خطاهای این محدوده عکس العملی نشان ندهد .
دسته بندی رله های حفاظتی بر اساس پارامترهای اندازه گیری :
الف) رله های جریانی : این رله ها بر اساس میزان جریان ورودی به رله عمل می کند . حال این جریان می تواند جریان فازها – جریان سیم نول – مجموع جبری جریانهای فازها است (رله های جریان زیاد – رله های ارت فالت و .... ) و حریان ورودی رله می تواند تفاضل دو یا چند جریان باشد ( رله های دیفرانسیل و رستریکت ارت فالت
ب) رله های ولتاژی : این رله ها بر اساس ولتاژ ورودی به رله عمل میکند این ولتاژ می تواند ولتاژ فازها باشد (رله های اضافه یا کمبود ولتاژ و ....) و یا میتواند مجموع جبری چند ولتاژ باشد ( رله تغییر مکان نقطه تلاقی بردارهای سه فاز
ج) رله های فرکانسی : این رله ها بر اساس فرکانس ولتاژ ورودی عمل میکند ( رله های افزایش و کمبود فرکانس
د) رله های توانی : این رله ها بر اساس توان عمل می کنند به عنوان مثال رله هایی که جهت توان را اندازه گیری می کنند یا رله هایی که توان اکتیو و راکتیو را اندازه گیری می کنند .
ه) رله های جهتی : این رله ها از جنس رله های توانی هستند که بر اساس زاویه بین بردارهای ولتاژ و جریان عمل میکنند مانند رله های اضافه جریان جهتی که در خطوط چند سوتغذیه رینگ و پارالل بکار می روند و یا رله های جهت توان که جهت پرهیز از موتوری شدن ژنراتور هنگام قطع کوپلینگ آن بکار میرود .
و) رله های امپدانسی : مانند رله های دیستانس که در خطوط انتقال کاربرد فراوانی دارند .
ز) رله های وابسته به کمیت های فیزیکی : مانند حرارت – فشار – سطح مایعات و .... مانند رله بوخ هلتس ترانسفورمرها ح) رله های خاص : رله هایی هستند که برای منظورهای خاص به کار میروند مثلا رله تشخیص خطای بریکر – رله مونیتورینگ مدار تریپ بریکر – رله لاک اوت و .....
حفاظت اضافه ولتاژ سیستم کابل زمینی
یکی از مطالعاتی که شرکت DSTAR در آمریکا در مورد کابل های زمینی انجام داده است ، بررسی اثرات ولتاژهای گذرای ضربه در آنها به دلایلی همچون صاعقه می باشد . نقص کابل های زمینی با عایق پلی اتیلنی و امثال آن بخشهایی از صنعت را دچار مشکل کرده است. یکی از دلایل اصلی خرابی های زودرس، اضافه ولتاژهای مکرری است که بعلت حالت های گذرا در سیستم ایجاد می شوند .
یک سیستم کامل آزمایشی در آزمایشگاه GE (جنرال الکتریک) برای آزمایش روشهای مختلف حفاظت کابل در مقابل اضافه ولتاژ ایجاد شده است. این مجموعه شامل کابل نوترال مرکزی لخت بوده که در یک محفظه انعطاف پذیر حمل می گردد و امکان آزمایش کابل های کوتاه( ft300 ) و بلند ( f t 1350 ) را فراهم می کند.
برای انجام آزمایش ولتاژ ضربه یک سر کابل را به یک riser pole وصل نموده که از طریق آن ولتاژ ضربه شبیه سازی شده صاعقه به آن اعمال میگردد. ولتاژ ضربه مشابه صاعقه توسط یک مولد ولتاژ ضربه از نوع مارکس با قابلیت تولید ولتاژ ضربه 6 میلیون ولتی تولید میگردد. طرح های مختلف از نحوه نصب برقگیر با یکدیگر مقایسه گردیده اند. در بعضی از آنها صرفا" در محل riser pole برقگیر نصب شده ودربعضی دیگر علاوه برriser pole در طول کابل نیز برقگیر قرار داده شده است. یکی از یافته های مهم این بود که معلوم شد در سیستم های کابل نواری یا دو شاخه ای ، اضافه ولتاژ شدید تر عمل کرده و در این سیستم ها نیاز به توجه بیشتری در نصب برقگیرها می باشد . نتایج حاصل از این آزمایشها اکنون بوسیله شرکتها جهت بهینه سازی حفاظت کابل در مقابل اضافه ولتاژ مورد استفاده قرار می گیرد