رله‌های چند منظوره

حفاظت تجهیزات و دستگاه‌های سیستم قدرت در مقابل عیوب و اتصالی‌ها، به وسیله کلید قدرت انجام می‌گیرد قبل از اینکه کلید قدرت بتواند باز شود، سیم پیچی عمل کنندة آن باید تغذیه شود این تغذیه به وسیله رله‌های حفاظتی انجام می‌پذیرد. رله به دستگاهی گفته می‌شود که در اثر تغییر کمیت الکتریکی مانند ولت و جریان و یا کمیت فیزیکی مثل درجه حرارت و حرکت روغن (در رله بوخهولس) تحریک شده و باعث به کار افتادن دستگاه‌های دیگر و نهایتاً قطع مدار به وسیله کلید قدرت (در سیستم تولید و انتقال و توزیع) یا دژنکتور می‌گردد؛ بنابراین به وسیله رله محل وقوع عیب از شبکه جدا سازی شده باعث می‌شود که سایر قسمت‌های سالم شبکه همچنان به کار خود ادامه دهند و پایداری و ثبات شبکه به همان حالت قبلی محفوظ بماند.

تجهیزات و دستگاه‌ها در مقابل عیوب و اتصالی‌ها محافظت شده و میزان خسارات وارده به آن‌ها محدود گردد. سبب به وجود آمدن اتصالی‌ها و تأثیرات آن: به دو علت زیر اتصالی‌ها می‌توانند به وجود آیند:

الف. – تأثیرات داخلی تأثیرات داخلی که باعث خراب شدن و از بین رفتن دستگاه‌ها یا خطوط انتقال و توزیع می‌شود عبارتند از:فاسد شدن قسمت‌های عایق در یک مولد، ترانسفورماتور، خط، کابل و .... این ضایعات و امکانات مکن است مربوط به عمر عایق، عدم تنظیم صحیح، عدم ساخت صحیح و یا عدم نصب صحیح عایق باشد.

ب. – تأثیرات خارجیتأثیرات خارجی شامل تأثیرات زیادی است از آن جمله رعد و برق، اضافه بار که باعث به وجود آمدن حرارت شود، برف و باران، باد و طوفان، شاخة درخت‌ها، حیوانات و پرندگان، سقوط اشیاء اشتباه در عملیات و خسارت‌هایی که یه وسیله مردم وارد می‌شود و .... وقتی که یک اتصالی در مداری رخ دهد، جریان افزایش یافته و ولتاژ (اختلاف پتانسیل) نقصان پیدا می‌کند افزایش جریان حرارت زیادی را به وجود آورده که ممکن است منجر به آتش سوزی یا انفجار شود. اگر اتصالی به صورت جرقه باشد ممکن است خسارت زیادی به بار آورد. برای مثال اگر جرقه‌ای بر روی خط انتقال نیرو به وجود آمده و سریعاً بر طرف نشود خط را سوزانده و باعث پاره شدن آن خواهد شد و نتیجه سبب قطع برق برای مدت طولانی خواهد شد. نقصان ولتاژ که در اثر یک اتصالی به وجود آید می‌آید برای دستگاه‌های الکتریکی بسیار زیان آور است و اگر این ولتاژ ضعیف برای چند ثانیه ایی ادامه داشته باشد، موتور‌های مشترکین از کار باز ایستاده، دوران مولد‌های برق نامنظم و نا مرتب خواهد شد پس در صورت وقوع جریان شدید و ولتاژ ضعیف به سبب اتصالی در مدار می‌بایست به فوریت اتصالی کشف و برطرف گردد و جریان ولتاژ به حالت عادی باز گردانده شود.

رله‌های جریانی: رله‌های جریانی به منظور حفاظت شبکه‌های الکتریکی در مقابل عیوب ناشی از خطا‌های جریان بکار میروند. عمده عیوبی که توسط رله‌های جریانی تشخیص داده می‌شوند عبارت است از: اتصال کوتاه در شبکه - اضافه جریان - اضافه بار- جریان نشتی - عدم تقارن جریان سه فاز- کاهش بار (در مورد موتورها).

حفاظت اتصال کوتاه و اضافه جریان و اتصالی زمین: اولین و یکی از مهمترین حفاظت‌هایی که در یک سیستم وجود دارد حفاظت اتصال کوتاه و اضافه جریان و نشتی زمین می‌باشد. این حفاظت‌ها با حفاظت اضافه بار تفاوت آشکاری دارد، چون حفاظت اضافه بار بر اساس ظرفیت حرارتی واحد می‌باشند. در این نوع حفاظت جریان سه فاز توسط سه عدد ترانسفورمر جریان حس می‌گردند و به رله انتقال می‌یابند و بر اساس آن حفاظت صورت می‌گیرد. در مورد حفاظت فوق منحنی قطع رله از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است، زیرا حفاظت صحیح بر اساس آن صورت میگیرد. این رله‌ها می‌توانند دارای دو گروه منحنی قطع باشند: نوع زمان ثابت که پارامتر جریان و زمان به هم وابستگی ندارند و به صورت جداگانه تنظیم می‌گردند و رله بر اساس جریان تنظیمی در زمان تنظیم شده فرمان قطع را صادر می‌کنند و نوع زمان کاهشی که در این حالت زمان قطع رله با یک منحنی به جریان عبوری از رله مرتبط می‌باشد. به این صورت که هر چه جریان عبوری از رله بیشتر گردد زمان قطع رله کمتر خواهد بود. بسته به عملکرد و نوع استفاده از رله منحنی‌های استانداردی برای این رله‌ها تعریف می‌گردد که بشرح زیر است:



Standard Inverse Curve SIT - Very Inverse Curve VIT - Extremely Inverse Curve EIT - Ultra Inverse Curve UIT


حفاظت سیستم‌های الکتریکی از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است و امروزه کمپانی‌های متعددی در حال طراحی و ساخت رله‌های حفاظتی می‌باشند. برخی از کمپانی‌های معتبر که در این زمینه مشغول به فعالیت می‌باشند را معرفی می‌کنیم.Siemens , Alstom , ABB , GE Power , Schneider , CEE , به طور کلی رله‌های حفاظتی باید دارای مشخصات زیر باشند: سرعت عملکرد: این پارامتر در رله‌های حفاظتی بسیار حائز اهمیت است، چون رله‌های حفاظتی هنگام خطا موظفند با سرعت هرچه تمامتر بخش‌های معیوب را از قسمت‌های سالم جدا نمایند. حساسیت: این پارامتر به حداقل جریانی که سبب قطع رله می‌گردد بر میگردد. تشخیص و انتخاب در شرایط خطا: این پارامتر نیز بسیار مهم است، زیرا در شبکه‌هایی که دارای چند باس بار و رله حفاظتی هستند هنگام وقوع خطا می‌باید قسمت معیوب به درستی تشخیص داده شده و از شبکه جدا گردد و قسمت‌های سالم به کار خود ادامه دهد. پایداری: این پارامتر به این باز میگردد که یک رله حفاظتی به تمامی خطا‌هایی که در محدوده حفاظتی خود به درستی عکس العمل نشان دهد و در مقابل خطا‌های این محدوده عکس العملی نشان ندهد.

 

 

الف) رله‌های جریانی: این رله‌ها بر اساس میزان جریان ورودی به رله عمل می‌کند. حال این جریان می‌تواند جریان فاز‌ها، جریان سیم نول، مجموع جبری جریان‌های فاز‌ها باشد (رله‌های جریان زیاد – رله‌های ارت فالت و.) و جریان ورودی رله می‌تواند تفاضل دو یا چند جریان باشد (رله‌های دیفرانسیل و رستریکت ارت فالت).

 

ب) رله‌های ولتاژی: این رله‌ها بر اساس ولتاژ ورودی به رله عمل میکند این ولتاژ می‌تواند ولتاژ فاز‌ها باشد (رله‌های اضافه یا کمبود ولتاژ و.) و یا میتواند مجموع جبری چند ولتاژ باشد (رله تغییر مکان نقطه تلاقی بردار‌های سه فاز).

 

ج) رله‌های فرکانسی: این رله‌ها بر اساس فرکانس ولتاژ ورودی عمل میکند (رله‌های افزایش و کمبود فرکانس).

 

د) رله‌های توانی: این رله‌ها بر اساس توان عمل می‌کنند به عنوان مثال رله‌هایی که جهت توان را اندازه گیری می‌کنند یا رله‌هایی که توان اکتیو و راکتیو را اندازه گیری می‌کنند.

 

ه) رله‌های جهتی: این رله‌ها از جنس رله‌های توانی هستند که بر اساس زاویه بین بردار‌های ولتاژ و جریان عمل میکنند مانند رله‌های اضافه جریان جهتی که در خطوط چند سو تغذیه رینگ و پارالل بکار می‌روند و یا رله‌های جهت توان که جهت پرهیز از موتوری شدن ژنراتور هنگام قطع کوپلینگ آن بکار میرود.

 

و) رله‌های امپدانسی: مانند رله‌های دیستانس که در خطوط انتقال کاربرد فراوانی دارند.

 

ز) رله‌های وابسته به کمیت‌های فیزیکی: مانند حرارت – فشار – سطح مایعات و. مانند رله بوخ هلتس ترانسفورمر‌ها.

 

ح) رله‌های خاص: رله‌هایی هستند که برای منظور‌های خاص به کار میروند مثلا رله تشخیص خطای بریکر – رله مونیتورینگ مدار تریپ بریکر – رله لاک اوت و ...

در این جا رله‌های مورد بحث ما رله‌های چند منظوره یا مولتی فانکشن هستند.