نحوه تنظیم و عملکرد توابع اضافه جریان آنی و تاخیری در رله های حفاظتی

مقالات گذشته در ارتباط با رله های حفاظتی و نحوه عملکرد آنها توضیحاتی داده شده است. هم چنین در مقاله رله های ثانویه فشار متوسط فنوکس، نسل جدیدی از رله های حفاظتی انواع رله های ثانویه شرکت فنوکس اسپانیا و ویژگی های هر یک مورد بحث و بررسی قرار گرفت. در این مقاله در ارتباط با یکی از فانکشن های اصلی در تمامی رله های حفاظتی، یعنی توابع اضافه جریان آنی و تاخیری صحبت خواهد شد. هم چنین به طور دقیق نحوه انجام تنظیمات این فانکشن ها در رله های فنوکس نشان داده خواهد شد و منطق های عملکردی آن ها توضیح داده خواهد شد.

 

حفاظت اضافه جریان آنی (50P/N) در رله های حفاظتی

به این تابع، فانکشن جریانی Instantaneous نیز گفته می شود و زمانی فعال می­شود که خطاهایی با جریان اتصال کوتاه شدید از تجهیزات شبکه عبور کند و رله به صورت آنی فرمان تریپ را برای کلید صادر کند. به عنوان مثال اگر بخواهیم در صورت عبور جریان مشخصی، رله پس از طی زمان تعیین شده فرمان تریپ را صادر نماید، باید طبق جدول زیر تنظیمات را روی رله وارد کنیم. همانطور که از جدول زیر مشخص است، Current tap حد جریان تریپ و Time delay نیز زمان تاخیر رله است. این فانکشن با کد حفاظتی 50P (که P مربوط به فاز است) برای خطای اتصال کوتاه و 50N (که N مربوط به نوترال است) برای خطای زمین مورد استفاده قرار می‌گیرد. تمام پارامترها و مقادیر مجاز قابل تنظیم این تابع به شرح زیر است:

این تابع با رسیدن به 100% مقدار تنظیمی در Current tap فعال شده و منتظر طی شدن مدت زمان وارد شده در Time Delay برای ارسال فرمان تریپ می ماند. اما اگر پیش از سپری شدن این زمان (مدت زمان وارد شده در Time Delay)، جریان اندازه گیری شده توسط رله کاهش یابد و زیر 95% مقدار تنظیمی در Current tap برسد، رله وارد حالت عادی عملکردی خود می شود. (اصطلاحات رایج در مورد رله حفاظتی و دستگاه های اندازه گیری. بخش اول)

حفاظت اضافه جریان با عملکرد تاخیری (51P/N) در رله های حفاظتی

فانکشن حفاظتی 51 (Time-delay Overcurrent) زمانی فعال می­شود که خطاهایی از تجهیزات شبکه عبور کند و رله با تاخیر زمانی لازم و هماهنگ شده با سایر رله‌­های حفاظتی فرمان تریپ را برای کلید صادر کند. تفاوت این فانکشن با تابع 50 در رله به این صورت است که تابع 50 به صورت آنی، به محض عبور یک جریان زیاد عمل می کند و مقدار تنظیمی زیاد، و معمولا 6 برابر جریان نامی است. اما برای مثال تابع 51 با عبور جریانی معادل 2.1 جریان تنظیمی، مطابق با منحنی استفاده شده، زمان تریپ را تعیین می کند. هر زمان که جریان اندازه گیری شده توسط رله از مقدار تنظیم شده در Current tap فراتر رود، به اصطلاح میگوییم که رله پیکاپ کرده است. بنابراین در فانکشن حفاظتی 51 در رله ها، زمان بین پیکاپ تا تریپ توسط منحنی انتخاب شده در بخش Curve Type تنظیمات تعیین می شود. در این فانکشن نیز P برای اتصال کوتاه فاز یا phase، و N برای اتصال کوتاه خطای زمین یا neutral بکار می روند. استانداردهای مختلفی برای تعیین میزان تاخیر و انتخاب نوع منحنی عملکردی در فانکشن 51 رله وجود دارد که باعث به وجود آمدن نمودارهای مختلف شده است. در ادامه دو مورد از استانداردهای منحنی ها را معرفی می کنیم:

1- استاندارد IEC 60255-151

رابطه مربوط به منحنی های این استاندارد به صورت زیر است:

 

در روابط بالا، D همان TMS (Time Multiplier Setting) است. این منحنی ها به چهار صورت زیر است:

 

 

نمودار زیر، عملکرد منحنی­های مختلف را در TMS برابر با 0.1 نشان می دهد.

 

 

 

2-استاندارد ANSI-IEEE

رابطه مربوط به منحنی­های این استاندارد به صورت زیر است:

 

مقدار V برابر با نسبت جریان خط به جریان تنظیمی است و TD همان TMS است. این منحنی­ها به سه صورت زیر است:

 

 

در رله های فنوکس برای تنظیم این فانکشن باید مطابق با جدول زیر عمل کرد. پارامترهای قابل تنظیم این تابع به شرح زیر است:

اگر در پارامتر curve type گزینه “Defined time” انتخاب شود، این تابع مانند یک تابع اضافه جریان آنی با تاخیر قابل تنظیم در پارامتر Time Delay عمل خواهد کرد و دیگر از منحنی های تاخیری بهره نخواهد برد. از سوی دیگر، اگر curve type روی یکی از منحنی ها انتخاب شود، برای تعیین زمان تریپ از منحنی انتخاب شده پیروی می‌شود و تابع همانند یک تابع تاخیری عمل خواهد کرد و تنظیم Time Delay بی تاثیر خواهد بود. نکته دیگر در ارتباط با فانکشن جریان خطای تاخیری، بحث جهت دار بودن آن است.

یکی دیگر از فانکشن های حفاظتی تعیین اندازه جریان با توجه به جهت آن است. برای این کار، علاوه بر اندازه گیری های جریانی، به اندازه گیری های ولتاژی نیز برای پی بردن به جهت جریان نیاز است. مثلا در سری رله های SILG فنوکس، فانکشن 51 به صورت جهت دار و تحت عنوان فانکشن 67 عنوان شده است، که در آن قابلیت انتخاب بین کارکرد در حالت جهت دار (Directional) و یا غیر جهت دار (Non-Directional) در نظر گرفته شده است. (نحوه عملکرد رله های حفاظتی جریانی جهت دار)

این تابع نیز در 110% جریان تنظیمی در Current tap رله پیکاپ کرده و منتظر طی شدن زمان متناظر با جریان پیکاپ می ماند، تا فرمان قطع را صادر نماید. اما با کاهش جریان به 100% مقدار تنظیمی در Current tap، این فانکشن حفاظتی ریست می‌شود. (قابلیت CLP در رله های حفاظتی چه کاربردی دارد؟)

در این مقاله به تفصیل در ارتباط با فانکشن های جریانی در یک رله حفاظتی بحث و بررسی شد. فانکشن های 50 و 51 اصلی ترین توابع حفاظتی هستند که تقریبا در تمامی رله ها وجود دارند. در حال حاضر تلاش برای تسریع در عملکرد این توابع و افزایش دقت عملکردی آن ها می باشد. (حفاظت پیشرفته از ترانسفورماتورهای قدرت بر اساس استاندارد IEC 61850) شرکت لیان الکتریک ویرا، تامین کننده رله های حفاظتی برندهای مطرح جهانی در ایران می باشد. برای کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه با متخصصین مجرب این شرکت تماس حاصل فرمایید.