منوی محصولات
منوی محصولات

انواع رله ها و کاربرد آنها

چهارشنبه ۲۹ دی ۱۳۹۵

حفاظت تجهیزات و دستگاه های سیستم قدرت در مقابل عیوب و اتصالیها ، به وسیله کلید قدرت انجام می گیرد قبل از اینکه کلید قدرت بتواند باز شود ، سیم پیچی عمل کنندة آن باید تغذیه شود این تغذیه به وسیله رله های حفاظتی انجام می پذیرد . رله به دستگاهی گفته می شود که در اثر تغییر کمیت الکتریکی مانند ولت و جریان و یا کمیت فیزیکی مثل درجه حرارت و حرکت روغن ( در رله بوخهولس ) تحریک شده و باعث به کار افتادن دستگاههای دیگر و نهایتاً قطع مدار به وسیله کلید قدرت ( در سیستم تولید و انتقال و توزیع ) یا دژنکتور می گردد .

 بنابراین به وسیله رله : · محل وقوع عیب از شبکه جدا سازی شده باعث می شود که سایر قسمتهای سالم شبکه همچنان به کار خودادامه دهند و پایداری و ثبات شبکه به همان حالت قبلی محفوظ بماند .· تجهیزات و دستگاهها در مقابل عیوب و اتصالی ها محافظت شده و میزان خسارات وارده به آنها محدود گردد . سبب به وجود آمدن اتصالی ها و تأثیرات آنبه دو علت زیر اتصالی ها می توانند به وجود آیند : الف – تأثیرات داخلی تأثیرات داخلی که باعث خراب  شدن و از بین رفتن دستگاهها یا خطوط انتقال و توزیع می شود عبارتند از :فاسد شدن قسمتهای عایق در یک مولد ، ترانسفورماتور ، خط ، کابل و غیره . این ضایعات و امکانات مکن است مربوط به عمر عایق ، عدم تنظیم صحیح ، عدم ساخت صحیح و یا عدم نصب صحیح عایق باشد . ب – تأثیرات خارجیتأثیرات خارجی شامل تأثیرات زیادی است از  آن جمله رعد و برق ، اضافه بار که باعث به وجود آمدن حرارت شود ، برف و باران ، باد و طوفان ، شاخة درختها ، حیوانات و پرندگان ، سقوط اشیاء اشتباه در عملیات و خسارتهایی که یه وسیله مردم وارد می شود و غیره . وقتی که یک اتصالی در مداری رخ دهد ، جریان افزایش یافته و ولتاژ ( اختلاف پتانسیل ) نقصان پیدا می کند افزایش جریان حرارت زیادی را به وجود آورده که ممکن است منجر به آتش سوزی یا انفجار شود . اگر اتصالی به صورت جرقه باشد ممکن است خسارت زیادی به بار آورد . برای مثال اگر جرقه ای بر روی خط انتقال نیرو به وجود آمده و سریعاً بر طرف نشود خط را سوزانده و باعث پاره شدن آن خواهد شد و نتیجه سبب قطع برق برای مدت طولانی خواهد شد . نقصان ولتاژ که در اثر یک اتصالی به وجود آید می آید برای دستگاههای الکتریکی بسیار زیان آور است و اگر این ولتاژ ضعیف برای چند ثانیه ایی ادامه داشته باشد ، موتورهای مشترکین از کار باز ایستاده ، دوران مولدهای برق نامنظم و نا مرتب خواهد شد پس در صورت وقوع جریان شدید و ولتاژ ضعیف به سبب اتصالی در مدار می بایست به فوریت اتصالی کشف و برطرف گردد و جریان ولتاژ به حالت عادی باز گردانده شود.رله های جریانی :    رله های جریانی به  منظور حفاظت شبکه های الکتریکی در مقابل عیوب ناشی از خطاهای جریان بکار میروند . عمده عیوبی که توسط رله های جریانی تشخیص داده می شوند عبارت است از : þاتصال کوتاه در شبکهþاضافه جریان þاضافه بارþجریان نشتی (ارت فالت) þعدم تقارن جریان سه فازþکاهش بار ( در مورد موتورهاافزایش مدت زمان راه اندازی (در مورد موتورهاقفل بودن روتور (در مورد موتورها) حفاظت اتصال کوتاه و اضافه جریان و اتصالی زمین :   اولین و یکی از مهمترین حفاظت هایی که در یک سیستم وجود دارد حفاظت اتصال کوتاه و اضافه جریان و نشتی زمین می باشد . این حفاظت ها با حفاظت اضافه بار تفاوت آشکاری دارد چون حفاظت اضافه بار بر اساس ظرفیت حرارتی واحد می باشند . در این نوع حفاظت جریان سه فاز توسط سه عدد ترانسفورمر جریان حس می گردند و به رله انتقال می یابند و بر اساس آن حفاظت صورت می گیرد . در مورد حفاظت فوق منحنی قطع رله از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است زیرا حفاظت صحیح بر اساس آن صورت میگیرد .این رله ها می توانند دارای دو گروه منحنی قطع باشند :þ نوع زمان ثابت که پارامتر جریان و زمان به هم وابستگی ندارند و به صورت جداگانه تنظیم می گردند و رله بر اساس جریان تنظیمی در زمان تنظیم شده فرمان قطع را صادر می کنند .þ نوع زمان کاهشی که در این حالت زمان قطع رله با یک منحنی به جریان عبوری از رله مرتبط می باشد به این صورت که هر چه جریان عبوری از رله بیشتر گردد زمان قطع رله کمتر خواهد بود .بسته به عملکرد و نوع استفاده از رله منحنی های استانداردی برای این رله ها تعریف می گردد که بشرح زیر است : Standard Inverse Curve (SIT)Very Inverse Curve (VIT)Extremely Inverse Curve (EIT)Ultra Inverse Curve (UIT) حفاظت سیستم های الکتریکی از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است و امروزه کمپانی های متعددی در حال طراحی و ساخت رله های حفاظتی می باشند . برخی از کمپانی های معتبر که در این زمینه مشغول به فعالیت می باشند را معرفی می کنیم.Siemens , Alstom , ABB , GE Power , Schneider , CEE , Reyroll به طور کلی رله های حفاظتی باید دارای مشخصات زیر باشند : þسرعت عملکرد : این پارامتر در رله های حفاظتی بسیار حائز اهمیت است چون رله های حفاظتی هنگام خطا موظفند با سرعت هرچه تمامتر بخش های معیوب را از قسمت های سالم جدا نمایند . þحساسیت : این پارامتر به حداقل جریانی که سبب قطع رله می گردد بر میگردد .þتشخیص و انتخاب در شرایط خطا : این پارامتر نیز بسیار مهم است زیرا در شبکه هایی که دارای چند باس بار و رله حفاظتی  هستند هنگام وقوع خطا می باید قسمت معیوب به درستی تشخیص داده شده و از شبکه جدا گردد و قسمتهای سالم به کار خود ادامه دهدپایداری : این پارامتر به این باز میگردد که یک رله حفاظتی به تمامی خطاهایی که در محدوده حفاظتی خود به درستی عکس العمل نشان دهد و در مقابل خطاهای این محدوده عکس العملی نشان ندهد . دسته بندی رله های حفاظتی بر اساس پارامترهای اندازه گیری : الفرله های جریانی : این رله ها بر اساس میزان جریان ورودی به رله عمل می کند . حال این جریان می تواند جریان فازها , جریان سیم نول , مجموع جبری جریانهای فازها باشد (رله های جریان زیاد – رله های ارت  فالت و .... ) و جریان ورودی رله می تواند تفاضل دو یا چند جریان باشد ( رله های دیفرانسیل و رستریکت ارت فالت ) ب) رله های ولتاژی : این رله ها بر اساس ولتاژ ورودی به رله عمل میکند این ولتاژ می تواند ولتاژ فازها باشد (رله های اضافه یا کمبود ولتاژ و ....) و یا میتواند مجموع جبری چند ولتاژ باشد ( رله تغییر مکان نقطه تلاقی بردارهای سه فاز) ج) رله های فرکانسی : این رله ها بر اساس فرکانس ولتاژ ورودی عمل میکند ( رله های افزایش و کمبود فرکانس) د) رله های توانی :  این رله ها بر اساس توان عمل می کنند به عنوان مثال رله هایی که جهت توان را اندازه  گیری می کنند یا رله هایی که توان اکتیو و راکتیو را اندازه گیری می کنند . ه) رله های جهتی : این رله ها از جنس رله های توانی هستند که بر اساس زاویه بین بردارهای ولتاژ و جریان عمل میکنند مانند رله های اضافه جریان جهتی که در خطوط چند سو تغذیه رینگ و پارالل بکار می روند و یا رله های جهت توان که جهت پرهیز از موتوری شدن ژنراتور هنگام قطع کوپلینگ آن بکار میرود . و) رله های امپدانسی  : مانند رله های دیستانس که در خطوط انتقال کاربرد فراوانی دارند . ز) رله های وابسته به کمیت های فیزیکی : مانند حرارت – فشار – سطح مایعات و .... مانند رله  بوخ هلتس ترانسفورمرها

ح) رله های خاص : رله هایی هستند که برای منظورهای خاص به کار میروند مثلا رله تشخیص خطای بریکر – رله مونیتورینگ مدار تریپ بریکر – رله لاک اوت و .....

 

رله وساختمان آن :

رله اصولا به دستگاهی گفته می شود که در اثر تغییر کمیت  الکتریکی  و یا کمیت  فیزیکی  مشخص تحریک  می شود و موجب به کار افتادن دستگاه ویا دستگاه های الکتریکی دیگری  می شود .

رله ای که برای حفاظت دستگاههای برقی به کار برده می شود رله حفاظتی  نامیده  می شود ورله از نظر اتصال به شبکه به دو نوع اولیه ( پریمر)  و ثانویه ( زکوندر )  تقسیم می شود .

رله اولیه یا پریمر :

در این نوع رله سیم پیچی تحریک شونده  مستقیما  در مدار قرار دارد یعنی  بدون ترانس جریان یا ولتاژ در مدار قرار می گیرد .

معایب رله اولیه :

1-     حجم بزرگ  ( از نظر عایق بندی)

2-      حساسیت کمتر

3-      عدم دسترسی در حین کار (نمی توان دست زد)

4-     محدودیت جریان و ولتاژ  ( در ولتاژ و جریان  زیاد  نمی توان  بکار برد)

مزایای رله اولیه :

1-     ارزانتر

۲امکان تشخیص سریعتر اشکال در سیستم حفاظت

رله ثانویه یا زکوندر :

رله ای که سیم پیچ تحریک کننده آن از سیم پیچ ثانویه ترانس جریان یا ولتاژ شبکه ای که باید حفاظت شود

نیرو می گیرد رله زکوندر نامیده می شود.

معایب رله ثانویه عبارتند از :

1-   گرانتر  2-   خرابی بیشتر

مزایای رله ثانویه عبارتند از  :

1-    حجم کوچکتر  2-   حساسیت بیشتر

هدف از حفاظت :

برای جلوگیری از صدمه بیشتر قسمت آسیب دیده و جلوگیری از صدمه دیدن قسمت های سالم

مشخصات سیستم حفاظت :

1-  سرعت عملکرد رله   2-  قابلیت انتخاب   3-  حساسیت    4-  پایداری     5- هزینه

1-  سرعت عملکرد رله :  فاصله زمانی بین وقوع اتصال و عملکرد رله کم باشد.

2-  قابلیت انتخاب  :  فقط قسمت آسیب دیده ازمدار خارج می شود.

3-  حساسیت  :  بین حداکثر مقدار مجازو حداقل مقدار غیر مجاز تفاوت گذاشته شود .

4-  پایداری  :   جلوگیری از عملکرد رله در شرایط گذرا .

5-  هزینه   :  رله ای که در هر قسمت از سیستم قرار می دهند بایستی هزینه رله را در نظر داشته باشند.

 

حفاظت از خطوط 132 کیلو ولت :

 

انواع رله هایی که در خطوط 132 کیلو ولت بکار می روند عبارتند از SUB1  یا رله های اصلی که

عبارتند ا ز :

رله دیستانس  ،   رله اتو رکلوزر  ،   رله پاور سوئینگ  ،   رله فیوز فیلور

و SUB2    یا رله های پشتیبانی عبارتند از :

رله  اورکارنت دایرکشنال  و  رله ارت فالت دایرکشنال

 رله دیستانس  رله مقاومت سنج   :

 رله دیستانس از لحاظ کار مانند رله جریان زیاد در مقابل اتصال کوتاه می باشد و رله دیستانس بر اساس فاصله یا امپدانس عمل می کند یعنی رله دیستانس زمانی عمل می کند که امپدانس خط از مقدار تنظیم شده کمتر باشد در غیر این صورت عمل نمی کند و از لحاظی چون مقاومت مصرف کننده ها در حد تنظیم نیست از امپدانس مصرف کننده ها صرف نظر شده ودر زمان اتصال کوتاه طبق رابطه   Z=U/ I  امپدانس کم می شود چون جریان زیاد می گردد و هر چقدر این امپدانس به رله نزدیکتر شود رله زودتر قطع می کند.

در ضمن در شبکه ای که چند رله دیستانس بکار می رود در موقع اتصالی همه رله های دیستانس تحریک شده  ، ولی فقط رله ای قطع می کند که به محل اتصال نزدیک بوده وبقیه رله ها به حال خود بز می گردد.

 

رله اتو رکلوزر :

 انتقال انرژی همیشه در اثر برخورد دو سیم به هم یا سیم به زمین ، اتصالی بوجود نمی آید بلکه عامل بیشتر اتصال ها در اثر جرقه قوس الکتریکی می باشد این قوس ممکن است بین سیم و زمین در طول مقره یا بین دو سیم زده شود و جرقه معمولا به علت نا مساعد بودن هوا که شامل برف و مه و طوفان و یا در اثر ازدیاد ولتاژ شبکه که شامل صاعقه یا قطع و وصل می باشد در کلید بوجود می آید ، چنین جرقه هایی اغلب با قطع آنی و کوتاه مدت فشار شبکه از بین رفته و خاموش می شود. برای پایداری شبکه از یک نوع کلید در مدارهای فشار قوی از 20 کیلو ولت به بالا و معمولا  بیشتر در شبکه های هوایی مورد استفاده قرار می گیرد چون اغلب اتصالی ها در شبکه هوایی رخ می دهد .

 تعریف رکلوزر  :

 وسیله ای است که در زمان اتصال کوتاه یا اتصال گذرا خط را قطع ، مجددا به طور اتومات وصل کند و در مواقع اتصال دائم خط را قطع دائم می نماید .

اتصال گذرا شامل : 1-   پرنده  2-  گیر کردن شاخه درخت به سیم   3-  در اثر باد یا طوفان

اتصال دائم شامل : 1- پارگی سیم   2- کابل زدگی یا زخم شدن کابل  3- یخ بستن

 رله پاور سوئینگ :

 برداشتن بار از شبکه باعث نوسان شدید که ناشی از تغییر بار شدید است می گردد و زمان آن بسیار کوتاه است و خط یک امپدانس شدید بوجود می آورد که ممکن است درداخل دایره رله حفاظتی دیستانس می باشد و در نتیجه رله عمل نماید برای جلوگیری از این کار یک مدار به عنوان  پاورسوئینگ  بلوکینگ اضافه می کنیم  و از عملکرد بی مورد رله دیستانس جلوگیری می نماییم .

 رله فیوز فیلور :

 فیوز فیلور در خطوط 132 کیلو ولت بکار می رود و طرز کار آن به این صورت است که چنانچه فیوز تغذیه ولتاژ رله دیستانس که در ثانویه ترانس  ولتاژ قرار دارد عمل کند ، ولی لتصالی در شبکه وجود نداشته باشد فیوز فیلور عمل نموده باعث بلاک رله دییستانس می شود . زیرا می دانیم رله دیستانس براساس  Z=U/ I  کار می کند . سپس اگر ولتاژ قطع شود رله دیستانس  به خطا عمل می نماید که در این حالت فیوز فیلور از این خطا جلوگیری می کند با  عملکرد فیوز فیلور آلارم شاخص قرمز رنگی نشان داده می شود پس از وصل فیوز دکمه قرمز رنگ فیوز فیلور را ریست می کنیم .

 

رله اور کارنت دایرکشنال :

رله اورکارنت دایرکشنال که زمان  روی آن تنظیم شده و بر طبق آن عمل می کند و کاربرد رله جریان زیاد دایرکشنال برای مواردی  که اتصالی از یک طرف تغذیه  می شود به کار می رود .

انواع رله جریان زیاد عبارتند از : 1-  زمان ثابت      2-  زمان معکوس        3-  آنی

1-     زمان ثابت : زمان عملکرد قابل تنظیم و به مقدار شدت ارتباط ندارد یا به عبارت دیگر رله ای است که در زمان معینی  تنظیم می شود .

2-     زمان معکوس  :  زمان عملکرد نسبت عکس با شدت جریان دارد یا به عبارت دیگر هر چقدر شدت جریان زیادتر شود زمان قطع کمتر می شود .

3-     آنی : زمان عملکرد صفر است .

 

رله ارت فالت دایرکشنال :

 رله ای است که مستقیما از اتصال زمین تغذیه می کند و در هنگامی که یک فاز یا دو فاز یا هر سه فاز به زمین وصل شود و جریان از آن بگذرد و به زمین برسد فورا رله آن را دیده و بوبین آن تحریک شده و فرمان قطع را صادر می کند و شاخص آن این عمل را نشان می دهد.

 حفاظت از باسبارها :

 حفاظت اصلی باسبارها توسط رله  دیفرانسیل و حفاظت فرعی یا پشتیبانی آنها توسط رله های اورکارنت و ارت فالت می باشد .

 رله دیفرانسیل   :

 رله دیفرانسیل بر اساس مقایسه جریان ها ( تراز جریانی ) کار می کند و به مقدار جریان بستگی ندارد و فقط اگر ضریب تبدیل بهم بخورد رله عمل می کند . رله دیفرانسیل برای حفاظت ترانس ، ژنراتور ، باسبار ،  الکتروموتور بکار می رود.

مواردی که باعث عملکرد نا خواسته رله دیفرانسیل می شود :

الف : اشباع ترانس های جریان CT1   و  CT2  در اثر عبور جریان اتصال کوتاه خارج از محدوده حفاظت باعث عملکرد رله می شود .

ب : وجود تپچنجر در ترانس قدرت .

ج  :  جریان  ضربه ای در حفاظت ترانس قدرت .

بنابراین رله دیفرانسیل باید طوری ساخته شود که در موارد بالا از عملکرد آن جلوگیری شود .

 الف -  اشباع ترانس های جریان  :  در اثر عبور جریان زیاد ناشی از اتصال کوتاه خارج از محدوده ، حفاظت ترانس  های جریان به ناحیه اشباع می رسد و بعلت عدم تطبیق منحنی های مغناطیسی آنها در ناحیه اشباع و در نتیجه خطای ترانس های  جریان ، اختلاف جریانی بوجود می آید که می تواند باعث عملکرد نا خواسته رله شود .

 ب -  وجود تپچنجر در ترانس های قدرت :  در اثر تغییر مراحل تپ چنجر در ترانس های قدرت چون نسبت تبدیل  ترانس ها در زمان تعویض تپ تغییر می کند در نتیجه در نسبت جریان اولیه و ثانویه نیز تغییری بوجود می آورد که باعث عملکرد ناخواسته رله می شود . برای جلوگیری از عملکرد رله دیفرانسیل باید پایدار باشد.

 ج – جریان ضربه ای : هنگام برقدار کردن ترانس ( در صورت باز بودن ثانویه )  یک جریان ضربه ای که مقدار آن به 8 تا 12 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 در صورتی که این جریان زیاد ، پس از چند میلی ثانیه کاهش  می یابد و به جریان بی باری می رسد رله نباید در این حالت عمل نماید برای جلوگیری از عملکرد رله باید inrush Proof   باشد .

 

 

دستگاه حفاظت و مراقبت روغن  :

دستگاه هایی که جهت مراقبت روغن برای تعیین وتشخیص اتصال کوتاه در ترانس های روغنی روغنی بکار برده می شود عبارتند از : رله بوخهلتس و رله توی بر.

رله توی بر در درجه اول برای حفاظت ترانس در مقابل اضافه بار و درجه دوم برای حفاظت در مقابل اتصال کوتاه بکار می رود . لذا برای شناسایی اتصال در داخل ترانس بیشتر از رله بوخهلتس استفاده می شود

 رله بوخهلتس  :

 رله بوخهلتس رله ای است که جهت حفاظت دستگاه هایی که  توسط روغن خنک می شود بکار می رود . این رله در  اثر تولید گاز یا هوا در داخل منبع روغنی یا پایین آمدن سطح روغن از حد مجاز ویا جریان شدید بیش از حد مجاز روغن به کار می افتد و در مرحله اول زنگ خطر را بکار می اندازد و سطح روغن اگر بیشتر افت کرد در مرحله دوم دستگاه را قطع می کند . در رله بوخهلتس از روغن بعنوان عایق کاری و خنک کننده استفاده می شود .

عواملی که سبب بکار انداختن رله بوخهلتس می شود :

1-     جرقه بین هسته و قسمت های مختلف ترانس .

2-     اتصال زمین بین حلقه های کلاف .

3-     قطع شدن یک فاز یا سوختن آن .

4-     چکه کردن روغن از تانک روغن ویا لوله های ارتباطی آن .

در مرحله اول که زنگ خطر بکار می افتد و آلارم می دهد اشکالات بوجود آمده عبارتند از :

1-     نقایص عایق کاری.

2-     خراب شدن عایق ورقه های هسته و پیچ اتصال ورق های هسته .

3-     کامل نبودن کنتاکتها در اتصالات الکتریکی .

4-     گرم شدن بیش از حد قسمتی از سیم پیچ و خراب شدن عایق ها به علت عبور جریان  فوکو  بیش از حد.

در مرحله دوم که دستگاه قطع خواهد شد و فرمان تریپ به ترانس داده خواهد شد اشکالات بوجود آمده عبارتند از :

1-     شکستن بوشینگ ها .

2-     اتصال کوتاه فاز به فاز .

3-     اتصال زمین .

4-     اتصال داخل سیم پیچ ها.

5-     اتصال تپ ها به یکدیگر .

6-     پایین آمدن سطح روغن در اثر سرد شدن روغن بیش از حد و کم بودن روغن یا نشتی روغن .

 

رله توی بر  :

 این رله نیز در حفاظت ترانس های روغنی بکار برده می شود در این رله نیز از حرکت روغن و ایجاد گاز استفاده شده است . همانطور که می دانیم ازدیاد درجه حرارت باعث انبساط روغن می شود و این روغن ضمن گذشتن از لوله رابط بین ترانس و ظرف انبساط رزرو به یک سوپاپ سنج ( دیافراگم ) برخورد می کند و در پشت سوپاپ فشار ایجاد می کند که این فشار توسط فشارسنج سنجیده می شود که در این فشار سنج چندین کنتاکت  پیش بینی و نصب شده  است به طوری که اگر ازدیاد فشار به طور آهسته انجام گیرد کنتاکت خبر دهنده بسته و باعث بستن مدار سیگنال خواهد شد و درصورتی که فشار سریعا ازدیاد یابد کنتاکت دیگری  در فشار سنج موجب قطع فوری ترانس می شود. در مرحله اول در اثر بار زیاد ودر مرحله  دوم اثر اتصا ل کوتاه ایجاد می شود.

 

اساس کار رله دیستانس

رلة دیستانس یک رلة حفاظتی است که زمان قطع آن تابع مقاومت طول سیم می‌باشد. در اغلب اوقات باید زمان قطع رله تابع محل اتصال کوتاه نسبت به رله باشد و از این جهت باید زمان قطع رله، تابع جهت یعنی از انرژی اتصال کوتاه نیز گردد. لذا هر چه محل اتصالی از رله دورتر باشد، مقاومت ظاهری قطعه سیم بین محل اتصال تا رله بزرگتر شده و در نتیجه مقاومت اهمی و غیر اهمی آن نیز بزرگتر می‌گردد.
عامل مؤثر در لة دیستانس می‌تواند یکی از عوامل : 
11. مقاومت ظاهری ( امپرانس)

2. هدایت ظاهری ( ادمیتانس) 
3. مقاومت اهمی ( دزیستانس(
4. هدایت اهمی ( کندوکتانس( 
5. مقاومت غیراهمی ( راکتانس(
6. امپدانس اختلاط 
77. هدایت غیراهمی ( سوسپتانس ( باشد.

 

حال : 
رله‌ای که کمیت Z را می‌سنجد رلة امپدانس است و رله‌ای که کمیت X را می‌سنجد رلة راکتانس می‌نامند.
 رلة دیستانس را می‌توان جهت حفاظت هر نوع شبکه‌ای با هر فشار الکتریکی بکار برد. برای حفاظت شبکه‌های با ولتاژ بالاتر از kg60 امروز فقط از رلة دیستانس استفاده می‌شود در ضمن می‌توان به کمک رلة دیستانس ترانسفورماتورها و ژنراتورها را نیز حفاظت نمود. در شبکه‌های بزرگ اگر برای حفاظت در مقابل جریان‌های زیاد خارجی از رلة جریان زیاد زمانی استفاده شود، زمان قطع رله در صورتیکه یک اتصالی حتی اورشین ، بلافاصله بعد از ژانراتور نیز اتفاق افتد، در حدود 8-7 ثانیه طول خواهد کشید و چنانچه دیده می‌شود، زمان عبور جریان اتصال کوتاه از ژنراتور بقدری طولانی می‌شود که ممکن است سبب خراب شدن ایزولاسیون سیم‌پیچی ژنراتور و ایجاد اتصال داخلی شود، لذا از اینجهت است که در شبکه‌های بزرگ برای کوتاه کردن این زمان از رلة دیستانس ، امپدانس استفاده می‌شود. 
زمان قطع رلة دیستانس معمولاً در حدود 0.11 ثانیه است، استفاده از رلة امپدانس نیز این برتری را دارد که در موقع اتصالی‌اش ، رلة امپدانس بطور سریع در زمان خیلی کوتاه (0.1 ثانیه) ژنراتور را قطع می‌کند.
 رلة دیستانس برای حفاظت ترانسفورماتور در موقع اتصال خارجی، بخصوص در موقع اتصال یش ، بکار برده شده و در طرفی از ترانسفورماتور که به لیش وصل است نصب می‌شود.
 در صورتیکه ترانسفورماتور بین دو شبکة فرعی نصب شده باشد، (ترانسفورماتور کوپلاژ) چون اتصالی در هر یک از شبکه‌ها، سبب عبور انرژی اتصال کوتاه از ترانسفورماتور کوپلاژ می‌شود، باید در هر دو طرف ترانسفورماتور رلة دیستانس نصب گردد. برای حفاظت ترانسفورماتور می‌توان از رلة دیستانس جهت‌دار که جهت آن بطرف یشن است و یا از رلة دیستانس معمولی بدون عضو جهت‌یاب استفاده نمود.
 برای حفاظت سلکیتو و تصحیح شبکه‌های خطی که از دو طرف تغذیه می‌شود و یا شبکه حلقه‌ای که از یک محل تغذیه می‌شود، علاوه بر شدت جریان و زمان از عامل دیگری مثل جهت جریان اتصال کوتاه نیز استفاده می‌شود، و حفاظت شبکه‌های تار عنکبوتی و شبکه‌هایی که از چند نقطه تغذیه می‌شوند بوسیلة رلة جریان زیاد که دارای درجه‌بندی زمانی ثابت و معینی می‌باشد ممکن نیست، بلکه بایستی از رله‌ای که زمان قطع آن متناسب با امپدانس یا فاصلة محل اتصالی از مولد باشد استفاده شود که برای این منظور از رلة دیستانس استفاده می‌شود. این رله اتصال کوتاه نزدیک به مولد را سریعتر و اتصال کوتاه در فاصلة دورتر را دیرتر قطع می‌کند ، عامل موثر مقاومت پس محل اتصالی و مولد می‌باشد.
 زمان قطع در رله‌ها مدرن امروزی متناسب با فاصلة محل اتصالی از مولد، بطور یکنواخت زیاد نمی‌شود بلکه این تغییرات جهشی و پله‌ای شکل انجام می‌شود و فاصلة محل خطا توسط سنجش مقاومت سیم لین محل خطا و محل نصب رله معین می‌شود.
 رلة دیستانس دارای این مزیت است که اولاً شبکه اتصال شده را در کوتاهترین مدت ممکنه بطور سلکیتو مشخص و از شبکه جدا می‌کند و ثانیاً اگر نزدیکترین را به محل اتصال عمل نکرد، رله بلافاصله بعد آن عمل می‌کند و بطور خودکار شبکه شامل یک یا چند رلة رزرو نیز می‌شود بدون اینکه حقیقتاً رلة رزروی در شبکه نصب شده باشد.
 رلة دیستانس بهترین رله برای حفاظت شبکه‌های انتقال انرژی می‌باشد. زیرا فقط بوسیلة چنین دستگاهی هر نوع اتصال در هر کجای شبکه در کمترین مدت قطع می‌شود و بهمین جهت برای حفاظت شبکه‌های فشار قوی و فشار متوسط از رلة دیستانس استفاده می‌شود.
 برای حفاظت سیمهای کوتاه ، مثلاً در داخل نیروگاه و یا پست ترانسفورماتورها بعلت کوچک بودن امپدانس آن نمی‌توان از رلة دیستانس استفاده کرد لذا در اینگونه مواقع بیشتر از رلة دیفرنسیال استفاده می‌شود.
 رلة دیفرنسیال براساس مقایسة جریانها ( تراز جریانی) 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 محدودة حفاظت شده اغلب در اثر اتصال کوتاه یا اتصال زمین و غیره بوجود می‌آید. در صورتیکه قبل از اتصال شدن مسلماً جریانهای دو طرف با هم برابر هستند.
 رلة دیفرانسیل فقط محدودة داخل خود را حفاظت می کند و از این جهت از آن بیشتر برای حفاظت ترانسفورماتورها، ژنراتورها و موتورهای فشارقوی و شین‌ها استفاده می‌شود و چون از اول واشهای محدودة حفاظت شده باید سیم‌های سنجش به محل رله کشیده شود.
 برای رله دیفرنسیال معمولاً از یک رله جریانی ( رله آمپریک( ساده استفاده می‌شود و جریانی که رله را بکار می‌اندازد. برابر با تفاوت جریانهای زکوندر ترانسفورماتور می‌باشد.
 برای نشان دادن اتصال زمین در ژنراتور می‌توان از مدار رله دیفرنسیال استفاده کرد بطوریکه رلة اتصال زمین سین نقطة صفر رلة دیفرنسیال و نقطة اتصال ستاره ترانسفورماتور جریان بسته می شود و بدینوسیله از بکار بردن ترانسفورماتور جریان اضافی جهت رلة اتصال زمین صرفنظر می‌شود.
 اگر یک اتصال بدنه در ژنراتور یا اتصال زمین در کابل رابط پس ژنراتور تا ترانسفورماتور جریان اتفاق افتد از هر سه فاز، جریان اتصال زمین عبور می‌کند که از نظر قدر مطلق و فاز با هم برابر هستند لذا این سه جریان در سیم پیچی زکوند ترانسفورماتورها القاء شده و مجموع آنها از رلة اتصال زمین می‌گذرد و با زمین مدارش بسته می‌شود. در صورتیکه اتصال زمین بعد از ترانسفورماتور جریان ( در شبکه یا در سیم‌های هوائی) باشد باز هم جریان اتصال زمین از محل اتصال شده عبور می‌کند ولی نتیجة جریانها در طرف زکوندر ترانسفورماتورها جریان صفر یا نزدیک صفر خواهد بود، لذا رلة اتصال زمین بدون جریان می‌ماند.
 رلة دیفرنسیال جریانهای دو طرف ترانسفورماتور را با در نظر گرفتن نسبت تبدیل و نوع اتصال می‌سنجد و مقایسه می‌کند.
 همانطور که می‌دانیم مجموع جریانهای ورودی و خروجی ترانسفورماتور بدون عیب با در نظر گرفتن نسبت تبدیل آن باید برابر صفر باشد. ولی بعلت جریان مغناطیسی کننده و متفاوت بودن منحنی مشخصات ترانسفورماتورها و جریان و غیره نتیجة جریانها در دو طرف قدری بزرگتر از صفر خواهد بود.
 از آنجا که جریانهای دو طرف ترانسفورماتور توسط رلة دیفرنسیال با هم مقایسه می‌شوند باید ترانسفورماتورهای جریانی که در دو طرف فشار قوی و ضعیف‌ ترانسفورماتور بسته می‌شوند، بطریق انتخاب شوند که جریانهای زکوندر ترانسفورماتورها جریان دو طرف ترانسفورماتور از نظر قدر مطلق و فاز با هم کاملاً برابر باشد.
 جریانها از نظر قدر مطلق موقعی با هم برابر می‌شوند که نسبت ضریب تبدیل ترانسفورماتورهای جریان دو طرف فشار قوی و ضعیف برابر با عکس ضریب تبدیل ترانسفورماتور قدرت باشد.
 رله دیفرنسیال که برای حفاظت ترانسفورماتور بکار برده می‌شود نباید دارای حساسیت زیاد باشد زیرا در ترانسفورماتورهای سالم نیز اغلب تفاوت جریانی در دو طرف سیم‌پیچی زکوندر (ثانیه) ترانسفورماتور جریان ظاهر می‌شود. این جریان ( تفاوت جریان) اولاً توسط جریان مغناطیسی ( جریان بدون بار) و در ثانی توسط برابر نبودن منحنی مغناطیسی ترانسفورماتورهای جریانی که در دو طرف ترانسفورماتور نصب شده است مخصوصاً در جریان خیلی زیاد ایجاد می‌شود.
 حفاظت یش توسط رلة دیفرنسیال ، در حالت عادی و نرمال، مجموع جریانهایی که از یش گرفته می‌شود برابر جریانهایی است که به سیش وارد می‌شود. یا بعبارت دیگر مجموع برداری جریانهای کلیة انشعابهای شیی صفر است. در موقع بروز خطا درسیش، مجموع جریانها صفر نمی‌شود، بلکه جریان باقیمانده‌ای بوجود می‌آید که می‌توان از آن جهت حفاظت شی استفاده کرد.
 از رلة ساده دیفرنسیال بعلت ناپایدار بودن آن در مقابل خطاهای ترانسفورماتور جریان در موقع عبور جریان اتصال کوتاه نمی‌توان در حفاظت استفاده کرد از اینجهت برای حفاظت شی از رلة دیفرنسیال پایدار مخصوصی استفاده می‌شود. برای پایدار کردن رله، مجموع قدرمطلق تمام جریانها تشکیل داده می‌شود. که این عمل توسط یکسو کردن یکایک جریانها و جمع کردن آنها بوسیله مدار جمع ‌کننده انجام می‌گیرد. در حفاظت شی‌های چندتایی باید نحوة حفاظت طوری باشد که هر کدام از شی ها دارای وسیلة حفاظتی مخصوص بخود باشد از این جهت برای حفاظت شینی‌های چندتایی به تعداد سیش‌های رلة دیفرنسیال لازم است و هر کدام از این رله‌ها با یک رله فرعی که از سیش مخصوص خود ( توسط سکسیونر همان شی) فرمان می‌گیرد مرتبط است.
 حفاظت شبکة فشارقوی توسط رله دیفرنسیال (روش مقایسه) بدو دسته طول، برای سیمهای موازی ( سیش دوبل) تقسیم می‌شود. این طریقه حفاظت به جهت اینکه فقط خطای موجود در محدودة خود را تعیین می‌کند و نمی‌تواند حتی بعنوان رزرو، حفاظت قسمتهای دیگر شبکه را بعهده بگیرد نسبت به رله‌های دیگر مثل رلة جریان زیاد زمانی و رلة دیستانس در درجة دوم اهمیت قرار دارد. لذا از اینجهت هیچگاه سیمی را فقط با روش مقایسه حفاظت نمی‌کنند. بلکه همیشه این روش حفاظتی در کنار رلة جریان زیاد زمانی و یا رلة دیستانس در شبکه بکار برده می‌شود.


کلید‌های فشار قوی برحسب وظایفی که بعهده دارند به دسته‌های 
1. کلید بدون بار یا سکسیونر
2. کلید قابل قطع زیر بار یا سکسیونر قابل قطع زیربار
3. کلید قدرت یا دیژنکتور Circuit Breaker 

انواع کلیدهای قدرت C.B : 
1. کلید روغنی که از متداولترین کلیدهای فشارقوی با قدرت قطع بالا می‌باشد.
 در کلید روغنی در درجة اول از روغن بعنوان عایق استفاده می‌شود و بدین جهت هر چه فشار الکتریکی شبکه بیشتر باشد حجم روغن داخل کلید نیز زیادتر می‌گردد. بطوریکه وزن روغن در کلید روغنی KV 2200 نزدیک به 200 تن می‌رسد و همین حجم زیاد روغن یکی از بزرگترین معایب این کلید بخصوص در مواقع آتش‌سوزی است.
 کلید قدرت علاوه بر اینکه جریان اتصال کوتاه را قطع می‌کند، باید قادر باشد مدار اتصال کوتاه شده را نیز به شبکه برق وصل کند یا بعبارت دیگر در زیر اتصال کوتاه وصل شود. از آنجا که در این حالت در لحظة وصل جریان اتصال کوتاه ضربه‌ای شدید از کلید می‌گذرد. در اطراف کلید حوزة الکترومغناطیسی شدیدی ایجاد می‌شود که سبب لرزش کشاکتها و کم شدن سطح تماس کشاکتها می‌شود که نتیجة آن بوجود آمدن نقطه جوشهایی در سطح کشاکتها و از کار افتادن کلید می‌شود. برای جلوگیری از این ارتعاشات بخصوص در کلیدهای فشارقوی هر قطب کلید دارای محفظة احتراق مخصوص بخود می‌باشد.

2. کلید کم روغن ، در موقع جدا شدن دو کشاکت کلید زیر بار دو محفظة روغنی جریانی که از آخرین نقطة تماس فلزی کشاکت می‌گذرد باعث گداخته شدن و تبخیر فلز ( مس) می‌شود و با آن پایه و اساس جرقه یا قوس الکتریکی بین دو کشاکت جدا شده گذاشته می‌شود. حرارت زیاد جرقه روغن اطراف قوس را تبخیر و ایجاد یک حباب گازی یا فشار زیاد می‌کند این حباب گازی از لایه‌های مختلفی تشکیل شده که از دیدگاه روغنی به طرف مرکز قوس عبارتند از :
الف ـ لایة بخار مرطوب روغن 
ب ـ لایة بخار داغ و خشک 
ج ـ لایة اطراف قوس مرکب از C2H2 و H2 و H با حرارتی در حدود 1000 تا 5000 درجه کلوین .
 که کلید کم روغن بدو صورت قطع جریان کم و قطع جریان زیاد بکار می‌رود، که اکثر کلیدهای کم روغن بر پایه قطع جریان زیاد ساخته می‌شوند بدین جهت که ایجاد فشار و به جریان انداختن گاز در یک زمان معین و حساب شده شما راه حل صحیح قطع جرقه در روغن است . لذا قطع سریع جرقه در زمان یک نیمه پریود علاوه بر اینکه برای تأسیساتی برق بسیار مهم و با ارزش است، در ساختمان خود کلید نیز بسیار مؤثر است. زیرا بعلت قطع فوری جرقه اثرات حرارتی و مکانیکی آن نیز بر روی کشاکتها و محفظة احتراق کوچکتر می‌شود و علاوه بر اینکه دوام کلید را بالا می‌برد خود کلید نیز ارزان تهیه می‌شود.
33. کلید اکسپانزیون:کلید راست که در آن از آب بعنوان مادة خاموش ‌کنندة جرقه استفاده شده است و بهمین جهت اغلب کلید آبی نامیده می‌شود. یکی از بهترین خواص این کلید این است که چون آب داخل محفظة احتراق قابل اشتعال نیست هیچگونه انفجاری کلید را تهدید نمی‌کند و مانند کلیدهای روغنی باعث آتش‌سوزی نمی‌شود.

هر قطب کلید دارای یک محفظة احتراق مخصوص خود است که با مقداری آب و ماده ضریح پر شده است. محفظة احتراق کلید توسط دو رینگ الاستیکی ثابت نگهداشته می‌شود و در صورتیکه فشار داخل محفظه بعلت تراکم گاز از حد معینی تجاوز کرد محفظة احتراق قدری بطرف بالا کشیده می‌شود. و مقداری از گاز داخل محفظه به بیرون راه پیدا می‌کند و در آب سرد محفظة دیگر تقطیر می‌شود. 
 در کلیدهای اکسپانزیون با ولتاژ زیاد بجای آب از روغن مخصوص که نقطة اشتعال آن خیلی بالاست استفاده می‌شود.

4. کلید هوائی : در کلیدهای قبلی مادة اولیة خاموش کنندة جرقه مایع است و چون در این نوع کلیدها عواملی که در خاموش کردن جرقه مؤثر هستند در اثر انرژی خود جرقه از تجزیة روغن تهیه و آماده می‌شوند، همه آنها کم و پیش تابع شدت جریان زمان قطع هستند. بعباردت دیگر قدرت جرقه تابع شدت جریان است. ولی در کلید هوائی اولاً برای خاموش کردن جرقه و خارج کردن یونها و خنک کردن جرقه از هوای سرد تحت فشار استفاده می‌شود و در ثانی این تنها کلیدست که قدرت خاموش کنندگی آن مستقل از جریان است و فقط تابع هوای کمپرس شده ایست که قبلاً در یک منبع ذخیره شده و با فشار ثابت و مقدار ثابت برای هر شدت جریانی بداخل محفظة احتراق هدایت می‌شود

. در کلیدهای هوائی بخصوص در فشار کم و متوسط ، کشاکت ثابت معمولاً بصورت قیف ساخته می‌شود که در داخل آن کشاکت میله‌ای متحرک جای می‌گیرد و با تماس با آن کلید بسته می‌شود. در موقع قطع کلید، کشاکت میله‌ای از کشاکت ثابت جدا می‌شود و این دو کشاکت ابتدا در هوای ساکن موجود در محفظه جرقه حاصل می‌گردد، طول این قوس را کوتاه نگه می‌دارند تا کار کلید کوچک شود. در ضمن باید فاصلة دو کشاکت بحدّی باشد که پس از خاموش شدن جرقه این فاصله بتواند فشار برگشت شده‌ روی دو کشاکت را حفظ کند. بعبارت دیگر باید فاصلة هوائی دو کشاکت استقامت الکتریکی کافی برای ولتاژ شبکه را داشته باشد.
55. کلید گاز سخت ( جامد) در پستها و شبکه‌های برق کوچک که دارای تأسیساتی محدود و فاقد دستگاه کمپرسور و تهیه هوای فشرده می‌باشند نصب کلیدهای هوائی اطراف اهوار فشرده) مقرون به صرفه نیست و بدین جهت اغلب از کلیه اکسپانزیون (آبی) و یا از کلید گاز جامد نیز مانند کلیدهای روغن و کم روغن، گازی که باعث خاموش کردن و برنگشتن جرقه می‌شود، توسط خود جرقه بوجود می‌آید. لذا قدرت قطع این کلید نیز تابع شدت جریان قطع است.

کلید گاز جامد جریان خیلی زیاد را در اولین نیم پریود بمحض عبور جریان از عنصر و درست در همان موقعی که لوله کشاکت دهندة مجرای خروجی گاز را باز می‌کند قطع می‌نماید در صورتیکه جرقه جریانهای کم و در فاصله بیشتر دو کشاکت و در زمان دومین نیمه موج قطع می‌شود. این کوتاه بودن زمان جرقه بعلت گاز شدیدی است که از عایق‌ها متصاعد می‌شود و بهمین جهت سطوح میله و لولة جرقه‌گیر عایق نیز خیلی زود فرسوده و و مستحمل نمی‌شود. معمولاً پس از هر چند صدبار قطع احتیاج به تعویض پیدا می‌کنند. این کلیدها برای اختلاف سطح تا kg20 و قدرت قطع تا muA 200 ساخته می‌شوند

6. کلید SF6 : در این نوع کلید از گاز SF6 بعنوان مادة خاموش کنندة جرقه و عایق بین دو کشاکت و نگهدارندة ولتاژ استفاده شده است. گاز SF6 الکترونهای آزاد را جذب می‌کند و ایجاد یون منفی بودن تحرک می‌کند در شچه مانع ایجاد ابربهمنی الکترونها که باعث شکست عایق و ایجاد جرقه می‌شود می‌گردد. بطوریکه استقامت الکتریکی گاز SF6 به 2 تا 3 برابر استقامت الکتریکی هوا می‌رسد. گاز SF6 از نظر شیمیایی کاملاً با ثبات است وصل ترکیبی آن خیلی کم و غیر رسمی می‌باشد و تقریباً 5 برابر هوا وزن دارد و در مقابل حرارت زیاد نیز پایدار و غیرقابل اشتعال است

این کلید دارای یک کمپرسور و محفظة احتراق می‌باشد در این کلید از یک کشاکت ثابت و یک کشاکت متحرک استفاده نشده است بلکه قسمت اصلی کلید تشکیل شده از دو لولة ثابت که به فاصلة معینی متناسب با ولتاژ نامی کلید در مقابل هم قرار گرفته‌اند. ارتباط این دو لوله در حالت وصل کلید توسط موف انگشتانه مانند فلزی بنام موف اتصالی انجام می‌گیرد. کمپرسور تشکیل شده از یک سیلندر عایق پر از گاز که بوسیلة میلة فرمان مخصوصی بطرف پایین و بالا حرکت می‌کند و در ضمن باعث قطع و وصل کلید نیز می‌شود.
 در قسمت تحتانی این سیلندر عایق یک پیستون رینگ مانند بطور ثابت نصب شده است. این مجموعه در موقع قطع کلید مانند یک کمپرسور و انژکتور عمل می‌کند. با این تفاوت که گاز داخل کمپرسور با فشردن پیستون متراکم نمی‌شود، بلکه با پایین آمدن لولة سیلندری فشرده و متراکم می‌شود . در موقع قطع کلید، کمپرسور که در حقیقت بعنوان دستگاه تراکم کننده و دمنده گاز عمل می‌کند بوسیلة اهرمی که فرمان قطع را اجرا می‌کند بطرف پایین کشیده می‌شود. در این حالت گاز SF6 داخل کمپرسور متراکم می‌شود و موقعی که گاز تراکم لازم برای مجرای ورود گاز از دو طرف جرقه باز می‌شود و کمپرسور تبدیل به انژکتور می‌گردد. گاز تحت فشار بطور عمودی بر قوس وارد شده و در امتداد طول قوس در داخل لوله‌ها جریان پیدا می‌کند و باعث قطع سریع جرقه در زمان عبور جریان از صفر می‌شود. س

 

کتاب های مهندسی برق الکترونیک(کلیک کنید)

کتابهای تاسیسات برقی و مکانیکی ساختمان در سایت آزمون تاپ مشاهده نمایید(کلیک کنید)

مشاهده لیست کتابها و منابع آزمون نظام مهندسی تاسیسات برق(کلیک کنید)

مشاهده لیست کتابهای انرژی های نو و تجدیدپذیر (کلیک کنید)

مشاهده لیست کتابهای مهندسی برق قدرت (کلیک کنید)

مشاهده لیست کتاب های برق صنعتی ، اتوماسیون و ابزار دقیق (کلیک کنید)

مشاهده لیست سایر استانداردها و هندبوک ها در سایت آزمون تاپ (کلیک کنید)

نظرات کاربران

شما میتوانید نظر خود را در مورد این مطلب بیان کنید.

ایمیل شما منتشر نخواهد شد.
حروف بزرگ و کوچک یکسان است.