معرفی رله حفاظتی استاتیک

معرفی رله استاتیک

رله حفاظتی استاتیک نوعی از رله است که هیچ بخش متحرکی ندارد. در واقع رله ای که حاوی هیچ قسمت متحرکی نباشد به عنوان رله استاتیک شناخته می شود. در این نوع رله ها خروجی توسط اجزای استاتیکی مانند مدار مغناطیسی، الکترونیکی و غیره به دست می آید. رله ای که از رله استاتیکی و الکترومغناطیسی تشکیل شده است نیز رله استاتیک نامیده می شود زیرا واحدهای ایستا پاسخ را دریافت می کنند و رله الکترومغناطیسی فقط برای سوئیچینگ استفاده می شود.

معرفی رله های حفاظتی استاتیک در اوایل دهه 1960 آغاز شد. طراحی آنها بر اساس استفاده از دستگاه های الکترونیکی آنالوگ به جای سیم پیچ و آهنربا بود. در  نسخه‌های اولیه این رله ها از دستگاه‌های مجزا مانند ترانزیستورها و دیودها در ارتباط با مقاومت‌ها، خازن‌ها، سلف‌ها و غیره استفاده می‌کردند، اما پیشرفت در الکترونیک امکان استفاده از مدارهای مجتمع خطی و دیجیتال را در نسخه‌های بعدی رله های استاتیک فراهم کرد.

اساس کار رله حفاظتی استاتیک

اجزا رله حفاظتی استاتیک در شکل زیر نشان داده شده است. ورودی ترانسفورماتور جریان به خط انتقال متصل می شود و خروجی آنها به یکسو کننده ارسال می گردد. یکسو کننده تصحیح سیگنال ورودی و ارسال آن به واحد اندازه گیری را انجام می دهد. واحد اندازه گیری یکسو کننده دارای مقایسه کننده و آشکارساز است. سیگنال خروجی از واحد رله تنها زمانی بدست می آید که سیگنال به مقدار آستانه برسد. خروجی واحد اندازه گیری رله به عنوان ورودی تقویت کننده عمل می کند. تقویت کننده سیگنال را تقویت می کند و خروجی را به دستگاه های خروجی می دهد. دستگاه خروجی تنها زمانی که رله کار می کند سیم پیچ را فعال می کند. خروجی از دستگاه‌های خروجی تنها زمانی به دست می‌آید که اندازه‌گیری، مقدار کاملا مشخصی داشته باشد. دستگاه خروجی فعال می شود و فرمان قطع را به مدار می دهد.

رله حفاظتی استاتیک فقط به سیگنال الکتریکی پاسخ می دهد. مقادیر فیزیکی دیگر مانند دمای گرما و غیره ابتدا به سیگنال الکتریکی آنالوگ و دیجیتال تبدیل می شوند و سپس به عنوان ورودی برای رله عمل می کنند.

مزایای رله استاتیک

در زیر به مزایای رله های حفاظتی استاتیک اشاره شده است:

رله حفاظتی استاتیک توان بسیار کمتری مصرف می کند و موجب کاهش اندازه گیری بار و افزایش دقت آنها می گردد.  

رله حفاظتی استاتیک پاسخ سریع، عمر طولانی، قابلیت اطمینان و دقت بالایی دارد و همچنین ضد ضربه می باشد.

زمان ریست رله استاتیک بسیار کوتاه است.

هیچگونه مشکل ذخیره حرارتی ایجاد نمی کند.

رله حفاظتی استاتیک سیگنال ورودی را تقویت می کند و حساسیت آنها را افزایش می دهد.

احتمال آسیب در این رله کمتر است.

رله حفاظتی استاتیک می تواند به راحتی در مناطق زلزله خیز عمل کند زیرا مقاومت بالایی در برابر ضربه دارند.

برای سیستم‌های حفاظتی و نظارت یکپارچه، رله‌های استاتیکی قابل برنامه‌ریزی با ریزپردازنده ترجیح داده می‌شوند.

محدودیت های رله استاتیک

اجزای مورد استفاده توسط رله حفاظتی استاتیک نسبت به تخلیه های الکترواستاتیک بسیار حساس تر هستند. تخلیه الکترواستاتیکی به معنای جریان ناگهانی الکترون ها بین اجسام باردار است. بنابراین تعمیر و نگهداری ویژه ای برای قطعات این رله مورد نیاز است تا  تا تحت تأثیر تخلیه های الکترواستاتیک قرار نگیرد. رله استاتیک به راحتی تحت تاثیر نوسانات ولتاژ بالا قرار می گیرد، بنابراین برای جلوگیری از آسیب های ناشی از افزایش ولتاژ باید اقدامات احتیاطی انجام شود. از دیگر محدودیت های این رله می توان به موارد زیر اشاره کرد:

عملکرد رله های حفاظتی استاتیک به اجزای الکتریکی بستگی دارند.

رله حفاظتی استاتیک ظرفیت اضافه بار کمتری دارد.

رله های حفاظتی استاتیک در مقایسه با رله الکترومغناطیسی هزینه بیشتری دارند.

ساختار رله های حفاظتی استاتیک به راحتی تحت تأثیر تداخل های اطراف قرار می گیرند.

انواع رله حفاظتی استاتیک

در نتیجه گسترش زیاد سیستم های انتقال و توزیع برق در طول سی سال گذشته و با ظهور نیروگاه های بسیار بزرگ و سیستم های به هم پیوسته، وظیفه تحمیل شده بر تجهیزات حفاظتی بیش از پیش شدیدتر شده است. از این رو انواع مختلفی از رله های استاتیک وجود دارند که هر کدام دارای ویژگی های خاص خود می باشند:

رله‌های الکترونیکی: رله‌ های حفاظتی الکترونیکی اولین رله‌هایی بودند که در سری رله‌ حفاظتی استاتیک ساخته شدند. قدمت آنها به اوایل سال 1928 باز می گردد، زمانی که فیتزجرالد یک رله آزمایشی حامل جریان را ارائه کرد که موجب حفاظت واحد خط انتقال جریان می شد. این رله ها دارای مزایایی مانند عدم وجود اینرسی مکانیکی و کنتاکت های پرش، عملکرد سریع، تعمیر و نگهداری کم به دلیل عدم وجود قطعات متحرک و ... می باشند.

رله اثر هال: رله اثر هال به عنوان یک مقایسه کننده فاز استفاده می شود. این اثر در نیمه هادی های خاصی مانند آرسنید ایندیم، آنتیموناید ایندیم، فسفات ایندیم و غیره بسیار دیده می شود.

رله‌های استاتیک پایه: رله‌ حفاظتی استاتیک پایه به رله‌ای اطلاق می‌شود که در آن اندازه‌گیری یا مقایسه کمیت‌های الکتریکی در یک شبکه استاتیکی انجام می‌شود که برای دادن سیگنال خروجی جهت قطع مدار در هنگام عبور از یک مقدار آستانه طراحی شده است. در این رله ها سیگنال خروجی یک دستگاه خاموش کننده را فعال می کند که ممکن است الکترونیکی، نیمه هادی یا الکترومغناطیسی باشد.

رله مبدل (رله تقویت‌کننده مغناطیسی): از آنجایی که رله‌ حفاظتی در حال حاضر عملکردهای بسیار پیچیده‌تری را انجام میدهد، بسیاری از انواع آنها از نظر مکانیکی بسیار پیچیده بوده و از این رو ساختن و نگهداری آنها پرهزینه و دشوار است. رله مبدل یک رله ساده است که امکان کاهش  پیچیدگی الکترومکانیکی را فراهم کرده و مطابق با برهم کنش شارها و جریان ها به روشی کاملا قابل پیش بینی عمل می کند. رله‌های مبدل از نظر مکانیکی بسیار ساده هستند. اگرچه برخی از آنها ممکن است از نظر الکتریکی کمی پیچیده به نظر برسند، اما این نکته بر قابلیت های آنها تاثیر منفی نمی‌گذارد، زیرا عملکرد آنها عمدتا به اجزای ساکن بستگی دارد. در نتیجه ساخت و آزمایش آنها نسبت به رله های الکترومکانیکی آسان تر است و نگهداری آنها هزینه چندانی ندارد.

رله‌های ترانزیستوری: اینها رایج‌ترین نوع رله‌های حفاظتی استاتیکی هستند، به طوری که وقتی می‌گوییم رله‌های استاتیک، می‌توانیم با خیال راحت فقط رله‌های ترانزیستوری را تصور کنیم. ترانزیستوری که مانند یک دریچه الکترونیکی عمل می کند می تواند بر اکثر محدودیت های ایجاد شده توسط رله های الکترونیکی غلبه کند.

رله حفاظتی استاتیک نوعی از رله است که هیچ بخش متحرکی ندارد. در واقع رله ای که حاوی هیچ قسمت متحرکی نباشد به عنوان رله استاتیک شناخته می شود. در...