بخش دوم

در مقاله هماهنگی حفاظتی با رله ها بخش اول به اهمیت هماهنگی حفاظتی و اهداف آن پرداختیم و بیان شد که رله های حفاظتی دارای توابع اضافه جریان تاخیری می توانند بهترین گزینه برای اجرای یک هماهنگی حفاظتی در سیتم قدرت باشند. همچنین بیان شد که فرمولاسیون مورد استفاده برای تابع اضافه جریان تاخیری نیز به صورت زیر است:

که در این رابطه:

  • t  زمان عملکرد رله بر حسب ثانیه
  • K ضریب قابل تنظیم شیفت دهنده منحنی یا TMS
  • I جریان اندازه گیری شده یا خطا
  • I>  جریان تنظیم شده پیکاپ در رله
  • a,b ضرایب ثابت وابسته به نوع منحنی

طبق استاندارد IEC، رله های حفاظتی می توانند به گونه ای طراحی شوند که که تپ قابل تنظیم آن ها برای شروع پیکاپ جریان از ۱.۱ تا ۱.۳ برابر جریان نامی خط باشد. پارامترهای a و b نیز شیب منحنی معکوس زمان و جریان را تعریف می کنند.

شکل زیر یک هماهنگی حفاظتی زمانی را در یک شبکه شعاعی نشان می دهد. برای این نمونه حفاظت های سه سطحی در نظر گرفته شده اند. برای سطح اول ۳I> معمولا از حفاظت های اضافه جریان تاخیری بهره برده می شود. برای سطوح بالاتر یعنی ۳I>> و ۳I>>> از نوع اضافه جریان های آنی انتخاب می شوند و هدف از استفاده از آن ها عملکرد هر چه سریع تر  در برابر اضافه جریان های بسیار زیاد یا اتصال کوتاه های شدید است.  عموما برای دستیابی به یک هماهنگی حفاظتی مناسب و قابل اطمینان استفاده از چندین سطح محافظتی در یک رله حفاظتی الزامی است.(رله اضافه بار و انواع آن کدامند؟)

مطالعه و برنامه ریزی طرح های حفاظتی وابسته به زمان به بهترین شکل ممکن توسط دیاگرام های شاخص انجام پذیر است. دیاگرام های شاخص مجموعه ای از منحنی های تاخیری زمان-جریان هستند که تمامی تنظیمات و توابع حفاظتی رله ها را روی یک دیاگرام به تصویر می کشند. زنجیره رله ها در این مثال شامل دو رله حفاظتی می باشد. دیاگرام های شاخص همچنین شامل اطلاعات دیگری برای برنامه ریزی و بهره برداری از آن ها حفاظتی اعم از بالاترین و پایین ترین مقادیر جریان خطا در نقاط خطا، حداکثر جریان بار، جریان های نامی و ظرفیت تحمل اتصال کوتاه اجزای شبکه قدرت و حداکثر مقادیر جریان های هجومی و راه اندازی می باشد.(مشخصات الکتریکی رله کدامند؟)

دیاگرام شکل بالا نشان می دهد که در صورت رخداد خطا مثلا در انتهای فیدر (فیدر خروجی ۱) که توسط رله ۱ حفاظت می شود، مقدار جریان خطا مقداری برابر با سطح نشان داده شده توسط ۸ می باشد. این خطا باعث می شود انواع حفاظتی ۱ و ۲ پیکاپ کنند. بنابراین این فیدر به ناحیه حفاظتی رله های حفاظتی ۱ و ۲ تعلق دارد که این عملکرد باعث می شود فیدر دارای حفاظت پشتیبان باشد. در صورتی که نوع حفاظتی ۱ یا دژنکتورش قادر به عملکرد مناسب نباشند، رله حفاظتی ۲ وارد عمل شده و به عنوان حفاظت پشتیبان خطا را برطرف می کند.

انتخاب زمان هماهنگی حفاظتی مناسب اهمیت بالایی در ناحیه بندی رله های حفاظتی دارد. زمان هماهنگی حفاظتی برابر است با اختلاف زمان عملکرد دو سطح حفاظتی. در شرایطی که خطا جریان شدیدی را به شبکه اعمال کند، زمان عملکرد رله های حفاظتی نباید بی جهت زیاد باشند و از طرفی یک فاصله زمانی باید بین حفاظت های مختلف رعایت شود تا بحث ناحیه حفاظتی نیز رعایت شود و ترجیحا کمترین شعاع بار از مدار خارج شود.

وقتی از رله های حفاظتی دارای توابع حفاظتی اضافه جریان تاخیری به جای اضافه جریان آنی استفاده می کنیم، زمان هماهنگی حفاظتی بالاتری باید مد نظر قرار داده شود، زیرا با همه این توضیحات، اثر عدم دقت اندازه گیری های جریان بر زمان عملکرد آن ها به خصوص در زمان اشباع ترانس های جریان باید مد نظر قرار داده شود.(حفاظت بانک های خازنی با رله حفاظتی (بخش دوم))

در مثال بالا زمان های هماهنگی حفاظتی به صورت جداگانه برای هر سطح حفاظتی تعریف شده اند. زمان هماهنگی حفاظتی برای توابع حفاظتی اضافه جریان آنی با  نمایش داده می شود. وقتی که می خواهیم زمان هماهنگی حفاظتی را تعیین کنیم باید در نظر داشته باشیم که در مورد خطاهای با مقدار جریان پایین تر جریان های بار فیدرهای سالم نیز در زمان رخداد خطا باید تا حدودی در محاسبات دخیل شوند. این جریان ها وقتی خطایی در فیدر ۱ رخ می دهد جمع می شوند و همگی توسط ترانس های جریان اندازه گیری که به رله حفاظتی ۲ متصل شده اند خوانده می شوند.

با استفاده از رله های میکروپروسسوری امروزی، زمان هماهنگی حفاظتی برای توابع اضافه جریان آنی را می توان با بهره گیری از رابطه زیر محاسبه کرد. این رابطه نشان می دهد که چگونه زمان هماهنگی حفاظتی و عوامل تاثیرگذار بر آن ها شکل می گیرند. در رله های حفاظتی زمان هماهنگی حفاظتی برای توابع اضافه جریان آنی از رابطه زیر به دست می آید:

که در آن:

  •  tE تولرانس زمان عملکرد رله حفاظتی می باشد
  •   tR تاخیر ذاتی رله حفاظتی می باشد
  • tCB زمان عملکرد دژنکتور می باشد
  • tM حاشیه امنیت می باشد

منظور از لحاظ یک زمان کوچک برای حاشیه امنیت در نظر گرفتن تاخیر احتمالی عملکرد رله حفاظتی به دلیل اشباع ترانس جریان می باشد که ممکن است در اثر بزرگ بودن مقدار DC جریان خطا رخ دهد. بنابراین مقدار تاخیر اضافی رخ داده می تواند تحت تاثیر نوع خطا، بزرگی جریان خطا و نسبت بین حدود دقت CT و مقدار جریان تنظیمی در رله حفاظتی باشد. روی کاغذ، این تاخیر حتی می تواند به اندازه ثابت زمانی مقدار DC خطا بزرگ باشد، در صورتی که مقدار تنظیمی کمی کوچک تر از حد دقت CT انتخاب شده باشد و جریان خطا نیز کمی بزرگ تر از مقدار تنظیمی باشد. اما در عمل، CT های همه رله های حفاظتی درون طرح با هم در اثر جریان خطا به اشباع خواهند رفت که بدین معنی خواهد بود که عملکرد رله های حفاظتی به یک اندازه به تاخیر خواهد افتاد. به این دلیل، یک حاشیه امنیت به اندازه دوره تناوب فرکانس نامی شبکه که برای شبکه ما برابر با ۲۰ میلی ثانیه است، کافی خواهد بود.

زمان تاخیر ذاتی عملکرد رله حفاظتی مدت زمانی است که آن به صورت حداقلی نیاز دارد تا بتواند خطا را تشخیص دهد و اقدام به تریپ کند. در صورتی که ما تنظیم زمانی رله حفاظتی را روی عدد صفر تنظیم کنیم، ممکن است انتظار داشته باشیم  صفر ثانیه پس از خطا اقدام به تریپ کند، اما همانطور که احتمالا حدس زده اید، چنین چیزی ممکن نیست. رله حفاظتی نیز در ایده آل ترین حالت نیاز به زمان برای اجرای فرآیند هایی همچون اندازه گیری، محاسبه، پردازش و صدور فرمان است در نتیجه نمی تواند درست در لحظه رخداد خطا، اقدام به قطع آن کند!در حال حاضر سریع ترین رله های دنیا نیز به چیزی بین ۵ تا ۲۰ میلی ثانیه زمان برای تشخیص و قطع خطا نیاز دارند.(مفاهیم کاربردی درباره رله های حفاظتی)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.