سیستم حفاظت پیشرفته برق قدرت ( حفاظت پیشرفته از سیستم شبکه برق قدرت) 
                پژوهشگر و نویسنده: دکتر (  افشین رشید )

                                  (بخش  اول)
به وسیله رله محل وقوع عیب از شبکه جدا سازی شده باعث می‌شود که سایر قسمتهای سالم شبکه همچنان به کار خود  ادامه دهند و پایداری و ثبات شبکه به همان حالت قبلی محفوظ بماند.
 
تجهیزات و دستگاه‌ها در مقابل عیوب و اتصالی‌ها محافظت شده و میزان خسارات وارده به آن‌ها محدود گردد.


۱ - خطاهای اتصال کوتاه

۲- انواع رله های حفاظتی

۳-رله های حفاظت اتصال زمین

۴- حفاظت دیستانس

۵-تشخیص نوسان

۶- اصول حفاظت پشتیبان رله دیستانس

۷-تزریق جریان

۸-خروج جریان

۹-خطهای دو مداره

۱۰-رله های اضافه بار حرارتی

۱۱-رله های اضافه-کاهش فرکانس

۱۲-رله های حفاظت اضافه-کاهش ولتاژ

۱۳-سیستم اندازه گیر فازور (PMU)


۱- خطاهای اتصال کوتاه

1 _ جریان اتصال کوتاه در اکثر موارد از جریان نامی بزرگتر است. این جریان بالا سبب تنشهای مختلف می‌شود و ممکن است به تجهیزات الکتریکی خسارات جبران ناپذیری وارد کند این تنش‌ها عبارتند از:

-تنشهای حرارتی
-تنشهای دینامیکی

بنابراین حفاظت سیستم قدرت در مقابل این جریانهای بالا و لزوم اندازه گیری جریان اتصال کوتاه امری ضروری به نظر می‌رسد.

خطاهایی که موجب اتصال کوتاه می‌شوند به دو دسته تقسیم می‌گردند.

-خطاهای متقارن

-خطاهای نامتقارن

1- خطاهای متقارن:

اتصال کوتاه سه فاز جزء خطاهای متقارن است. ویژگیهای این نوع اتصال کوتاه عبارتند از:

شدت جریان بسیار زیاد

عدم وابستگی جریان اتصال کوتاه سه فاز، به زمین و یا هادی زمین

این نوع اتصال کوتاه‌ها در شبکه قدرت به ندرت اتفاق می‌افتد.

2- خطاهای نامتقارن:

اتصال کوتاه‌های زیر در دسته خطاهای نامتقارن قرار دارند. برای تحلیل این نوع خطا‌ها از روش مولفه‌های متقارن استفاده می‌شود.

-دو فاز

-دو فاز به زمین

-دوبل

-تکفاز به زمین
 

الف: اتصال کوتاه دو فاز بدون تماس به زمین
در اثر برخورد دو فاز به وجود می‌آید شدت این خطااز اتصال کوتاه سه فاز کمتر است.

ب: اتصال کوتاه دو فاز به زمین

مقدار جریان اولیه اتصال کوتاه بین جریان اتصال کوتاه سه فاز و تکفاز به زمین است.

ج: اتصال کوتاه زمین دوبل (Double Earth Fault)

این خطا در صورتیکه نقطه ستاره عایق شده باشد و یا از طریق امپدانس محدود کننده، زمین شده باشد از شدت در حالت دو فاز و دو فاز به زمین کمتر خواهد بود.

د: خطای تکفاز به زمین

این خطا به طور مکرر در سیستمهای ولتاژ پایین با نقطه ستاره زمین شده اتفاق می‌افتد و معمولا شدت آن از همه اتصال کوتاه‌ها کمتر است.

جریان اتصال کوتاه ممکن است توسط منابع مختلفی تغذیه گردد از جمله:


  • فیدر شبکه
  • ماشینهای سنکرون (ژنراتور، موتور، جبران کننده ها)
  • ماشینهای آسنکرون (ژنراتور، موتور)
۲- انواع رله های محافظتی برق قدرت
  • هدف اصلی توزیع انرژی الکتریکی تحویل برق به مصرف کننده منطقی و تامین خدمات با کیفیتی بالا براق مشترکین است به ویژه توزیع کننده باید تا حد امکان از بروز خطاها جلوگیری نموده، تعداد آنها را کاهش داده و با محدود کردن عوارض خطا، میزان زمان قطع را به حداقل برساند
لیست رله های محافظتی برق قدرت:
رله حرارتی ؛ رله کنترلی؛ رله RS؛ رله دیستانس؛ رله ارت فلت ؛ و رله های .................

۳-رله های حفاظت اتصال زمین
 ۳- رله ارت فلت (حفاظت زمین): با قابلیت تنظیمات گسترده، امکان انتخاب جریان قطع دقیق را دارا می باشد که به وسیله میکروسوییچ های روی دستگاه، قابل تنظیم است . این رله با دو عدد کنتاکت changeover , برای حالت قطع و اعلام آلارم قابل استفاده است . همچنین این رله دارای سوییچ (Fail safe) بوده که برای حالت قطع و یا هشدار، قابل تنظیم و استفاده است.
۴- حافظت دیستانس
جهت حفاظت خطوط انتقال از این حفاظت امپدانسی بهره گرفته می شود، به طوریکه به کمک آن می توان حتی کیلومتری که در آن خطا رخ داده است را کشف نمود. این حفاظت Sprecon-E-EP DD..6 به عنوان حفاظت اصلی خطوط هوایی مطرح است.

۵- تشخیص نوسان
هنگامیکـه نوسـان تـوان در یـک سیستم قدرت رخ می دهـد امپـدانس دیـده شـده توسـط رلـه دیستانس کاهش پیدا می کند که ممکن است این امپـدانس در ناحیه حفاظتی رله دیستانس قـرار گرفتـه و رلـه دیسـتانس را دچار عملکرد اشتباه نمای د . بنابراین لازم است تا نوسـان تـوان تشخیص داده شده و در این شـرایط عملکـرد رلـه دیسـتانس بلاک شود


۶-اصول حفاظت رله دیستانس

در عمل به علت خطا‌هایی از قبیل: تفاوت بین امپدانس محاسباتی و امپدانس واقعی خط خطای ترانسفورماتور‌های جریان و ولتاژ و همچنین عدم دقت رله‌ها محدوده اول حفاظت رله دیستانس در ۱۰۰ درصد طول خط تنظیم نشده بلکه محدوده تنظیمی ناحیه اول حدود ۸۰ تا ۸۵ درصد خط انتقال خواهد بود. زمان عملکرد رله در این ناحیه آنی بوده و هیچگونه تأخیری بر روی رله منظور نمی‌گردد.

به این ترتیب ۱۵ تا ۲۰ درصد انتهای خط توسط ناحیه دوم رله دیستانس حفاظت خواهد شد؛ که این حفاظت از نوع تأخیری می‌باشد. جهت حفاظت آنی کل طول خط و هماهنگی رله‌های وصل مجدد دو طرف خط از روش‌هایی همچون توسعه زون اول (zone extension) و یا ترکیب با سیگنال حامل استفاده می‌شود.

فرمان قطع ناحیه اول رله دیستانس به رله وصل مجدد ارسال می‌شود (در خطوط هوایی). در بسیاری از موارد رله وصل مجدد به عنوان یک واحد در داخل رله دیستانس تعبیه شده است. تنظیم ناحیه دوم رله دیستانس بایستی حداقل برابر ۱۲۰ درصد امپدانس خط مورد حفاظت باشد حد بالای تنظیم ناحیه دوم رله دیستانس برابر کل خط مورد حفاظت به علاوه ۵۰ درصد کوتاهتر ین خط بعدی می‌باشد از آنجا که عملکرد ناحیه دوم رله در واقع حفاظت پشتیبان می‌باشد. می‌بایستی با تأخیری در حدود ۳۰۰ تا ۴۰۰ میلی ثانیه همراه باشد.

  • پژوهشگر و نویسنده:  دکتر (  افشین رشید )