رله‌های حفاظتی تجهیزات کنترل فرآیند پرکاربردی هستند که به کنترل و تنظیم پارامترهای شبکه الکتریکی مانند جریان، فاز، ولتاژ و جریان نشتی زمین کمک می‌کنند. یکی از این مولفه‌های کنترل فرآیند کوچک اما با کاربرد بالا، رله حفاظتی دارای حفاظت ولتاژی است که بر مبنای حفاظت افت ولتاژ کار می‌کند.
ممکن است همیشه قابل توجه نباشد، اما ساختمان‌ها و سازه‌هایی که در اطراف خود می‌بینیم و با آن‌ها آشنا هستیم، مجموعه گسترده‌ای از مدارهای الکتریکی دارند. این امر به ویژه در مورد صنایع و کارخانه‌هایی که در آن تجهیزات و ماشین آلات کنترلی بی شماری به صورت 24 ساعته کار می‌کنند، صادق است. ماشین‌هایی مانند کارخانه‌های چیلر، واحدهای HVAC، خطوط اکستروژن، تسمه‌های نقاله و تابلوهای کنترل تابلو برق (که در آسانسورها و پست‌ها استفاده می‌شوند) چندین کار را به طور همزمان انجام می‌دهند. ضروری است که این ماشین ها بدون وقفه و کارآمد با حاشیه خطای کم کار کنند.
این جنبه حیاتی مسئولیت و عملکرد اجزای کنترل فرآیند است که تضمین می‌کند که عملکردها و وظایف مختلف، کنترل و تنظیم می‌شوند. در غیر این صورت، این احتمال وجود دارد که خروجی مورد نظر از مدارها به دست نیاید. همچنین این موضوع می‌تواند منجر به موقعیت‌های خطرناکی مانند گرم شدن بیش از حد قطعات و در نتیجه جرقه یا آتش سوزی شود که می‌تواند به تجهیزات آسیب برساند. علاوه بر این، نه تنها به ماشین‌ها و شبکه‌های الکتریکی زیربنایی بلکه به جان انسان‌ها نیز آسیب دائمی وارد می‌کند.
در این مقاله به اصل کار رله حفاظتی افت ولتاژ (ANSI 27) می‌پردازیم.
در شرایط افت ولتاژ، ولتاژ سیستم به زیر سطح معینی می‌رسد.
سیستم حفاظتی تحت ولتاژ چیست؟
افت ولتاژ یک وضعیت خطا در سیستم قدرت است که به تجهیزات سیستم مانند دینام، ژنراتور، ترانسفورماتور و غیره آسیب می‌رساند. بنابراین، سیستم حفاظتی مورد استفاده برای محافظت از تجهیزات سیستم قدرت در برابر عملکرد ولتاژ پایین تحت عنوان حفاظت تحت ولتاژ نامیده می‌شود.
شرایط افت ولتاژ در سیستم با استفاده از ترانسفورماتور ابزار (ترانسفورماتور پتانسیل) تعیین می‌شود. این ترانسفورماتور پتانسیل ولتاژ فاز به فاز دینام یا ترانسفورماتور را حس می‌کند و اگر این ولتاژ به زیر ولتاژ نامی کاهش یابد، معمولاً 90٪ برای مرحله 1 و 85٪ برای مرحله 2، سیستم حفاظت از ولتاژ پایین فعال می‌شود. . در این مورد، رله های حفاظتی تحت ولتاژ خطا یا به اصطلاح تریپ می‌دهند.
دلایل افت ولتاژ
دلایل اصلی بروز افت ولتاژ در سیستم قدرت به شرح زیر است:
- افت ولتاژ ممکن است به دلیل هر گونه خطای الکتریکی در سیستم رخ دهد.
- افت ولتاژ ممکن است به دلیل افزایش بار در سیستم رخ دهد.
- افت ولتاژ ممکن است به دلیل از دست دادن ترانسفورماتور ورودی رخ دهد.
- همچنین ممکن است به دلیل شکست ارتینگ ترانسفورماتور و اضافه بار ترانسفورماتور، افت ولتاژ رخ دهد.
در شرایط عملیاتی عادی، ولتاژ سیستم در محدوده ولتاژ استاندارد توسط تپ چنجرهای بارگذاری ترانسفورماتور و تنظیم کننده های ولتاژ خودکار (AVR) دینام‌ها تنظیم می‌شود.
در عمل، مقدار افت ولتاژ روی 85% ولتاژ معمولی تنظیم می‌شود. اگر ولتاژ عملیاتی برای زمان تنظیم رله از این سطح کمتر شود، آنگاه رله فرمان تریپ را برای قطع مدار صادر می‌کند. تنظیم زمان رله برای جلوگیری از خاموش شدن به دلیل تریپ گذرا استفاده می‌شود.
کد حفاظت 27 حفاظت افت ولتاژ به طور مداوم ولتاژ سیستم را نظارت می‌کند. اگر ولتاژ سیستم کمتر از حد قابل قبول باشد، از اطلاعات ارائه شده توسط حفاظت تحت ولتاژ برای انجام اقدامات مناسب استفاده می‌شود تا بتوان سیستم را به شرایط کاری خوب بازگرداند. تنظیمات حفاظت افت ولتاژ برای ایجاد هشدار و خاموش کردن مدار شکن در صورت لزوم استفاده می‌شود. حفاظت افت ولتاژ 27 به منبع تغذیه خارجی 24 ولت DC نیاز دارد.
اصل عملکرد حفاظت افت ولتاژ 27
حفاظت افت ولتاژ، ولتاژ فاز به فاز (VRY، VYB، VBR) یا ولتاژ فاز به خنثی (VRN، VYN، VBN) را نظارت می‌کند. حفاظت افت ولتاژ از دو نوع زیر است:
- ANSI 27-1 – در این سیستم هر ولتاژ به طور مستقل نظارت می‌شود. همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، حفاظت زمانی آغاز می‌شود که یکی از سه ولتاژ نظارت شده به زیر آستانه Vmin1 برسد.
- ANSI 27-2 – در این حفاظت، سه ولتاژ با هم نظارت می‌شوند. حفاظت زمانی شروع می‌شود که هر سه ولتاژ نظارت شده به زیر آستانه Vmin2 که در شکل-2 نشان داده شده است، برسند.
هر نوع حفاظت افت ولتاژ، یعنی ANSI 27-1 و ANSI 27-2 را می‌توان غیرفعال کرد، و این هر دو نوع حفاظت افت ولتاژ مطابق با تاخیر زمانی قابل تنظیم عمل می‌کنند.
- ANSI 27-1 – تأخیر زمانی tVmin1 به محض شروع حفاظت همانطور که در شکل بالا نشان داده شده است شروع می‌شود.
- ANSI 27-2 – تأخیر زمانی tVmin2 به محض شروع حفاظت همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است شروع می‌شود.
تنظیمات رله افت ولتاژ
تنظیمات زیر باید در رله حفاظت افت ولتاژ انجام شود.
مرحله 1 – اگر ولتاژ عملیاتی به 90٪ ولتاژ نامی رسید، دستور قطع برق را به کلید برق شبکه صادر کند.
مرحله 2 – اگر ولتاژ کار به 85 درصد ولتاژ نامی رسید، دستور قطع برق را به مدارشکن ژنراتور صادر کند.
ویژگی های حفاظت افت ولتاژ
در زیر ویژگی های حفاظت تحت ولتاژ آمده است-
- تاخیر زمانی مشخصی دارد.
- حفاظت افت ولتاژ دارای زمان تنظیم مجدد آنی است.
- 98 درصد هیسترزیس را رفع کرده است.
- حداقل زمان شکست آن 50 میلی ثانیه است.
- حداکثر زمان شکست آن 140 میلی ثانیه (با تاخیر زمانی 0 ثانیه) است.
نکته: گاهی اوقات، ولتاژ پایین ممکن است به دلیل خرابی تحریک دینام باشد، اگر چنین است، سیستم تحریک ژنراتور را بررسی و اصلاح کنید.
بدون دیدگاه