برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

اساس کار رله دیستانس (مقاله کامل)
رلة دیستانس یك رلة حفاظتی است كه زمان قطع آن تابع مقاومت طول سیم می‌باشد. در اغلب اوقات باید زمان قطع رله تابع محل اتصال كوتاه نسبت به رله باشد و از این جهت باید زمان قطع رله، تابع جهت یعنی از انرژی اتصال كوتاه 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 یكی از عوامل :
1. مقاومت ظاهری ( امپدانس)impedance
2. هدایت ظاهری ( ادمیتانس)admittance
3. مقاومت اهمی ( رزیستانس)resistance
4. هدایت اهمی ( كندوكتانس)conductance
5. مقاومت غیراهمی ( راكتانس)مقاومت واکنشیreactance
6. امپدانس اختلاط
7. هدایت غیراهمی ( سوسپتانس )  یا مقاومت هدایت کورsusceptanceباشد.
(برای توضیح بیشتر یادآوری می شود که اندوکتانس یا مقاومت القایی هم داریمinductance)


عامل موثر در رله دیستانس میتواند هر یک از کمیتهای زیر باشد:


1-  مقاومت ظاهری U/I=Z(امپدانس).


2-  هدایت ظاهری I/U=1/Z (ادمیتانس).


3- مقاومت اهمی U.cos φ/I=Z.cos φ (رزیستسانس).


4- هدایت اهمی I.cosφ/U=cosφ/Z (کنداکتانس).


5- مقاومت غیر اهمی U.sinφ/I=Z.sinφ (رآکتانس).


6- هدایت غیر اهمی  I.sinφ/U= sinφ/Z (سوسپتانس).


7- امپدانس مخلوط  U+f(I)


                                                                                                                                                     I+f(U)


 


(به عکس خازن الاستانس یا برق گریزی گویند
 Elastance‎: The reciprocal of capacitance is called elastance)

 در فرمول Z(R,X,B)  :

Z : امپدانس الکتریکی خط یا مقاومت ظاهری خط                             R : مقاومت الکتریکی خط بر حسب اهم بر کیلومتر

X : اندوکتانس خط یا مقاومت القایی خط بر حسب اهم بر کیلومتر         B : سوسپتانس خط


حال :
رله‌ای كه كمیت Z را می‌سنجد رلة امپدانس است و رله‌ای كه كمیت X را می‌سنجد رلة راكتانس می‌نامند.
رلة دیستانس را می‌توان جهت حفاظت هر نوع شبكه‌ای با هر فشار الكتریكی بكار برد. برای حفاظت شبكه‌های با ولتاژ بالاتر از kg60 امروز فقط از رلة دیستانس استفاده می‌شود در ضمن می‌توان به كمك رلة دیستانس ترانسفورماتورها و ژنراتورها را نیز حفاظت نمود. در شبكه‌های بزرگ اگر برای حفاظت در مقابل جریان‌های زیاد خارجی از رلة جریان زیاد زمانی استفاده شود، زمان قطع رله در صورتیكه یك اتصالی حتی اورشین ، بلافاصله بعد از ژانراتور نیز اتفاق افتد، در حدود 8-7 ثانیه طول خواهد كشید و چنانچه دیده می‌شود، زمان عبور جریان اتصال كوتاه از ژنراتور بقدری طولانی می‌شود كه ممكن است سبب خراب شدن ایزولاسیون سیم‌پیچی ژنراتور و ایجاد اتصال داخلی شود، لذا از اینجهت است كه در شبكه‌های بزرگ برای كوتاه كردن این زمان از رلة دیستانس ، امپدانس استفاده می‌شود.
زمان قطع رلة دیستانس معمولاً در حدود 0.1 ثانیه است، استفاده از رلة امپدانس نیز این برتری را دارد كه در موقع اتصالی‌اش ، رلة امپدانس بطور سریع در زمان خیلی كوتاه (0.1 ثانیه) ژنراتور را قطع می‌كند.
رلة دیستانس برای حفاظت ترانسفورماتور در موقع اتصال خارجی، بخصوص در موقع اتصال یش ، بكار برده شده و در طرفی از ترانسفورماتور كه به لیش وصل است نصب می‌شود.
در صورتیكه ترانسفورماتور بین دو شبكة فرعی نصب شده باشد، (ترانسفورماتور كوپلاژ) چون اتصالی در هر یك از شبكه‌ها، سبب عبور انرژی اتصال كوتاه از ترانسفورماتور كوپلاژ می‌شود، باید در هر دو طرف ترانسفورماتور رلة دیستانس نصب گردد. برای حفاظت ترانسفورماتور می‌توان از رلة دیستانس جهت‌دار كه جهت آن بطرف یشن است و یا از رلة دیستانس معمولی بدون عضو جهت‌یاب استفاده نمود.
برای حفاظت سلكیتو و تصحیح شبكه‌های خطی كه از دو طرف تغذیه می‌شود و یا شبكه حلقه‌ای كه از یك محل تغذیه می‌شود، علاوه بر شدت جریان و زمان از عامل دیگری مثل جهت جریان اتصال كوتاه نیز استفاده می‌شود، و حفاظت شبكه‌های تار عنكبوتی و شبكه‌هایی كه از چند نقطه تغذیه می‌شوند بوسیلة رلة جریان زیاد كه دارای درجه‌بندی زمانی ثابت و معینی می‌باشد ممكن نیست، بلكه بایستی از رله‌ای كه زمان قطع آن متناسب با امپدانس یا فاصلة محل اتصالی از مولد باشد استفاده شود كه برای این منظور از رلة دیستانس استفاده می‌شود. این رله اتصال كوتاه نزدیك به مولد را سریعتر و اتصال كوتاه در فاصلة دورتر را دیرتر قطع می‌كند ، عامل موثر مقاومت پس محل اتصالی و مولد می‌باشد.
زمان قطع در رله‌ها مدرن امروزی متناسب با فاصلة محل اتصالی از مولد، بطور یكنواخت زیاد نمی‌شود بلكه این تغییرات جهشی و پله‌ای شكل 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 كه اولاً شبكه اتصال شده را در كوتاهترین مدت ممكنه بطور سلكیتو مشخص و از شبكه جدا می‌كند و ثانیاً اگر نزدیكترین را به محل اتصال عمل نكرد، رله بلافاصله بعد آن عمل می‌كند و بطور خودكار شبكه شامل یك یا چند رلة رزرو نیز می‌شود بدون اینكه حقیقتاً رلة رزروی در شبكه نصب شده باشد.
رلة دیستانس بهترین رله برای حفاظت شبكه‌های انتقال انرژی می‌باشد. زیرا فقط بوسیلة چنین دستگاهی هر نوع اتصال در هر كجای شبكه در كمترین مدت قطع می‌شود و بهمین جهت برای حفاظت شبكه‌های فشار قوی و فشار متوسط از رلة دیستانس استفاده می‌شود.
برای حفاظت سیمهای كوتاه ، مثلاً در داخل نیروگاه و یا پست ترانسفورماتورها بعلت كوچك بودن امپدانس آن نمی‌توان از رلة دیستانس استفاده كرد لذا در اینگونه مواقع بیشتر از رلة دیفرنسیال استفاده می‌شود.
رلة دیفرنسیال براساس مقایسة جریانها ( تراز جریانی) كار می‌كند و بدینوسیله جریان در ابتدا و انتهای وسیله‌ای كه باید حفاظت شود سنجیده شده و با هم مقایسه می‌شود این تفاوت جریان در دو طرف محدودة حفاظت شده اغلب در اثر اتصال كوتاه یا اتصال زمین و غیره بوجود می‌آید. در صورتیكه قبل از اتصال شدن مسلماً جریانهای دو طرف با هم برابر هستند.
رلة دیفرانسیل فقط محدودة داخل خود را حفاظت می كند 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 كشیده شود.
برای رله دیفرنسیال معمولاً از یك رله جریانی ( رله آمپریك) ساده استفاده می‌شود و جریانی كه رله را بكار می‌اندازد. برابر با تفاوت جریانهای زكوندر ترانسفورماتور می‌باشد.
برای نشان دادن اتصال زمین در ژنراتور می‌توان از مدار رله دیفرنسیال استفاده كرد بطوریكه رلة اتصال زمین سین نقطة صفر رلة دیفرنسیال و نقطة اتصال ستاره ترانسفورماتور جریان بسته می شود و بدینوسیله از بكار بردن ترانسفورماتور جریان اضافی جهت رلة اتصال زمین صرفنظر می‌شود.
اگر یك اتصال بدنه در ژنراتور یا اتصال زمین در كابل رابط پس ژنراتور تا ترانسفورماتور جریان اتفاق افتد از هر سه فاز، جریان اتصال زمین عبور می‌كند كه از نظر قدر مطلق و فاز با هم برابر هستند لذا این سه جریان در سیم پیچی زكوند ترانسفورماتورها القاء شده و مجموع آنها از رلة اتصال زمین می‌گذرد و با زمین مدارش بسته می‌شود. در صورتیكه اتصال زمین بعد از ترانسفورماتور جریان ( در شبكه یا در سیم‌های هوائی) باشد باز هم جریان اتصال زمین از محل اتصال شده عبور می‌كند ولی نتیجة جریانها در طرف زكوندر ترانسفورماتورها جریان صفر یا نزدیك 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 می‌كند.
همانطور كه می‌دانیم مجموع جریانهای ورودی و خروجی ترانسفورماتور بدون عیب با در نظر گرفتن نسبت تبدیل آن باید برابر صفر باشد. ولی بعلت جریان مغناطیسی كننده و متفاوت بودن منحنی مشخصات ترانسفورماتورها و جریان و غیره نتیجة جریانها در دو طرف قدری بزرگتر از صفر خواهد بود.
از آنجا كه جریانهای دو طرف ترانسفورماتور توسط رلة دیفرنسیال با هم مقایسه می‌شوند باید ترانسفورماتورهای جریانی كه در دو طرف فشار قوی و ضعیف‌ ترانسفورماتور بسته می‌شوند، بطریق انتخاب شوند كه جریانهای زكوندر ترانسفورماتورها جریان دو طرف ترانسفورماتور از نظر قدر مطلق و فاز با هم كاملاً برابر باشد.
جریانها از نظر قدر مطلق موقعی با هم برابر می‌شوند كه نسبت ضریب تبدیل ترانسفورماتورهای جریان دو طرف فشار قوی و ضعیف برابر با عكس ضریب تبدیل ترانسفورماتور قدرت باشد.
رله دیفرنسیال كه برای حفاظت ترانسفورماتور بكار برده می‌شود نباید دارای حساسیت زیاد باشد زیرا در ترانسفورماتورهای سالم نیز اغلب تفاوت جریانی در دو طرف سیم‌پیچی زكوندر (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 كه 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 كه از یش گرفته می‌شود برابر جریانهایی است كه به سیش وارد می‌شود. یا بعبارت دیگر مجموع برداری جریانهای كلیة انشعابهای شیی صفر است. در موقع بروز خطا درسیش، مجموع جریانها صفر نمی‌شود، بلكه جریان باقیمانده‌ای بوجود می‌آید كه می‌توان از آن جهت حفاظت شی استفاده كرد.
از رلة ساده دیفرنسیال بعلت ناپایدار بودن آن در مقابل خطاهای ترانسفورماتور جریان در موقع عبور جریان اتصال كوتاه نمی‌توان در حفاظت استفاده كرد از اینجهت برای حفاظت شی از رلة دیفرنسیال پایدار مخصوصی استفاده می‌شود. برای پایدار كردن رله، مجموع قدرمطلق تمام جریانها تشكیل داده می‌شود. كه این عمل توسط یكسو كردن یكایك جریانها و جمع كردن آنها بوسیله مدار جمع ‌كننده انجام می‌گیرد. در حفاظت شی‌های چندتایی باید نحوة حفاظت طوری باشد كه هر كدام 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 كدام از این رله‌ها با یك رله فرعی كه از سیش مخصوص خود ( توسط ***یونر همان شی) فرمان می‌گیرد مرتبط است.
حفاظت شبكة فشارقوی توسط رله دیفرنسیال (روش مقایسه) بدو دسته طول، برای سیمهای موازی ( سیش دوبل) تقسیم می‌شود. این طریقه حفاظت به جهت اینكه فقط خطای موجود در محدودة خود را تعیین می‌كند و نمی‌تواند حتی بعنوان رزرو، حفاظت قسمتهای دیگر شبكه 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 نمی‌كنند. بلكه همیشه این روش حفاظتی در كنار رلة جریان زیاد زمانی و یا رلة دیستانس در شبكه بكار برده می‌شود.


كلید‌های فشار قوی برحسب وظایفی كه بعهده دارند به دسته‌های
1. كلید بدون بار یا ***یونر
2. كلید قابل قطع زیر بار یا ***یونر قابل قطع زیربار
3. كلید قدرت یا دیژنكتور Circuit Breaker

انواع كلیدهای قدرت C.B :
1. كلید روغنی كه از متداولترین كلیدهای فشارقوی با قدرت قطع بالا می‌باشد.
در كلید روغنی در درجة اول از روغن بعنوان عایق استفاده می‌شود و بدین جهت هر چه فشار الكتریكی شبكه بیشتر باشد حجم روغن داخل كلید نیز زیادتر می‌گردد. بطوریكه وزن روغن در كلید روغنی KV 220 نزدیك به 20 تن می‌رسد و همین حجم زیاد روغن یكی از بزرگترین معایب این كلید بخصوص در مواقع آتش‌سوزی است.
كلید قدرت علاوه بر اینكه جریان اتصال كوتاه را قطع می‌كند، باید قادر باشد مدار اتصال كوتاه شده را نیز به شبكه برق وصل كند یا بعبارت دیگر در زیر اتصال كوتاه وصل شود. از آنجا كه در این حالت در لحظة وصل جریان اتصال كوتاه ضربه‌ای شدید از كلید می‌گذرد. در اطراف كلید حوزة الكترومغناطیسی شدیدی ایجاد می‌شود كه سبب لرزش كشاكتها و كم شدن سطح تماس كشاكتها می‌شود كه نتیجة آن بوجود آمدن نقطه جوشهایی در سطح كشاكتها و از كار افتادن كلید می‌شود. برای جلوگیری از این ارتعاشات بخصوص در كلیدهای فشارقوی هر قطب كلید دارای محفظة احتراق مخصوص بخود می‌باشد.

2. كلید كم روغن ، در موقع جدا شدن دو كشاكت كلید زیر بار دو محفظة روغنی جریانی كه از آخرین نقطة تماس فلزی كشاكت می‌گذرد باعث گداخته شدن و تبخیر فلز ( مس) می‌شود و با آن پایه و اساس جرقه یا قوس الكتریكی بین دو كشاكت جدا شده گذاشته می‌شود. حرارت زیاد جرقه روغن اطراف قوس را تبخیر و ایجاد یك حباب گازی یا فشار زیاد می‌كند این حباب گازی از لایه‌های مختلفی تشكیل شده كه از دیدگاه روغنی به طرف مركز قوس عبارتند از :
الف ـ لایة بخار مرطوب روغن
ب ـ لایة بخار داغ و خشك
ج ـ لایة اطراف قوس مركب از C2H2 و H2 و H با حرارتی در حدود 1000 تا 5000 درجه كلوین .
كه كلید كم روغن بدو صورت قطع جریان كم و قطع جریان زیاد بكار می‌رود، كه اكثر كلیدهای كم روغن بر پایه قطع جریان زیاد ساخته می‌شوند بدین جهت كه ایجاد فشار و به جریان انداختن گاز در یك زمان معین و حساب شده شما راه حل صحیح قطع جرقه در روغن است . لذا قطع سریع جرقه در زمان یك نیمه پریود علاوه بر اینكه برای تأسیساتی برق بسیار مهم و با ارزش است، در ساختمان خود كلید نیز بسیار مؤثر است. زیرا بعلت قطع فوری جرقه اثرات حرارتی و مكانیكی آن نیز بر روی كشاكتها و محفظة احتراق كوچكتر می‌شود و علاوه بر اینكه دوام كلید را بالا می‌برد خود كلید نیز ارزان تهیه می‌شود.
3. كلید اكسپانزیون:كلید راست كه در آن از آب بعنوان مادة خاموش ‌كنندة جرقه استفاده شده است و بهمین جهت اغلب كلید آبی نامیده می‌شود. یكی از بهترین خواص این كلید این است كه چون آب داخل محفظة احتراق قابل اشتعال نیست هیچگونه انفجاری كلید را تهدید نمی‌كند و مانند كلیدهای روغنی باعث آتش‌سوزی نمی‌شود.
هر قطب كلید دارای یك محفظة احتراق مخصوص خود است كه با مقداری آب و ماده ضریح پر شده است. محفظة احتراق كلید توسط دو رینگ الاستیكی ثابت نگهداشته می‌شود و در صورتیكه فشار داخل محفظه بعلت تراكم گاز از حد معینی تجاوز كرد محفظة احتراق قدری بطرف بالا كشیده می‌شود. و مقداری از گاز داخل محفظه به بیرون راه پیدا می‌كند و در آب سرد محفظة دیگر تقطیر می‌شود.
در كلیدهای اكسپانزیون با ولتاژ زیاد بجای آب از روغن مخصوص كه نقطة اشتعال آن خیلی بالاست استفاده می‌شود.
4. كلید هوائی : در كلیدهای قبلی مادة اولیة خاموش كنندة جرقه مایع است و چون در این نوع كلیدها عواملی كه در خاموش كردن جرقه مؤثر هستند در اثر انرژی خود جرقه از تجزیة روغن تهیه و آماده می‌شوند، همه آنها كم و پیش تابع شدت جریان زمان قطع هستند. بعباردت دیگر قدرت جرقه تابع شدت جریان است. ولی در كلید هوائی اولاً برای خاموش كردن جرقه و خارج كردن یونها و خنك كردن جرقه از هوای سرد تحت فشار استفاده می‌شود و در ثانی این تنها كلیدست كه قدرت خاموش كنندگی آن مستقل از جریان است و فقط تابع هوای كمپرس شده ایست كه قبلاً در یك منبع ذخیره شده و با فشار ثابت و مقدار ثابت برای هر شدت جریانی بداخل محفظة احتراق هدایت می‌شود.
در كلیدهای هوائی بخصوص در فشار كم و متوسط ، كشاكت ثابت معمولاً بصورت قیف ساخته می‌شود كه در داخل آن كشاكت میله‌ای متحرك جای می‌گیرد و با تماس با آن كلید بسته می‌شود. در موقع قطع كلید، كشاكت






رله اضافه بار

معمولا هر مصرف كننده الكتریكی دارای توان مشخص و نامی است كه توسط سازنده تعیین می گردد. در صورتی كه توان مصرفی یك مصرف كننده بیشتر از توان نامی آن باشد، اصطلاحا دچار اضافه بار یا Overload  می شود. در این حالت دستگاه جریانی بیشتر از جریان نامی خود از شبكه میكشد كه این امر Overload باعث گرم شدن بیش از حد آن می شود. به عنوان نمونه در موتورهای آسنكرون كه بیش از 90 درصد موتورهای موجود در صنایع را تشكیل می دهند، بر طبق منحنی جریان سرعت آن ها، چنانچه بر اثر اضافه بار مكانیكی دور موتور كاهش یابد، جریان استاتور افزایش یافته و حتی تا چند برابر جریان اسمی موتور نیز می رسد. از این رو شرایط اضافه بار برای موتورها بسیار خطرناك بوده و میتواند موجب گرم شدن بیش از حد سیم پیچ استاتور و روتور و در نتیجه سوختن آ نها شود.

   

تجهیزات مختلف مانند ژنراتورها، ترانسفورماتورها و به ویژه الكتروموتورها را معمولا توسط رله های Overload كه در استاندارد ANSI با كد شماره 49 مشخص می شود، حفاظت می كنند. حرارت ایجاد  شده در تجهیزات به میزان جریان بستگی دارد و از طرفی هر چه جریان اضافه بار بیشتر باشد الكتروموتور زودتر آسیب میبیند. از این رو منحنی عملكرد جریان-زمان رله های  Overload از نوع معكوس بوده تا  در جریان های بیشتر زودتر عمل نموده و عملا از ایجاد گرمای زیاد در دستگاه جلوگیری شود. این منحنی عملكرد باید دارای مشخصات زیر باشد:

۱. جریان نامی دستگاه در قسمت سمت چپ خط مجانب عمودی این منحنی قرار گیرد زیرا در غیر اینصورت رله در شرایط كار عادی دستگاه نیز عمل خواهد كرد.

۲. در مورد الكتروموتورها، منحنی عملكرد مربوطه باید اجازه راه اندازی الكترو موتور را بدهد. یعنی زمان عملكرد رله براساس جریان راه اندازی الكتروموتور از زمان استارت موتور بیشتر باشد. به عنوان مثال چنانچه الكتروموتوری در هنگام راه اندازی 6 برابر جریان نامی را برای مدت 4 ثانیه از شبكه م یگیرد، در منحنی عملكرد رله حفاظتی، زمان معادل 6 برابر جریان نامی از 4 ثانیه بیشتر باشد. معمولاً رله های Overload  به گونه ای انتخاب م یشوند كه در جریانی حدود 110 % جریان تنظیمی  شروع به زمان گرفتن یا Pick Up كند. در موارد خاص كه الكتروموتور دارای جریان استارت زیاد یا زمان را ه اندازی طولانی می باشد ممكن است از رله ها با منحنی های عملكرد خاص استفاده شود.


صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :