به آزمون تاپ خوش آمدید!

خطاهای اتصال کوتاه

 نگاهی کلی بر تجهیزات حفاظتی

خطاهای اتصال کوتاه 1

دراین فصل انواع رله های اضافه جریان ،کاهش- اضافه ولتاژ و رله های دیستانس توضیح داده میشود .

3.2 خطاهای اتصال کوتاه

یکی از دلایلی که اتصال کوتاه باید سریع در شبکه رفع شود این است که پایداری گذرای شبکه نباید از بین رود و باید خطا سریع رفع شود. به دلیل محدودیت جذب انرژی در خطوط انتقال و کابلهای فشار قوی ما باید سریع خطای اتصال کوتاه را رفع کنیم زیرا در اثر اتصال کوتاه جریان زیادی از آنها عبور میکند و گرمای شدیدی درآنها بوجود می آید که خسارت جبران ناپذیری به آنها وارد می کند. همانطور که در معادله زیر نشان داده شده است.

خطاهای اتصال کوتاه 2

هنگامی که معادله(2-3)و(3-3)را در(1-3)قرار دهیم رابطه زیر بدست می اید:

خطاهای اتصال کوتاه 3

خطاهای اتصال کوتاه 4

رابطه جریان و گرما را مشاهده میکنید که درجه حرارت اولیه در آن ماکزیمم دمای حالت نرمال سیستم است.مشکل ما در مدت اتصال کوتاه این است که گرمای شدیدی در تجهیزات ما بوجود میاید و تجهیز هم نمیتواند آن را با محیط مبادله کند و باعث بالا رفتن دمای آن شده و عمر تجهیز را کم میکند .

3.3 انواع رله های حفاظتی

3.3.1 رله های اضافه جریان

سه نوع رله اضافه جریان داریم : رله اتصال کوتاه ,رله اتصال زمین و رله اضافه بار .

عملکرد این رله ها بر اساس مقایسه بین جریان عبوری از آن و جریان تنظیم شده برای آن است . رله های اضافه جریان دارای ساختاری ساده و قیمت ارزانی هستند ولی کاربرد آنها و نصب آنها خیلی مشکل است. مهمترین مشکل در خصوص این رله ها تنظیم ماکزیمم جریان عبوری بر حسب زمان است . تنظیم خصوصیات مختلف رله و هماهنگی آنها ممکن است موجب ایجاد عملکرد اشتباه در رله شود .و این یکی از دلایلی است که این رله ها فقط به عنوان حفاظت پشتیبان و یا حفاظت شبکه های توزیع شعاعی استفاده می شود.به همین دلیل ما در این پایانامه فقط شبیه سازی رله های اتصال کوتاه را بررسی می کنیم .

3.3.1.1 رله های اضافه جریان- اتصال کوتاه

جریان خطوط انتقال با ورودی متغیر وارد این رله ها می شود و عمل کرد این رله ها مستقل از جهت جریان است . اگر تشخیص جهت جریان مهم باشد ولتاژ به عنوان یک ورودی دیگر اضافه می شود . رله های اضافه جریان به دو دسته مستقل از زمان و وابسته به زمان تقسیم می شود و بسته به کار برد آنها این رله ها انتخاب می شوند و انتخاب یک رله با یک مشخصات خاص زیاد مهم نیست.

خطاهای اتصال کوتاه 5

مشخصه قطع رله های اضافه جریان

دراروپا انتخاب رله بیشتر به محل کاربرد آن دارد ولی درآمریکا انتخاب رله بسته به جریان آن دارد . انتخاب رله خود یک مساله است و هماهنگی بین رله ها در شبکه مساله دیگری است . جریان عملکرد رله ها همیشه جریانی است که بیشتر از ماکزیمم جریان عبوری از رله در حالت نرمال آن است برای جلوگیری کردن از قطع کردن رله ها در مورد غیر لزوم . جریان عملکرد رله ها باید طوری تنظیم شود که حفاضتی برای سکشنهای بعدی ما ایجاد کند و همچنین پشتیبانی باشد برای دیگر رله ها. به عنوان مثال اگرخطایی در انتهای خط بعدی اتفاق افتد از آن به عنوان یک پشتیبان حفاظت کند .

خطاهای اتصال کوتاه 6

هماهنگ کردن رله های اضافه جریان

برای انتخاب زمان قطع رله ها کمترین زمان قطع برای رله ای تنظیم می شود که به بار نزدیکتر است و برای رله ای که از بار فاصله دارد بیشترین زمان در نظر گرفته می شود . خطاهای اتصال کوتاه با جریان زیاد خیلی بیشتر از اتصال کوتاه با جریان کم به وجود می آید . این موضوع برای ما جالب نیست زیرا نه تنها ما باید از تجهیزات در مقابل اتصال کوتاه محافظت کنیم بلکه باید از ناپایداری شبکه نیزجلوگیری کنیم. وجود مش بندی های مختلف شبکه های قدرت امکان این که ما یک روش تنظیم مناسب وداری قابلیت انتخاب بالا برای حفاظت شبکه در مقابل اضافه جریان پیدا کنیم غیر ممکن می سازد. برای رفع این مشکل از رله های اضافه جریان جهت یاب استفاده میکنیم که وابسته به جریان هستند.حتی با استفاده از این رله ها پیدا کردن روش هوشمند برای پیدا کردن و رفع خطا در شبکه مشکل است. در این روش اگر همه رله ها در یک جریان مشخص تنظیم شده باشد رله ای ابتدا قطع میکند که بیشترین جریان خطا را دیده باشد. تریپ این رله درست بوده زیرا جریان درجایی افزایش یافته که به این رله نزدیکتر بوده است . رله های اتصال کوتاه رله هایی هستند که در سطح خطوط انتقال استفاده می شوند و در این پایانامه فقط به عنوان یک حفاظت پشتیبان روی انها بحث می شود .

3.3.1.2 رله های حفاظت اتصال زمین

در سیستمهای قدرت که به صورت متعادل کار می کند اختلاف جریان بین فازها بسیار کم است . در صورت بروز خطای اتصال زمین اختلاف جریان فازها تفاوت زیادی با هم خواهند داشت. بنابراین برای تشخیص بروز این خطا درشبکه از اختلاف جریانها استفاده می شود که به جریان بار بستگی نداشته باشد . در نقاطی که نقطه صفر ما زمین شده باشد همان حفاظت اضافه جریان این کار را انجام میدهد و در دیگر شبکه ها حفاظت دیستانس این کار را انجام می دهد .

3.3.2 حفاظت دیستانس

این نوع حفاظت کاربرد زیادی در شبکه های قدرت دارد . اساس عمل کرد بیشتر رله ها مقایسه جریان ورودی و خروجی است وخطوط انتقالی که فاصله دو طرف آنها خیلی زیاد است باید طول مدارات رله به اندازه طول خط انتقال باشد. بنابراین در خطوط انتقالی که طول آنها زیاد است از حفاظت دیستانس استفاده میشود که یک حفاظت دارای انتخاب بالا و قابل اطمینان است و استفاده آن در خطوط انتقال به سرعت در حال پیشرفت است .

3.3.2.1 اساس عمل کرد حفاظت دیستانس

حفاظت دیستانس هماهنگ کردن حفاظت سیستم است که بسته به جهت عبور جریان و مقاومت سیستم دارد . حفاظت دیستانس، نوع واحدی از حفاظت نیست و دارای این توانایی است که میان خطا های رخ داده در بخش های گوناگون سیستم، بر مبنای امپدانس اندازه گیری شده، خطای رخ داده را تشخیس دهد. اساساً این امر، به معنای مقایسه جریان خطای دیده شد.

با افزایش مسافت بین محل خطا و محل نصب رله زمان قطع رله افزایش می یابد. رله های دیستانس با اندازه گیری امپدانس خط عمل می کند و در حالت عادی امپدانس زیادی را می بیند . هنگام بروز خطا امپدانسی را که می بیند, امپدانس محل رله تا محل خطا است و مقاومتی که باعث محدودشدن جریان خطا می شودوبسته به نوع خطا دارد . رله با مقایسه بین حالت عادی و حالتی که جریان افزایش می یابد آن را تشخیص می دهد . با اندازه گیری ولتاژ و جریان, رله مقدار نهایی مقاومت و راکتانس را محاسبه کند .اگر مقدار محاسبه شده کمتر از مقدار تنظیم شده داخل رله باشد و خطا در محدوده حفاظتی آن رخ داده باشد رله عمل می کند .نمودار R-X رله در شکل 3 نشان داده شده است . این ناحیه امپدانسی برای خطا لازم است چون ممکن است مقاومت خطا نامعلوم باشد و بسته به نوع خطای اتفاق افتاده دارد.

خطاهای اتصال کوتاه 7

شکل 3 :نمودار نحوه عملکرد رله دیستانس

در حالت عادی نقطه مورد نظر باید در سمت راست مبدا و به فاصله زیادی از آن قرار گرفته باشد (نقطه1) در هنگام بروز خطا این نقطه به سمت مبدا حرکت می کند و داخل منحنی مشخصات قطع رله می شود(نقطه 2) . نکته حائز اهمیت این است که پارامترهای خط همیشه ثابت نیست و عواملی مانند شرایط بار و محیط و جبرانگرهای افت ولتاژ در شبکه بر ان تاثیر می گذارد . ترانسورماتورهای اندازه گیری و رله ها نیز درصدی از خطا دارند که با خطای پارامتری خط با هم خنثی می شوند . در شکل 4 نمودار حفاظت دیستانس نشان داده شده است . این نکته در نمودار دیده می شود که رله ها حفاظت اصلی برای ناحیه خود و پشتیبان برای خطهای دیگر هستند .

همامنگی این رله ها با زمان بندی مختلف آنها انجام می شود . ناحیه اول باید 80 درصد خط خود را بدون هیچ تاخیری پوشش دهد . به علت خطاهایی که در پارامترهای خط وجود دارد و قبلا به ان اشاره شد و مقاومت ناحیه 1 نمی تواند تمام طول خط را توسط ناحیه 1 حفاظت کرد . ناحیه دوم 20 درصد باقیمانده خط خود را پوشش می دهد بعلاوه پشتیبانی برای رله شماره 2 است . ناحیه سوم پشتیبانی برای رله 2 و 3 است .هنگامی که در خط 2 خطائی بین رله 2 و 3 رخ دهد نه تنها رله 2 این خطا را می بیند1R نیز آن را تشخیص می دهد. در این حالت 2R باید خط 2 را از مدار خارج کند چون این رله اول خطا را تشخیص داده است و در نهایت ناحیه 2 همان رله نیز این خطا را تشخیس داده است . رله 1R نیز در ناحیه 2و3 خود این خطا را تشخیص می ذهد ولی آنقدر باید منتظر بماند تا این خطا در ناحیه عمل کرد آن بماند و یا رلهR2 عمل نکند.در عمل طول ناحیه دوم 120-80% طول خط اول است بعلاوه 20%خط اول که باقیمانده و حفاظت پشتیبان یا اضافی نامیده می شود. وظیفه آن حفاظت از انتهای خط اول باس بار است .طول ناحیه 3 معمولا 120 % بزرگترین خط مجاور است. استفاده بیشتر از 3ذون خیلی کم و به ندرت برایشبکه های قدرت استفاده میشود به هر حال اساس ناحیه 3 تامین کردن 100 درصد حفاظت پشتیبان است برای کلید مدارهای جانبی و زمان عمل کرد آن بسته به مدارات جانبی دارد .

خطاهای اتصال کوتاه 8

شکل4 : اساس حفاظت دیستانس

روش دیگری برای تنظیم رله های دیستانس

نواحی حفاظت شده توسط رله های دیستانس در خطوط قدرت به گونه های مختلفی تنظیم می شود. معمولی ترین آن انتخاب سه ناحیه حفاظتی در جهت خطا می باشد. در بسیاری از حالات تنظیم تحریک سه ناحیه حفاظتی در رله دیستانس بر اساس معیار زیر انجام می شود:

ناحیه 1: این ناحیه برای پوشش 80 تا 85 درصد از طول خط مورد حفاظت تنظیم می شود.

ناحیه 2: این ناحیه برای پوشش به تمام طول خط مورد حفاظت به اضافه 50 درصد از کوتاه ترین خط بعدی تنظیم می شود.

ناحیه 3: این ناحیه برای پوشش به تمام طول خط مورد حفاظت به اضافه 50 درصد از دومین خط طولانی برای پوشش به تمام طول خط مورد استفاده قرار می گیرد. علاوه بر واحد تنظیم تحریک، هر یک از نواحی دارای یک بخش زمانی نیز هست. زمان عملکرد برای ناحیه 1 معمولاً از طریق سازنده، چنان انتخاب می شود که رله به صورت آنی عمل کند، زیرا هر خطایی در خط مورد حفاظت که از طریق واحد ناحیه 1 انجام می شود، احساس می شود باید به سرعت و بدون انتظار نسبت به عملکرد هر واحد دیگری، رفع شود. زمان عملکرد ناحیه 2 معمولاً از مرتبه 25/0 تا 4/0 ثانیه است و زمان عملکرد ناحیه سوم نیز در فاصله 6/0 تا 5/1 ثانیه قرار می گیرد. از آنجا که قطع ناشی از عملکرد واحدهای ناحیه 1 فوری است، بنابراین نباید آنها را به اندازه شین انتهایی نخستین خط، تحریک کرد . بنابراین این بخش تنها برای حفاظت 80 تا 85 درصد خط تنظیم می شود.15 تا 20 درصد باقیمانده حاشیه اطمینانی است که از عملکرد نادرست سیستم حفاظتی در اثر خطاهای ناشی از ترانسفورماتورهای اندازه گیری و نیز خطای پدید آمده در محاسبه امپدانس خط جلوگیری می کند.

15 تا 20 درصد انتهای خط در ناحیه 2 قرار می گیرد که پس از ثانیه وارد عمل می شود. ناحیه 3 پشتیبان را پدید می آورد و پس از گذشت ثانیه وارد عمل می شود.

در برخی از روش های تنظیم رله های دیستانس معیار های زیر در نظر گرفته می شود:

ناحیه 1: 80 تا 85 درصد طول خط تحت حفاظت.

ناحیه 2: 120 درصد امپدانس تحت حفاظت.

ناحیه 3: 120 درصد مجموع امپدانس خط تحت حفاظت و بلندترین خط مجاور.

رله های دیستانس جدید بخصوص انواع عددی آن، برای ایجاد ظرفیت در عملکرد رله به عنوان پشتیبان، نواحی 4 و 5 حفاظتی را نیز به عملکرد خود افزوده اند. در این حالت، نواحی 4 و 5 تنها جهت مثبت رو به جلو را پوشش می دهند و پوشش لازم در جهت معکوس از طریق ناحیه 5 انجام می شود.

برخی مشکلات و محدودیت های حفاظت دیستانس

یکی از محدودیت های رله دیستانس این است که ناحیه اول حفاظتی رله دیستانس در مقایسه با طرح های حفاظتی دیگر مانند حفاظت دیفرانسیل، نمی تواند تمام مدار را پوشش دهد.

حفاظت کلاسیک دیستانس خطوط مشکلاتی را نیز در حالت های خاص نشان می دهد که برخی از این مشکلات عبارتند از: سیستم های زمین شده با امپدانس بالا، خطاهای امپدانس بالا، حفاظت کابل، خطوط کوتاه، خطوط جبران شده با خازن سری، وجود تولید گسترده در شبکه، خطوط چند ترمیناله و غیره . همچنین با گسترش شبکه الکتریکی و پیچیده تر شدن آن دستیابی به یک تنظیم مناسب برای هماهنگی بین رله های دیستانس و کاهش زمان عملکرد آن مشکل است.

3.3.2.2 نگاه کلی به انواع رله های دیستانس

در این بخش ما 6 نوع اساسی از رله های دیستانس را برای شما توضیح می دهد .که نمودار انها در شکل زیرآمده است.

خطاهای اتصال کوتاه 9

a-امپدانسی : عیب اساسی این رله ها این است که جهتی نیست و همچنین به تغیرات و نوسانات قدرت حساس هستند .

MHO -b: برای جلوگیری از مشکلات رله های امپدانسی از ان استفاده می شود.

c-offcet MHO : این همان رله قسمت قبل است با این تفاوت که یک حاشیه ای برای تشخیص خطا دارد به علت نوسانات شبکه وترانسفورماتورهای اندازه گیری .

d-راکتانسی : این رله ها فقط قسمت راکتیو امپدانس(x) را اندازه گیری می کند .

e-چهارضلعی : این رله ها دارای خاصیت چهار وجهی هستند که به صورت مقاومتی که مستقل از راکتانس است عمل می کند مستقل از جهت عبور توان راکتیو است . به عنوان مثال رله های 4* 316 شرکت ABB یا رله های ABB 5XX

f-عدسی گون یا حفاظتی:این رله برای کم کردن حساسیت رله به نوسانات بار بکار می رود.

شکل زیر کلیه خصوصیات رله های دیستانس را دریک نمودار نشان می دهد .

خطاهای اتصال کوتاه 10

این رله ها توانایی انجام چندین کار مختلف را دارند این رله ها نه تنها در حالت نرمال بلکه حالت عکس را هم حفاظت می کنند .این رله ها دارای این خصوصیت است که از نابسامانی های بار جلوگیری می کنند .

3.3.2.3 تشخیص نوسان

در سیستمهای قدرت بعلت تغییرات شدید باریا تغییر شکل شبکه ویا دفع کردن خطا در شبکه نقاطی شروع به نوسان کرده و پایداری گذرای شبکه را از بین می برند. این نقاط کم کم میرا می شوند و به یک پایداری می رسند . این نوسانات باعث تغییر زاوایه فاز و مقدار ولتاژ بین قسمتهای مختلف شبکه می شود و همچنین باعث تغییر جهت توان عبوری بین قسمتهای نوسان کننده می شود . بعضی از نوسانات در شبکه مثل اصافه جریان یا کاهش ولتاژ ممکن وارد ناحیه عمل کرد رله شود و باعث قطع اشتباهی رله شود. چون رله های دیستانس فقط نوسانات و تغییرات امپدانس را اندازه گیری می کنند . برای جلوگیری از عمل کردن رله در چنین مواقعی یک تشخیص دهنده نوسان در بعضی از رله ها به کار برده شده است . تشخیص نوسان خیلی راحت است . مهمترین روشی که برای این کار استفاده می شود این است که سرعت تبدیل امپدانسی در موقع اتصال کوتاه را اندازه گیری میکند . اگر سرعت تغییات کمتر از HZ6 بود منطق تشخیص دهنده خطا آن را به صورت یک نوسان قدرت خواهد دید و رله عمل نخواهد کرد.

خطاهای اتصال کوتاه 11

در شکل بالا اساس تشخیص نوسان نشان داده شده اشت. دو محدوده داخلی وخارجی نشان داده شده. زمان تغیر امپدانس بین دو مربع درونی و بیرونی اندازه گیری می شود .به این صورت که هنگامی امپدانس از خط خارجی عبور کند و به طرف خط داخلی حرکت می کند تایمر ما روشن میشودوهنگام عبور از خط داخلی تایم را نگه می دارد. اگر زمان تایمر ما در حد ثانیه باشد ثانیه باشد دستور قطع رله باید برای زمان چند ثانیه نگه داشته شود.زیرا معمول نوسان اول خیلی آهسته تر از نوسان بعدی است و زمان برای ms45 تنظیم میشود . روشهای دیگر تشخیص نوسان در مرجع 9 توضیح داده شده است . در شکل 7 تغیرات ولتاژ و در نتیجه تغیر زاویه بین جریان و ولتاژ نشان داده شده است . از این خاصیت برای تشخیص نوسان می توان استفاده کرد اگر چندین تغییر cos  در یک زمان کوتاه انجام رله سیگنال قطع برای بریکر را بلوکه میکند. نوسانات بالای HZ 6 باید تشخیص داده شود .

خطاهای اتصال کوتاه 12

شکل 7: اساس تشخیص نوسان(سیستم انداره گیری فازوری)

3.3.2.4 اصول حفاظت پشتیبان رله دیستانس

رله های جدید با اندازه گیری کاهش امپدانس در توالی مثبت سیستمهای قدرت که وابسته به نوع خطای اتصال کوتاه است عمل می کند. امپدانس توالی مثبت و منفی برای خطوط انتقال برابر است.جزییات بیشتر برای ترکیبهای نامتقارن در مرجع 10 توضیح داده شده است .

خطاهای اتصال کوتاه 13

خطاهای اتصال کوتاه 14

شکل 9 : روش اتصال رله دیستانس

در ادامه خطاهای تک فاز و دو فاز و سه فاز بررسی می شود. معادلات زیر بر می گردد به شکل 9

a- اتصال کوتاه 3 فاز

خطاهای اتصال کوتاه 15

b- اتصال کوتاه 2 فاز

خطاهای اتصال کوتاه 16

c- اتصال کوتاه تک فاز ( مرکز ستاره زمین شده )

خطاهای اتصال کوتاه 17
خطاهای اتصال کوتاه 18

پارامتر K متغیراست از3/1تا 4/3 و بستگی به شکل برجها دارد مقاومت خطا برای بیشترخطا ها به صورت سر انگشتی داده شده و مقاومت خطا در هنگام جرقه به صورت زیر به دست می آید .

خطاهای اتصال کوتاه 19

3.3.2.5 مشکلات رله دیستانس

در اینجا ما 3 مثال از مشکلاتی که ممکن برای رله های دیستانس به وجود آید توضیح می دهیم و نحوه تنظیم این رله ها را توضیح می دهیم.

3.3.2.5.1 تزریق جریان

برای اندازه گیری رله مشکل ایجاد می کند و جریان تریقی روی باس بعدی امپدانس اندازه گیری شده توسط رله افزایش می یابد .

خطاهای اتصال کوتاه 20

شکل 10 : تزریق جریان
خطاهای اتصال کوتاه 21

افزایش امپدانس توسط ترم خطاهای اتصال کوتاه 21a صورت می  گیرد.هر چه جریان تزریقی بزرگتر باشد مقدارخطا بیشتر می شود.

3.3.2.5.2 خروج جریان

خطاهای اتصال کوتاه 22

شکل 11 : جریان خروجی

خطاهای اتصال کوتاه 23

امپدانس توسط ترم خطاهای اتصال کوتاه 24 کاهش می  یابد . هرچه جریان خروجی کمتر باشد امپدانس اندازه گیری کوچکتر است.

3.3.2.5.3 خطهای دو مداره

خطاهای اتصال کوتاه 25

شکل 13 : خطهاظ دومداره

خطاهای اتصال کوتاه 26

با حل دو معادله بالا معادلات زیر بدست می آید :

خطاهای اتصال کوتاه 27

مشکل در تنظیم رله در ذون 2 اشکار می شود. که رله باید 120% ازطول خط اول و 20%از خط بعدی پوشش دهد.خطای امپدانس اندازه گرفته شده دراین حالت داری20 درصد خط BC است.

خطاهای اتصال کوتاه 28
خطاهای اتصال کوتاه 29

بنابراین تنظیم رله برای ذون 2و3 باید خیلی خوب انتخاب شود تا جایی که با رله های دیگر تداخل نداشته باشد مخصوصا اگر بیشتر 2 لاین به باس ما متصل باشد .برای مثال باس B. در شکل 12.

b – فرض می کنیم دوخط AB با هم یکی باشد بنابراین جریانخطاهای اتصال کوتاه 30

خطاهای اتصال کوتاه 31

مقایسه این رابطه با رابطه داده شده در شکل 3-31 این را نشان می دهدکه اندازه امپدانس اندازه گیری شده خیلی بیشتر است چون جریان از خط موازیAB به داخل مدار تزریق می شود .

یک مثال کوتاه

ما فرض می کنیم همه خطوط دارای مقاومت 10 هستند و یک خطا در باسیار C رخ دهد که امپدانس خیلی کمی دارد در مقایسه با امپدانس خط و بنابراین از آن چشم پوشی می کنیم ما به رله R1 نگاه می کنیم .

حالت اول خط AB2 از مدار خارج باشد.رله باید خطای مقاومتی 15 اهم را اندازه گیری کند .

حالت دوم همه خطها در مدار هستند.رله باید خطای مقاومتی 20 اهم را اندازه گیری کند .

حالت سوم خط BC2 خارج از مدار است.رله باید خطای مقاومتی 30 اهم را اندازه گیری کند .

این مثال نشان می دهد که پیدا کردن یک راه حل مناسب برای تنظیم رله دیستانس هنگامی که به عنوان یک محافظ پشتیبان برای خطهای مجاور در شبکه استفاده می شود مشکل است .

3.3.3 رله های اضافه بار حرارتی

رله های اضافه بار از تجهیزات در برابر اضافه جریان در مدت طولانی حافظت می کند. اگر زمان اضافه جریان طولانی شود از محدوده مجاز خارج می شود.به علت اینکه خطوط انتقال در مجاورت هوای آزاد است گرما از طرف سیم با بیرون مبادله می شود و این نوع رله ها به ندرت استفاده می شود . در شرایط نرمال نمی توان ازماکزیمم حد حرارتی خط استفاده کرد و افت ولتاژمجاز را نیز داشته باشیم .

اضافه باردرحد ثانیه مهم نیست ولی اگر مدت زمان آن به دقیقه و ساعت بکشد زیان آور است. سرد و گرم شدن خط به تمیز بودن وتلفات خط وتابش اشعه خورشید بستگی دارد. اگر از تشعشعات چشم پوشی کنیم معادله گرما به صورت زیر می باشد.

خطاهای اتصال کوتاه 33
خطاهای اتصال کوتاه 32
خطاهای اتصال کوتاه 32a
خطاهای اتصال کوتاه 35
خطاهای اتصال کوتاه 36

رابطه نهایی برای دما به صورت زیر است:

خطاهای اتصال کوتاه 37

و معادله زمان به صورت زیر است:

خطاهای اتصال کوتاه 38

دیمانسیون متغیرهای صفحه قبل به صورت زیر است:

خطاهای اتصال کوتاه 39

رله باید طوری تنظیم شود که جریان عمل کرد رله از ماکزیمم جریان مجاز شبکه کمتر باش. (ماکزیمم دمای عمل کرد رله باید از ماکزیمم دمای نهایی کمتر باشد )خطاهای اتصال کوتاه 40

خطاهای اتصال کوتاه 41

رله های اضافه بارشبیه رله های اضافه جریان کار می کنند.آنها دارای ورودی جریان هستند و پس از یک زمان مشخص خط را قطع می کند .به عنوان مثال زمان عمل کرد رله 511 شرکت ABB از معادلات زیر بدست می آید که خیلی به معادله 41-3 شبیه است .

خطاهای اتصال کوتاه 42

دمای محیط(خطاهای اتصال کوتاه 43) روی دمای رسانا و عایقها تاثیر می گذارد و این یک دمای معادل برای محیط است وهمیشه ثابت است. بنابراین افزایش دمای محیط در آن نشان داده نشده و این ممکن به تجهیزات ما خسارت بزند.برای جبران کردن افزایش دما از رله های حرارتی استفاده می کنیم . رله های حرارتی باید هر لحظه با هوای اطراف تنظیم شود و با آن تطبیق داده شوند. زیرا شرایط آب و هوای متغیر است.برای حل این مشکل خط را به سنسور حرارتی مجهز می کنیم بعنوان مرجع حرارتی.رله های اضافه بار در هر شرایطی دقیق کار می کنند. زمان تنظیم آنها زیاد است که مشکلی برای پایدار گذاری شبکه بوجود نمی آورد ولی ممکن مدت زمان زیاد ان پایداری ولتاژ شبکه را به هم بزند.تحمل اضافه بار خط برای مدت زمان زیاد مهمتر است از اژن که خط از مدار خارج شود. زیرا خسارات وارد بر تجهیزات خط ارزانتر از قطع شدن خط و از دست دادن پایذاری شبکه است.تشخیص این چنین موقعیت هایی توسط توسط سینگال خارجی یا رله های منطبق کننده انجام می شود .همانطور که ملاحظه نمودیم استفاده از رله های اضافه بار مشکلات زادی داردوبندرت از انها استفاده می شود .

3.3.4 رله های اضافه-کاهش فرکانس

فرکانسهای شبکه قدرت در اثر عدم هماهنگی بین مصرف و تولید تغییر می کند . اگر این عدم تعادل اثر کم بودن تولید به وجود آید فرکانس کاهش می یابد. تا اینکه یک تعادل جدید بین مصرف کننده و تولید کننده بوجود آید . اگر تولید ما خیلی بیشتر از مصرف باشد فرکانس شبکه افزایش پیدا می کند . برای جلوگیری از صدمه دیدن تجهیزات تولیدی و جلوگیری از ناپایداری فرکانس وسایل حفاظتی مشخصی برای سیستمهای قدرت در نظر گرفته شده است . رله های اضافه فرکانسی بیشتر برای ژنراتورهای که به شبکه متصل نباشد بکار می رود .رله های کاهش فرکانس(UFLS) با کم کردن بارها به در چندین مرحله ازشبکه در برابر کاهش فرکانس محافظت می کنند.برای کاهش اختلال در شبکه مقدار کم کردن بار باید خیلی کم باشد و زمان تشخیص خطای آن کمتر از زمان مراحل کم کردن بار باشد. تنظیم رله ها در شبکه های مختلف فرق مکند به عنوان مثال در اروپا عمل کرد رله فرکانسی درHZ49 تنظیم می شود. قبل از اینکه دیگر رگولاتورها باید عمل کند . برای ایمنی نیروگاهها فرکانس درHZ5/47 باید به صورت اتوماتیک قطع کند . فرکانس زیر این باعث به خطر انداختن عمل کرد ژنراتور می شود مثل ویبریشن و نویزهای مکانیکی شود.

3.3.5 رله های حفاظت اضافه-کاهش ولتاژ

رله های اضافه-کاهش ولتاژ خیلی شبیه رله های اضافه-کاهش فرکانس هستند. ولتاژ انتهای خط بسته به افت ولتاژ خط دارد و این باعث افت ولتاژ روی بار می شود . ولتاژ باید در محدوده مشخصی باشد.هنگامی که خطا یا شرایط نامتعادلی رخ دهدولتاژ از محدوده خود خارج می شود. یکی از دلایل اصلی مشکل اضافه ولتاژ عمل کرد نادرست رگولاتورهای ولتاژ ژنراتورها یا کنترل نامناسب توان راکتیو است . کاهش ولتاژ در اثر اتصال کوتاه یا تقاضای زیاد توان راکتیو به وجود می آید.

3.3.6 حفاظت دیفرانسیل

ایده اصلی این حفاظت این است که جریان ورودی و خروجی را مقایسه می کند . اگر با هم برابر بود این حفاظت عمل نمیکند ولی اگرخطایی اتفاق افتد این حفاظت عمل خواهد کرد و آن را تشخیص می دهد . روش آن به این صورت که مجموع جریان ورودی و خروجی در هنگام خطا صفر نمی شود در این مواقع رله عمل می کند و همه قسمتهای تحت حفاظت خود را از مدار خارج می کند. معمولا این حفاظت برای مدارهای کوتاه , باس بارها , خطهای کوچک و ترانسفورماتورها استفاده می شوند .

3.4 سیستمهای اندازه گیری ماهواره ای

درسیستم WAMS مونیتور کردن شبکه با استفاده از سیستم اندازه گیری فازوری انجام می شود . سیستم اندازه گیری فازوری (PMUs)سیستم اندازه گیری است کها مقدار ولتاژ و جریان و زاویه بین آنها را برای ما اندازه می گیرد . این دیتا به یک کامپیوتر مرکزی که PSGuard نامیده می شود فرستاده شده و در انجا تحلیل می شود. بزرگترین مزیت این سیستم کنترل زمان ان توسط سیستم موقعیت یاب جهانیGPS)) است .

خطاهای اتصال کوتاه 44
شکل 13: PSGuard

سیستمهای اندازه گیری ماهواره ای قدرت انتقال,توانایی سیستم و در بیشتر موارد هر دو مورد رابهتر می کند .

تجهیزات اضافی مورد نیاز برای سیستم های حفاظتی ماهواره ای :

1- سیستم اندازه گیری دینامیکی برای ثبت وقایع و نشان دادن انها در سیستم.

2- یداشتن یک نمای کلی از سیستم.

3- هماهنگ کردن و بهینه کردن عمل کرد تجهیزات سیستم.

4-در دسترس بودن خروجی به صورت دائم .

3.4.1 سیستم اندازه گیر فازور (PMU)

شکل (14) بلوک دیاگرام PMU را نشان می دهد.با بکارگیری GPS و سیستم PMU فازور در یک سیستم و در زمان معینی راامکان پذیر می شود. سرویس ماهواره ای GPS یک پالس زمانی دقیقی ارسال می کند که برای همزمانی نمونه برداری از ولتاژ و جریان

برای مشاهده کتاب برآورد بار و محاسبات مولدهای برقی، اینجا کلیک کنید.

نظر دهید

پاسخ دهید

آزمون تاپ
Logo
بازیابی رمز عبور
مقایسه موارد
  • کل (0)
مقایسه
0