حفاظت بانک های خازنی با رله حفاظتی (بخش دوم)

در مقاله قبل حفاظت بانک های خازنی با رله حفاظتی (بخش اول) اهمیت قابل توجه بانک های خازنی در سیستم های قدرت، نحوه تاثیرگذاری آن ها و اهداف استا=فاده از آن ها مطرح شد. بیان شد که خازن ها می توانند تاثیری شگرف در نگهداری ولتاژ در هنگام پیک بار، خالی کردن ظرفیت خطوط انتقال و حفظ پایداری شبکه دارند. از طرف دیگر متوجه شدیم که خازن ها و شبکه به طور دو طرفه می توانند روی عملکرد یکدیگر اثرگذار بوده و منجر به ایجاد خطا و خرابی بسته به شرایط مختلف داشته باشند، بنابراین بهره گیری از رله های حفاظتی مناسب، ضروری می باشد.

در مقاله قبل همچنین به حفاظت عدم تعادل برای بانک های خازنی پرداختیم و بیان شد که راه های مختلفی برای حفاظت از بانک های خازنی در برابر عدم تعادل وجود دارد که در تعداد و چینش ترانس های ولتاژ متفاوت می باشند و هرکدام مزایا و معایبی به همراه دارند. در این مقاله، به بررسی سایر توابع حفاظتی مورد نیاز در رله حفاظتی برای نگهداری صحیح بانک های خازنی می پردازیم.

حفاظت اضافه بار با رله حفاظتی

بانک های خازنی ممکن است در معرض اضافه ولتاژهایی با فرکانس های اساسی و هارمونیکی قرار بگیرند. این اضافه ولتاژ باعث می شود جریان باری که توسط بانک های خازنی کشیده می شود افزایش یابد و تکه نوارهایی که واحدهای خازنی مختلف را درون بانک های خازنی تشکیل می دهند را تحت فشار قرار میدهد. واحدهای خازنی روی پیک ولتاژی که در دو سرشان می افتد حساس هستند، بنابراین هنگام انجام تنظیمات در رله حفاظتی بهتر است مبنای الگوریتم اندازه گیری بر اساس پیک ولتاژ تنظیم گردد (در رله های حفاظتی که پیشرفته هستند می توان روش های مختلفی را برای اندازه گیری و محاسبات استفاده کرد. غالب اوقات استفاده از روش اندازه گیری RMS بهترین عملکرد را دارد ولی در برخی شرایط مثل همین مثال، بهتر است از اندازه گیری های پیک مقادیر بهره ببریم). اگر مقدار استرس ولتاژی روی واحدهای خازنی از مقدار مشخصی بیشتر گردد، رله حفاظتی باید اقدام به تریپ و قطع مدار کند تا مانع از آسیب رسیدن به بانک های خازنی گردد. این حفاظت را می توان به استفاده از توابع حفاظت ولتاژی در رله های حفاظتی پیاده سازی کرد. انواع حفاظت ولتاژی کمی گران تر هستند، بنابراین می توان از یک مدل حفاظت جریانی دارای توابع اضافه بار نیز برای انجام این حفاظت بهره برد. این باعث ارزان تر شدن و به صرفه تر شدن طرح حفاظتی می گردد. می توانید مقالات رله اضافه بار و انواع آن کدامند؟ و تنظیم آن  را مطالعه کنید.

حفاظت اتصال کوتاه و ارت فالت با رله حفاظتی

رله حفاظتی که برای بانک های خازنی انتخاب می کنیم باید بتواند اتصال کوتاه های ناشی قوس های الکتریکی بین فازها و بین فازها و زمین را نیز تشخیص دهد. برای دستیابی به این مقصود، رله حفاظتی مورد استفاده باید دارای توابع حفاظتی اتصال موتاه و ارت فالت دو سطحی باشد. از سطح آنی این توابع حفاظتی برای آشکارسازی و قطع خطاهای رخ داده بین مدارشکن و ترمینال های بانک های خازنی بهره برده می شود. از توابع تاخیری نیز که دارای منحنی های عملکردی هستند برای تشخیص و تریپ خطاهای داخل بانک خازنی بهره برده می شود.

برای تنظیم توابع تاخیری عموما مقادیر پیش فرض مناسب می باشد و نیازی به تغییرات چندانی نیست. یعنی می توان تنظیم کرد که تابع روی 1.1 جریان نامی پیکاپ کند. برای تنظیم توابع آنی نیز بهتر از مقادیر تپ عملکرد را روی سه یا چهار برابر جریان نامی بانک خازنی تنظیم کرد.

از سوی دیگر، رخ دادن یک خطای زمین درون بانک خازنی منجر به بروز عدم تعادل در جریان بانک خازنی می گردد؛ بنابراین حفاظت عدم تعادل جریان که در قسمت بعد مورد بحث قرار می گیرد می تواند به عنوان حفاظت پشتیبان نیز عمل کند. می توانید مقاله مشخصات الکتریکی رله کدامند؟ را مطالعه کنید

حفاظت عدم تعادل جریان با رله حفاظتی

اگر فازهای بانک خازنی از هم جدا باشند، رخداد یک قوس الکتریکی موجب اتصال کوتاه روی واحدهای خازنی یک فاز از بانک خواهد شد. چنین خطایی مقدار بسیار کمی اضافه جریان تولید می کند، اما باعث به وجود آمدن عدم تعادل در سیستم می شود. شاید تابع حفاظتی عدم تعادل بتواند این خطا را تشخیص دهد، اما گاها مقدار نامتعادلی در حدی نیست که قابل توجه باشد. در این شرایط خطا تشدید می شود و در صورت تشخیص دیر توسط تابع عدم تعادل، می تواند منجر به رخداد اتصال کوتاهی بزرگ و جبران ناپذیر شود. بهترین المان پشتیبان در این شرایط برای تشخیص عدم تعادل در رله های حفاظتی استفاده از مقدار جریان توالی منفی می باشد. بنابراین از تابع حفاظتی جریان توالی منفی می توان به عنوان حفاظت پشتیبان برای تابع عدم تعادل بهره برد. می توانید مقاله مفاهیم کاربردی درباره رله های حفاظتی را مطالعه کنید

حفاظت افت جریان یا افت ولتاژ با رله حفاظتی

وقتی بانک های خازنی از سیستم جدا می شوند، بهره بردار باید صبر کند تا شارژ موجود در خازن ها به طور کامل تخلیه شود و سپس مجددا اقدام به وصل بانک های خازنی کند. در غیر این صورت، سرج های کلیدزنی بسیار بزرگی ممکن است شکل بگیرند که می توانند مدارشکن را نیز کاما از بین ببرند. معمولا برای دشارژ کردن بانک های خازنی از مقاومت هایی برای هر واحد خازنی استفاده می شود و این فرایند تا 5 دقیقه زمان می برد. حفاظت افت جریان و افت ولتاژ می توانند برای تشخیص قطع شدن برق سیستم و جلوگیری از بسته شدن مدارشکن برای مدت زمان لازم مورد استفاده قرار بگیرند.

حفاظت اضافه ولتاژ با رله حفاظتی

بانک های خازنی ممکن است در معرض ولتاژهایی قرار بگیرند که ناشی از شرایط غیرعادی بهره برداری از سیستم باشند. اگر سیستم ولتاژ سیستم قدرت از مقدار مجازش فراتر رود، بانک های خازنی دچار اضافه بار می شوند و سایر اجزای سیستم نیز تحت فشار قرار می گیرند. برای جلوگیری از اثرات مخرب اضافه ولتاژ، بانک خازنی باید در زمان رخداد این خطا از سیستم قطع گردد. از سوی دیگر قطع کردن بانک های خازنی از مدار منجر به حذف اثر آن ها به صورت محلی می شود و به کاهش ولتاژ سیستم کمک می کند. در نتیجه این رله حفاظتی می تواند به نوعی حفاظت سیستم قدرت را نیز به ارمغان بیاورد. برای این حفاظت معمولا ار توابع آنی یا تاخیری اندازه گیری ولتاژ شین بهره برده می شود. با ایجاد هماهنگی حفاظتی مناسب بین تابع اضافه ولتاژ و اضافه بار می توان یک حفاظت پشتیبان مناسب را نیز برای بانک خازنی فراهم کرد.