رله دیفرانسیل چیست؟

رله دیفرانسیل به عنوان  مهمترین حفاظت ترانسفورماتور قدرت به شمار می رود وقتی عمل می ‌کند که اتصالی به شکل ارت فالت یا حلقه یا دو فاز و یا به هر شکل دیگر در داخل ترانسفورماتور و یا خارج آن در محدوده C.T‌های طرف فشار قوی و فشار ضعیف رخ دهد  و در صورتی که  درست محاسبه و تنظیم شده باشد نباید عملکرد کاذب داشته باشد.

به تجهیزاتی که با استفاده از کمیت های الکتریکی یا فیزیکی مثل ولت، جریان، گرما و ... به کار می افتند و سبب شروع به کار تجهیزات دیگر می شوند و با قدرت مدار بسته می شود رله حفاظتی می گویند.رله های حفاظتی در انواع متفاوتی وجود دارند که می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• رله های جریان زیاد
• رله دیفرانسیل
• رله های کنترل بار
• رله های امپدانسی
• و ...

از رله های حفاظتی در پالایشگاه ها و انواع موتورها استفاده می شود تا قبل از رخ دادن حوادث ناگوار، جریان ورودی در مدار قطع شود. به همین دلیل کار اصلی محافظت از دستگاه در ترانسفورماتورها بر عهده ی حفاظت رله دیفرانسیل است.قسمت های حفاظتی رله دیفرانسیل عبارتند از ترانسفورماتور و کابل های بین ترانسفرماتور قدرت و ترانس های جریان یا CT  ها است.

رله دیفرانسیل چیست؟

مبنای کار رله دیفرانسیل مقایسه و تراز جریان است. در اثر تغییر ضریب تبدیل، رله دیفرانسیل شروع به کار می کند.در ادامه فشار ضعیف و فشار قوی در محدوده ی داخلی ترانسفورماتور، به شکل دو فاز، سه فاز و یا ارت فالت به هم متصل می شوند.

مدار با این اتفاق به صورت حلقه ای، فاز با فاز و سیم پیچ اولیه با سیم پیچ ثانویه متصل می شود.اگر به مدار یا کابل های CT آسیبی وارد شود، رله دیفرانسیل با کاهش کارایی مواجه خواهد شد.سیستم های کوتاه امپدانس کمی دارند، به همین دلیل از رله دیستانس نمی توان در آن ها استفاده کرد و رله دیفرانسیل برای این سیستم ها مناسب است.

چرا رله دیفرانسیل؟

رله دیفرانسیل در امر حفاظت بسیار دقیق و سریع است. با سنجش جریان در دو طرف ترانسفورماتور از آن محافظت می کند و موجبات قطع برق را به وجود می آورد. از همین رو رله دیفرانسیل به عنوان بهترین محافظ در ترانسفرماتورها کاربرد دارد.البته در مواردی که جریان هجومی به مدار اعمال می شود، عملکردی ندارد. یعنی جریانی از خود عبور نمی دهد.

انواع رله دیفرانسیل

رله های حفاظت دیفرانسیل در دو نوع رله دیفرانسیل جریان گردشی و رله دیفرانسیل تعادل و انرژی وجود دارند.هنگامی که در رله دیفرانسیل خطا رخ دهد و نقطه اتصال مورد محافظت قرار بگیرد، قسمتی از جریان ورودی به این نقطه ورود پیدا کرده و سبب ایجاد تعادل در رله می شود. با متعادل شدن جریان در دو سمت، رله به کار می افتد.

بطور کلی انواع سیستم های حفاظت دیفرانسیل به دو نوع حفاظت دیفرانسیل جریان گردشی  و حفاظت های دیفرانسیل تعادل ولتاژی دسته بندی می شود.اغلب در شرایط خطا اگر نقطه ی اتصالی در محدوده ی حفاظت شده قرار داشته باشد,قسمتی از جریان ورودی به سیستم حفاظت شده به سمت نقطه ی اتصال جاری شده و عملا تعادل جریان های ورودی و خروجی سیستم که در حالت نرمال برقرار است، از بین می رود .

این مقدار اختلاف جریان از شاخه ی رله  رد می شود و منجر به عملکرد آن می گردد. اغلب از حفاظت دیفرانسیل به عنوان حفاظت اصلی (main) جهت حفاظت تجهیزات و بخش هایی از سیستم قدرت مانندژنراتورها,ترانسفورماتورهای قدرت,راکتورها,کابل ها و خطوط کوتاه مهم,شینه ها و باسبار ها و موتور ها و … بهره برداری می گردد. به طور کلی حفاظت دیفرانسیل باید فقط به ازای خطاهای واقع در محدوده ی حفاظت شده عمل کند.

نحوه ی عملکرد در رله دیفرانسیل

رله ديفرانسيل بر حسب مقايسه جريان (سطح فعلي) عمل می نماید و به جريان آن ارتباطی ندارد و تنها در صورت ايجاد اختلال در ضريب تبديل  عمل خواهد کرد. از رله هاي ديفرانسيل جهت محافظت از ترانسفورماتورها ، ژنراتورها ، ميله هاي اتصال و موتورهاي الکتريکي بهره برداری می گردد.

به طور کلی در هر فاز، جریان ترانس ها را به دست آورده و سپس بین جریان ها مقایسه صورت می گیرد.با یکسان سازی و در یک فاز قرار دادن جریان های به دست آمده، در نتیجه ی این عملکرد، با عبور جریان سریع از ترانس و قطع برق، مانع از ایجاد خسارت و آسیب به تجهیزات می شود.

ویژگی های رله حفاظتی زیمنس

• حفاظت دیفرانسیل خط کامپکت و کم هزینه
• ایمنی به دلیل عملکردهای محافظتی قدرتمند
• امنیت داده ها و شفافیت در کل چرخه عمر، باعث صرفه جویی در وقت و هزینه می شود
• هدایت هدفمند و آسان دستگاه ها و نرم افزار به لطف یک طراحی کاربر پسند
• افزایش قابلیت اطمینان و کیفیت فرآیند مهندسی
• امنیت سایبری مطابق با NERC CIP و BDEW مورد نیاز Whitepaper
• بیشترین دسترسی حتی در شرایط شدید محیطی با “پوشش سازه” تابلوهای الکترونیکی
• اجزای ارتباطی قدرتمند راه حل های بی خطر و مؤثر را تضمین می کنند
• سازگاری کامل بین IEC 61850 Edition 1 و ۲
• امنیت بالای سرمایه گذاری و هزینه های عملیاتی پایین به دلیل راه حل های سیستم گرا در آینده

جریان ضربه ای در رله دیفرانسیل:

در زمان برق دار کردن ترانس ( در صورت باز بودن ثانویه ) یک جریان ضربه ای که مقدار آن به ۸ تا ۱۲ برابر جریان نامی می رسد از سیم پیچ اولیه عبور می کند که چون مقدار آن در سیم پیچ اولیه می باشد و جریان ثانویه صفر است رله دیفرانسیل به علت تفاوت جریان عمل خواهد کرد.

انواع خطاهایی که دیفرانسیل تشخیص می دهد

دیفرانسیل ناحیه مشخصی را حفاظت می کند. این ناحیه مابین دو ترانس قرار دارد. هر خطایی که بین این دو نقطه تشخیص داده شود به عنوان خطای داخلی محسوب می‌شود و هر خطایی که خارج از این محدوده رخ دهد خطای خارجی نامیده می شود.رله دیفرانسیل باید در برابر کوچک ترین خطاهای داخلی به خوبی عمل کند همچنین در برابر تمامی خطاهایی که از خارج وارد می شود لازم است بدون عملکرد باقی بماند.

کاربرد رله دیفرانسیل

رله دیفرانسیل با قرار گرفتن در درون تجهیزاتی مانند ژنراتور، الکتروموتورها، ترانس ها و باس بار از آسیب رسیدن به آن ها محافظت می کند.از رله دیفرانسیل به عنوان یک محافظ قدرتمند در تجهیزات گفته شده استفاده می شود.

نکات لازم برای استفاده از رله دیفرانسیل در ترانسفرماتورها

اگر کابل های CT در دو سمت ترانسفورماتور به مشکل بخورند، رله ی دیفرانسیل با توجه به دقتی که دارد، سریعاً خطا را تشخیص داده و قسمت معیوب را جدا می کند.این قطعه در صورت اعمال جریان به یکباره در مدار، کاری انجام نمی دهد و به عنوان وسیله ای بی استفاده می ماند.

مجموع جریان های ورودی و خروجی ترانسفورماتور عاری از ایراد با اعمال درصد تبدیل آن صفر است. البته در واقعیت کمی بزرگتر از صفر خواهد شد.رله دیفرانسیل با تشخیص خطاهای داخلی و خارجی از به وجود آمدن مشکلات در ترانسفورماتورها جلوگیری می کند.

رله دیفرانسیل و هارمونیک گیر

هنگامی که جریان وارد ترانسفورماتور شده یا جریان هجومی را از آن خارج می کنیم، دو هارمونیک در مدار اعمال می شود.در این هارمونیک ها سطح بالایی از انرژی ایجاد می‌شود که سبب فعالیت رله دیفرانسیل می‌شود. این در حالی است که ترانسفورماتور موظف است بار اضافه را از مدار خارج کند.

پایداری در رله های دیفرانسیل

زمانی که جریان های ضربه مانند به مدار اعمال شود ممکن است خارج از محدوده محافظتی اتصال کوتاه رخ دهد. این ابزار از خود پایداری نشان می دهد و کار نمی کند.یکی دیگر از زمان هایی که رله بدون فعالیت باقی می مانند، هنگامی است که جریان هجومی وارد مدار شود.

ویژگی های رله حفاظتی زیمنس

•    حفاظت دیفرانسیل خط کامپکت و کم هزینه
•    ایمنی به دلیل عملکردهای محافظتی قدرتمند
•    امنیت داده ها و شفافیت در کل چرخه عمر، باعث صرفه جویی در وقت و هزینه می شود
•    هدایت هدفمند و آسان دستگاه ها و نرم افزار به لطف یک طراحی کاربر پسند
•    افزایش قابلیت اطمینان و کیفیت فرآیند مهندسی
•    امنیت سایبری مطابق با NERC CIP و BDEW مورد نیاز Whitepaper
•    بیشترین دسترسی حتی در شرایط شدید محیطی با “پوشش سازه” تابلوهای الکترونیکی
•    اجزای ارتباطی قدرتمند راه حل های بی خطر و مؤثر را تضمین می کنند
•    سازگاری کامل بین IEC 61850 Edition 1 و ۲
•    امنیت بالای سرمایه گذاری و هزینه های عملیاتی پایین به دلیل راه حل های سیستم گرا در آینده

جریان ضربه ای در رله دیفرانسیل:

در زمان برق دار کردن ترانس ( در صورت باز بودن ثانویه ) یک جریان ضربه ای که مقدار آن به ۸ تا ۱۲ برابر جریان نامی می رسد از سیم پیچ اولیه عبور می کند که چون مقدار آن در سیم پیچ اولیه می باشد و جریان ثانویه صفر است رله دیفرانسیل به علت تفاوت جریان عمل خواهد کرد.

مشخصات فنی رله شیشه ای

رله های شیشه ای بسته به نیاز مصرف کنندگان و تعداد فرمان های مدار دارای تعداد پایه های متفاوتی هستند. و می توانند 8 پایه، 11 پایه و 14 پایه باشند. تعداد پین‌ها و کنتاکت‌ها به‌طوری‌که دو کنتاکت برای رله، دو پایه برای تیغه باز، دو پایه برای تیغه بسته، دو پایه برای تیغه مشترک و دو پایه برای برق‌ رسانی سیم‌ پیچ وجود دارد. همچنین مواد پایه ها معمولا از آلیاژ نقره ساخته می شود. هنگام خرید این رله ها علاوه بر ولتاژ سیم پیچ، حداکثر جریانی که تیغه ها می توانند تحمل کنند نیز مهم است. محدوده جریان این رله ها معمولا از 5 تا 25 آمپر است که برای راه اندازی بارهای کوچک بسیار مفید است، زیرا کنتاکتورها معمولا از 9 آمپر شروع به کار می کنند.

اجزای رله شیشه ای

• بوبین: بوبین یا سیم پیچ یا کویل وظیفه ایجاد نیروی مغناطیسی و سپس نیروی راه اندازی مکانیکی را دارد، به همین دلیل گاهی اوقات به این رله ها رله الکترومکانیکی می گویند.ولتاژ سیم پیچ می تواند با ولتاژ تیغه متفاوت باشد و می تواند با ولتاژ تحریک AC یا DC تامین شود. ولتاژ تغذیه سیم پیچ باید در زمان طراحی مدار تعیین شود تا در صورت لزوم بتوان از اینورتر استفاده کرد. هنگامی که سیم پیچ برق می گیرد، به کنتاکت ها، که معمولاً از پلاتین ساخته شده اند، دستور می دهد تا حالت خود را تغییر دهند. لازم به ذکر است که سیم پیچ و کنتاکت ها به صورت الکتریکی از یکدیگر جدا شده اند.
تیغه: تیغه ها یا کنتاکت ها از سه قسمت تشکیل شده است. تیغه باز یا NO (به طور معمول باز)، تیغه بسته یا NC (به طور معمول بسته) و تیغه معمولی یا COM (معمول). هنگامی که سیم پیچ خاموش می شود، تیغه مشترک (COM) به تیغه NC و زمانی که سیم پیچ برق می شود، تیغه مشترک به تیغه NO متصل می شود تا مدار قطع شود. تعداد کنتاکت های رله شیشه ای بسته به نیاز اپراتور و تعداد دستوراتی که همزمان به مدار اعمال می شود می تواند متفاوت باشد. به عبارت دیگر، می تواند دو مخاطب یا حتی گاهی اوقات بیشتر داشته باشد. وجود این کنتاکت ها در مدار کنترل کمک زیادی به سادگی و دقت طراحی مدار کنترل می کند.

تفاوت بین رله شیشه ای / رله کمکی و کنتاکتور چیست؟

تفاوت اصلی رله کمکی با کنتاکتور این است که کنتاکتور دارای یک سیم پیچ است که وقتی سیم پیچ برق می گیرد، 3 فاز ورودی و 3 فاز خروجی کنتاکتور را مانند یک کلید بای پس به هم وصل می کند، اما این اتفاق برای سه تا خواهد افتاد. فازها همزمان اما رله در واقع مانند یک کلید هستند و کنتاکت هایشان از هم جدا و وصل نمی شود و تنها زمانی که سیم پیچ داخل رله تحریک شود کنتاکت ها از حالت اول به حالت دوم تغییر می کنند.

پارامترهای انتخاب رله فیندر:

• نوع ولتاژ کاری: که به دو دسته AC و DC تقسیم می شوند.
 
ولتاژ تحریک: ولتاژ تحریک یا ولتاژ سیم پیچ می تواند در محدوده های مختلفی مانند 5، 12، 24، 48، 110 و 220 ولت باشد.
 
• تعداد پایه یا تعداد کنتاکت: رله در یک کنتاکت، دو کنتاکت، سه کنتاکت، چهار کنتاکت و...تولید می شود.
 
• آمپر رله: آمپر حداکثر جریانی را که می تواند از کنتاکت عبور دهد را نشان می دهد. مدل های 5، 6، 8، 10، 12، 16 و 25 آمپر در بازار موجود است.

سخن پایانی

اصل طرح حفاظت دیفرانسیل یک روش ساده مفهومی می باشد. در واقع رله دیفرانسیل جریان اولیه و ثانویه ترانسفورماتور را مقایسه می نماید ، در صورتی که هر گونه نامتعادلی بین جریان های اولیه و ثانویه مشاهده شود ، رله عمل می کند و هر دو قسمت اولیه و ثانویه را قطع می کند .به طور کلی برای خرید رله ها و کسب اطلاعات بیشتر به وب سایت آژند برق مراجعه نمایید.