صفحه اصلي | فهرست مقالات | مطالب جديد | خبرنامه | نقشه سايت | طراحي وب | نسخه جديد سايت | جستجو | نسخه جديد سايت | پرسش و پاسخ

صفحه اصلي | فهرست مقالات | مطالب جديد

 
بخش ویژه

هک رشد

تکنیک های توسعه و رشد سریع کسب و کار و استارتاپ ها


دسته ها

  • هک رشد هکر رشد استارتاپ
  • ایمنی صنعتی
  • شش سیگما
  • شبکه های هوشمند توزیع برق
  • فیزیک
  • انرژی های تجدیدپذیر (نو )
  • نرم افزار مطلب Matlab
  • مهندسی کامپیوتر
  • متفرقه
  • ماشین - اخبار
  • طراحی سایت و سئو
  • ماشین - معرفی شرکتها
  • ماشین - معرفی ماشين سازان
  • ماشین - معرفی ماشين آْلات
  • برق-دانش آموزان
  • برق-مهندسی پزشکی
  • برق-فناوری اطلاعات
  • برق-مخابرات
  • برق-کنترل
  • برق-قدرت
  • برق-اتوماسیون
  • برق-الکترونیک
  • برق-عمومی
  • برق - هوش مصنوعی
  • ارتباط با صنعت2
  • سايت هاي مرتبط
  • احمد زيني هكر رشد
  • هك رشد
  • فيلدباس و اتوماسيون
  • شبكه فيزيك هوپا
  • كارگاه هواشناسي
  • مهندسي برق
  • مجله در مورد سنسورها
  • www.control.com
  • temperatures.com
  • مجله سلامت و زيبايي

  • فصل 3 - حفاظت سيستمهاي قدرت (حفاظت سيستم هاي قدرت)

    فصل 3 - حفاظت سيستمهاي قدرت (حفاظت سيستم هاي قدرت)

    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


    نويسنده : يحيي محرابي

    3.1 نگاهي كلي بر تجهيزات حفاظتي



    دراين فصل انواع رله هاي اضافه جريان ،كاهش- اضافه ولتاژ و رله هاي ديستانس توضيح داده ميشود .

    3.2 خطاهاي اتصال كوتاه

    يكي از دلايلي كه اتصال كوتاه بايد سريع در شبكه رفع شود اين است كه پايداري گذراي شبكه نبايد از بين رود و بايد خطا سريع رفع شود. به دليل محدوديت جذب انرژي در خطوط انتقال و كابلهاي فشار قوي ما بايد سريع خطاي اتصال كوتاه را رفع كنيم زيرا در اثر اتصال كوتاه جريان زيادي از آنها عبور ميكند و گرماي شديدي درآنها بوجود مي آيد كه خسارت جبران ناپذيري به آنها وارد مي كند. همانطور كه در معادله زير نشان داده شده است.



    هنگامي كه معادله(2-3)و(3-3)را در(1-3)قرار دهيم رابطه زير بدست مي ايد:





    رابطه جريان و گرما را مشاهده ميكنيد كه درجه حرارت اوليه در آن ماكزيمم دماي حالت نرمال سيستم است.مشكل ما در مدت اتصال كوتاه اين است كه گرماي شديدي در تجهيزات ما بوجود ميايد و تجهيز هم نميتواند آن را با محيط مبادله كند و باعث بالا رفتن دماي آن شده و عمر تجهيز را كم ميكند .

    3.3 انواع رله هاي حفاظتي

    3.3.1 رله هاي اضافه جريان

    سه نوع رله اضافه جريان داريم : رله اتصال كوتاه ,رله اتصال زمين و رله اضافه بار .

    عملكرد اين رله ها بر اساس مقايسه بين جريان عبوري از آن و جريان تنظيم شده براي آن است . رله هاي اضافه جريان داراي ساختاري ساده و قيمت ارزاني هستند ولي كاربرد آنها و نصب آنها خيلي مشكل است. مهمترين مشكل در خصوص اين رله ها تنظيم ماكزيمم جريان عبوري بر حسب زمان است . تنظيم خصوصيات مختلف رله و هماهنگي آنها ممكن است موجب ايجاد عملكرد اشتباه در رله شود .و اين يكي از دلايلي است كه اين رله ها فقط به عنوان حفاظت پشتيبان و يا حفاظت شبكه هاي توزيع شعاعي استفاده مي شود.به همين دليل ما در اين پايانامه فقط شبيه سازي رله هاي اتصال كوتاه را بررسي مي كنيم .

    3.3.1.1 رله هاي اضافه جريان- اتصال كوتاه

    جريان خطوط انتقال با ورودي متغير وارد اين رله ها مي شود و عمل كرد اين رله ها مستقل از جهت جريان است . اگر تشخيص جهت جريان مهم باشد ولتاژ به عنوان يك ورودي ديگر اضافه مي شود . رله هاي اضافه جريان به دو دسته مستقل از زمان و وابسته به زمان تقسيم مي شود و بسته به كار برد آنها اين رله ها انتخاب مي شوند و انتخاب يك رله با يك مشخصات خاص زياد مهم نيست.



    مشخصه قطع رله هاي اضافه جريان

    دراروپا انتخاب رله بيشتر به محل كاربرد آن دارد ولي درآمريكا انتخاب رله بسته به جريان آن دارد . انتخاب رله خود يك مساله است و هماهنگي بين رله ها در شبكه مساله ديگري است . جريان عملكرد رله ها هميشه جرياني است كه بيشتر از ماكزيمم جريان عبوري از رله در حالت نرمال آن است براي جلوگيري كردن از قطع كردن رله ها در مورد غير لزوم . جريان عملكرد رله ها بايد طوري تنظيم شود كه حفاضتي براي سكشنهاي بعدي ما ايجاد كند و همچنين پشتيباني باشد براي ديگر رله ها. به عنوان مثال اگرخطايي در انتهاي خط بعدي اتفاق افتد از آن به عنوان يك پشتيبان حفاظت كند .



    هماهنگ كردن رله هاي اضافه جريان


    براي انتخاب زمان قطع رله ها كمترين زمان قطع براي رله اي تنظيم مي شود كه به بار نزديكتر است و براي رله اي كه از بار فاصله دارد بيشترين زمان در نظر گرفته مي شود . خطاهاي اتصال كوتاه با جريان زياد خيلي بيشتر از اتصال كوتاه با جريان كم به وجود مي آيد . اين موضوع براي ما جالب نيست زيرا نه تنها ما بايد از تجهيزات در مقابل اتصال كوتاه محافظت كنيم بلكه بايد از ناپايداري شبكه نيزجلوگيري كنيم. وجود مش بندي هاي مختلف شبكه هاي قدرت امكان اين كه ما يك روش تنظيم مناسب وداري قابليت انتخاب بالا براي حفاظت شبكه در مقابل اضافه جريان پيدا كنيم غير ممكن مي سازد. براي رفع اين مشكل از رله هاي اضافه جريان جهت ياب استفاده ميكنيم كه وابسته به جريان هستند.حتي با استفاده از اين رله ها پيدا كردن روش هوشمند براي پيدا كردن و رفع خطا در شبكه مشكل است. در اين روش اگر همه رله ها در يك جريان مشخص تنظيم شده باشد رله اي ابتدا قطع ميكند كه بيشترين جريان خطا را ديده باشد. تريپ اين رله درست بوده زيرا جريان درجايي افزايش يافته كه به اين رله نزديكتر بوده است . رله هاي اتصال كوتاه رله هايي هستند كه در سطح خطوط انتقال استفاده مي شوند و در اين پايانامه فقط به عنوان يك حفاظت پشتيبان روي انها بحث مي شود .

    3.3.1.2 رله هاي حفاظت اتصال زمين

    در سيستمهاي قدرت كه به صورت متعادل كار مي كند اختلاف جريان بين فازها بسيار كم است . در صورت بروز خطاي اتصال زمين اختلاف جريان فازها تفاوت زيادي با هم خواهند داشت. بنابراين براي تشخيص بروز اين خطا درشبكه از اختلاف جريانها استفاده مي شود كه به جريان بار بستگي نداشته باشد . در نقاطي كه نقطه صفر ما زمين شده باشد همان حفاظت اضافه جريان اين كار را انجام ميدهد و در ديگر شبكه ها حفاظت ديستانس اين كار را انجام مي دهد .

    3.3.2 حفاظت ديستانس

    اين نوع حفاظت كاربرد زيادي در شبكه هاي قدرت دارد . اساس عمل كرد بيشتر رله ها مقايسه جريان ورودي و خروجي است وخطوط انتقالي كه فاصله دو طرف آنها خيلي زياد است بايد طول مدارات رله به اندازه طول خط انتقال باشد. بنابراين در خطوط انتقالي كه طول آنها زياد است از حفاظت ديستانس استفاده ميشود كه يك حفاظت داراي انتخاب بالا و قابل اطمينان است و استفاده آن در خطوط انتقال به سرعت در حال پيشرفت است .

    3.3.2.1 اساس عمل كرد حفاظت ديستانس

    حفاظت ديستانس هماهنگ كردن حفاظت سيستم است كه بسته به جهت عبور جريان و مقاومت سيستم دارد . حفاظت ديستانس، نوع واحدي از حفاظت نيست و داراي اين توانايي است كه ميان خطا هاي رخ داده در بخش هاي گوناگون سيستم، بر مبناي امپدانس اندازه گيري شده، خطاي رخ داده را تشخيس دهد. اساساً اين امر، به معناي مقايسه جريان خطاي ديده شد.

    با افزايش مسافت بين محل خطا و محل نصب رله زمان قطع رله افزايش مي يابد. رله هاي ديستانس با اندازه گيري امپدانس خط عمل مي كند و در حالت عادي امپدانس زيادي را مي بيند . هنگام بروز خطا امپدانسي را كه مي بيند, امپدانس محل رله تا محل خطا است و مقاومتي كه باعث محدودشدن جريان خطا مي شودوبسته به نوع خطا دارد . رله با مقايسه بين حالت عادي و حالتي كه جريان افزايش مي يابد آن را تشخيص مي دهد . با اندازه گيري ولتاژ و جريان, رله مقدار نهايي مقاومت و راكتانس را محاسبه كند .اگر مقدار محاسبه شده كمتر از مقدار تنظيم شده داخل رله باشد و خطا در محدوده حفاظتي آن رخ داده باشد رله عمل مي كند .نمودار R-X رله در شكل 3 نشان داده شده است . اين ناحيه امپدانسي براي خطا لازم است چون ممكن است مقاومت خطا نامعلوم باشد و بسته به نوع خطاي اتفاق افتاده دارد.



    شكل 3 :نمودار نحوه عملكرد رله ديستانس


    در حالت عادي نقطه مورد نظر بايد در سمت راست مبدا و به فاصله زيادي از آن قرار گرفته باشد (نقطه1) در هنگام بروز خطا اين نقطه به سمت مبدا حركت مي كند و داخل منحني مشخصات قطع رله مي شود(نقطه 2) . نكته حائز اهميت اين است كه پارامترهاي خط هميشه ثابت نيست و عواملي مانند شرايط بار و محيط و جبرانگرهاي افت ولتاژ در شبكه بر ان تاثير مي گذارد . ترانسورماتورهاي اندازه گيري و رله ها نيز درصدي از خطا دارند كه با خطاي پارامتري خط با هم خنثي مي شوند . در شكل 4 نمودار حفاظت ديستانس نشان داده شده است . اين نكته در نمودار ديده مي شود كه رله ها حفاظت اصلي براي ناحيه خود و پشتيبان براي خطهاي ديگر هستند .

    همامنگي اين رله ها با زمان بندي مختلف آنها انجام مي شود . ناحيه اول بايد 80 درصد خط خود را بدون هيچ تاخيري پوشش دهد . به علت خطاهايي كه در پارامترهاي خط وجود دارد و قبلا به ان اشاره شد و مقاومت ناحيه 1 نمي تواند تمام طول خط را توسط ناحيه 1 حفاظت كرد . ناحيه دوم 20 درصد باقيمانده خط خود را پوشش مي دهد بعلاوه پشتيباني براي رله شماره 2 است . ناحيه سوم پشتيباني براي رله 2 و 3 است .هنگامي كه در خط 2 خطائي بين رله 2 و 3 رخ دهد نه تنها رله 2 اين خطا را مي بيند1R نيز آن را تشخيص مي دهد. در اين حالت 2R بايد خط 2 را از مدار خارج كند چون اين رله اول خطا را تشخيص داده است و در نهايت ناحيه 2 همان رله نيز اين خطا را تشخيس داده است . رله 1R نيز در ناحيه 2و3 خود اين خطا را تشخيص مي ذهد ولي آنقدر بايد منتظر بماند تا اين خطا در ناحيه عمل كرد آن بماند و يا رلهR2 عمل نكند.در عمل طول ناحيه دوم 120-80% طول خط اول است بعلاوه 20%خط اول كه باقيمانده و حفاظت پشتيبان يا اضافي ناميده مي شود. وظيفه آن حفاظت از انتهاي خط اول باس بار است .طول ناحيه 3 معمولا 120 % بزرگترين خط مجاور است. استفاده بيشتر از 3ذون خيلي كم و به ندرت برايشبكه هاي قدرت استفاده ميشود به هر حال اساس ناحيه 3 تامين كردن 100 درصد حفاظت پشتيبان است براي كليد مدارهاي جانبي و زمان عمل كرد آن بسته به مدارات جانبي دارد .


    شكل4 : اساس حفاظت ديستانس


    روش ديگري براي تنظيم رله هاي ديستانس

    نواحي حفاظت شده توسط رله هاي ديستانس در خطوط قدرت به گونه هاي مختلفي تنظيم مي شود. معمولي ترين آن انتخاب سه ناحيه حفاظتي در جهت خطا مي باشد. در بسياري از حالات تنظيم تحريك سه ناحيه حفاظتي در رله ديستانس بر اساس معيار زير انجام مي شود:

    ناحيه 1: اين ناحيه براي پوشش 80 تا 85 درصد از طول خط مورد حفاظت تنظيم مي شود.

    ناحيه 2: اين ناحيه براي پوشش به تمام طول خط مورد حفاظت به اضافه 50 درصد از كوتاه ترين خط بعدي تنظيم مي شود.

    ناحيه 3: اين ناحيه براي پوشش به تمام طول خط مورد حفاظت به اضافه 50 درصد از دومين خط طولاني براي پوشش به تمام طول خط مورد استفاده قرار مي گيرد. علاوه بر واحد تنظيم تحريك، هر يك از نواحي داراي يك بخش زماني نيز هست. زمان عملكرد براي ناحيه 1 معمولاً از طريق سازنده، چنان انتخاب مي شود كه رله به صورت آني عمل كند، زيرا هر خطايي در خط مورد حفاظت كه از طريق واحد ناحيه 1 انجام مي شود، احساس مي شود بايد به سرعت و بدون انتظار نسبت به عملكرد هر واحد ديگري، رفع شود. زمان عملكرد ناحيه 2 معمولاً از مرتبه 25/0 تا 4/0 ثانيه است و زمان عملكرد ناحيه سوم نيز در فاصله 6/0 تا 5/1 ثانيه قرار مي گيرد. از آنجا كه قطع ناشي از عملكرد واحدهاي ناحيه 1 فوري است، بنابراين نبايد آنها را به اندازه شين انتهايي نخستين خط، تحريك كرد . بنابراين اين بخش تنها براي حفاظت 80 تا 85 درصد خط تنظيم مي شود.15 تا 20 درصد باقيمانده حاشيه اطميناني است كه از عملكرد نادرست سيستم حفاظتي در اثر خطاهاي ناشي از ترانسفورماتورهاي اندازه گيري و نيز خطاي پديد آمده در محاسبه امپدانس خط جلوگيري مي كند.

    15 تا 20 درصد انتهاي خط در ناحيه 2 قرار مي گيرد كه پس از ثانيه وارد عمل مي شود. ناحيه 3 پشتيبان را پديد مي آورد و پس از گذشت ثانيه وارد عمل مي شود.

    در برخي از روش هاي تنظيم رله هاي ديستانس معيار هاي زير در نظر گرفته مي شود:

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

    ناحيه 2: 120 درصد امپدانس تحت حفاظت.

    ناحيه 3: 120 درصد مجموع امپدانس خط تحت حفاظت و بلندترين خط مجاور.

    رله هاي ديستانس جديد بخصوص انواع عددي آن، براي ايجاد ظرفيت در عملكرد رله به عنوان پشتيبان، نواحي 4 و 5 حفاظتي را نيز به عملكرد خود افزوده اند. در اين حالت، نواحي 4 و 5 تنها جهت مثبت رو به جلو را پوشش مي دهند و پوشش لازم در جهت معكوس از طريق ناحيه 5 انجام مي شود.

    برخي مشكلات و محدوديت هاي حفاظت ديستانس

    يكي از محدوديت هاي رله ديستانس اين است كه ناحيه اول حفاظتي رله ديستانس در مقايسه با طرح هاي حفاظتي ديگر مانند حفاظت ديفرانسيل، نمي تواند تمام مدار را پوشش دهد.

    حفاظت كلاسيك ديستانس خطوط مشكلاتي را نيز در حالت هاي خاص نشان مي دهد كه برخي از اين مشكلات عبارتند از: سيستم هاي زمين شده با امپدانس بالا، خطاهاي امپدانس بالا، حفاظت كابل، خطوط كوتاه، خطوط جبران شده با خازن سري، وجود توليد گسترده در شبكه، خطوط چند ترميناله و غيره . همچنين با گسترش شبكه الكتريكي و پيچيده تر شدن آن دستيابي به يك تنظيم مناسب براي هماهنگي بين رله هاي ديستانس و كاهش زمان عملكرد آن مشكل است.

    3.3.2.2 نگاه كلي به انواع رله هاي ديستانس

    در اين بخش ما 6 نوع اساسي از رله هاي ديستانس را براي شما توضيح مي دهد .كه نمودار انها در شكل زيرآمده است.



    a-امپدانسي : عيب اساسي اين رله ها اين است كه جهتي نيست و همچنين به تغيرات و نوسانات قدرت حساس هستند .

    MHO -b: براي جلوگيري از مشكلات رله هاي امپدانسي از ان استفاده مي شود.

    c-offcet MHO : اين همان رله قسمت قبل است با اين تفاوت كه يك حاشيه اي براي تشخيص خطا دارد به علت نوسانات شبكه وترانسفورماتورهاي اندازه گيري .

    d-راكتانسي : اين رله ها فقط قسمت راكتيو امپدانس(x) را اندازه گيري مي كند .

    e-چهارضلعي : اين رله ها داراي خاصيت چهار وجهي هستند كه به صورت مقاومتي كه مستقل از راكتانس است عمل مي كند مستقل از جهت عبور توان راكتيو است . به عنوان مثال رله هاي 4* 316 شركت ABB يا رله هاي ABB 5XX

    f-عدسي گون يا حفاظتي:اين رله براي كم كردن حساسيت رله به نوسانات بار بكار مي رود.

    شكل زير كليه خصوصيات رله هاي ديستانس را دريك نمودار نشان مي دهد .



    اين رله ها توانايي انجام چندين كار مختلف را دارند اين رله ها نه تنها در حالت نرمال بلكه حالت عكس را هم حفاظت مي كنند .اين رله ها داراي اين خصوصيت است كه از نابساماني هاي بار جلوگيري مي كنند .

    3.3.2.3 تشخيص نوسان

    در سيستمهاي قدرت بعلت تغييرات شديد باريا تغيير شكل شبكه ويا دفع كردن خطا در شبكه نقاطي شروع به نوسان كرده و پايداري گذراي شبكه را از بين مي برند. اين نقاط كم كم ميرا مي شوند و به يك پايداري مي رسند . اين نوسانات باعث تغيير زاوايه فاز و مقدار ولتاژ بين قسمتهاي مختلف شبكه مي شود و همچنين باعث تغيير جهت توان عبوري بين قسمتهاي نوسان كننده مي شود . بعضي از نوسانات در شبكه مثل اصافه جريان يا كاهش ولتاژ ممكن وارد ناحيه عمل كرد رله شود و باعث قطع اشتباهي رله شود. چون رله هاي ديستانس فقط نوسانات و تغييرات امپدانس را اندازه گيري مي كنند . براي جلوگيري از عمل كردن رله در چنين مواقعي يك تشخيص دهنده نوسان در بعضي از رله ها به كار برده شده است . تشخيص نوسان خيلي راحت است . مهمترين روشي كه براي اين كار استفاده مي شود اين است كه سرعت تبديل امپدانسي در موقع اتصال كوتاه را اندازه گيري ميكند . اگر سرعت تغييات كمتر از HZ6 بود منطق تشخيص دهنده خطا آن را به صورت يك نوسان قدرت خواهد ديد و رله عمل نخواهد كرد.



    در شكل بالا اساس تشخيص نوسان نشان داده شده اشت. دو محدوده داخلي وخارجي نشان داده شده. زمان تغير امپدانس بين دو مربع دروني و بيروني اندازه گيري مي شود .به اين صورت كه هنگامي امپدانس از خط خارجي عبور كند و به طرف خط داخلي حركت مي كند تايمر ما روشن ميشودوهنگام عبور از خط داخلي تايم را نگه مي دارد. اگر زمان تايمر ما در حد ثانيه باشد ثانيه باشد دستور قطع رله بايد براي زمان چند ثانيه نگه داشته شود.زيرا معمول نوسان اول خيلي آهسته تر از نوسان بعدي است و زمان براي ms45 تنظيم ميشود . روشهاي ديگر تشخيص نوسان در مرجع 9 توضيح داده شده است . در شكل 7 تغيرات ولتاژ و در نتيجه تغير زاويه بين جريان و ولتاژ نشان داده شده است . از اين خاصيت براي تشخيص نوسان مي توان استفاده كرد اگر چندين تغيير cos  در يك زمان كوتاه انجام رله سيگنال قطع براي بريكر را بلوكه ميكند. نوسانات بالاي HZ 6 بايد تشخيص داده شود .



    شكل 7: اساس تشخيص نوسان(سيستم انداره گيري فازوري)


    3.3.2.4 اصول حفاظت پشتيبان رله ديستانس

    رله هاي جديد با اندازه گيري كاهش امپدانس در توالي مثبت سيستمهاي قدرت كه وابسته به نوع خطاي اتصال كوتاه است عمل مي كند. امپدانس توالي مثبت و منفي براي خطوط انتقال برابر است.جزييات بيشتر براي تركيبهاي نامتقارن در مرجع 10 توضيح داده شده است .





    شكل 9 : روش اتصال رله ديستانس


    در ادامه خطاهاي تك فاز و دو فاز و سه فاز بررسي مي شود. معادلات زير بر مي گردد به شكل 9

    a- اتصال كوتاه 3 فاز



    b- اتصال كوتاه 2 فاز



    c- اتصال كوتاه تك فاز ( مركز ستاره زمين شده )





    پارامتر K متغيراست از3/1تا 4/3 و بستگي به شكل برجها دارد مقاومت خطا براي بيشترخطا ها به صورت سر انگشتي داده شده و مقاومت خطا در هنگام جرقه به صورت زير به دست مي آيد .



    3.3.2.5 مشكلات رله ديستانس

    در اينجا ما 3 مثال از مشكلاتي كه ممكن براي رله هاي ديستانس به وجود آيد توضيح مي دهيم و نحوه تنظيم اين رله ها را توضيح مي دهيم.

    3.3.2.5.1 تزريق جريان

    براي اندازه گيري رله مشكل ايجاد مي كند و جريان تريقي روي باس بعدي امپدانس اندازه گيري شده توسط رله افزايش مي يابد .



    شكل 10 : تزريق جريان



    افزايش امپدانس توسط ترم صورت مي گيرد.هر چه جريان تزريقي بزرگتر باشد مقدارخطا بيشتر مي شود.

    3.3.2.5.2 خروج جريان


    شكل 11 : جريان خروجي



    امپدانس توسط ترم كاهش مي يابد . هرچه جريان خروجي كمتر باشد امپدانس اندازه گيري كوچكتر است.

    3.3.2.5.3 خطهاي دو مداره


    شكل 13 : خطهاظ دومداره



    با حل دو معادله بالا معادلات زير بدست مي آيد :



    مشكل در تنظيم رله در ذون 2 اشكار مي شود. كه رله بايد 120% ازطول خط اول و 20%از خط بعدي پوشش دهد.خطاي امپدانس اندازه گرفته شده دراين حالت داري20 درصد خط BC است.



    بنابراين تنظيم رله براي ذون 2و3 بايد خيلي خوب انتخاب شود تا جايي كه با رله هاي ديگر تداخل نداشته باشد مخصوصا اگر بيشتر 2 لاين به باس ما متصل باشد .براي مثال باس B. در شكل 12.

    b – فرض مي كنيم دوخط AB با هم يكي باشد بنابراين جريان



    مقايسه اين رابطه با رابطه داده شده در شكل 3-31 اين را نشان مي دهدكه اندازه امپدانس اندازه گيري شده خيلي بيشتر است چون جريان از خط موازيAB به داخل مدار تزريق مي شود .

    يك مثال كوتاه

    ما فرض مي كنيم همه خطوط داراي مقاومت 10 هستند و يك خطا در باسيار C رخ دهد كه امپدانس خيلي كمي دارد در مقايسه با امپدانس خط و بنابراين از آن چشم پوشي مي كنيم ما به رله R1 نگاه مي كنيم .

    حالت اول خط AB2 از مدار خارج باشد.رله بايد خطاي مقاومتي 15 اهم را اندازه گيري كند .

    حالت دوم همه خطها در مدار هستند.رله بايد خطاي مقاومتي 20 اهم را اندازه گيري كند .

    حالت سوم خط BC2 خارج از مدار است.رله بايد خطاي مقاومتي 30 اهم را اندازه گيري كند .

    اين مثال نشان مي دهد كه پيدا كردن يك راه حل مناسب براي تنظيم رله ديستانس هنگامي كه به عنوان يك محافظ پشتيبان براي خطهاي مجاور در شبكه استفاده مي شود مشكل است .

    3.3.3 رله هاي اضافه بار حرارتي

    رله هاي اضافه بار از تجهيزات در برابر اضافه جريان در مدت طولاني حافظت مي كند. اگر زمان اضافه جريان طولاني شود از محدوده مجاز خارج مي شود.به علت اينكه خطوط انتقال در مجاورت هواي آزاد است گرما از طرف سيم با بيرون مبادله مي شود و اين نوع رله ها به ندرت استفاده مي شود . در شرايط نرمال نمي توان ازماكزيمم حد حرارتي خط استفاده كرد و افت ولتاژمجاز را نيز داشته باشيم .

    اضافه باردرحد ثانيه مهم نيست ولي اگر مدت زمان آن به دقيقه و ساعت بكشد زيان آور است. سرد و گرم شدن خط به تميز بودن وتلفات خط وتابش اشعه خورشيد بستگي دارد. اگر از تشعشعات چشم پوشي كنيم معادله گرما به صورت زير مي باشد.











    رابطه نهايي براي دما به صورت زير است:



    و معادله زمان به صورت زير است:



    ديمانسيون متغيرهاي صفحه قبل به صورت زير است:



    رله بايد طوري تنظيم شود كه جريان عمل كرد رله از ماكزيمم جريان مجاز شبكه كمتر باش. (ماكزيمم دماي عمل كرد رله بايد از ماكزيمم دماي نهايي كمتر باشد )



    رله هاي اضافه بارشبيه رله هاي اضافه جريان كار مي كنند.آنها داراي ورودي جريان هستند و پس از يك زمان مشخص خط را قطع مي كند .به عنوان مثال زمان عمل كرد رله 511 شركت ABB از معادلات زير بدست مي آيد كه خيلي به معادله 41-3 شبيه است .



    دماي محيط() روي دماي رسانا و عايقها تاثير مي گذارد و اين يك دماي معادل براي محيط است وهميشه ثابت است. بنابراين افزايش دماي محيط در آن نشان داده نشده و اين ممكن به تجهيزات ما خسارت بزند.براي جبران كردن افزايش دما از رله هاي حرارتي استفاده مي كنيم . رله هاي حرارتي بايد هر لحظه با هواي اطراف تنظيم شود و با آن تطبيق داده شوند. زيرا شرايط آب و هواي متغير است.براي حل اين مشكل خط را به سنسور حرارتي مجهز مي كنيم بعنوان مرجع حرارتي.رله هاي اضافه بار در هر شرايطي دقيق كار مي كنند. زمان تنظيم آنها زياد است كه مشكلي براي پايدار گذاري شبكه بوجود نمي آورد ولي ممكن مدت زمان زياد ان پايداري ولتاژ شبكه را به هم بزند.تحمل اضافه بار خط براي مدت زمان زياد مهمتر است از اژن كه خط از مدار خارج شود. زيرا خسارات وارد بر تجهيزات خط ارزانتر از قطع شدن خط و از دست دادن پايذاري شبكه است.تشخيص اين چنين موقعيت هايي توسط توسط سينگال خارجي يا رله هاي منطبق كننده انجام مي شود .همانطور كه ملاحظه نموديم استفاده از رله هاي اضافه بار مشكلات زادي داردوبندرت از انها استفاده مي شود .

    3.3.4 رله هاي اضافه-كاهش فركانس

    فركانسهاي شبكه قدرت در اثر عدم هماهنگي بين مصرف و توليد تغيير مي كند . اگر اين عدم تعادل اثر كم بودن توليد به وجود آيد فركانس كاهش مي يابد. تا اينكه يك تعادل جديد بين مصرف كننده و توليد كننده بوجود آيد . اگر توليد ما خيلي بيشتر از مصرف باشد فركانس شبكه افزايش پيدا مي كند . براي جلوگيري از صدمه ديدن تجهيزات توليدي و جلوگيري از ناپايداري فركانس وسايل حفاظتي مشخصي براي سيستمهاي قدرت در نظر گرفته شده است . رله هاي اضافه فركانسي بيشتر براي ژنراتورهاي كه به شبكه متصل نباشد بكار مي رود .رله هاي كاهش فركانس(UFLS) با كم كردن بارها به در چندين مرحله ازشبكه در برابر كاهش فركانس محافظت مي كنند.براي كاهش اختلال در شبكه مقدار كم كردن بار بايد خيلي كم باشد و زمان تشخيص خطاي آن كمتر از زمان مراحل كم كردن بار باشد. تنظيم رله ها در شبكه هاي مختلف فرق مكند به عنوان مثال در اروپا عمل كرد رله فركانسي درHZ49 تنظيم مي شود. قبل از اينكه ديگر رگولاتورها بايد عمل كند . براي ايمني نيروگاهها فركانس درHZ5/47 بايد به صورت اتوماتيك قطع كند . فركانس زير اين باعث به خطر انداختن عمل كرد ژنراتور مي شود مثل ويبريشن و نويزهاي مكانيكي شود.

    3.3.5 رله هاي حفاظت اضافه-كاهش ولتاژ

    رله هاي اضافه-كاهش ولتاژ خيلي شبيه رله هاي اضافه-كاهش فركانس هستند. ولتاژ انتهاي خط بسته به افت ولتاژ خط دارد و اين باعث افت ولتاژ روي بار مي شود . ولتاژ بايد در محدوده مشخصي باشد.هنگامي كه خطا يا شرايط نامتعادلي رخ دهدولتاژ از محدوده خود خارج مي شود. يكي از دلايل اصلي مشكل اضافه ولتاژ عمل كرد نادرست رگولاتورهاي ولتاژ ژنراتورها يا كنترل نامناسب توان راكتيو است . كاهش ولتاژ در اثر اتصال كوتاه يا تقاضاي زياد توان راكتيو به وجود مي آيد.

    3.3.6 حفاظت ديفرانسيل

    ايده اصلي اين حفاظت اين است كه جريان ورودي و خروجي را مقايسه مي كند . اگر با هم برابر بود اين حفاظت عمل نميكند ولي اگرخطايي اتفاق افتد اين حفاظت عمل خواهد كرد و آن را تشخيص مي دهد . روش آن به اين صورت كه مجموع جريان ورودي و خروجي در هنگام خطا صفر نمي شود در اين مواقع رله عمل مي كند و همه قسمتهاي تحت حفاظت خود را از مدار خارج مي كند. معمولا اين حفاظت براي مدارهاي كوتاه , باس بارها , خطهاي كوچك و ترانسفورماتورها استفاده مي شوند .

    3.4 سيستمهاي اندازه گيري ماهواره اي

    درسيستم WAMS مونيتور كردن شبكه با استفاده از سيستم اندازه گيري فازوري انجام مي شود . سيستم اندازه گيري فازوري (PMUs)سيستم اندازه گيري است كها مقدار ولتاژ و جريان و زاويه بين آنها را براي ما اندازه مي گيرد . اين ديتا به يك كامپيوتر مركزي كه PSGuard ناميده مي شود فرستاده شده و در انجا تحليل مي شود. بزرگترين مزيت اين سيستم كنترل زمان ان توسط سيستم موقعيت ياب جهانيGPS)) است .



    شكل 13: PSGuard

    سيستمهاي اندازه گيري ماهواره اي قدرت انتقال,توانايي سيستم و در بيشتر موارد هر دو مورد رابهتر مي كند .

    تجهيزات اضافي مورد نياز براي سيستم هاي حفاظتي ماهواره اي :

    1- سيستم اندازه گيري ديناميكي براي ثبت وقايع و نشان دادن انها در سيستم.

    2- يداشتن يك نماي كلي از سيستم.

    3- هماهنگ كردن و بهينه كردن عمل كرد تجهيزات سيستم.

    4-در دسترس بودن خروجي به صورت دائم .

    3.4.1 سيستم اندازه گير فازور (PMU)

    شكل (14) بلوك دياگرام PMU را نشان مي دهد.با بكارگيري GPS و سيستم PMU فازور در يك سيستم و در زمان معيني راامكان پذير مي شود. سرويس ماهواره اي GPS يك پالس زماني دقيقي ارسال مي كند كه براي همزماني نمونه برداري از ولتاژ و جريان استفاده مي شود.



    شكل (16): بلوك دياگرام سيستم اندازه گيري فازور (PMU)

    مي شود. اين نمونه ها به طور مثال مي تواند ولتاژ سه فاز ايستگاه يا جريان خطوط انتقال يا آخرين مقدار مصرف در ايستگاه باشد. از اين نمونه ها ترتيب مثبت جريان و ولتاژ محاسبه شده و برچسب زماني با دقت يك ميكرو ثانيه به طور دائم به فازورهاي محاسبه شده زده مي شود و آماده ارسال به سيستم حفاظتي مركزي است . ترتيب مثبت داده هاي فازوري كه بدينگونه بر چسب زماني خورده اند در يك مركز مختص اين داده ها جمع آوري مي شوند.

    كاربد عمدهPMU براي موارد زير مي باشد:

    1ـ تخمين وضعيت سيستم قدرت: با توجه به اطلاعات جمع آوري شده از ترتيب مثبت ولتاژ در باس هاي تمام شبكه كه به طور لحظه اي تعيين مي شود، وضعيت سيستم قدرت مشخص مي شود.

    2ـ فركانس و سرعت تغيير فركانس

    3.4.2 سيستم حفاظتي در سطح وسيع



    شكل 17: نماي كلي از سيستم هاي حفاظتي به كمك ماهواره

    ايده كلي در اين سيستم به اين صورت است كه ما ديگر درنقاطي كه مي خواهيم از سيستم حفاظت كنيم رله قرار نمي دهيم.و بجاي رله از سيستم هاي اندازه گيري فازوري استفاده مي كنيم كه اين سيستم مقدار ولتاژ وجريان وزاويه بين انها را در هر لحظه اندازه گرفته و به يك كامپيوتر مركزي ارسال مي كند.در اين كامپيوتر نرم افزاري هست كه كليه رله هايي كه ما در شبكه استفاده مي كنيم در ان مدل شده است. نرم افزار پس از اناليز كردن ديتاهاي ارسال شده نوع و محل خطا را تشخيس داده و به بريكر واقع در محل بروز خطا فرمان قطع مي دهد.استفاده از سيستم GPS))

    براي سنكرون كردن و ايجاديك زمان ثابت براي سيستمهاي اندازه گيري وسيستم مركزي است.چون زمان در حد ميكرو ثانيه براي سيستم هاي حفاظتي ما مهم است.وبا استفاده از اين روش راحت مي توان محل خطا را تشخيص داد و هر موقع كه بخواهيم مي توانيم تنظيم رله كه درواقع تنظيم كل شبكه است با تغيير رله مدل شده تغير دهيم.

    بزاي محاسبات در منطق اندازه گيري فازوري فرض كنيم كه شبكه الكتريكي ما با N باس و K اتصال بين گره ها به وصل شده است و هر اتصال با I, J متصل شده اند معادلات گره ها به صورت زير است .





    روابط اندازه گيري شده بين ولتاژ و جريان خطي است هنگامي كه PMUS استفاده مي شود اين معادلات به صورت زير است .



    فرمول رياضي اين مساله به صورت زير است



    W ماتريس تبديل شده كوواريانس است.فرض مي منيم كليه متغيرهاي اندازه گيري شده به هم وابسته باشد .حل معادله (46-3)به صورت زير است :





    حروف نوياني نشان دهنده نقاط ابتدا وانتهاي اتصال است و H به صورت زير است :



    كه در ان I ماتريس [N*N] است.وB از معادله 44-3 كه رابطه بين ولتاژو جريان و ادميتانس است به دست مي ايد

    مزاياي اين روش حل كردن تنها يك ماتريس وماتريس Gرا مي توانيم در حالت قطع بودن شبكه حساب كرد.

    مزيتهاي ديگر سيستم PSGuard به صورت زير است :

    1- نماي كلي از شبكه

    2- حالت گذراي پايداري شبكه

    3- پايداري فركانس

    بنابراين يك مرجعي براي ارتباط بين سيستمهاي حفاظتي PSGuard و سيستمهاي حفاظتي محلي ارائه مي كنيم و راه حلي براي جلوگيري مشكلات موجود پيدا كنيم.


     

     

    منوي اصلي
  • صفحه اصلي
  • فهرست مقالات
  • مطالب جديد
  • خبرنامه
  • نقشه سايت
  • طراحي وب
  • نسخه جديد سايت
  • جستجو
  • نسخه جديد سايت
  • پرسش و پاسخ
  •  

    مطالب جديد
     

         
    Copyright © 2003 - 2017 by AutoIR iranresearch , All rights reserved. www.iranresearch.com www.iranresearch.ir www.autoir.ir Designed by Ahmad Zeini
    کلیه حقوق مادی و معنوی این سایت autoir.ir می باشد