نحوه عملکرد رله ها

عملکرد رله‌های حفاظتی:

محافظت از سیستم‌های تولید و انتقال نیرو یک مبحث کاملاً اختصاصی است و در شرکتهای وزارت نیرو تنظیم و محاسبات مربوط به نصب دستگاه های حفاظتی مورد نیاز توسط قسمت مربوط (آلیاژ و کنترل مدار) انجام می‌گیرد.

به طور کلی دستگاههای محافظت بر مینای برقراری جریان، ناتعادلی جریان، ولتاژ برابر قدری ورودی و خروجی از شینه‌ها و ترانسفورماتورها جریان در هر دو ـ انتهای سیم بندی واحدها، درجه حرارت و یا کمیت های تنظیم می‌شوند.

چنانچه سیستم از حالت عادی خارج شود رله‌ها وضعیت جدید را تشخیص داده و با بستن اتصالات در مداری که توسط ولتاژ DC تغذیه می‌گردد فرمان لازم جهت عملکرد دیژنکتورها و کلیدها را صادر کرده و در نتیجه خطوط، ترانسفورماتور و یا سایر دستگاه ها را از مدار خارج می‌نماید.

کمیت های عمومی مورد استفاده حفاظت عبارتند از:

۱ـ جریان اضافی.

۲ـ ناتعادلی جریان.

۳ـ ازدیاد و یا کاهش بیش از حد ولتاژ.

۴ ـ کاهش امپدانس.

۵ـ دیفرانسیل (تفاوت).

۶ـ تعادل فازها.

۷ـ فرکانس (بیشتر یا کمتر از حد نرمال).

۸ـ درجه حرارت.

۹ ـ مقایسه.

با توجه به حالات فوق‌الذکر رله‌های مخصوص طرح و ساخته شده‌اند که در موارد بسیاری مجموعه‌ای از رله‌های حفاظتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

جهت کاربرد سیستم‌ها، رله‌ها معمولاً ‌طوری طراحی می‌شوند که با جریان و ولتاژ کم در حدود ۱ الی ۱۰ آمپر در سیم پیچهای و ۱۱۵ ولت در سیم‌پیچهای ولتاژ تحریک شده و فرمان قطع  صادر نمایند.

به منظور استفاده از قدرت سیستم جهت تغذیه این گونه رله‌ها و بدلیل زیاد بودن ولتاژ و جریان در سیستم از ترانسفورماتورهای ولتاژ و جریان استفاده نموده و با کاهش این مقادیر آنها را قابل استفاده برای مدار تغذیه رله‌ها می‌نمایند.

رله Relay:

در مدار الکتریکی عیب های فراوانی بوجود می‌آید، نقصی که در یک وسیله الکتریکی اعم از مولد یا ترانسفورماتور بالاخره خطوط مخلوط انتقال پدید می‌آید می‌بایست فوراً معلوم و از سیستم جدا گردد.

دو علت مشخص و اصلی برای این عمل وجود دارد.

الف ) اگر اتصالی یا عیب سریع از بین نرود ممکن است باعث شود بدون آن که احتیاجی باشد برق مشترکین برای مدتی قطع گردد.

ب ) با قطع و خارج کردن سریع قسمت معیوب از مدار میزان خسارت وارده به دستگاه محدود می‌شود و بالاخره هدف وسعی در سیستم صنعت برق برقراری یک جریان دایمی و بدون وقفه برای مشترکین و در ضمن هدف مزبور حفاظت و نگهداری خود سیستم می‌باشد تا دستگاه ها در عمر تعیین شده خود قابل استفاده و بهره‌برداری باشند.

برای این مقصود حفاظت کلی و خود کار سیستم به عهده دستگاهی به نام رله واگذار رشد و رله‌ها بر حسب نوع کارشان به صورتهای مختلف ساخته می‌شوند که انواع آنها بسیار زیاد بوده و ضمناً تحلیل رله‌ها از نظر علمی جزء برنامه و کار پست ها نمی‌باشد بدین منظور با تعدادی از آنها که عموماً در پست ها وجود دارند به طور مختصر آشنا می‌شویم.

رله اضافی جریان (عملکرد رله‌ها):

با نام انگلیسی اورکانت (Over Current) زمانی که در مداری اتصالی رخ می‌دهد جریان جاری در آن افزایش می‌یابد و در بیشتر حالات اتصالی به مراتب بیشتر و بلکه چندین برابر جریان معمولی مورد مصرف خواهد بود. این رله پس از زمان متناسب با عکس افزایش جریان فرمان قطع به مدار اتصالی شده می‌دهد، البته هر چه شدت جریان بیشتر از حد مجاز تعیین شده باشد.

سرعت قطع این رله هم بیشتر خواهد بود به طوری که گاهی به ضرورت بعضی از خطوط را با رله اورکارنت با آلمان Instantaneua (به معنی آنی ) مورد استفاده قرار می‌دهند.

کار این رله این است که پس از احساس جریان زیاد فرمان قطع آنی می‌دهد، به عبارت دیگر از دریافت اتصالی تا قطع جریان زمانی فوت نمی‌شود در حالیکه برخی از رله‌های اورکارنت فاقد این آلمان می‌باشند و پس از احساس جریان زمانی بعد قطع می‌کند که آن را Time Relay می‌نامند. متذکر می‌شود که واحد سنجش زمان ثانیه می‌باشد.

رله دیستانس «رله مسافت»«عملکرد رله»:

با نام انگلیسی دیستانس «Distance Relay» که رله مقاومت سنج هم گفته می‌شوند نوعی رله حفاظتی بوده که زمان قطع آن تابع امپدانس طول خط می‌باشد. بدین مفهوم که در نقاط مختلف یک سیستم بهم پیوسته یا حلقوی مانند شبکه توانیر تعدادی رله دیستانس نصب شده حال در یک نقطه غیر مشخص از این شبکه یک اتصال کوتاه بوجود می‌آید با بروز این اتصالی تمام رله‌های دیستانس‌ این که جریان اتصال کوتاه از آنها عبور می‌کند تحریک می‌شوند.

ولی فقط نزدیکترین رله به محل اتصالی موفق به قطع سیم اتصالی شده از شبکه می‌شود زیرا قطعه سیم بین این دو نقطه کوچکترین امپدانس را شامل است و به این جهت زمان قطع این رله نیز از همه کوتاهتر می‌باشد.

از مزایای این رله‌ها «رله دیستانس» این است که صرفنظر از نزدیکترین رله به محل اتصالی که وظیفه قطع را بعهده دارد سایر رله های دیستانس موجود در شبکه به ترتیب فاصله حالت رله رزرو را دارند که اگر هر گاه نقصی در یک رله بوجود آمد و اتصال کوتاهی را که در شعاع عملش بود احساس نکرد و بالاخره قطع نکرد رله بعدی عمل قطع را انجام می‌دهد و این رله تجهیزات فراوانی دارد که مفصل تر از رله‌های دیگر می‌باشد و آن را می‌توان جهت حفاظت هر نوع شبکه و با هر فشار الکتریکی بکار برد، اضافه می‌شود بر  حسب نوع و ضرورت شبکه از انواع این رله که عبارتند از رله امپدانس Impedance که به فرانس امپدانس مس‌گویند.

رله وصل مجدد « رله ریکلوزینگ»:

به عبارت انگلیسی Reclosing Relay اگر به عللی رله محافظ خطی فرمان قطع داد، اپراتور مربوط ابتدا آن را ریست کرده (ریست کردن یعنی به حالت اول در آوردن) و اگر ریست شد به دیژنکتور آن خط فرمان وصل می‌دهد در اینجا این سئوال پیش می‌آید، رله‌ای که قطع کرد حتماً تحت تاثیر یک اتصالی و حادثه فرمان قطع داده پس چگونه بدون این که از آن خط رفع عیب به عمل آید مجدداً فرمان وصل داده شده و رله مربوط هم بعد از جریان دادن خط دیگر قطع نکرده؟

جواب این که گاهی حوادث زود گذرو آنی هستند بعبارت دیگر با از این بین رفتن حادثه عوارض و آثار آنها هم از بین می‌روند مانند طوفانهای شدید (که باعث به حرکت در آوردن شن و ماسه در طول خط می‌شوند.)رعد و برق آنی، عبور وجهش اتفاقی پرنده‌های بزرگ و غیر و ملاحظه می‌گردد.

خط مورد بحث به علت حادثه ای که در یک لحظه پیش آمده و به طور کلی از بین رفته می‌بایست مدتی بی‌برق بماند تا اپراتور مربوط آن خط را مجدداً وصل کنید.

به خاطر عدم وجود وقفه در برقراری جریان برق از رله ریکلوزینگ استفاده می‌شود که اگر قطع نمود اغین رله یک مرتبه فرمان وصل مجدد می‌دهد ولی اگر ادامه پیدا کرد دیگر وصل نمی‌کند زیرا اتصالی و اشکال از بین نرفته و می‌بایست رفع گردد.

رله دیفرانسیل : Differantial . Relay:

این رله بر اساس مقایسه جریان‌‌ها کار می‌کند و بدینوسیله جریان در ابتدا و انتهای وسیله‌ای که باید حفاظت شود سنجیده شده و با هم مقایسه می‌شود. این تفاوت جریان در دو طرف محدود محافظت شده اغلب در اثر اتصال کوتاه یا اتصال زمین و غیره بوجود می‌آید. مثلاً برای حفاظت یک ترانسفورماتور مقایسه جریان‌های قبل و بعد از ترانسفورماتور توسط ترانسفورماتورهای جریان انجام می‌شود.

 این ترانسفورماتورهای جریان باید دارای جریان ثانویه همدیگر را خنثی کرده و راه بدون جریان باشد اگر این برابری در دو طرف محدوده حفاظت شده در اثر اتصالی داخلی از بین برود تفاوت جریانهای ترانسفورماتور جریان از مد او رله عبور کرده و باعث تحریک آن می‌شود که مستقیم یا غیر مستقیم سبب قطع کلید شبکه حفاظت شده می‌گردد، این رله فقط محدوده داخل خود را محافظت می‌کند به این جهت از آن بیشتر برای حفاظت ترانسفورماتور، ژنراتورها و موتورهای فشار قوی و با سبار استفاده می‌شود.

رله بوخ هلتس Buchholz . Relay:

این رله جهت حفاظت دستگاهی که توسط روغن خنک می‌شود و با از روغن بعنوان عایق در آن استفاده شده است و دارای ظرف انبساط می‌باشد مورد استفاده قرار می‌گیرد بدین ترتیب که با بوجود آمدن گاز یا هوا در داخل منبع روغن دستگاه و با پایین رفتن سطح روغن از حد مجاز  و یا در اثر جریان پیدا کردن شدید روغن به کار می‌افتد و سبب به صدا در آوردن زنگ آلارم می‌شود و یا اینکه مستقیماً دستگاه خسارات دیده را از برق قطع می‌کند، رله بوخ هلتس به قدری دقیق است که به محض اتفاق افتادن کوچکترین خطایی عمل می‌کند و مانع آن می‌شود که دستگاه خسارت زیاد ببیند اگر از این رله برای حفاظت ترانسفورماتور روغنی استفاده شود .

خطاهای که سبب بکار انداختن رله بوخ هلتس می‌شود عبارتند از:

۱ـ جرقه بین قسمتهای  زیر فشار و هسته ترانسفورماتور.

۲ ـ اتصال زمین (فاز با بدنه).

۳ـ اتصال حلقه و کلاف.

۴ ـ قطع شدن در یک فاز.

۵ ـ سوختن آهن.

۶ ـ چکه کردن روغن از ظرف روغن یا از لوله‌های ارتباطی (همینطور رادیاتور).

رله زمین Grounding Relay:

کلیه مولدها و ترانسفورماتور شبکه را عموماً به طریق ستاره اتصال می‌دهند (y) و نقطه وسط را به زمین وصل می‌کنند و اتصال نقطه وسط را به انگلیسی Neutral نوترال و به فرانسه نول می‌نامند.

در شرایط عادی جریان از فازها عبور نموده و در سیم خنثی صفر می‌باشد ولی اگر اتصالی صورت گیرد که باعث عدم تعادل بین فازها شود، جریان اضافی از طریق این سیم  به زمین هدایت می‌شود و در همین می‌شود و در همین مسیر رله‌ای که جهت حفاظت سیستم در مقابل اتصال زمین در نظر گرفته شده از جریانی که از نقطه صفر می گذرد تحریک و فرمان قطع می‌دهد.

اتصال زمین:

در تاسیسات و شبکه برق دو نوع زمین کردن وجود دارد.

۱ـ زمین حفاظتی.

۲ـ زمین الکتریکی.

زمین حفاظتی:

که آن را Earth می‌نامند عبارت است از اتصال قسمتهای دستگاه و تاسیسات الکتریکی که از مدار الکتریکی که از مطلقاً عایق بوده به زمین اتصال داده می‌شود. به جهت حفاظت ابتدا افرادی که با آن تجهیزات کار می‌کنند دوم حفاظت خود آن وسیله دستگاه در مقابل رعد و برق و غیره.

هر گاه به علت اتصال بدنه در اثر شکستگی مقره‌ها و یا از بین رفتن عایق بندی جریان از طریق اتصال با زمین به زمین تخلیه می‌گردد و اما توجیه این که این جریان در بدنه پایه چگونه به زمین تخلیه می‌گردد که خطر تماس با آن از بین می‌رود این است که زمین هادی بسیار خوبی است برای عبور جریان و میدانیم که جریان برق از مقاومتی به خوبی می گذرد که مقدار مقاومت آن کم باشد در حالی که بدن انسان در مقایسه با سیم ارت مقاومت زیادی دارد.

پس ملاحظه می‌گردد. با توجه به این که جریان برق به نسبت مقاومتها تقسیم یا جاری می‌گردد پس آن قدر جریانی که از بدن شخص می‌گذرد زیاد نیست که خطرناک باشد و تمام جریان از محل سیم به زمین خواهد گذشت.

زمین الکتریکی:

عبات است از زمین کردن قسمتی از دستگاه های الکتریکی و تاسیسات برقی که جزء مدار الکتریکی است مثل نقطه صفر اتصال ستاره ترانسفورماتورها و ژنراتورها و غیره که آن را انوترال یا نول می‌نامند که این نحوه زمین کردن به طور کلی تجهیزات الکتریکی را از نظر اتصالات داخلی که گاهی باعث بوجود آمدن جریانهای زیاد و مضر در داخل آن می‌باشد.

حفاظت می نماید به این ترتیب اگر در اثر اتفاقی بین فازهای ژنراتوری ترانسفورماتوری با زمین عدم تعادل پیش بیاید آن جریان اضافی از نقطه نول گذشته و مدار رله مربوط را تحریک و جریان قطع خواهد گردید.

منبع :karaba