رله حفاظتی

رله‌ها یا تجهیزات حفاظتی ، دستگاه‌هایی هستند که با قطع مدار و باز کردن کلیدهای قدرت، کارحفظ کالاها و دستگاه‌های سیستم توان در برابر آسیب و اتصالیها انجام می‌دهند. پیش از اینکه کلید توان بتواند باز شود، سیم پیچی کنشگر آن باید روشن شود این روشن شدن از سوی رله‌ها انجام می‌پذیرد. رله به دستگاهی گفته می‌شود که در پی دگرگونی اندازه برقی مانند ولت و گردش یا اندازه فیزیکی مانند دما و جابجایی روغن (در رله بوخهولتس) برانگیخته شده و مایه به کار افتادن دستگاه‌های دیگر و در پایان باز شدن چرخه از سوی کلید توان (در سیستم تولید و انتقال و پخش) یا دژنکتور می‌گردد.
بنابراین از سوی رله قسمت معیوب از شبکه جداسازی شده و مانع از آن می‌شود که دیگر بخش‌های سالم شبکه همچنان به کار خود ادامه دهند و پایداری و استواری شبکه به همان حالت پیشین نگهداشته شود. کالاها و دستگاه‌ها در برابر آسیب و اتصالی‌ها پناه داده شده و اندازه آسیب‌های درونی به آن‌ها محدود می‌گردد.
پدید آمدن اتصالی‌ها و تاثیرات آن
به دو علت زیر اتصالی‌ها می‌توانند پدید آیند
الف – تاثیرات درونی: تاثیرات درونی که باعث از کار افتادن و از بین رفتن دستگاه‌ها یا توان‌راه‌ها (خطوط انتقال انرژی) و سامانه‌های پخش (توزیع) می‌شود به اینگونه‌اند:
پوسیدن بخش‌های جداگر در یک منبع تولید (ژنراتورها)، ترانسفورماتور، خط، کابل و دیگر بخش‌ها. این آسیب‌ها می‌تواند به دلیل پیرشدگی عایق‌ها، نبود آراستگی درست، ساخت نادرست یا نصب نادرست عایق‌ها باشد.
ب – تاثیرات بیرونی: تاثیرات بیرونی دارای تاثیرات فراوانی است از آن جمله آذرخش، اضافه ولتاژها که باعث پدید آمدن گرما شود، برف و باران، باد و توفان، شاخه درختها، جانوران و پرندگان، به پایین افتادن چیزی به اشتباه در کردار و آسیب‌هایی که از سوی مردم بوجود می‌آید و غیره. هنگامی که یک اتصالی در چرخه رخ دهد، جریان افزایش یافته و ولتاژ (ناهمسانی پتانسیل) کاهش پیدا می‌کند افزایش جریان، گرمای فراوانی را پدیدآورده که می‌تواند به آتش‌سوزی یا انفجار بینجامد. اگر اتصالی به‌گونه آذرخش باشد می‌تواند آسیب فراوانی به همراه داشته باشد.
برای نمونه اگر آذرخشی بر روی خطوط انتقال پدید آمده و زود زدوده نشود سیم خط انتقال را سوزانده و باعث پاره شدن آن خواهد شد و پیآمد آن نبود برق برای زمان دراز خواهد بود. کاهش ولتاژ که در پی یک اتصالی پدید می‌آید برای دستگاه‌های برقی بسیار زیان‌آور است و اگر این ولتاژ کم برای چندین ثانیه ادامه داشته باشد، ژنراتورها از کار بازایستاده، و منابع تولید برق نا به سامان و ناآراسته خواهد شد پس با رخداد جریان زیاد و ولتاژ کم به سبب اتصالی در چرخه می‌بایست به تندی اتصالی پیدا و زدوده شود و گردش ولتاژ به حالت عادی بازگردانده شود.
رله‌های جریانی
رله‌های جریانی برای حفظ شبکه‌های برقی در برابر خطر ناشی از جریان بکار می‌روند.
بیشتر آسیب‌هایی که از سوی رله‌های جریانی شناسایی داده می‌شوند به این‌گونه است:
اتصال کوتاه در شبکه
اضافه جریان
اضافه بار
جریان نشتی (خطای زمین)
ناهمسانی جریان سه فاز
کاهش بار
افزایش زمان راه اندازی
قفل شدن روتور
رله اتصال کوتاه و اضافه جریان و اتصالی زمین
نخستین و یکی از برجسته‌ترین حفاظت‌هایی که در یک سیستم الکتریکی، حفاظت اتصال کوتاه و اضافه جریان و ارت فالت می‌باشد. این حفاظت‌ها با حفاظت اضافه بار تفاوت آشکاری دارد چون حفاظت اضافه بار بر پایه ظرفیت گرمای واحد می‌باشند.
در این گونه پناه، گردش سه فاز از سوی سه دانه ترانسفورمر گردش حس می‌گردند و به رله فرستادن می‌یابند و بر پایه آن پناه انجام می‌گیرد. درباره پناه بالا خمش برش رله از ارزش بسیار بالایی برخوردار است زیرا پناه درست بر پایه آن انجام می‌گیرد. این رله‌ها می‌توانند دارای دو گروه خمیدگی برش باشند:
نوع زمان ثابت که پارامتر گردش و زمان به هم وابستگی ندارند و به‌گونه جداگانه آراسته می‌گردند و رله بر پایه گردش آرایش در زمان آراسته شده فرمان برش را می‌فرستد.
نوع زمان کاهشی که در این حالت زمان برش رله با یک خمش به گردش گذری از رله وابسته می‌باشد.
به این گونه که هر چه گردش گذری از رله بیشتر گردد زمان برش رله کمتر خواهد بود. بسته به رفتار و نوع بهره‌گیری از رله خمش‌های استانداردی برای این رله‌ها شناختار می‌گردد که بشرح زیر است: Standard Inverse Curve (SIT)Very Inverse Curve (VIT)Extremely Inverse Curve (EIT)Ultra Inverse Curve (UIT) پناه سیستم‌های فرهی از ارزش بسیار فراوانی برخوردار است و امروزه کمپانی‌های فراوانی پادرراه برنامه‌ریزی و ساخت پناه افزارها می‌باشند. برخی از کمپانی‌های شناخته شده که در این زمینه دست به کار می‌باشند را شناسایی می‌کنیم.
Siemens , Alstom , ABB , GE Power , Schneider , CEE , Reyroll
ویژگی‌های یک پناه افزار
روی هم رفته رله پناه افزار باید دارای ویژگی‌های زیر باشند:
سرعت رفتار: این پارامتر در پناه افزار بسیار ارزشمند است چون پناه افزار هنگام گزند بایستی هرچه زودتر بخش‌های آسیب دیده را از بخش‌های درست جدا نمایند.
ریزسنجی (حساسیت): این پارامتر به کمترین گردشی که مایه برش رله می‌گردد برمی‌گردد.
شناسایی و گزینش در شرایط گزند: این پارامتر نیز بسیار برجسته است زیرا در شبکه‌هایی که دارای چند باس بار و پناه افزار هستند هنگام رخداد گزند می‌باید بخش آسیب دیده به درستی شناسایی شده و از شبکه جدا گردد و بخش‌های درست کار خود را دنبال کنند.
پایداری: این پارامتر به این بازمی‌گردد که یک پناه افزار به همه گزندهایی که در کران پناهی خود به درستی واکنش نشان دهد و در برابر گزندهای بیرون از این کران واکنش نشان ندهد.
دسته‌بندی پناه افزارها بر پایه پارامترهای اندازه‌گیری
الف) رله‌های گردشی: این رله‌ها بر پایه اندازه گردش ورودی به رله رفتار می‌کند. حال این گردش می‌تواندگردش در فازها، گردش در سیم نول، برآیند جبری گردشهای فازها باشد (رله‌های گردش بالا – رله‌های ارت فالت و ….) و گردش ورودی رله می‌تواند کاستی دو یا چند گردش باشد (رله‌های دیفرانسیل و رستریکت ارت فالت)
ب) رله‌های ولتاژی: این رله‌ها بر پایه ولتاژ ورودی به رله عمل می‌کند این ولتاژ می‌تواند ولتاژ فازها باشد (رله‌های افزوده یا کمبود ولتاژ و ….) یا می‌تواند برآیند جبری چند ولتاژ باشد (رله دگرگونی جای نوک تلاقی بردارهای سه فاز)
ج) رله‌های فرکانسی: این رله‌ها بر پایه بسامد ولتاژ ورودی عمل می‌کند (رله‌های افزایش و کمبود فرکانس) د) رله‌های توانی: این رله‌ها بر پایه توان عمل می‌کنند برای نمونه رله‌هایی که جهت توان را اندازه‌گیری می‌کنند یا رله‌هایی که توان اکتیو و راکتیو را اندازه‌گیری می‌کنند.
ه) رله‌های سویدار: این رله‌ها از گونه رله‌های توانی هستند که بر پایه کنج بین بردارهای ولتاژ و گردش کار می‌کنند مانند رله‌های افزوده گردش سویدار که در توانراه‌های چند سویه تغذیه زنجیره‌ای و پارالل بکار می‌روند یا رله‌های سویدار توان که برای پرهیز از چرخاکی شدن آفریدار هنگام برش کوپلینگ آن بکار می‌رود.
و) رله‌های ناگذراییی (امپدانسی): مانند رله دیستانس که در توانراه‌ها کاربرد فراوانی دارند.
ز) رله‌های وابسته به اندازه‌های فیزیکی: مانند گرما – فشار – سطح آبینه‌ها (مایعات) و …. مانند رله بوخ هلتس ترانسفورمرها
ح) رله‌های ویژه: رله‌هایی هستند که برای خواست‌های ویژه به کار می‌روند همچون رله شناسایی گزند کلید – رله پاییدن چرخه تریپ بریکر – رله لاک اوت و …..
ANSI CODE
ردیف
نام فارسی و لایتن رله‌های حفاظتی
کداستاندارد
ANSI
توضیح مختصر نحوه عملکرد
۱
رله راه‌انداز تاخیری یا رله وصل‌کننده
TIME DELAY STARTING OR
CLOSING RELAY
۲
یکی از رله‌های کمکی بوده که با تاخیر عمل کرده و باعث ارسال فرمان وصل دیگر رله‌ها می‌شود.
۲
رله اینترلاک
CHECKING OR INTERLOCKING RELAY
۳
این رله شرایط لازم جهت تغییر وضعیت کلید را کنترل نموده در صورت برقراری شرایط، دیژنکتور یا سکسیونر قادر به تغییر وضعیت خواهد بود.
۳
کنتاکتور اصلی
MASTER CONTACTOR
۴
این کنتاکتور در مدار اصی قرار داشته و دارای بالاترین توان قطع و وصل در مدار می‌باشد.
۴
رله دیستانس (فاصله‌یاب)
DISTANCE RELAY
۲۱
این رله با اندازه‌گیری مقدار امپدانس دیده شده در شبکه در صورت کاهش آن از میزان تنظیمی (در زمان بروز خطای فازها) عمل می‌کند.
۵
رله دیستانس (فاصله‌یاب)
DISTANCE RELAY
N21
این رله با اندازه‌گیری مقدار امپدانس دیده شده در شبکه در صورت کاهش آن از میزان تنظیمی (در زمان بروز خطای فاز و زمین) عمل می‌کند.
۶
رله افزایش شار مغناطیسی
OVER FLUX RELAY
۲۴
بر اثر افزایش بیش از حد شار مغناطیسی ترانسفورماتور ناشی از افزایش ولتاژ و تغییر سریع فرکانس عمل می‌نماید.
۷
رله چک‌کننده حالت سنکرون
SYNCHRONIZING CHECK RELAY
25
هرگاه حالت سنکرون دو شبکه ایجاد گردد عمل می‌کند(جهت برقراری لاجیک 2 از 3 یا …).
۸
رله افزایش درجه حرارت روغن
OIL TEMPERATURE RELAY
26
در صورت افزایش درجه حرارت روغن ترانس بیش از حد تنظیمی عمل می‌نماید.
۹
رله کاهش ولتاژ
UNDER VOLTAGE RELAY
۲۷
در صورت کاهش ولتاژ بیش از حد تنظیمی عمل می‌نماید.
۱۰
رله توان اکتیو
ACTIVE POWER RELAY
32P
این رله جهت عبور توان را کنترل نموده و در صورت مغایرت آن با جهت موردنظر عمل می‌نماید.
۱۱
رله توان راکتیو
REACTIVE POWER RELAY
32Q
این رله جهت عبور توان را کنترل نموده و در صورت مغایرت آن با جهت موردنظر عمل می‌نماید.
۱۲
رله کاهش توان یا جریان
UNDER CURRENT OR UNDER POWER RELAY
۳۷
در صورت کاهش مقدار جریان یا توان از حد تنظیم شده عمل می‌نماید.
۱۳
رله مولفه منفی جریان
PHASE UNBALANCE CURRENT RELAY
۴۶
در صورت ایجاد نامتعادلی جریان بین فازها و بوجود آمدن مولفه منفی عمل می‌کند.
14
زله مولفه مثبت ولتاژ
VOLTAGE UNBALANCE RELAY
47
در صورت جابجایی فاز یا ایجاد اختلاف زاویه ولتاژی عمل می‌کند
15
رله حرارتی (اضافه بار)
THERMAL OVERLOAD RELAY
۴۹
در صورت وجود اضافه بار و برمبنای درجه حرارت(موتور و ترانس) بیش از حد تنظیمی عمل می‌نماید.
16
رله افزایش درجه حرارت سیم پیچ
WINDING TEMPERATURE RELAY
۴۹
هرگاه درجه حرارت سیم پیچ ترانسفورماتور از حد تنظیم شده فراتر رود عمل می‌کند.
17
رله جریان زیاد لحظه‌ای
INSTANTANEOUS OVER CURRENT RELAY
۵۰
این رله در صورت بروز اتصالی‌های شدید در تجهیزات شبکه به صورت آنی عمل می‌نماید.
18
رله جریان زیاد تاخیری
TIME OVER CURRENT RELAY
۵۱
در صورت بروز اتصالی‌های فاز با فاز یا نوترال در تجهیزات شبکه به صورت تاخیری عمل می‌نماید.
19
رله اتصال زمین لحظه‌ای
TIME DELAY OVERCURRENT RELAY
50N
در صورت بروز اتصالی فازبا زمین به صورت آنی عمل می‌نماید.
20
رله اتصال زمین تاخیری
TME DELAY EARTH FAULT RELAY
51N
در صورت بروز اتصالی فازبا زمین به صورت تاخیری و بر اساس منحنی حفاظت عمل می‌کند.
۲۲
کلید قطع‌کننده مدار متناوب
A.C. CIRCULT BREAKER
۵۲
کلید قرار گرفته در مدارات AC برای قطع زیربار
۲۳
رله ضریب قدرت
POWER FACTOR RELAY
۵۵
این رله با تغییر ضریب قدرت از حد تنظیم شده عمل می‌نماید.
۲۴
رله اضافه ولتاژ
OVER VOLTAGE RELAY
۵۹
این رله در صورت نامتعادل شدن ولتاژها یا جریان‌ها عمل می‌نماید.
۲۵
رله نامتعادلی ولتاژها یا جریان‌ها
VOLTAGE OR CURRENT UNBALANCE RALAY
۶۰
این رله در صورت نامتعادل شدن ولتاژها یا جریان‌ها عمل می‌نماید.
۲۶
رله عملکرد فیوز
FUSE FAILURE RELAY
۶۰
هرگاه در مد ار ثانویه ترانسفورماتورهای ولتاژ اشکالی بوجود آمده و باعث قطع کلید  فیوز گردد، این رله عمل می‌نماید.
۲۷
رله بوخهولتز
BUCHHOLTZ RELAY
۶۳
این رله در زمانی که در داخل ترانسفورماتور گاز ایجاد شده یا چرخش سریع روغن بوجود آید عمل می‌کند.
۲۸
رله دریچه انفجار
PRESSURE RELIEF RELAY
D62
این رله در زمانی که فشار داخل تانک اصلی ترانسفورماتور از حد تعیین شده تجاوز نماید عملکرد دارد.
۲۹
رله اتصال زمین محدوده
RESTRICTED EARTH FAULT
۶۴
N87
این رله در زمانی که در محدوده کار رله اتصال زمین به وجود آید، عمل می‌کند.
۳۰
رله حفاظتی اتصال زمین (ولتاژ باقی‌مانده)
(RESIDUAL VOLTAGE) EARTH FAULT RELAY
۶۴
این رله در صورت ایجاد ولتاژی بیش از حد تنظیمی در نوترال ترانسفورماتور یا ژنراتور عمل می‌کند.
۳۱
رله اضافه جریان جهت‌دار
DIRECTIONAL OVER CURRENT RELAY
۶۷
در صورت بروز اتصالی فازها در جهت دید رله مطابق تنظیمات رله عمل خواهد کرد.
۳۲
رله اتصال زمین جهت‌دار
DIRECTIONAL EARTH FAULT RELAY
C67
در صورت بروز اتصالی فاز با زمین در جهت دید رله عمل خواهد کرد.
۳۳
رله بلوک (مسدود)‌کننده
BLOCKING RELAY
۶۸
این رله در صورت تحریک، یک یا چند عملکرد را بلوکه (مسدود) خواهد نمود.
۳۴
رله سطح روغن
OIL LEVEL RELAY
۷۱
هرگاه سطح روغن ترانسفورماتور به هر دلیل از حد تنظیمی افزایش یا کاهش یابد، عمل می‌کند.
۳۵
رله آلارم
ALARM RELAY
۷۴
تحریک این رله منجر به برقراری آلارم خواهد شد.
۳۶
رله کنترل مدار قطع دیژنکتور
TRIP CIRCUIT SUPERVISION RELAY
۷۴
هرگاه در مدار کنترل قطع و وصل دیژنکتور اشکالی بوجود آید، عمل می‌کند.
۳۷
رله جریان زیاد (DC)
D.C. OVER CURRENT RELAY
۷۶
در صورت افزایش جریان DC به بیش از حد تنظیمی، این رله عمل خواهد کرد.
۳۸
رله عمل‌کننده با سیگنال رله پروتکشن
TELEPROTECTION OPERATING RELAY
۷۷
رله مشخص‌کننده عمل سیتسم تله پروتکشن
۳۹
رله اندازه‌گیری زاویه فاز
PHASE ANGLE MEASURING RELAY
۷۸
این رله زاویه فاز بین دو پارامتر را اندازه‌گیری و در صورت خارج بودن از محدوده تنظیمی عمل خواهد کرد.
۴۰
رله وصل مجدد
RECLOSING RELAY
۷۹
این رله در صورت قطع خودکار فیدر ناشی از خطاهای مجاز به وصل مجدد، عمل می‌کند.
۴۱
رله فرکانسی
FREQUENCY RELAY
۸۱
در صورت تغییر فرکانس شبکه از حد مجاز عمل می‌نماید.
۴۲
رله انتخاب‌کننده (کنترل اتوماتیک)
یا انتقال دهنده عمل کنترل
AUTOMATIC SELECTIVE RELAY TRANSFER OR CONTROL
۸۳
با تحریک این رله و بسته به شرایط پیش‌بینی شده یکی از دو وضعیت (عملکرد اتوماتیک رله) یا (انتقال فرمان به واحدی دیگر) انتخاب می‌شود.
۴۳
رله دریافت سیگنال تریپ از طریق سیم پیلوت یا کاربر
CARRIER OR PILOT WIRE RECEIVE RELAY
۸۵
این رله در صورت دریافت سیگنال قطع از پست مقابل از طریق کابل پیلوت یا کاریر نسبت به قطع کلید اقدام می‌نماید.
۴۴
رله لاک اوت (قفل‌کننده)
LOCKING OUT RELAY
۸۶
در صورت عملکرد سیستم حفاظتی که مبین اشکال در تجهیزات شبکه یا آسیب دیدگی آن‌ها باشد فرمان وصل فیدر را مسدود می‌نماید.
۴۵
رله دیفرانسیل (تفاضلی)
DIFFERENTIAL PROTECTIVE RELAY
۸۷
این رله در صورت عدم توازن جریان‌های ورودی و خروجی عمل می‌نماید.
۴۶
رله دیفرانسیل ترانسفورماتور
TRANSFORMER DIFFERENTIAL RELAY
T87
در صورت عدم توازن بین جریان‌های ورودی و خروجی ترانسفورماتور که ناشی از بروز خطا در داخل آن است عمل می‌نماید.
۴۷
رله دیفرانسیل خط یا کابل
LINE DIFFERENTIAL RELAY
L87
در صورت اختلاف بین جریان ابتداء و انتهای خط یا کابل عمل می‌کند.
۴۸
رله کنترل اتوماتیک ولتاژ
AUTOMATIC VOLTAGE REGULATOR RELAY
۹۰
وظیفه این رله، ثابت نگهداشتن ولتاژ ثانویه ترانسفورماتور از طریق کنترل تپ‌ها می‌باشد.
۴۹
رله فرمان قطع
TRIP RELAY
۹۴
این رله در مسیر فرمان رله اصلی قرار گرفته و از طریق آن کویل قطع دیژنکتور تحریک می‌گردد.
۵۰
رله فاصله یاب
FAULT LOCATOR RELAY
۹۶
این رله می‌تواندفاصله محل اتصالی بوجود آمده روی خطوط از محل پست را تعیین نماید.
این رله‌ها در دو نمونه مکانیکی و میکروکنترلری تولید و به بازار صنعت عرضه می‌شوند که رله‌های مکانیکی در صنایع قدیمی مورد استفاده قرار گرفته و به تدریج در حال جایگزینی با رله‌های میکروکنترلر هستند.
قابلیت زمان ثبت خطا، اندازه‌گیری میزان پارامترهای خطا (به عنوان مثال میزان جریان اتصال کوتاه) و سرعت عملکرد بسیار بالا از جمله ویژگی‌های بارز رله‌های میکروکنترلری می‌باشد.
بسته‌بندی رله‌ها
رله‌های حفاظتی ممکن است به صورت تکی یا به صورت مولتی فانکش (چند رله در یک بسته‌بندی) عرضه شوند، در رله‌های مولتی فانکشن کاربر می‌تواند حفاظت‌های مختلف را با استفاده از یک رله بر روی سیستم خود اعمال کند