بررسی انواع رله‌های حفاظتی (رله دیفرانسیل، بوخهلتس و…) و تنظیمات آن‌ها در پست‌های فشار قوی

پست‌های برق فشار قوی قلب شبکه انتقال نیرو هستند. تجهیزات این پست‌ها مثل ترانسفورماتورهای قدرت همواره در معرض خطراتی چون اتصال کوتاه قرار دارند. بروز خطا در این بخش می‌تواند خسارت‌های سنگینی به بار آورد.

برای جلوگیری از این فاجعه‌ها از رله‌های حفاظتی استفاده می‌شود. رله‌ها خطا را در چند میلی‌ثانیه شناسایی می‌کنند. سپس به کلیدهای قدرت فرمان قطع می‌دهند. در این مقاله انواع رله‌های حفاظتی و تنظیمات فنی آن‌ها را بررسی می‌کنیم.

۱. رله دیفرانسیل (کد ANSI 87)

رله دیفرانسیل اصلی‌ترین محافظ برای ترانسفورماتورهای قدرت و شینه‌ها است. این رله بر اساس قانون جریان کیرشهف کار می‌کند.

نحوه عملکرد

در حالت عادی، جریان ورودی و خروجی ترانسفورماتور با هم برابر است. رله دیفرانسیل تفاضل این جریان‌ها را مانیتور می‌کند.

• در حالت نرمال: تفاضل جریان‌ها صفر است.
• در زمان بروز خطای داخلی: اتصال کوتاه رخ می‌دهد. جریان خروجی تغییر می‌کند. تفاضل جریان‌ها از حد مجاز فراتر می‌رود. در این لحظه رله فرمان قطع صادر می‌کند.

تنظیمات رله دیفرانسیل

تنظیم این رله بسیار حساس است. تنظیمات اصلی شامل موارد زیر است:

• جریان پیک‌آپ: حداقل جریانی که رله آن را خطا می‌بیند (معمولاً ۲۰ تا ۳۰ درصد جریان نامی).
• تنظیم مشخصه درصد شیب: برای خنثی کردن خطای ترانس‌های جریان در جریان‌های بالا.
• تضعیف هارمونیک دوم: در لحظه وصل ترانس، جریان هجومی شدیدی ایجاد می‌شود. این جریان حاوی هارمونیک دوم است. رله را تنظیم می‌کنند تا در این حالت قفل شود و فرمان غلط ندهد.

۲. رله بوخهلتس (کد ANSI 63)

رله بوخهلتس یک رله مکانیکی برای ترانسفورماتورهای روغنی است. این رله روی لوله رابط بین مخزن اصلی و منبع انبساط نصب می‌شود.

نحوه عملکرد و علائم آن

هرگونه خطای داخلی در ترانسفورماتور باعث تجزیه روغن و تولید گاز می‌شود. رله بوخهلتس دو مرحله عملکرد دارد:

• مرحله اول (گازگرفتگی خفیف): گازها در محفظه رله جمع می‌شوند. سطح روغن پایین می‌آید. شناور اول فعال می‌شود و سیگنال آلارم صادر می‌گردد.
• مرحله دوم (خطای شدید): اتصال کوتاه شدیدی رخ می‌دهد. موج خشنی از روغن حرکت می‌کند. شناور دوم جابه‌جا می‌شود و فوراً فرمان تریپ (قطع کامل) صادر خواهد شد.

تنظیمات فنی

• تنظیم زاویه لوله: لوله رابط باید شیبی بین ۲ تا ۴ درصد داشته باشد.
• تنظیم سرعت جریان روغن: پدال رله معمولاً برای سرعت ۱ تا ۲.۵ متر بر ثانیه تنظیم می‌شود تا با تکان‌های زلزله اشتباه عمل نکند.

۳. رله دیستانس یا مسافت (کد ANSI 21)

رله دیستانس محافظ اصلی خطوط انتقال بلند است. این رله امپدانس (نسبت ولتاژ به جریان) خط را تا نقطه خطا محاسبه می‌کند.

زون‌بندی حفاظتی رله

خطوط انتقال به چند زون حفاظتی تقسیم می‌شوند:

• زون ۱: حدود ۸۰ درصد طول خط اصلی را بدون هیچ تاخیر زمانی (۰ ثانیه) حفاظت می‌کند.
• زون ۲: ۱۰۰ درصد خط اصلی و ۲۰ درصد خط بعدی را با تاخیر ۰.۳ ثانیه پوشش می‌دهد.
• زون ۳: به عنوان پشتیبان خطوط بعدی با تاخیر بالا (حدود ۱ ثانیه) تنظیم می‌شود.

۴. رله‌های جریان زیاد و خطای زمین (کد ۵۰/۵۱)

این رله‌ها پرکاربردترین المان‌های حفاظتی شبکه هستند و به دو دسته آنی (۵۰) و زمانی (۵۱) تقسیم می‌شوند.

رله خطای زمین: جریانی که از نقطه خنثی می‌گذرد را مانیتور می‌کند. این رله برای شناسایی اتصال فاز به زمین است.

رله جریان زیاد: در صورت بالا رفتن جریان فازها از حد مشخص عمل می‌کند.

تنظیمات رله جریان زیاد

• تنظیم جریان پیک‌آپ: این جریان باید بالاتر از حداکثر بار مجاز خط تنظیم شود.
• تنظیم منحنی زمانی: تنظیمات بر اساس منحنی‌های استاندارد انجام می‌شود تا رله‌ها با تجهیزات بالادست خود هماهنگ باشند.

جدول مقایسه رله‌های حفاظتی اصلی

🛠️ راهنمای تست رله‌های حفاظتی

تست رله‌ها به صورت دوره‌ای و با دستگاه‌های تزریق جریان (مثل اومیکرون) انجام می‌شود:

1. ایزوله کردن رله: ابتدا کلیدهای مدارهای جریان و ولتاژ رله را باز کنید تا فرمان ناخواسته به کلیدهای قدرت صادر نشود.
2. اتصال دستگاه تست: خروجی‌های جریان دستگاه تست را به ورودی‌های رله وصل کنید.
3. تست زمان عملکرد: جریانی فراتر از جریان تنظیم شده به رله تزریق کنید. زمان صادر شدن فرمان تریپ را یادداشت کنید. این زمان باید کاملاً منطبق بر منحنی استاندارد رله باشد.

نتیجه‌گیری

تنظیم دقیق رله‌های حفاظتی ضامن سلامت تجهیزات گران‌قیمت پست‌ها است. خطا در تنظیم یک رله می‌تواند باعث قطعی‌های زنجیره‌ای در کل شبکه برق شود. امروزه رله‌های دیجیتال میکروپروسسوری با دقت بالا این مسئولیت را بر عهده دارند.

اگر به عنوان مهندس تست و حفاظت، تکنسین برق یا دانشجو به دنبال ابزارها، قطعات جانبی الکترونیکی، تجهیزات مانیتورینگ یا المان‌های حفاظتی تابلویی برای پروژه‌های خود هستید، هم‌اکنون می‌توانید انواع

[تجهیزات و قطعات الکترونیکی تخصصی تابلوهای کنترل و حفاظت] را با بالاترین کیفیت مستقیم از فروشگاه ای الکترونیک تهیه فرمایید.