بررسی انواع رله

توابع حفاظتی رله ­های جریان زیاد (حفاظت فیدر LV)

امروزه به دلیل افزایش مصرف برق در شبکه­ های الکتریکی و لزوم حفاظت دقیق از این سیستم­ ها، استفاده از انواع رله ­های حفاظتی و آشنایی با انواع رله در حال افزایش است. به صورت کلی می­توان رله­ های حفاظتی را به 4 دسته تقسیم ­بندی نمود.

• رله­ های حفاظت فیدر فشار ضعیف
• رله­ های حفاظت خطوط انتقال
• رله ­های حفاظت ژنراتور
• رله­ های حفاظت موتور

در هر کدام از این رله­ های حفاظتی توابعی وجود دارد که با توجه به توان مصرفی و نوع بار، باید توسط کاربر تنظیم شود. اما بسیاری از افراد که با این قبیل سیستم­ ها در حال کار هستند شناخت دقیقی نسبت به کدهای حفاظتی ندارند. کدهای حفاظتی یا شماره رله های حفاظتی استفاده شده در این رله ­ها براساس استاندارد ANSI هستند. در این مقاله برخی از این کدهای حفاظتی که در بسیاری از رله­ های حفاظتی مورد استفاده قرار می­گیرند (بدون توجه به نوع برند) معرفی می­شوند.

 

• کد حفاظتی 50:

یکی از کدهایی که در انواع رله استفاده می شود کد حفاظتی 50 است. این کد حفاظتی به معنای حفاظت جریان زیاد آنی (Instantaneous) است. به زبان ساده می­توان گفت که به محض رسید جریان به مقدار تنظیمی رله حفاظتی سیستم را به برق می­نماید. البته باید توجه کرد که این تابع دارای زمان تاخیر در عملکرد نیز می­تواند باشد. بنابراین، این توابع در برخی برندها به صورت زمان مشخص (Definite Time) تعریف می­شود که با صفر کردن زمان تاخیر، حفاظت به صورت آنی انجام می­گردد.

اگر در کنار عدد 50 حرف N ظاهر شود به معنای حفاظت جریان زیاد آنی زمین است. این جریان در اصل جریان سیم نول را پایش می­کند و در بسیاری از موارد جمع جریان سه فاز است که پایش می­شود.

این تابع حفاظتی 2 تنظیم دارد. اول، تنظیم جریان قطع و دوم، تنظیم زمان قطع جریان. این دو تنظیم در انواع رله­ های حفاظتی قابل مشاهده است. توجه به این نکته ضروری است که در تنظیم کلیه توابع جریان، تنظیم درست نسبت تبدیل ترانسفورماتور جریان (CT) امری ضروری است. زیرا رله ­های حفاظتی مقادیر تنظیمی برای حفاظت را براساس جریان عبوری از ثانویه ترانسفورماتور جریان از کاربر دریافت می­کنند. بنابراین در صورت تنظیم نادرست نسبت تبدیل ترانسفورماتور جریان، ممکن است در انواع رله حفاظتی عملکرد درستی از خود نشان ندهد.

 

• کد حفاظتی 51:

این کد حفاظتی یکی دیگر از کدهایی ایت که در انواع رله استفاده می شود و به معنای حفاظت جریان زیاد زمان معکوس (Inverse Time) است. به زمان ساده می­توان گفت به افزایش جریان در مدت زمان قطع رله کاهش می­یابد. در این تابع حفاظتی پارامتری با نام (TMS (Time Multiplier Setting تعریف می­شود که شیب منحنی زمان را نشان می­دهد. نمودار زیر بهترین مقایسه برای کد حفاظتی­های 50  و 51 است.

 

شکل 1: مقایسه توابع حفاظتی 50 و 51

اگر در کنار عدد 51 حرف N ظاهر شود به معنای حفاظت جریان زیاد زمان معکوس زمین است. همانند حفاظت 50، در این حالت جریان سیم نول پایش می­شود و یا جمع جریان سه فاز پایش می­شود.

این تابع حفاظتی 3 تنظیم دارد. اول، تنظیم جریان pick up، دوم، تنظیم مقدار TMS و سوم منحنی استاندارد قطع. منحنی­ های استفاده شده استانداردهای مختلفی دارند. به عنوان نمونه رابطه این منحنی در استاندارد IEC 60255-151 به صورت زیر است:

ضرایب مربوط به منحنی ها به چهار صورت تعریف می­شود:

• کد حفاظتی 67:

این کد حفاظتی همانند کد حفاظتی 51 است؛ اما یک تفاوت عمده دارند. حفاظت 67، حفاظت جریان زیاد زمان معکوس جهت دار است. به زبان ساده می­توان گفت با توجه به زاویه تنظیمی برای این تابع، ناحیه عملکردی این رله تغییر می­کند. این کد حفاظتی در مواردی به کار می­رود که جریان در یک فیدر می­توان در دو جهت جاری شود (مانند فیدرهای متصل به منابع تولید پراکنده) و کاربر قصد دارد حفاظت را تنها در یک جهت انجام دهد. در این تابع به منظور تشخیص جهت عبور جریان، از اختلاف فاز بین ولتاژ و جریان (ولتاژ فاز به زمین نسبت به جریان فاز) استفاده می­شود. توجه به این نکته مهم است که زاویه بار نیز برای تعیین ناحیه عملکردی انواع رله باید در نظر گرفته شود.

به عنوان جمع­ بندی می­ توان گفت که این کد حفاظتی تنها یک تنظیم بیشتر از کد حفاظتی 51 دارد و آن تنظیم ناحیه عملکرد است.

 

• کدهای حفاظتی 49 و 49T:

این تابع به منظور حفاظت از تجهیزات در برابر افزایش دما مورد استفاده قرار می­گیرد و به دو صورت است.

• حفاظت 49T: این فانکشن حفاظتی از طریق یک سنسور حرارتی خارجی مانند رله بوخهلتس یا ترمیستور فرمان گرفته و عمل حفاظت انجام می­شود. سنسورهای حرارتی می­تواند در بخش­های مختلف سیستم نصب شوند.
• حفاظت 49: در این نوع حفاظت انواع رله از طریق تغییرات جریان، افزایش دمای تجهیز را تشخیص داده و فرمان قطع صادر می­کند. در برخی مراجع این روش با عنوان تجسم حرارتی ذکر شده است و روابط مختلفی می­تواند داشته باشد. در این تابع حفاظتی، زمان اعمال حفاظت اضافه بار متناسب با دمای تجهیز است که توسط جریان بدست می آید. بنابراین می توان گفت:

در رابطه بالا منظور از I_t جریان تنظیمی برای حفاظت 49T است. در این فانکشن اگر جریان عبوری از 15% جریان تنظیمی بیشتر شد، ضریب افزایش دما (ζ_heating) اعمال می­شود و اگر از 15% جریان تنظیمی کمتر بود ضریب کاهش دما (ζ_cooling) اعمال می­گردد. مقادیر ζ_cooling و ζ_heating در رله­های حفاظتی توسط کاربر تعیین می­گردند. رابطه معرفی شده در بالا، تنها روش تخمین ظرفیت حرارتی نیست. در برخی موارد از نمودارهای حرارتی نیز می­توان بهره برد.

 

• کدهای حفاظتی 37:

کدهای حفاظتی که تاکنون در انواع رله بررسی شد مربوط به شرایطی بودند که جریان سیستم افزایش پیدا می­کرد. اما در برخی موارد کاربر نیاز دارد که حفاظت­ های در برابر کم بار شدن سیستم انجام دهد. این کد حفاظتی دقیقا برای این هدف است. این کد حفاظتی به معنای حفاظت حداقل جریان (Under Current or Under Power Flow) است. به زبان ساده وقتی که جریان فیدر از حداقل جریان تنظیمی برای رله کمتر باشد، این حفاظت عمل می­کند. شاید نمود این حفاظت در سیستم­های قدرت کاملا قابل لمس نباشد. در بعضی کاربری­ها مانند پمپ­های شناور یا دستگاه­های سنگ­شکن این نوع حفاظت نمود پیدا می­کند. وقتی که سطح آب یک چاه پایین می­آید یا یک دستگاه سنگ­شکن ورودی ندارد (هیچ سنگی برای شکستن وارد دستگاه نمی­شود) به معنای بی­باری شدن این سیستم­ها است. بنابراین با این حفاظت می­توان از بی­بار شدن سیستم مطلع شد و اقدامات لازم را انجام داد.

این کد حفاظتی 2 تنظیم دارد، اول، تنظیم حداقل جریان عبوری از فیدر و دوم، تنظیم زمان تاخیر در عملکرد رله.