انواع حفاظت ترانسفورمر با رله

در این بخش قصد داریم به معرفی رله های حفاظتی مربوط به ترانس و اساس عملکرد آن ها بپردازیم.

حفاظت دیفرانسیل ترانس با رله

اساس عملکرد رله حفاظت دیفرانسیل بدین شکل است که جریان ورودی به ترانسفورمر را با جریان خروجی از آن مقایسه می کند. حفاظت دیفرانسیل برای حفاظت دقیق از ترانسفورمرهای بزرگ اکیدا توصیه می گردد.

ناحیه حفاظتی یک رله حفاظت دیفرانسیل شامل خود ترانسفورمر و کابل ها یا شین های بین محل نصب ترانس های جریان (CT ها) و ترانسفورمور قدرت می باشد. اگر از ترانس های جریان قابل نصب روی بوشینگ استفاده شود مشخص است که دیگر شین ها و کابل های ورودی در ناحیه حفاظتی قرار نمی گیرند و رله حفاظتی تنها خود ترانسفورمر قدرت را تحت نظر قرار می دهد. نوع حفاظت دیفرانسیل معمولا به نوعی تنظیم می شود که وقتی جریان دیفرانسیل یا مقایسه ای از 20 تا 25% جریان نامی ترانسفورمر بیشتر شد، تریپ را صادر کند. مقدار تنظیمی باید به قدری بزرگ باشد در صورت رخداد اضافه ولتاژهای موقت منجر به تریپ بیهوده نشود و در بسیاری از الزامات مقدار تنظیمی بالای 30% توصیه می گردد.(معرفی انواع کدهای حفاظتی رله ها)

حفاظت دیفرانسیل یکی از اساسی ترین نوع حفاظت ها برای ترانسفورمرها می باشد اما وجود توابع حفاظتی دیگر در رله همچنان مورد نیاز است تا بتوان ادعا کرد حفاظت تمام و کمالی از نرانسفورمر صورت می گیرد.

حفاظت امپدانسی ترانس با رله

رله حفاظت امپدانسی می تواند به صورت حفاظت پشتیبان برای خطاهای اتصال کوتاه خارج از ناحیه حفاظتی عمل کند. نوع حفاظت امپدانسی همچنین می تواند به عنوان حفاظت اصلی اتصال کوتاه های داخلی جایگزین حفاظت دیفرانسیل جریان شود. دو نوع حفاظت امپدانسی به صورت رایج وجود دارند که عبارتند از:‌حفاظت افت امپدانس و رله حفاظت دیستانس.

رله حفاظت افت امپدانس که کمتر مورد استفاده قرار می گیرد می تواند در پست های برق علاوه بر عملکرد در ناحیه حفاظت اصلی، به عنوان حفاظت پشتیبان برای شین های پست مورد استفاده قرار بگیرد.

رله حفاظت دیستانس در برخی پست ها به عنوان جایگزین برای مدل دیفرانسیل برای حفاظت از ترانسفورمر مورد استفاده قرار می گیرد. در بسیاری از پست های برق نیز از حفاظت دیستانس به جای حفاظت غیر جهت دار امپدانسی به عنوان حفاظت پشتیبان برای رله دیفرانسیل ترانسفورمر استفاده می شود. مدل دیستانس همچنین می تواند در این حالت به عنوان حفاظت اصلی یا پشتیبان شین ها نیز عمل بکند.(نقش رله های حفاظتی در خطوط انتقال چیست؟)

حفاظت دیستانس شامل یک رله حفاظتی چند ناحیه ای است که در سمت فشار قوی ترانسفورمر نصب می گردد و همانطور که در شکل زیر مشاهده می کنید ترانسفورمر به پایین را پایش می کند.

رله دیستانس این مزیت را دارد که قابلیت حفاظت های چندناحیه ای در نواحی حفاظت شین را در خود دارد اما از سوی دیگر باید به دقت با نوعدیستانس خطوط فشار قوی هماهنگ شود که به همین دلیل عموما سرعت عملکردش اجبارا به واسطه تنظیمات پایین تر از نوع دیفرانسیل خواهد بود. در تنظیم رله حفاظت دیستانس همچنین باید حدود جریان هجومی ترانسفورمر نیز مد نظر قرار داده شود.

در برخی سیستم ها از دو رله امپدانسی برای حفاظت ترانسفورمر بهره می برند. یک نوع مانند شکل بالا در طرف فشار قوی نصب می شود و جهت پایش آن به سمت ترانسفورمر و پایین دست است. مدل امپدانسی دیگر نیز در طرف فشار ضعیف نصب می گردد که جهت حفاظتی آن به سمت ترانسفورمر و بالا دست است. این طرح حفاظتی منجر به ایجاد حفاظت های پتیبان برای خطاهای فشار قوی و فشار ضعیف ماندگار می گردد.(نقش رله کنترل فاز در حفاظت از موتورهای الکتریکی چیست؟)

بزرگترین برتری رله دیستانس ایجاد حفاظت مناسب پشتیبان برای خطوط پایین دست می باشد. از طرف دیگر بزرگترین عیب این مدل برای حفاظت ترانسفورمر نیاز به تنظیم زمان تریپ بالا جهت هماهنگی با رله های بالادست و همچنین عدم پوشش خطاهای زمین است. بنابراین توابع حفاظت دیستانس عموما برای ترانسفورمرها نسبت به حفاظت های قدرتمندتری همچون توابع دیفرانسیل در اولویت قرار ندارند.

حفاظت اضافه جریان ترانس با رله

ترانسفورمرهای قدرت غالبا دارای رله های اضافه جریان هستند. نوع اضافه جریان حساسیت کمتری نسبت به انواع دیفرانسیل دارند. در ترانسفورهای بزرگ، مدل اضافه جریان به عنوان پشتیبان برای حفاظت دیفرانسیل عمل می کنند. رله حفاظت اضافه جریان همچنین می توان از شین های پایین دست نیز در برابر خطاها حفاظت کند.

اگر در خطوط فشار ضعیف یک ترانسفورمر با پیکربندی Y/D خطای اتصال کوتاه رخ دهد، تنها یکی از فازها در طرف فشار قوی جریان کامل اتصال کوتاه را عبور خواهد داد و دو فاز دیگر تنها نیمی از جریان اتصال کوتاه را تجربه خواهند کرد. در نتیجه استفاده از رله های حفاظت اضافه جریان با حداقل سه ورودی جریان فاز کاملا ضروری می باشد که البته امروزه تمامی رله های حفاظتی میکروپروسسوری جریانی حداقل دارای چهار ورودی جریانی هستند؛ سه ورودی جریان فاز و یک ورودی جریان زمین برا یحفاظت ارت فالت.(مشخصات الکتریکی رله کدامند؟)

حفاظت ارت فالت یا خطای زمین

در مقالات قبل بیان شد که در سیستم هایی با زمین محکم، جریان های اتصال کوتاه و خطای زمین مقادیر قابل توجهی خواهند داشت. در چنین سیستم های زمینی، خطاهای زمین باید به سرعت توسط رله حفاظتی تشخیص داده شده و تریپ داده شود. بنابراین نوع ارت فالت برای ترانسسفورمرهایی مناسب است که دارای اتصال زمین محکم یا حداقل اتصال زمین دارای مقاومت باشند. وظیفه اصلی رله حفاظت ارت فالت، حفاظت از سیم پیچ های ترانسفمور در برابر اتصال هر کدام از سیم پیچ ها به بدنه می باشد که این طرح را در شکل زیر مشاهده می کنید. برای آشکارسازی خطاهای زمین از اتصال پسماند CT های فاز، قرار دادن یک ترانس جریان پنجره ای روی نقطه زمین شده ترانس یا استفاده از کوربالانس است که هر کدام دارای مزایا و معایبی هستند. همچنین می توان از طرح های دیفرانسیل با استفاده از سه CT‌فاز و یک CT اندازه گیری جریان نول یا زمین نیز بهره برد که نیازمند توابع حفاظتی دیفرانسیل زمین پیچیده می باشد.(رله اضافه بار و انواع آن کدامند؟)

در این مقاله با انواع توابع حفاظتی اصلی مورد استفاده برای ترانسفورمرها آشنا شدید. قطعا توابع حفاظتی دیگری نیز مانند توابع ولتاژی و فرکانسی موجود هستند که از اهمیت بالایی برخوردارند، اما برای حفاظت یک ترانسفورمر، توابع مذکور در این مقاله اصلی ترین حفاظت ها را شامل می شوند و وجود آن ها ضروری است.

نکته حائز اهمیت این است که رله های حفاظت ترانسفورمر امروزی همگی مولتی فانکشن هستند. برای ترانسفورمرهای کوچکتر توزیع عموما فقط از انواع حفاظت اضافه جریان و خطای زمین استفاده می شود که همانطور که از نام آن ها پیداست، دو تابع حفاظتی اضافه جریان و خطای زمین را به عنوان توابع اصلی، و چندین تابع فرعی مثل حفاظت های حرارتی را نیز شامل می شوند.

اما برای ترانسفورمرهای بزرگتر، رله های حفاظت دیفرانسیل توصیه می شوند. انواع دیفرانسیل نیز غالبا رله هایی قدرتمند با ده ها تابع حفاظتی پیشرفته هستند و در دل خود حتی حفاظت های اضافه جریان و خطای زمین و عموما حفاظت های ولتاژی و فرکانسی را نیز دارا هستند. اما تابع دیفرانسیل به عنوان اصلی ترین تابع حفاظتی در آن ها مطرح است.

همچنین می توانید مقالات حفاظت بانک های خازنی با رله حفاظتی  بخش اول و دوم را مطالعه بفرمایید