سیستم حفاظت پیشرفته برق قدرت ( حفاظت پیشرفته از سیستم شبکه برق قدرت) قسمت سوم

سیستم حفاظت پیشرفته برق قدرت ( حفاظت پیشرفته از سیستم شبکه برق قدرت) قسمت سوم

                

                                  (قسمت سوم )

۱۱-رله های اضافه-کاهش فرکانس

رله های حفاظت فرکانس قابلیت حفاظت مستمر بر مدار مورد حفاظت را فراهم می آورد . هنگامیکه فرکانس از حد تنظیم فراتر می رود ، رله با صادر کردن سیگنال آلارم یا تریپ حفاظت را به انجام می رساند . یک LED ، تحریک شدن رله را نمایش می دهد . از دیگر ویژگی های این دستگاه می توان به موارد زیر اشاره نمود : - قابل تنظیم بودن نقطه عملکرد - دیفرانسیل قابل تنظیم - دارای LED نشانگر حالت قطع - ریست اتوماتیک - دارای رله تاخیر زمانی داخلی

این دستگاه می تواند جهت حفاظت های زیر مورد استفاده قرار گیرد : - افت سرعت - افزایش سرعت - افت فرکانس - افزایش فرکانس - حفاظت از تجهیزات کامپیوتری - نظارت بر عملکرد صحیح , کنترل سرعت گاورنر - موتورهای سنکرون , استفاده از این رله ها , برای اطمینان از عملکرد در سرعت مناسب - در واحدها UPS , زمانی که ولتاژ از محدوده قابل قبول خارج گردد , رله می تواند با یک تغییر , منبع جایگزین را وارد مدار نماید .

۱۲- رله های حفاظت اضافه-کاهش ولتاژ

رله حرارتی (بی متال)  در تصویر بالا؛ نمونه یک رله کاهش و افزایش جریان در برق قدرت

^{حفاظت سیستم های الکتریکی ابعاد بسیار گسترده ای دارد از حفاظت یک خانه مسکونی گرفته تا حفاظت یک باس بار در یک
پست فشار قوی .بهتر است ابتدا به تقسیم بندی این موضوع بپردازیم .}

^{الف:  ( تقسیم بندی حفاظت سیستم های الکتریکی در ابعاد مختلف :- حفاظت شبکه های فشار ضعیف شامل خطوط توزیع انرژی ترانسفورمرها موتورها خازنها و سایر مصرف کننده ها و ..........) تا 1
کیلو ولت} 

<sup>ب : (حفاظت شبکه های فشار متوسط شامل خطوط توزیع و انتقال انرژی ژنراتورها و موتورهای فشار متوسط ترانسفورمرها و
خازنها باس بارهای پست و .. ... ) 1 کیلو ولت تا 63 کیلوولت (حفاظت شبکه های فشار قوی شامل خطوط انتقال انرژی وخطوط و باس بارهای پست ها ) 63 کیلو ولت به بالا (ب( انواع حفاظت در سیستم های الکتریکی


ترانسفورمر ها شامل اضافه حرارت سیم پیچ و روغن و سطح روغن و بوخهلتس و .. حفاظت خازنها در برابر خطاهای اتصال کوتاه اضافه بار اضافه ولتاژ و – – …..حفاظت باسبارهای پست ها در برابر انواع خطاهای ولتاژی دیفرانسیل سنکرون چک و … و سایر حفاظت ها که جنبه خاص – –
دارند
به طور کلی هر حالت غیر عادی که در عملکرد سیستم به وجود می آید، خطا نامیده می شود. از این حالت های غیر عادی می
توان به وقوع اتصال کوتاه، افزایش و یا کاهش بیش از حد ولتاژ، افزایش و یا کاهش بیش از حد فرکانس، افزایش حرارت تجهیزات
در اثر توان عبوری بیش از حد از آن ها یا اضافه بار،از سنکرون خارج شدن ژنراتورها و … اشاره کرد. اتصال کوتاه ها از مهمترین و
پراحتما ل ترین خطاهایی هستند که در یک شبکه به وجود می آید. این خطاها ممکن است بر اثر برخورد یک یا دو فاز با زمین،
اتصال دو یا سه فاز به یکدیگر و … به وجود آیند که در این حالت جریان زیادی در حدود 11 تا 111 برابر جریان عادی، از شبکه
عبور می کند. عبور این جریان می تواند اثرات مختلف و زیانباری روی شبکه داشته باشد که از مهم ترین آن ها می توان به اثرات
حرارتی روی تجهیزات اشاره کرد که باعث سوختن و آسیب دیدن عایق آن ها می شود. این امر ممکن است در زمانی در حدود
چند ثانیه صورت گیرد. از این رو رفع خطا در یک سیستم باید در کوتاهترین زمان ممکن صورت گیرد. برای تشخیص حالت های
غیرعادی در یک شبکه و ایزوله کردن بخش معیوب از سایر بخش ها از سیستم حفاظت استفاده می شود. در اغلب موارد خطاهای
به وجود آمده در سیستم قدرت، باعث تغییرات ناخواسته و شدید در اندازه ولتاژ یا جریان می شوند. از این رو تقریبا در تمامی
خطاها با اندازه گیری میزان جریان و ولتاژ، می توان وقوع خطا را تشخیص داد . در سیستم های حفاظت و در مرحله اول با
استفاده از ترانس های ولتاژ و جریان، اندازه ولتاژ و جریان کاهش پیدا کرده تا به میزان قابل استفاده برای تجهیزات سیستم
حفاظت برسد .از انواع رله ها میتوان به موارد زیر اشاره کرد :</sup>

^{• رله اضافه بار
• رله اضافه جریان
• رله های ولتاژی
• رله خطای زمین
• رله دیفرانسیل
• رله زمین محدود شده
• رله های فرکانسی
• رله بر گشت توان
• رله حفاظت در برابر بار نامتقارن
• رله حفاظتی در برابر زمان استارت طولانی
• رله حفاظتی در برابر تعداد استارت مکرر
• رله بوخ هلتس
رله اضافه بار
معمولا هر مصرف کننده الکتریکی دارای توان مشخص و نامی است که توسط سازنده تعیین می گردد. در صورتی که توان مصرفی
یک مصرف کننده 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 شبکه میکشد که این امر Overload باعث گرم شدن بیش از حد آن می شود. به عنوان نمونه در
موتورهای آسنکرون که بیش از 01 درصد موتورهای موجود در صنایع را تشکیل می دهند، بر طبق منحنی جریان – سرعت آن
ها، چنانچه بر اثر اضافه بار مکانیکی دور موتور کاهش 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 خطرناک 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 الکتروموتورها را معمولا توسط رله های Overload که در استاندارد
ANSI با کد شماره 40 مشخص می شود، حفاظت می کنند. حرارت ایجاد شده در تجهیزات به میزان جریان بستگی دارد}

۱۳-سیستم اندازه گیر فازور (PMU)

واحد اندازه گیر فازور (PMU)، ازجمله ادواتی است که نقش مهمی در حفظ امنیت و پایداری شبکه قدرت دارد، به طوری که بهره بردار شبکه به کمک آن می تواند تصمیمات لازم احتمالی را جهت حفظ عملکرد مناسب سیستم قدرت اتخاذ نماید.

یک واحد اندازه گیری فازور (PMU) یک دستگاه است که امواج الکتریکی را در یک شبکه برق با استفاده از یک منبع زمان مشترک برای هماهنگ سازی اندازه گیری می کند. هماهنگ سازی زمان اجازه می دهد تا هم زمان زمان سنج اندازه گیری از نقاط اندازه گیری از راه دور در شبکه. اندازه گیری در نتیجه به عنوان synchrophasor شناخته شده است. PMU ها یکی از مهمترین ابزار اندازه گیری در آینده سیستم های قدرت هستند. [1] PMU می تواند یک دستگاه اختصاصی باشد، یا عملکرد PMU را می توان به یک رله حفاظتی یا دستگاه دیگر متصل کرد.

فازور یک عدد پیچیده است که نشان دهنده اندازه و زاویه فاز امواج سینوسی در برق است. اندازه گیری های فازور که در همان زمان اتفاق می افتد، “synchrophasors” نامیده می شود. در حالی که اصطلاح “PMU” و “synchrophasor” به طور متناوب استفاده می شوند، در واقع دو معیار فنی جداگانه را نشان می دهند. Synchrophasor مقدار اندازه گیری شده است در حالی که PMU دستگاه اندازه گیری است. در برنامه های معمول، واحدهای اندازه گیری phasor از نقاط پراکنده در شبکه برق قدرت گرفته شده و از منبع زمان مشترک یک ساعت رادیویی سیستم موقعیت یابی جهانی (GPS) هماهنگ شده اند. تکنولوژی Synchrophasor ابزار برای اپراتورها و برنامه ریزان سیستم را برای اندازه گیری وضعیت سیستم الکتریکی و مدیریت کیفیت برق فراهم می کند.

PMU اندازه گیری ولتاژ و جریان در مکان های تقاطع اصلی (ایستگاه های انتقالی) بر روی یک شبکه برق و می تواند ولتاژ زمان دقیق و phasors فعلی را به سرعت تولید کند. از آنجا که این phasors واقعا هماهنگ هستند، مقایسه هماهنگ دو مقدار در زمان واقعی امکان پذیر است. این مقایسه ها می توانند برای ارزیابی شرایط سیستم استفاده شوند مانند: تغییرات فرکانس، MW، MVARs، kVolts، و غیره [نیاز به توضیح لازم است] نقاط نظارت شده از طریق مطالعات مختلف به منظور اندازه گیری زاویه بسیار دقیق فاز برای نشان دادن تغییر در ثبات سیستم (شبکه) پیش از انتخاب قرار می گیرند. داده های Phasor در محل یا در مکان های متمرکز با استفاده از تکنولوژی های فازدار Data Concentrator جمع آوری می شوند. سپس داده ها به یک سیستم نظارت منطقوی منتقل می شوند که توسط سیستم مستقل سیستم محلی (ISO) نگهداری می شود. این ایزو داده های Phasor را از PMU های مختلف یا از 150 واحد PMU نظارت می کند – این نظارت ابزار دقیق ایجاد کنترل برای جریان قدرت از منابع تولید انرژی چندگانه (هسته ای، زغال سنگ، باد و غیره) را فراهم می کند.

این تکنولوژی توانایی تغییر اقتصاد در تحویل قدرت با افزایش جریان برق بیش از خطوط موجود را دارد. 

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر (  افشین رشید )