کد خبر: ۲۸۱۰۹
تاریخ انتشار : ۱۰:۱۰ - ۲۸ آذر ۱۳۹۶
قابلیت اطمینان یک سیستم حفاظتی به قابلیت اتکاء و امنیت آن بستگی دارد. قابلیت اتکاء یعنی اینکه در صورت بروز خطا در شبکه، رله حفاظتی حتماً عمل نماید . امنیت یعنی اینکه در صورت عدم بروز خطا، رله به اشتباه عمل ننماید. قابلیت اطمینان یک سیستم حفاظتی به عوامل متعددی بستگی دارد. انتخاب رله مناسب ، انجام آزمایشات دوره ای رله ها، هماهنگی و تنظیم دقیق آنها از عوامل موثر بر امنیت و قابلیت اتکاء یک سیستم حفاظتی خوب می باشد.

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز:

1-مقدمه

قابلیت اطمینان یک سیستم حفاظتی به قابلیت اتکاء و امنیت آن بستگی دارد. قابلیت اتکاء یعنی اینکه در صورت بروز خطا در شبکه، رله حفاظتی حتماً عمل نماید . امنیت یعنی اینکه در صورت عدم بروز خطا، رله به اشتباه عمل ننماید. قابلیت اطمینان یک سیستم حفاظتی به عوامل متعددی بستگی دارد. انتخاب رله مناسب ، انجام آزمایشات دوره ای رله ها، هماهنگی و تنظیم دقیق آنها از عوامل موثر بر امنیت و قابلیت اتکاء یک سیستم حفاظتی خوب می باشد.

از آنجا که حفاظت فیدرهای فشار متوسط توزیع فقط بوسیله یک رله جریان زیاد و اتصال زمین ساده صورت می گیرد لذا بسیار حائز اهمیت است که این رله ها بخوبی انتخاب و هماهنگ شوند چون به دلیل هزینه گزاف سیستم حفاظتی، در شبکه توزیع معمولاً از رله های پشتیبان محلی استفاده نمی شود.

از جمله نمونه های عملکرد ناصحیح رله های جریان زیاد، قطع اشتباه یک فیدر به هنگام بروز اتصالی در شبکه بالا دست یا فیدر مجاور است. برخی از مراجع راهکارهایی برای رفع مشکل قطع ناخواسته فیدرها مطرح نموده اند. اما مطالعات صورت گرفته تنها بخشی از موضوع را بررسی نموده اند. آنها بیشتر قطع فیدرهای مجاور در یک ایستگاه را بررسی نموده اند و اثر نوع بار را نادیده گرفته اند. با توجه به اهمیت موضوع هنوز هم در مقالات و تحقیقات این موضوع در دست بررسی قرار دارد.

در این مقاله ابتدا سه نوع بار ( امپدانس ثابت، موتور ی و ترکیبی)مطالعه و مشخصه آنها بررسی شده است .

2- انواع بارهای مطالعه شده و مشخصه آنها:

در این مقاله مشخصات سه نوع بار مطالعه شده است.

- بار امپدانس ثابت

- بار توان ثابت (موتوری)

- بار ترکیبی (موتوری بعلاوه امپدانسی)

بارهای امپدانس ثابت نظیر هیترها، لامپ های رشته ای و.... هستند. مشخصه عمده این بارها این است که با افزایش ولتاژ جریانشان بصورت خطی افزایش می یابد و با کاهش ولتاژ جریان آنها نیز بطور خطی کاهش می یابد. همچنین این بارها دینامیک نیستند.

بارهای موتوری عموماً از نوع توان ثابت و دینامیک هستند. در صورتیکه ولتاژ آنها در یک محدوده مجاز تغییر کند توان آنها ثابت می ماند. بنابراین با افزایش ولتاژ، جریانشان کاهش می یابد و بر عکس. میزان کاهش و یا افزایش جریان بستگی به اندازه موتور، میزان تغییرات ولتاژ و گشتاور بار دارد. کاهش ولتاژ اثر شدیدتری بر جریان موتور دارد و افزایش ولتاژ تا ۵٪ اثر ناچیزی بر جریان دارد. برای بارهای موتوری، نامتعادلی ولتاژ اثر خیلی شدیدی برافزایش نامتعادلی جریان موتور دارد. بطوریکه ۵٪ نامتعادلی ولتاژ می تواند باعث افزایش جریان و ٣٠٪ تا ۵٠٪ نامتعادلی جریان شود.

بارهای ترکیبی شامل بارهای امپدانسی و موتوری هستند. مشخصه آنها به گونه است که مشابه بارهای توان ثابت، با کاهش ولتاژ، جریانشان افزایش می یابد . اما میزان افزایش جریان نسبت به بار فقط موتوری، کمتر است.

3- اثر تغییر ولتاژ بر بارهای مختلف

هدف بررسی مشخصه بارهای مختلف یعنی اثر تغییر یا نامتعادلی ولتاژ بر جریان انواع بارمی باشد . لذا با ایجاد یک اتصالی در شبکه، عمداً یک فرورفتگی ولتاژ نامتعادل ایجاد می کنیم و اثر این فرورفتگی ولتاژ بر تغییرات جریان ، مطالعه می شود. در اینجا دو حالت مطالعه شده است.

الف – اثر فرورفتگی و نامتعادلی ولتاژ بر جریان بارهای مختلف

ب – اثر نوع و مدت زمان اتصالی بر جریان بارهای مختلف

1-3- فرورفتگی ولتاژ نامتعادل با بروز یک اتصالی تک فاز به زمین ایجاد و در حین این فرورفتگی ولتاژ تغییر جریان بارهای مختلف بررسی شده است. اتصال تک فاز - زمین در زمان ۶/٠ ثانیه ایجاد و در زمان ١ ثانیه با قطع فیدر اتصالی برطرف گردیده است.

همزمان با اتصالی تک فاز در شبکه فشار متوسط، در شبکه فشار ضعیف یک فرورفتگی ولتاژ (دو فاز ) بوجود آمده است . ولتاژ و جریان فیدر غیر اتصالی، قبل از اتصالی و حین اتصالی اندازه گیری شده اند. نتایج برای سه نوع بار امپدانسی، موتوری و ترکیبی نشان می دهد، برای بار امپدانسی جریان در حین اتصالی(فرورفتگی ولتاژ)کاهش یافته است.

برای بار توان ثابت ، با بروز فرورفتگی ولتاژ، جریان افزایش می یابد . میزان افزایش جریان بستگی به میزان فرورفتگی و عدم تعادل ولتاژ دارد. در این حالت با کاهش ١۴٪ ولتاژ، جریان ۶٠٪ افزایش می یابد.

برای بار ترکیبی ( ۵٠٪ امپدانس ثابت و ۵٠٪ توان ثابت) با بروز فرورفتگی ولتاژ، باز هم جریان بار افزایش یافته است. در این حالت نسبت افزایش جریان از حالت بار توان ثابت کمتر است . میزان افزایش جریان ۲۶ درصد و میزان کاهش ولتاژ ١۲ درصد بوده است.

بنابراین همزمان با فرورفتگی ولتاژ، جریان بار فیدرها ی با بار توان ثابت و ترکیبی افزایش می یابد . همین موضوع احتمال عملکرد رله های جریان زیاد و اشتباه سیستم حفاظتی را افزایش می دهد.

2-3- اثر نوع و مدت اتصالی بر جریان بارهای مختلف

به منظور بررسی اثر نوع اتصالی (تک فاز، دو فاز و سه فاز) و زمان رفع خطا بر جریان بارهای موتوری و ترکیبی حالت های زیر مطالعه شده اند. مطالعات نشان می دهند که در هر حالت، پس از رفع اتصالی مدت زمانی طول می کشد تا جریان به حالت پایدار قبل از اتصالی برگردد . مدت زمان برگشت جریان به حالت پایدار طبیعی به عنوان یک شاخص مد نظر قرار گرفته است. در صورت افزایش شدید جریان و عدم برگشت به حالت قبل از اتصالی، به عنوان وضعیت ناپایدار اعلام گردیده است.

- اتصالی تک فاز مدت اتصالی ۴٠٠، ۲٠٠و ١٠٠ میلی ثانیه

- اتصالی دو فاز مدت اتصالی ۴٠٠، ۲٠٠و ١٠٠ میلی ثانیه

- اتصالی سه فاز مدت اتصالی ۴٠٠، ۲٠٠و ١٠٠ میلی ثانیه

الف(اتصالی تک فاز): برای اتصال زمین تک فاز، با طول مدت اتصالی ۴٠٠، ۲٠٠و ١٠٠ میلی ثانیه ، جریان برای هر دو نوع بار (موتوری و ترکیبی) افزایش می یابد. لیکن در همه حالت ها بلافاصله پس از رفع اتصالی جریان به حالت قبل از اتصالی بر می گردد. بنابر این، این حالت بر رله های جریان زیاد فیدر مجاور تأثیر بسیار کمی داشته و معمولاً باعث عملکرد اشتباه رله نمی شود.

ب (اتصال دوفاز): در صورت بروز اتصالی دو فاز یا اتصال دو فاز به زمین، جریان افزایش پیدا می کند و افزایش جریان نسبت به حالت اتصالی تک فاز افزایش بیشتری پیدا می کند . چون نامتعادلی ولتاژ شدیدتر شده است. ضمن اینکه پس از رفع اتصالی، مدتی طول می کشد تا جریان به وضعیت عادی قبل از اتصالی بر گردد . بطور مثال برای بار ترکیبی، درصورتی که مدت اتصالی۴/٠ثانیه باشد جریان ١/٠ ثانیه پس از رفع اتصالی به حالت عادی بر می گردد . لذا این حالت می تواند بر رله ها تأثیر گذارد.

پ (اتصال سه فاز): در صورت بروز اتصال زمین سه فاز، جریان در حین اتصالی افزایش زیادی پیدا می کند. ضمن اینکه پس از رفع اتصالی، احتمال دارد جریان ناپایدار شود و حتی جریان به وضعیت عادی بر نگردد. بطور مثال برای بار ترکیبی در صورتی که مدت اتصالی ۴/٠ یا۲/٠ ثانیه باشد جریان ناپایدار می گردد اما اگر مدت اتصالی ١/٠ ثانیه باشد جریان١۵/٠ ثانیه پس از رفع اتصالی به حالت عادی بر می گردد. لذا، این حالت نیز بر رله ها تأثیر می گذارد. با توجه به مطالعات فوق اثر سرعت قطع اتصالی بخوبی نمایان می گردد.

بنابراین با توجه به نتایج و بررسی حوادث رخ داده، مشخص شده است که براثر اتصالی در شبکه یک فرورفتگی ولتاژ نامتعادل ایجاد می شود. در حالت اتصالی تک فاز این فرورفتگی ولتاژ معمولاً باعث عملکرد اشتباه رله نمی شود ولی عموماً در اتصالی های دو و سه فاز در صورت انتخاب نامناسب منحنی مشخصه رله جریان زیاد و طولانی شدن زمان رفع خطا، باعث عملکرد اشتباه رله می شود.


4-1- نتایج بررسی حوادث

بررسی چندین مورد حادثه صحت مطالب فوق راتأیید می کند. یعنی اتصالی در یک فیدر فشار متوسط در ایستگاه شماره ١، باعث ایجاد فرورفتگی ولتاژ در سطح ولتاژ فوق توزیع Kv)۶٣( گردیده است . این فرورفتگی ولتاژ نامتعادل باعث افزایش جریان فیدرهای خروجی ایستگاه Kv ۶٣ پست شماره ۲ گردیده است. افزایش حدود٨٠ درصدی جریان فیدرهای پست ۲، منجر به قطع فیدر های پربار با عملکرد رله جریان زیاد تأخیری شده است. بررسی ها نشان می دهد که این سه فید ر بارشان بیش از ۵٠٪ ظرفیت نامی ترانسفورماتور جریان مربوطه بوده است. فیدرهایی که بارشان کمتر از ۵٠٪ ظرفیت نامی ترانسفورماتور جریان مربوطه بوده قطع نشده اند.

2-4- نوع بار ایستگاه های نمونه مورد بررسی

با توجه به استفاده وسیع از موتورهای القائی، کمپرسورها و تجهیزات سرمایشی و کولر گازی، نوع بار فیدرهای مورد مطالعه ترکیبی از بار امپدانسی - موتوری (توان ثابت) می باشد. نوع بار بستگی به نوع منطقه جغرافیایی داشته ولی درصد ترکیب بار متفاوت می باشد. در مناطق با آب و هوای معتدل، ترکیب بار به نحوی است که سهم بار امپدانسی بیشتر است و ضریب توان بین ٩۵٪ تا ٩٨٪ می باشد . در مناطق گرمسیری و صنعتی، سهم بار موتوری بیشتر بوده و ضریب توان بین ٨٧٪ تا ٩٣٪ می باشد. هدف از این بررسی، اثر تغییر ولتاژ بر تغییر توان و جریان و تعیین نوع بار بوده است.

3-4- انتخاب منحنی مشخصه رله با توجه به نوع بار

با توجه به مطالعات انجام شده بالا، روشن است که علت عملکرد نامناسب رله های حفاظتی این است که اولاً در جریان های زیاد اتصالی رله با تاخیر عمل می نماید و در جریان های حدود۲-٣ برابر جریان نامی(در حین فرورفتگی ولتاژ) رله زود عمل می کند. بنابراین اگر رله به گونه ای تنظیم گردد که بتواند برای جریانهای خیلی زیاد (بیشتر از ۴ برابر جریان نامی) سریعتر و برای جریانهای کوچکتر (حدود ۲-٣ برابر جریان نامی) با تأخیر بیشتری عمل نماید این مشکل بر طرف خواهد گردید . این کار با انتخاب مناسب منحنی مشخصه بر آورده می شود.

لذا روش انتخاب منحنی مشخصه به شرح زیر پیشنهاد می گردد.

- برای بار امپدانس ثابت استفاده از منحنی معکوس استاندارد.

- برای بار ترکیبی (امپدانسی بعلاوه موتوری ) در صورتیکه ترکیب بار موتوری کمتر از۵٠٪ کل بار باشد، استفاده از منحنی خیلی معکوس یا خیلی خیلی معکوس.

- برای بارهای توان ثابت موتوری و بارهای ترکیبی در صورتیکه نسبت بار موتوری بیشتر از ۵٠٪ کل بار باشد، استفاده از منحنی خیلی خیلی معکوس.

- همچنین چون تنظیم رله ها با توجه به جریان نامی فیدر و ظرفیت نامی ترانسفورماتور جریان صورت می گیرد. بهتر است نسبت تبدیل ترانسفورماتور فیدر به گونه ای انتخاب گردد که در اوج بار، میزان جریان بار از ۵٠٪ ظرفیت ترانسفورماتور جریان فراتر نرود.

5- نتیجه گیری

در این مقاله، اثر نوع بار، نوع اتصالی و مدت زمان رفع اتصالی بر عملکرد رله جریان زیاد بررسی شد.

مطالعات نشان می دهند که مدت زمان رفع خطا (بخصوص برای اتصالی های دو فاز و سه فاز) تأثیر فراوانی در پایداری شبکه دارد . در صورتیکه خطا خیلی سریع از شبکه جدا شود شبکه بصورت پایدار باقی خواهد ماند . اما هرچه سرعت رفع خطا و جدا سازی اتصالی از شبکه کندتر باشد به همان نسبت احتمال پایدار ماندن شبکه کمتر خواهد گردید.

پایدار ماندن شبکه به پارامترهای زیادی بستگی دارد . از پارامترهایی که تأثیر فراوانی بر پایداری دارند درصد ترکیب نوع بار، وضعیت شبکه (سطح اتصال زمین، سطح اتصال کوتاه، ضعف شبکه و فرورفتگی ولتاژ در حین اتصالی و عدم تعادل آن) و مدت زمان رفع اتصالی و منحنی مشخصه رله می باشد.

ارسال نظر قوانین ارسال نظر
لطفا از نوشتن با حروف لاتین (فینگلیش) خودداری نمایید.
از ارسال دیدگاه های نا مرتبط با متن خبر، تکرار نظر دیگران، توهین به سایر کاربران و ارسال متن های طولانی خودداری نمایید.
لطفا نظرات بدون بی احترامی، افترا و توهین به مسئولان، اقلیت ها، قومیت ها و ... باشد و به طور کلی مغایرتی با اصول اخلاقی و قوانین کشور نداشته باشد.
در غیر این صورت، «برق نیوز» مطلب مورد نظر را رد یا بنا به تشخیص خود با ممیزی منتشر خواهد کرد.
نتیجه عبارت زیر را وارد کنید
captcha =
وضعیت انتشار و پاسخ به ایمیل شما اطلاع رسانی میشود.
پربازدیدها
برق در شبکه های اجتماعی
اخبار عمومی برق نیوز
عکس و فیلم
پربحث ترین ها
آخرین اخبار