رله و حفاظت الکتریکی

امروزه با گستردگی شبکه های انتقال و توزيع نيروی الکتريکی و سيستم های توليد انرژی الکتريکی طبعا حفاظت از آنها از اهميت ويژِهای برخوردار خواهد گرديد .
قبلا اغلب رله های حفاظتی با تکنولوژی الکترومکانيکی ساخته می شدند وهنوز هم اين رله ها در شبکه های الکتريکی مشغول به کار هستند مانند :
رله های جريان زياد و اتصال کوتاه – رله های ارت فالت – رله های ديستانس – رله های ديفرانسيل و ….
با ظهور علم الکترونيک تکنولوژی ساخت اين رله ها تغيير يافت و رله های الکترونيک ساخته شدند واين رله ها جای رله های مکانيکی را گرفتند .
طبعا اين رله ها از لحاظ دقت، ابعاد، مصرف انرژی و مهمتر اين که ساخت تابع های پيچيده تر با اين تکنولوژی ممکن تر ميباشند ، دارای امتيازات بسياری بودند .
مهمتر اين که رله های حفاظتی که مهمترين قسمت يک سيستم الکتريکی هستند بايد عناصر قابل اعتماد و با دقتی باشند . و رله های الکترونيکی دارای اين امتيازات بودند .
تا اين که تکنولوژی جديدی ابداع شد !!!!

با ورود ميکروپروسسورها تکنولوژی ساخت رله های حفاظتی متحول شد . با توجه به توانايی های بالای ميکروپروسسورها وقدرت برنامه ريزی آنها توانايی های کاربردی رله های حفاظتی نسل جديد نيز متحول گرديد و فزونی يافت وتوانايی های زير به آنها اضافه شدند : برنامه ريزی ساده اين رله ها جهت کاربردهای متفاوت که رله های چند تابعی نسل جديد معمولا به يک پی ال سی نيز مجهز هستند . اتصال رله های حفاظتی به باس های اطلاعاتی وارسال و دريافت سيگنالهای آنالوگ مانند کميت های الکتريکی وهمچنين اطلاعات مربوط به خطاها و تنظيم رله ها از طريق باسهای اطلاعاتی اتصال وبرنامه ريزی از طريق کامپيوترهای شخصی توسط نرم افزارهای کمپانی سازنده رله قدرت خطا يابی و چک کردن مدارات داخلی رله ها و ….
همانطوری که قبلا اشاره کرديم حفاظت سيستم های الکتريکی از اهميت بسيار زيادی برخوردار است و امروزه کمپانی های متعددی در حال طراحی و ساخت رله های حفاظتی می باشند . برخی از کمپانی های معتبر که در اين زمينه مشغول به فعاليت می باشند را معرفی می کنيم .
Siemens -Alstom – ABB – GE Power – Schneider – CEE – Reyroll
به طور کلی رله های حفاظتی بايد دارای مشخصات زير باشند :
سرعت عملکرد : اين پارامتر در رله های حفاظتی بسيار حائز اهميت است چون رله های حفاظتی هنگام خطا موظفند با سرعت هرچه تمامتر بخش های معيوب را از قسمت های سالم جدا نمايند .
حساسيت : اين پارامتر به حداقل جريانی که سبب قطع رله می گردد بر ميگردد .
تشخيص و انتخاب در شرايط خطا : اين پارامتر نيز بسيار مهم است زيرا در شبکه هايی که دارای چند باس بار و رله حفاظتی هستند هنگام وقوع خطا می بايد قسمت معيوب به درستی تشخيص داده شده و از شبکه جدا گردد و قسمتهای سالم به کار خود ادامه دهد.
پايداری : اين پارامتر به اين باز ميگردد که يک رله حفاظتی به تمامی خطاهايی که در محدوده حفاظتی خود به درستی عکس العمل نشان دهد و در مقابل خطاهای خطاهای اين محدوده عکس العملی نشان ندهد .

دسته بندی رله های حفاظتی بر اساس پارامترهای اندازه گيری :
الف) رله های جريانی : اين رله ها بر اساس ميزان جريان ورودی به رله عمل می کند . حال اين جريان می تواند جريان فازها – جريان سيم نول – مجموع جبری جريانهای فازها است (رله های جريان زياد – رله های ارت فالت و …. ) و حريان ورودی رله می تواند تفاضل دو يا چند جريان باشد ( رله های ديفرانسيل و رستريکت ارت فالت )

ب) رله های ولتاژی : اين رله ها بر اساس ولتاژ ورودی به رله عمل ميکند اين ولتاژ می تواند ولتاژ فازها باشد (رله های اضافه يا کمبود ولتاژ و ….) و يا ميتواند مجموع جبری چند ولتاژ باشد ( رله تغيير مکان نقطه تلاقی بردارهای سه فاز)
ج) رله های فرکانسی : اين رله ها بر اساس فرکانس ولتاژ ورودی عمل ميکند ( رله های افزايش و کمبود فرکانس)
د) رله های توانی : اين رله ها بر اساس توان عمل می کنند به عنوان مثال رله هايی که جهت توان را اندازه گيری می کنند يا رله هايی که توان اکتيو و راکتيو را اندازه گيری می کنند .

ه) رله های جهتی : اين رله ها از جنس رله های توانی هستند که بر اساس زاويه بين بردارهای ولتاژ و جريان عمل ميکنند مانند رله های اضافه جريان جهتی که در خطوط چند سوتغذيه رينگ و پارالل بکار می روند و يا رله های جهت توان که جهت پرهيز از موتوری شدن ژنراتور هنگام قطع کوپلينگ آن بکار ميرود .

و) رله های امپدانسی : مانند رله های ديستانس که در خطوط انتقال کاربرد فراوانی دارند .
ز) رله های وابسته به کميت های فيزيکی : مانند حرارت – فشار – سطح مايعات و …. مانند رله بوخ هلتس ترانسفورمرها ح) رله های خاص : رله هايی هستند که برای منظورهای خاص به کار ميروند مثلا رله تشخيص خطای بريکر – رله مونيتورينگ مدار تريپ بريکر – رله لاک اوت و …..

رله و حفاظت الکتریکی:۱-حفاظت ترانسفورماتور در مقابل خطاهای

بنیادی با استفاده از حفاظت دیفرانسیل معمولی(فازی)

شکل۱-طرح عمومی بلوک دیاگرام حفاظتی دیفرانسیل برای ترانس با دو سیم پیچ

رله و حفاظت الکتریکی
شکل۲-طرح عمومی حفاظت دیفرانسیل برای ترانس با سه سیم پیچ