در سال ۱۸۰۹، دانشمندی به نام ساموئل توماس، اولین رله الکترولیتی را اختراع کرد که بخشی از توسعه تلگراف الکتروشیمیایی او بود. بعدها جوزف هنری، مخترع آمریکایی ادعا کرد که در سال ۱۸۳۵ یک اختراع رله دارد که نسخه بداهه تلگراف الکتریکی بود که در سال ۱۸۳۱ اختراع شد. اما رله‌ای که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرد در سال ۱۸۴۰ توسط ساموئل مورس طراحی شده است. مکانیسم این دستگاه شبیه تقویت کننده دیجیتال بود که سیگنال را دوباره تکرار می‌کرد و اجازه می‌داد سیگنالی که باید تا فاصله مورد نظر منتشر شود. و در حال حاضر، یکی از برجسته ترین نوع رله که بیشتر مورد استفاده است، رله دیستانس است.در این مقاله قصد داریم نحوه عملکرد رله دیستانس، طراحی، انواع، مزایا و کاربردها را توضیح دهیم.
افزایش طول خطوط انتقال و میزان توان انتقالی از طریق خطوط منجر به بروز مشکلات جدیدی در رابطه با حفاظت خواهد شد. این همچنین منجر به ظهور تکنیک های جدید برای رسیدگی به این مشکلات جدید می‌شود.
یک خط انتقال باید تداوم تغذیه را با کمترین وقفه ممکن تضمین کند، اما در عین حال، برای حفظ پایداری سیستم، نیاز به رله‌های حفاظتی با زمان کار کوتاه‌تر در بخش‌های معیوب وجود دارد. به منظور برآورده ساختن این الزامات مدرن، از دو نوع عمده از طرح‌های خطوط انتقال استفاده می‌شود که عبارتند از:
- سیستم رله دیستانس
- سیستم جریان حامل یا سیستم سیم پایلوت.
به دلیل هزینه بالا و غیر قابل اطمینان بودن سیستم سیم پایلوت، برای حفاظت از خطوط انتقال طولانی استفاده نمی‌شود. از این رو یک سیستم رله دیستانس برای محافظت از خطوط انتقال طولانی مناسب است.
رله دیستانس چیست؟
رله‌های دیستانس که به آن‌ها رله‌های فاصله نیز می‌گویند مهم‌ترین المان‌های حفاظت از فاصله هستند که به فاصله منبع تغذیه و نقطه‌ای که در آن خطا رخ می‌دهد بستگی دارد. اصل کار این رله‌ها از یک نوع حفاظت با سایرین متفاوت است، زیرا عملکرد آن به نسبت ولتاژ و جریان بستگی دارد. گفته می‌شود که این‌ها رله‌های محرک دوگانه هستند زیرا یک سیم پیچ توسط ولتاژ و سیم پیچ دیگر توسط جریان تحریک می‌شود. این نوع رله‌ها در مواردی که نیاز به حفاظت از خطا، حفاظت پشتیبان در خطوط انتقال و توزیع در سرعت های بالا و همچنین در مواقعی که رله اضافه جریان بسیار کند است، بیشترین کاربرد را دارند.
رله دیستانس همچنین به عنوان رله امپدانس، عنصر حفاظت از فاصله یا دستگاه کنترل شده با ولتاژ شناخته می‌شود. کارکرد آن عمدتاً به فاصله بین امپدانس‌های نقاطی که خطا رخ می‌دهد و محل نصب رله (نقطه تغذیه) بستگی دارد. رله زمانی کار می‌کند که نسبت ولتاژ و جریان به مقدار از پیش تعیین شده یا کمتر از مقدار تنظیم شده در رله باشد. از این نوع رله برای حفاظت پشتیبان، حفاظت از خطا، حفاظت فاز و حفاظت اصلی خطوط انتقال و توزیع استفاده می‌شود.
طراحی رله دیستانس یک رله اضافه جریان بسیار ساده است. نمودار رله دیستانس با مشخصات ولتاژ و جریان در زیر نشان داده شده است. خط چین در نمودار زیر وضعیت عملکرد را در یک امپدانس ثابت نقطه یا خط نشان می‌دهد.
تئوری رله دیستانس
رله دیستانس یک عنصر حفاظت از فاصله است که برای اندازه‌گیری نقطه معیوب طراحی شده است. عملکرد این رله به مقدار امپدانس بستگی دارد. هنگامی که امپدانس نقطه معیوب کمتر از امپدانس رله باشد، قطع کننده مدار را خاموش می‌کند و کنتاکت ها را می‌بندد. ولتاژ و جریان عبوری از PT و CT به طور مداوم توسط رله کنترل می‌شود و تنها زمانی شروع به کار می‌کند که نسبت ولتاژ و جریان (مقدار امپدانس) کمتر از مقدار امپدانس از پیش تعیین شده رله باشد.
اصل رله دیستانس
اصل کار رله دیستانس بسیار ساده است و بر اساس نسبت ولتاژ و جریان یعنی امپدانس است. این رله حاوی یک ترانسفورماتور ولتاژ (PT) برای اندازه‌گیری ولتاژ و ترانسفورماتور جریان (CT) برای اندازه‌گیری جریان است که به صورت سری به کل مدار متصل می‌شود. جریان ثانویه CT گشتاور انحرافی را تولید می‌کند در حالی که ترانسفورماتور ولتاژ گشتاور بازیابی را تولید می‌کند. همانطور که می‌دانیم عملکرد آن به نسبت ولتاژ و جریان یعنی مقدار امپدانس بستگی دارد که به آن رله امپدانس نیز می‌گویند.
رله دیستانس زمانی شروع به کار می‌کند که نسبت ولتاژ و جریان، یعنی امپدانس کمتر از مقدار امپدانس از پیش تعیین شده رله باشد. از آنجایی که امپدانس خط انتقال مستقیماً با طول آن متناسب است، در صورت بروز هرگونه خطا در طول خط انتقال یا فاصله از پیش تعیین شده، رله شروع به کار می‌کند.
رله دیستانس چگونه کار می‌کند؟
نحوه عملکرد رله دیستانس در دو حالت عادی و معیوب توضیح داده می شود.
حالت عادی: به شرایطی گفته می‌شود که ولتاژ خط یا گشتاور بازیابی بیشتر از جریان یا گشتاور انحرافی است.
رله امپدانس یا دیستانس بر روی خط انتقال بین دو نقطه قرار می‌گیرد. امپدانس خط را در شرایط کاری Z در نظر بگیرید. رله دیستانس زمانی شروع به کار می‌کند که امپدانس خط کمتر از امپدانس Z رله باشد.
وضعیت معیوب: در این شرایط زمانی که شدت جریان نسبت به ولتاژ افزایش یابد، احتمال بروز خطا در خط انتقال وجود دارد. یعنی جریان روی خط با امپدانس رله نسبت معکوس دارد. بنابراین رله در این شرایط شروع به کار می‌کند زیرا امپدانس روی خط کاهش می‌یابد و از مقدار امپدانس از پیش تعیین شده کمتر می‌شود.
اگر خطایی در خط بین دو نقطه رخ داده باشد، امپدانس خط به زیر مقدار از پیش تعیین شده رله کاهش می‌یابد و با ارسال فرمان قطع به قطع کننده مدار شروع به کار می‌کند. اگر عیب فراتر از حالت مثبت باشد، کنتاکت‌های رله باز می‌شوند.
انواع رله دیستانس
رله های دیستانس برای حفاظت از خطوط انتقال به دو نوع طبقه بندی می‌شوند:
- رله دیستانس معین (امپدانس، راکتانس یا نوع mho).
- رله دیستانس زمانی (امپدانس، راکتانس یا نوع mho).
در مقاله بعدی بلاگ لیان الکتریک در مورد انواع رله‌های دیستانس صحبت خواهیم کرد.
بدون دیدگاه