تبلیغات
دانلود جزوه ، نرم افزار و مقالات مهندسی (برق قدرت ، کامپیوتر ، الکترونیک) - حفاظتهای خط
دانلود جزوه ، نرم افزار و مقالات مهندسی (برق قدرت ، کامپیوتر ، الکترونیک)

لینکدونی

آرشیو

لینکستان

صفحات جانبی

← آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :

حفاظتهای خط

حفاظت دیستانس :

 رله های دیستانس برای حفاظت خطوط انتقال به كار می روند و از آنجا كه فاصله عیب را با اندازه گیری امپدانس مشخص می كنند، بدین نام مشهور شده اند. به طور كلی وقتی اتصالی در شبكه رخ می دهد اینگونه رله ها نقش حفاظتی خط و تعیین فاصله اتصالی تا رله را به عهده دارند. معمولا حفاظت اصلی خطوط انتقال رله های دیستانس و حفاظت پشتیبان این خطوط رله های اضافه جریان هستند. دلیل این امر آن است كه زمان عملكرد رله های دیستانس بر روی خطی كه رله روی آن است بسیار كم و زمان عملكرد رله جریان زیاد نسبتا زیاد است.

اصول كار رله‌های دیستانس:

رله های دیستانس صرف نظر از انواع مختلف آنها بر مبنای اندازه گیری فاصله الكتریكی رله تا محل خطا كار     می كنند. در مواقعی كه حداقل جریان خطا قابل مقایسه با جریان بار باشد، این رله ها كاربرد وسیعی پیدا می كنند و این از آنجا ناشی می شود كه رله های دیستانس به جریان حساس نیستند، بلكه امپدانس ظاهری (فاصله الكتریكی) تا محل خطا را می سنجند. رله های دیستانس دارای یك امپدانس داخلی به نام امپدانس تنظیم رله  می باشند. این امپدانس (Z0) برابر امپدانس قسمتی از خط است كه رله باید آن قسمت را مورد حفاظت قرار دهد.

ساختمان رله دیستانس:

این رله با دو عنصر ولتاژ و جریان سروكار دارد و نسبت این دو پارامتر را می سنجد. یعنی در اصل از دو ترانس ولتاژ و جریان تشكیل شده است. به طور كلی می توان گفت كه یك رله دیستانس از قسمتهای زیر تشكیل شده است:

1- عضو تحریك كننده 2- عضو سنجشی رله دیستانس (عضو زمانی) 3- عضو جهت یاب 4- تعداد زیادی رله كمكی .

طرز كار بدین صورت است كه از سیم پیچ عمل كننده (شكل 2 ) جریانی متناسب با جریان اتصال كوتاه می گذرد و هنگامیكه جریان خطا به یك آستانه رسید، این سیم پیچ تحریك شده و كنتاكتهای مربوطه را به هم وصل     می كند در نتیجه رله عمل كرده و مدار قطع می گردد و در ضمن سیم پیچی كه سیم پیچی بازدارنده نام دارد نیروی مقاوم یا نیروی بازدارنده را تولید می كند و باعث تولید گشتاور در خلاف جهت گشتاور حاصل از سیم پیچ عمل كننده می گردد. لذا هر چه ولتاژ بیشتر باشد یا نقطه اتصال كوتاه از رله دورتر باشد نیروی سیم پیچ بازدارنده بیشتر شده و در اصل مقاومت ظاهری خط تا نقطه اتصالی بیشتر می شود.

به طور كلی در یك رله دیستانس از یك تحریك جریان زیاد و یك تحریك ولتاژ كم و در نتیجه از تحریك توسط امپدانس كم استفاده می شود. در تحریك توسط جریان زیاد از یك رله جریان زیاد كه برای 0.8 تا   2 برابر جریان نامی ترانسفورماتور جریان قابل تنظیم است، استفاده می شود و می توان با توجه به نوع شبكه، در مواقعی كه نقطه صفر ستاره آن ایزوله باشد، از دو رله استفاده كرد. در مواقعی كه شبكه مستقیما به زمین وصل شده باشد از سه رله استفاده می كنند، البته رله سوم، رله اتصال زمین می باشد. تحریك توسط رله های جریان زیاد در شبكه هایی قابل استفاده است كه حداقل جریان اتصال كوتاه فازی از ماكزیمم جریان كار عادی و نرمال شبكه بیشتر باشد. ولی در تحریك توسط امپدانس كم نباید حداقل جریان اتصال كوتاه از ماكزیمم جریان عادی شبكه بیشتر شود. تحریك كننده امپدانس كم نسبت ولتا‍ژ و جریان را می سنجد.

انواع رله های دیستانس:

رله های دیستانس با توجه به «امپدانس تنظیم» عمل می كنند. این امپدانس مقداری مختلط است در نتیجه دارای دامنه و فاز خواهد بود. با توجه به این موضوع می توان محدوده عملكرد رله ها را در صفحه مختلط R-X  توسط یك منحنی بیان نمود.

یك رله دیستانس با هر نوع منحنی مشخصه ای دارای سه ناحیه حفاظتی می باشد. در ناحیه 1 معمولا امپدانس معادل 80 % خط اول (خط اصلی) تنظیم می شود و زمان عملكرد آن خیلی سریع یعنی حدود 0.01 ثانیه است و به عنوان حفاظت اصلی خط به كار می رود. علت اینكه كل خط اصلی به عنوان ناحیه اول انتخاب نمی شود آن است كه به واسطه خطاهای ناشی از ترانسفورماتور جریان به عنوان تنظیم ناحیه اول انتخاب نمی شود آنست كه به واسطه خطاهای ناشی از ترانسفورماتور جریان یا ولتاژ عملكرد این رله با رله روی خط بعدی همزمان نباشد.

امپدانس تنظیم ناحیه دوم رله معمولا برابر كل امپدانس خط اصلی به اضافه حدود 50% امپدانس خط بعدی است و زمان عملكرد آن حدود 0.4 ثانیه است. ناحیه سوم رله دیستانس دارای امپدانس تنظیمی برابر كل خط به اضافه كل خط دوم به علاوه حدود 25% خط سوم است. بدیهی است زمان عملكرد این ناحیه حدود 0.8 ثانیه است.

در زیر انواع مختلف مشخصه ها را مختصرا ذكر می كنیم:

1-رله دیستانس با مشخصه امپدانسی یا تخت

این رله ساده ترین رله از نظر ساختمان و عملكرد می باشد. مشخصه این رله دایره ای است كه مركز آن مبدا مختصات و شعاع آن به اندازه قدر مطلق امپدانس تنظیم آن (ZS) می باشد. در شكل (3) مشخصه این رله نشان داده شده است. در این شكل زاویه امپدانس خط AB است. این رله فقط به دامنه امپدانس رله تا محل خطا حساس است و برای خطاهاییكه قدر مطلق امپدانس رله تا آن خطا كمتر از l ZS l باشند صرفنظر از جهت جریان خطا عمل می كند.

با توجه به شكل رله برای خطاهای AB (در جهت دید رله ) و BC (در پشت سر رله) عمل می نماید كه این عملكرد بزرگترین عیب این رله است زیرا همانند رله های غیر جهت دار عمل می كند. از اینرو هماهنگی این رله ها با یكدیگر مشكل و در بعضی موارد غیر ممكن است به همین دلیل این رله را هیچگاه به تنهایی مورد استفاده قرار نمی دهند و همواره به همراه رله های دیگر كه در ادامه شرح داده می شود از آن استفاده می گردد. معادله این رله عبارت است از Z= l ZS l  ؛ این معادله دایره ای است كه در شكل (3) نشان داده شده است.

برای آنكه بتوان این رله را به تنهایی مورد استفاده قرار داد باید آنرا جهت دار كرد. برای اینكار باید محدوده عملكرد این رله را تا حد ممكن در ناحیه اول مختصات قرار دهیم. بهترین زاویه مشخصه المان جهت دار با امپدانس تنظیمی خط مورد حفاظت در حدود 90 درجه می باشد. شكل (4) مشخصه رله امپدانسی جهت دار را نشان می دهد.

 معایب این رله را میتوان در موارد زیر خلاصه نمود:

1-     این رله جهت خطا را تشخیص نمی دهد و در نتیجه استفاده از یك المان جهت دار در آن ضروری است.

2-   این رلهع بر اثر مقاومت قوس محل خهطا می تواند عملكرد اشتباه داشته باشد، زیرا بر اثر مقاومت قوس، بردار امپدانس خطا در روی محور R ها در جهت مثبت كشیده می شود و با این كار ممكن است خطا از محدوده عمل این رله خارج شود.

3-   به علت پوشانده شدن محدوده وسیعی از صفحه مختلط توسط مشخصه این رله، عملكرد آن به مقدار زیادی به نوسانات قدرت حساس است. به عبارت دیگر مكان هندسی امپدانس بهنگام نوسانات قدرت پایدار (قابل برگشت به وضع عادی) داخل مشخصه عملكرد رله قرار می گیرد و سبب عملكرد رله می شود.

4-رله دیستانس با مشخصه افست مهو

همانطور كه از مشخصه این رله پیداست، علاوه بر در بر گرفتن خط مورد حفاظت در جهت دید خود، قسمتی از خط پشت سر خود را نیز می پوشاند. مشخصه افست (قسمتی كه پشت سر خود را می بیند) معمولا برای هنگامی استفاده می شود كه رله می خواهد پشت سر خود را نیز ببیند و آن وقتی است كه مثلا رله اصلی شینه عمل نكرده است و این رله به عنوان پشتیبان برای ناحیه پشت سر خود عمل می كند. بنابراین لازم است فقط ناحیه سوم رله مطابق شكل8 دارای افست باشد.

5-رله دیستانس با مشخصه راكتانسی

مشخصه این رله یك خط مستقیم موازی با محور افقی است كه دارای راكتانس ثابتی می باشد و در صورتیكه راكتانس محل وقوع خطا تا رله كمتر از رآكتانس تنظیمی باشد، رله عمل خواهد كرد. به علت وجود مشخصه خاص این رله فقط حساس به راكتانس بوده و مقاومت خطا روی آن هیچگونه اثری ندارد. رله به صورت معمولی آن برای تمام خطاهای پشت سر خود و حتی برای شرایط كار نرمال و نوسان قدرت عمل خواهد كرد. در واقع این رله برای محدود كردن گستره عملكرد رله های دیگر نظیر رله امپدانسی بكار می رود. معادله این رله X=XS=Cte      می باشد؛ X راكتانس امپدانس خطا و XS راكتانس امپدانس تنظیم رله است. منحنی مشخصه رله راكتانسی مطابق شكل (9-5) می باشد و تنظیم رله متناسب با راكتانس درصد پوشش خط (XS ) است. در اینجا اگر راكتانس دیده شده به وسیله رله كمتر از XS  باشد، رله عمل می كند و اگر بیشتر از آن باشد، رله عمل نخواهد كرد. همانطور كه از مشخصه این رله استنباط می شود افزایش مقاومت دیده شده خطا، تاثیری در عملكرد رله نخواهد داشت. افزایش مقدار مقاومت باعث می شود كه انتهای بردار امپدانس، انتقال پیدا كند و در نتیجه باز هم در ناحیه عملكرد رله قرار می گیرد. به همین دلیل این رله نسبت به مقاومت خط یا اثر مقاومت جرقه حساس نمی باشد.

6-رله دیستانس با مشخصه اهمی

مشخصه این رله یك خط مستقیم می باشد كه ضریب زاویه آن می تواند تغییر كند. همانند رله رآكتانسی این رله به تنهایی به كار نمی رود بلكه برای محدود كردن مشخصه دیگر رله ها به كار برده می شود. 

7-رله دیستانس با مشخصه كواد (چهارگوش)

رله كواد یك رله راكتانسی محدود شده است. اگر تعداد ورودیهای رله استاتیكگی را زیاد كنیم مشخصه رله چهار گوش را بدست می آوریم. شكل (11-5) مشخصه رله كواد یا چهار گوش را نشان می دهد. همانگونه كه در شكل دیده می شود یكی از محاسن این رله آن است كه به راكتانس خطا تا محل رله حساس می باشد كه البته با توجه به امتداد این مشخصه در جهت محور R ها می توان مقاومت محل قوس را نیز در تنظیم رله در نظر گرفت.

رله وصل مجدد(Auto recloser)  :

اتصالی های شبكه سیم هوایی انتقال انرژی همیشه در اثر برخورد و تماس دائم دو سیم یا سیم و زمین بوجود نمی آید، بلكه عامل بیشتر اتصالی ها جرقه و قوس الكتریكی می باشد. چنین جرقه هایی اغلب با قطع آنی و كوتاه مدت فشار شبكه از بین رفته و خاموش می شود. باید به محض وقوه اتصالی در شبكه، سیم اتصالی شده را از شبكه قطع كرد ولی اگر همین قطع ولتاژ سبب بر طرف شدن اتصالی شود، لازم نیست كه شبكه برای مدت درازی به حالت قطع باقی بماند، بلكه باید بوسیله ای پس از گذشت زمان كوتاهی مجددا مدار را وصل كرد و چون اغلب نمی توان تشخیص داد كه اتصالی در اثر برخورد دو سیم و یا در اثر جرقه بوجود آمده است، لذا عمل قطع و وصل به كمك كلید قدرت مخصوص كه از دستگاهی به نام رله وصل مجدد فرمان می گیرد انجام می شود.

البته در پست های فشار قوی مازندران عمدتا رله وصل مجدد به گونه ای تنظیم می شود تا دفعات وصل مجدد تنها به یك بار محدود شود و در صورت باقی ماندن خطا برای همیشه به حالت قطع در می آید.

رله اضافه جریان Over Current:

رله اضافه جریان در خط به عنوان رله پشتیبان برای رله دیستانس استفاده می شود، بر خلاف باسبار كه در آنجا این رله یك حفاظت اصلی می باشد. اصول این حفاظت بر اساس جریان می باشد و در ظاهر ساده به نظر می رسد اما در تنظیمات این رله و مخصوصا هماهنگی آن در شبكه دقت زیادی كرد.

این حفاظت می تواند به عنوان حفاظت اصلی و پشتیبان در شبكه استفاده گردد كه معمولا در شبكه های فشار ضعیف به عنوان حفاظت اصلی استفاده می گردند

رله سنكرون چك:

زمانی كه دو خط از شبكه بخواهند به یكدیگر متصل گردند این رله رابطه فازی و ولتاژ دو خط را مقایسه نموده و در صورت تطابق (تمایز نباید بیش از 10% باشد.) اجازه اتصال آنها را می دهد.

این رله زمانی بكار می‌رود كه دو یا چند فیدر به یك باس مشترك متصل می‌گردند. اتصال موفقیت‌آمیز دو منبع به یكدیگر بستگی به اختلاف دامنه‌های ولتاژ طرفین، زاویه‌های فاز و فركانسهای دو منبع در زمان اتصال دارد. رله كنترل سنكرونیزم در صورت نزدیك بودن مقادیر دو طرف، اجازه اتصال را خواهد داد.

رله سنكرون‌كننده، رله‌ای است كه در رابطه با اتصال ژنراتور به شبكه و یا اتصال دو شبكه مجزا مورد استفاده قرار می‌گیرد. این رله سنكرون‌كننده برای كنترل یك یا چند كلید در یك نیروگاه و ارتباط با سیستم كنترل نیز بكار می‌رود. بر خلاف رله كنترل سنكرونیزم، رله سنكرون‌كننده می‌تواند فرمان وصل كلید را در نقطه دقیق سنكرونیزم صادر نماید.

سنكرون‌كردن دستی نیازمند آموزش، استفاده از قدرت تشخیص، تجربه و دقت كافی از طرف اپراتور است. كلیدها و ژنراتورها در صورت عدم دقت اپراتور دچار صدمه می‌شوند. بنابراین فرمان وصل كلید، تنها وقتی كه رله سنكرونیزم اجازه دهد، صادر می‌گردد.

رله كنترل سنكرونیزم برای نظارت بر اتصال دستی كلید بكار می‌رود. بنابراین اپراتور مقادیر سنكرونیزم را كنترل كرده و بطور دستی فرمان وصل می‌دهد ولی كنتاكت باز رله سنكرونیزم كه بصورت سری قرار گرفته است از اتصال جلوگیری می‌كند. كنتاكت باز رله سنكرونیزم وقتی بسته می‌شود كه اختلاف زاویه فاز در دو طرف كلید از مقدار مشخص كمتر بوده و همچنین اختلاف ولتاژ بین دو طرف مقدار كمی را دارا باشد.

رله سنكرونیزم به دو طریق مورد استفاده قرار می‌گیرد. می‌توان این رله را بعنوان ناظر در اتصال دستی ژنراتور به شبكه مورد استفاده قرار داد. طریق دیگر استفاده از رله سنكرونیزم در اتصال اتوماتیك ژنراتور به شبكه است كه در این حالت علاوه بر اینكه شرایط سنكرونیزم مورد ارزیابی قرار می‌گیرد، فرمانهایی از طرف رله سنكرونیزم به سیستمهای تنظیم فركانس و ولتاژ ژنراتور ارسال می‌گردد و اتصال كاملاً اتوماتیك صورت می گیرد.

رله ولتاژی:

رله‌‌های ولتاژی به دو نوع ولتاژ كم و ولتاژ زیاد تقسیم می‌شوند كه در حالت‌های نقصان و ازدیاد ولتاژ در شبكه عمل می‌نمایند. علاوه بر این، حالت عدم تقارن ولتاژ در سه فاز سیستم را حس نموده و فرمانهای كنترلی لازم را صادر می‌كنند. در بعضی از موارد، از رله ولتاژ زیاد در تركیب حفاظت تفاضل ولتاژ بهره گرفته می‌شود، بنابراین چنانچه اختلاف دو ولتاژ از یك حد مشخص فراتر رود، رله عمل می‌كند.

الف ـ رله ولتاژ كم :

رله ولتاژ كم رله‌ای است كه با كاهش ولتاژ مجموعه‌ای از كنتاكتها را متصل می‌كند و به دو نوع زیر تقسیم می‌گردد:

- رله با تأخیر زمانی: تنظیم ولتاژ با تپ‌های گسسته قابل انجام است و زمان تأخیر در ارسال فرمان قطع نیز قابل تنظیم می‌باشد.

- رله آنی: در این حالت نیز تنظیم تپ‌های ولتاژ وجود دارد و زمان در یك محدوده كوچك قابل تغییر می‌باشد.

ب ـ رله ولتاژ زیاد :

رله ولتاژ زیاد در مقابل افزایش ولتاژ عمل نموده و فرمانهای كنترلی را صادر می‌نماید. این نوع رله در موارد زیر بكار می‌رود:

- حفاظت سیستم در مقابل اضافه ولتاژ:  این رله می‌تواند در مقابل افزایش ولتاژ، سیگنال خبردهنده ارسال كند 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 ولتاژی، عدم تقارن ولتاژ در فازها را در حالت اتصال كوتاه و اشكال در فیوز ثانویه ترانس ولتاژ حس می‌كند كه این كار با اندازه‌گیری توالی صفر و منفی ولتاژها انجام می‌گیرد.

رله عدم تقارن ولتاژ برای ایزوله‌كردن رله‌ها یا وسایلی كه با قطع ولتاژ در یك یا هر سه فاز ثانویه ترانس ولتاژ یا وجود اشكال در فیوز ثانویه ترانس ولتاژ نادرست عمل می‌كنند، بكار می‌رود. بعنوان مثال رله دیستانس یا رله سنكرونیزم، در این صورت فرمان نادرست صادر می‌كنند. بنابراین زمان قطع رله بالانس ولتاژ  باید بحدی كوچك باشد تا قبل از اینكه رله‌های نامبرده باعث قطع كلید شوند، آنها را از مدار خارج كند.

رله‌های ولتاژ زیاد نیز دارای دو نوع تأخیری و آنی هستند. در رله‌های ولتاژ زیاد آنی تنها تنظیم ولتاژ آستانه مطرح است و پس از افزایش ولتاژ از حد مربوطه، رله بلافاصله عمل خواهد كرد.

رله اضافه شار یا اضافه تحریك:

از آنجا كه شار هسته ترانسفورماتور وابسته به نسبت ولتاژ به فركانس است، رله اضافه شار نیز بر مبنای اندازه‌گیری نسبت ولتاژ به فركانس (V/HZ) عمل می‌نماید. این رله دارای مشخصه عملكرد زمان معكوس می‌باشد، به این معنی كه برای تغییرات زیاد (V/HZ)، در زمان كوتاهتری عمل می‌كند و تغییرات كوچك ولتاژ به فركانس دارای تأخیری بیشتری خواهد بود. از آنجا كه فركانس در شبكه تقریباً ثابت است لذا افزایش ولتاژ در شبكه به معنی افزایش شار خواهد بود. به همین دلیل در بسیاری از موارد بجز در ترانسفورماتورهای نیروگاهی از این نوع رله استفاده نمی‌شود.

حفاظت كلید قدرت:

بواسطه اهمیت نقش كلید و اشكالاتی كه ممكن است در عملكرد صحیح آن بروز كند، یك سری حفاظت جهت تشخیص عملكرد نامناسب كلید و انجام اعمال اصلاحی درنظر گرفته می‌شود. از جمله مسائلی كه ممكن است برای یك كلید قدرت پیش آید، ناموفق بودن كلید در برطرف كردن جریان اتصالی و یا عدم همزمانی بازشدن كنتاكتهای اصلی فازها مختلف كلید به هنگام قطع جریان می‌باشد. بنابراین حفاظتهای مورد استفاده جهت كلیدهای قدرت عبارتند از:

حفاظت اشكال كلید .

نظارت بر مدار تریپ .

حفاظت ناهماهنگی در باز شدن كنتاكتهای كلید .

در طرح استاندارد حفاظتی پستهای ایران، حفاظت اشكال كلید منحصر به پستهای 230 و 400 كیلوولت می‌باشد.

درباره وبلاگ

مدیر وبلاگ : ایمان مروتی

آخرین پست ها

جستجو

نظرسنجی

  • شما بازدید کننده محترم مطالب وبلاگ را چقدر مفید می دانید؟




نویسندگان

Status -->
سیستم هوشمند تک باکس