رله حفاظت و انواع آن
افزایش جمعیت و رشد جوامع منجر به افزایش مصرف برق در شبکه های الکتریکی شده است که همین موضوع ضرورت حفاظت دقیق از این سیستم ها را بیشتر کرده است. بهره مندی از انواع رله های حفاظتی و آشنایی با انواع آن ها امری ضروری می باشد. با توجه به اینکه ترانسفورماتورها نقش کلیدی در انتقال برق بر عهده دارند و پس از ژنراتور ها از اهمیت بسیاری برخوردار می باشند در درجه اول حفاظت از آن ها و سپس خود خط نیز جز اولویت های خطوط انتقال و پست های برق به شمار می رود.
نوعی از رله که توانایی کنترل توان‌های بالا به صورت مستقیم یا موتور‌های الکتریکی یا سایر بار‌ها را دارد کنتاکتور نامیده می‌شود. رله حالت جامد (Solid-state) مدار الکتریکی را بدون قطعات محرک و از طریق نیمه هادی‌ها کنترل می‌کند. رله‌هایی با مشخصات عملیاتی کالیبره و در مواردی با چندین بوبین جهت حفاظت از مدار‌های الکتریکی در برابر اضافه بار یا خطاها می‌باشند. در سیستم‌های قدرت مدرن این عملیات توسط تجهیزات دیجیتال انجام می‌پذیرد که رله‌های حفاظتی نامیده می‌شوند.
رله های حفاظتی بیش از 150 سال پیش ابداع شده اند. به وسیله این تجهیزات، یک تابلو برق صنعتی توانایی تشخیص هرگونه نقص در سیستم الکتریکی را دارد. رله حفاظتی می تواند قطع کننده مدار (مدار شکن) را طوری راهنمایی کند که هر بخش معیوب در سیستم کاملاً ایزوله گردد. در واقع برای ردیابی شرایط غیرعادی در مدار، می‌توان یک رله محافظ در سیستم نصب کرد.
نحوه کار رله حفاظت
رله محافظت به خوبی پیکربندی الکتریکی سیستم را اندازه گیری می کند و تشخیص می دهد که آیا سیستم دارای شرایط معیوب است یا خیر. برخی از متغیرهای یک سیستم الکتریکی ممکن است شامل فرکانس ، ولتاژ ، جریان ، مقاومت و زاویه فاز باشند. هنگامی که مقدار یک متغیر تغییر کند، یک سیگنال خطا به رله حفاظت ارسال می گردد. هنگامی که رله حفاظت خطایی را تشخیص می‌دهد ، به طور خودکار عمل می کند و مسیر circuit breaker را می بندد. به این ترتیب مدار معیوب از سیستم جدا شده و مدارشکن باز می شود در واقع رله حفاظت، خطا و وجود نقصی را در سیستم تشخیص می‌دهد و به طور خودکار وارد عمل می‌شود. به این ترتیب بخش معیوب از سیستم جدا می‌شود.
انواع رله حفاظتی
- رله اضافه جریان
- رله‌های ولتاژی
- رله حفاظتی در برابر زمان استارت طولانی
- رله دیفرانسیل
- رله اضافه بار
- رله‌های فرکانسی
- رله حفاظت در برابر بار نامتقارن
- رله زمین محدود شده
- رله حفاظتی در برابر تعداد استارت مکرر
- رله بوخهلتز
- رله برگشت توان
- رله خطای زمین
نحوه انتخاب رله حفاظت
در هنگام انتخاب رله های محافظ موتوری می بایست به مواردی توجه داشت که به این صورت می باشد:
1. سرعت عملکرد بالا: رله مورد نظر لازم است تا از سرعت بالایی در تشخیص خطا برخوردار باشند و همچنین واکنش مناسبی از خود نشان دهد.
2. حساسیت مناسب: یک رله مناسب باید با حداقل جریان، واکنش عملکردی درستی داشته باشد.
3. پایداری: رله انتخابی باید در برابر انواع خطاها واکنش مناسبی نشان دهد.
4. بالابردن اطمینان سیستم قدرت: وظیفه اصلی رله حفاظت موتور، تشخیص صحیح و سریع قسمت خطا دار و جداسازی آن از شبکه اصلی از موارد دیگر انتخاب یک رله مناسب است.
کاربرد رله محافظتی
رله های حفاظتی قادرند یک تابلو برق صنعتی یا هر سیستم الکتریکی را در برابر مشکلات و انواع خطاها محافظت کنند. این سیستم می تواند مشکلات و نواقص خطوط الکتریکی را شناسایی و مکان یابی کند و همچنین می تواند به طور خودکار اقدامات حفاظتی و برنامه های مدار کنترل را آغاز نماید. رله حفاظت ممکن است از چندین رله مختلف ترکیب شده باشد. این وسیله ممکن است انواع مختلفی از محرک ها را نیز داشته باشد. این تجهیزات قادر به کنترل جنبه های مختلف سیستم هستند. رله در یک سیستم ممکن است به ورودی های مشخصی پاسخ دهد و ترکیبی از آن ها قادر به کنترل طیف وسیعی از نوسانات در مدار می باشد.
مزایای استفاده از رله حفاظت موتور
رله حفاظت موتور به علت کاربرد زیادی که در مدارات موتوری دارد، از مزایای زیادی برخوردار می باشد که از آن جمله می توان به موارد ذیل اشاره داشت:
- عدم آسیب رسیدن به موتور
- عدم آسیب رسیدن به تجهیزات
- عدم بازگشت مجدد خطاها به مدار
- صرفه جویی اقتصادی: یکی از مزیت های بزرگ رله های حفاظت موتوری کاهش بسیار زیاد هزینه های تولید است. زیرا با انتخاب یک رله محافظ موتور مناسب، می توانیم هزینه های خرابی خط تولید، هزینه های جایگزینی و تعویض موتور و یا هزینه تعمیرات موتور را بسیار کاهش دهیم و قبل از اینکه خسارات زیادی را به مجموعه و دستگاه ها وارد کنیم، بتوانیم برآورد درستی از نیاز مجموعه و در نهایت صرفه جویی اقتصادی در کار داشته باشیم.
دسته بندی رله های حفاظتی بر اساس پارامترهای اندازه گیری :
الف) رله های جریانی : این رله ها بر حسب مقدار جریان ورودی به رله فعالیت می کند . حال این جریان می تواند جریان فازها , جریان سیم نول , مجموع جبری جریان های فازها باشد (رله های جریان زیاد – رله های ارت فالت و …. ) و جریان ورودی رله می تواند تفاضل دو یا چند جریان باشد.
ب) رله های ولتاژی : این رله ها بر حسب مقدار ولتاژ ورودی به رله فعالیت می کند.این ولتاژ می تواند ولتاژ فازها باشد (رله های اضافه یا کمبود ولتاژ و ….) و یا می تواند مجموع جبری چند ولتاژ باشد .
ج) رله های فرکانسی : این رله ها بر اساس فرکانس ولتاژ ورودی عمل می کند ( رله های افزایش و کمبود فرکانس)
د) رله های توانی : این رله ها بر اساس توان کار می کنند به عنوان مثال رله هایی که جهت توان را اندازه گیری می کنند یا رله هایی که توان اکتیو را اندازه گیری می کنند .
ه) رله های جهتی : این رله ها از جنس رله های توانی می باشند که بر حسب زاویه بین بردارهای ولتاژ و جریان کار می کنند مثل رله های اضافه جریان جهتی که در خطوط چند سو تغذیه رینگ و پارالل کاربرد دارند و یا رله های جهت توان که برای پرهیز از موتوری شدن ژنراتور هنگام قطع کوپلینگ آن استفاده می شوند.
و) رله های امپدانسی : مانند رله های دیستانس که در خطوط انتقال کاربرد فراوانی دارند .
ز) رله های وابسته به کمیت های فیزیکی : مانند حرارت – فشار – سطح مایعات و …. مانند رله بوخ هلتس ترانسفورمرها
ح) رله های خاص : رله هایی می باشد که جهت فعالیت های خاص استفاده می شود مثلا رله تشخیص خطای بریکر – رله مونیتورینگ مدار تریپ بریکر – رله لاک اوت و …..
ویژگی های رله محافظتی
احتمال بروز خطا در سیستم برق به وسیله رله های حفاظتی را از بین نخواهد رفت بلکه اقدامات آن ها پس از بروز خطا در سیستم آغاز می گردد، قابلیت اطمینان، حساسیت، سادگی، سرعت و صرفه اقتصادی از ویژگی های اصلی یک رله حفاظتی خوب می باشد. در ادامه به اصطلاحات مهم در رابطه با رله حفاظتی اشاره می نماییم.
کمیت انرژی
ولتاژ یا جریان و یا ترکیب آن ها، مورد نیاز برای عملکرد رله.
مدار قطع
مداری است (شامل سیم پیچ قطع، کنتاکت رله، منبع تغذیه باتری، سوئیچ کمکی و ...) که قطع کننده مدار را برای باز کردن کنترل می کند.
کمیت مشخصه
بعضی از رله ها به یک یا چند کمیت که کمیت مشخصه نامیده می شود، پاسخ درجه بندی شده نشان می دهند.
نیرو یا گشتاور عملیاتی
نیرویی که تمایل دارد کنتاکت های رله را قطع کند.
نیرو یا گشتاور مهار
نیرویی است که در برابر گشتاور قرار می گیرد و از بسته شدن کنتاکت رله جلوگیری می کند.
Setting
مقدار واقعی کمیت انرژی است که رله برای کار در شرایط مشخص در آن مقدار ساخته شده است.
تجهیزات الکتریکی حفاظتی
همه اقلامی که جهت تولید انتقال، توزیع و مصرف نیروی برق کاربرد دارند تجهیزات الکتریکی یا برقی می گویند، مثل: ژنراتورها، ترانسفورماتورها، وسایل حفاظت مانند فیوزها، کلیدهای مینیاتوری، کلیدهای محافظ جان (RCD)، رله های کنترلی مانند رله ارت فالت، رله کنترل فاز و …، وسایل سیم کشی و دستگاه ها و وسایل مصرف کننده نیروی برق.
دسته‌بندی رله‌های حفاظتی بر اساس پارامترهای اندازه‌گیری
الف) رله‌های گردشی: این رله‌ها بر پایه اندازه گردش ورودی به رله رفتار می‌کند. حال این گردش می‌تواندگردش در فازها، گردش در سیم نول، برآیند جبری گردشهای فازها باشد (رله‌های گردش بالا – رله‌های ارت فالت و ….) و گردش ورودی رله می‌تواند کاستی دو یا چند گردش باشد (رله‌های دیفرانسیل و رستریکت ارت فالت)
ب) رله‌های ولتاژی: این رله‌ها بر پایه ولتاژ ورودی به رله عمل می‌کند این ولتاژ می‌تواند ولتاژ فازها باشد (رله‌های افزوده یا کمبود ولتاژ و ….) یا می‌تواند برآیند جبری چند ولتاژ باشد (رله دگرگونی جای نوک تلاقی بردارهای سه فاز)
ج) رله‌های فرکانسی: این رله‌ها بر پایه بسامد ولتاژ ورودی عمل می‌کند (رله‌های افزایش و کمبود فرکانس)
د) رله‌های توانی: این رله‌ها بر پایه توان عمل می‌کنند برای نمونه رله‌هایی که جهت توان را اندازه‌گیری می‌کنند یا رله‌هایی که توان اکتیو و راکتیو را اندازه‌گیری می‌کنند.
ه) رله‌های جهت دار: این رله‌ها از گونه رله‌های قدرت هستند که بر پایه زاویه بین بردارهای ولتاژ و جریان کار می‌کنند مانند رله‌های جریان زیاد جهت دار که در توانراه‌های چند سویه تغذیه زنجیره‌ای و موازی بکار می‌روند یا رله‌های جهت دار قدرت که برای پرهیز از چرخاکی شدن آفریدار هنگام برش کوپلینگ آن بکار می‌رود.
و) رله‌های ناگذراییی (امپدانسی): مانند رله دیستانس که در توانراه‌ها کاربرد فراوانی دارند.
ز) رله‌های وابسته به اندازه‌های فیزیکی: مانند گرما – فشار – سطح آبینه‌ها (مایعات) و …. مانند رله بوخهلتس ترانسفورمرها
ح) رله‌های ویژه: رله‌هایی هستند که برای خواست‌های ویژه به کار می‌روند همچون رله شناسایی گزند کلید – رله پاییدن چرخه تریپ بریکر – رله لاک اوت
سخن پایانی
نوعی از رله که توانایی کنترل توان‌های بالا به شکل مستقیم یا موتور‌های الکتریکی یا سایر بار‌ها را دارد کنتاکتور می گویند. رله حالت جامد مدار الکتریکی را بدون قطعات محرک و از طریق نیمه هادی‌ها کنترل می کند.رله های حفاظتی دستگاه ها و وسایلی هستند که انتقال برق بدون وقفه را تضمین می کنند.
وظیفه رله در یک شبکه قدرت، شناسایی مکان و شدت خطا و آگاه سازی دیگر دستگاه ها در مورد خطا است به گونه ای که در شرایط اضطراری خود رله بتواند اقدام به قطع قسمت الکتریکی آسیب دیده کند. در آخر می توانید برای خرید رله حفاظت و کسب اطلاعات بیشتر به وب سایت آژند برق مراجعه نمایید.
