معرفی رله حفاظتی دیستانس و افت فاز

معرفی رله های حفاظتی

رله حفاظتی بخشی جدایی ناپذیر از هر سیستم الکتریکی است. هدف اساسی این تجهیزات حفاظت از سیستم و جداسازی سریع یک مشکل است به طوری که سایر بخش‌های مدار بتوانند به کار خود ادامه دهند. این ابزار های حفاظتی بیش از یک قرن است که در سیستم های برقی مورد استفاده قرار می گیرند. امروزه به لطف پیشرفت فناوری، انواع مختلفی از رله ها اختراع شده که هر کدام کاربرد های مخصوص به خود را دارند. رله های دیستانس یکی از مهم ترین رله های مورد استفاده در مدار های الکتریکی است.  رله از راه دور یا رله دیستانس یکی از انواع رله است که عملکرد آن به فاصله نقطه تغذیه تا نقطه عیب در مدار بستگی دارد. زمان عملکرد چنین رله ای تابعی از نسبت ولتاژ و جریان، یعنی امپدانس است. امپدانس بین رله و خطای موجود، به فاصله الکتریکی بین آنها بستگی دارد. نوع اصلی رله‌های فاصله یا دیستانس، رله‌های امپدانس و رله‌های راکتانس هستند.

ما در این مقاله به بررسی انواع مختلفی از رله های حفاظتی از جمله رله های دیستانس و رله های افت فاز می پردازیم. با ما همراه باشید.

اساس کار رله های دیستانس

اساس کار رله حفاظتی دیستانس با سایر اشکال رله های حفاظتی متفاوت است زیرا عملکرد آنها به مقدار جریان یا ولتاژ در مدار حفاظتی بستگی ندارد بلکه به نسبت این دو کمیت بستگی دارد. این یک رله دوگانه است که یکی از سیم‌پیچ‌های آن‌ به ولتاژ و سیم‌پیچ دیگر به جریان برق متصل می‌شود. المان جریان، یک گشتاور مثبت یا افزایشی تولید می کند در حالی که عنصر ولتاژ باعث ایجاد گشتاور منفی و تنظیم مجدد می گردد. این رله فقط زمانی کار می کند که نسبت ولتاژ و جریان کمتر از مقدار تنظیم شده باشد. در طول خطا، مقدار جریان افزایش می یابد و ولتاژ در نقطه خطا کاهش پیدا می کند. نسبت جریان و ولتاژ در نقطه ترانسفورماتور، اندازه گیری می شود. ولتاژ در ناحیه ترانسفورماتور به فاصله بین PT و خطا بستگی دارد.

اگر عیب و خطای موجود در مدار نزدیک به رله باشد، ولتاژ اندازه گیری شده کمتر است و اگر خطا دورتر باشد، ولتاژ اندازه گیری شده بیشتر نشان داده می شود. بنابراین، با فرض ثابت بودن امپدانس خطا، نسبت ولتاژ و جریان اندازه‌گیری شده از محل رله قابل مقایسه با فاصله بین محل نصب رله و نقطه خطا در طول مدار است. از این رو چنین حفاظتی، حفاظت از راه دور یا حفاظت امپدانس نامیده می شود. این نوع از رله های حفاظتی دارای سرعت بالایی بوده و به سادگی قابل اعمال هستند. می توان از آن به عنوان حفاظت اولیه و همچنین به عنوان رله پشتیبان در مدار استفاده کرد.

کاربرد رله حفاظتی دیستانس

رله حفاظتی دیستانس هم برای حفاظت از خطای فاز و هم برای حفاظت از خطای زمین استفاده می شود و سرعت بالایی برای تشخیص و برطرف کردن عیب و خطا در مدار دارد. همچنین مستقل از تغییرات جریان هستند و این عامل موجب شده چندان تحت تأثیر تغییر ظرفیت و پیکربندی سیستم قرار نگیرند. رله حفاظتی از راه دور به طور گسترده ای برای حفاظت از خطوط انتقال AC ولتاژ بالا و خطوط توزیع استفاده می شود. این نوع رله ها دارای مزایایی هستند که موجب شده در بسیاری از مدارها مورد استفاده قرار گیرند:

در مقایسه با رله اضافه جریان، حفاظت سریع تری را ارائه می دهد.

دارای تنظیمات دائمی بدون نیاز به تنظیمات مجدد است.

رله حفاظتی دیستانس دارای خطای کمتری نسبت به سایر رله ها است.

رله حفاظتی از راه دور معمولا برای تامین حفاظت اولیه یا اصلی و حفاظت پشتیبان برای خط انتقال AC و خط توزیع جریان در برابر خطاهای سه فاز، خطاهای فاز به فاز و خطاهای فاز به زمین استفاده می‌شود.

رله مانیتورینگ فاز یا رله افت فاز

رله حفاظتی افت فاز عدم وجود فاز را در یکی از پایانه های یک سیستم سه فاز تشخیص می دهد. وقتی رله اتلاف فاز را در یکی از سه فاز تشخیص داد، مدار را در قسمت خروجی قطع می کند. رله اتلاف فاز در سیستمی استفاده می شود که برای عملکرد عادی به سه فاز نیاز دارد. اگر یک یا چند فاز وجود نداشته باشد، کل سیستم کار نمی کند. به همین دلیل این رله ها اقدامات پیشگیرانه موثری برای قطعات الکتریکی و الکترونیکی هستند. به عنوان مثال، یک دستگاه مخلوط کن برای عملیات اختلاط خود از یک موتور سه فاز استفاده می کند. اگر سه فاز نباشد، موتور کار نخواهد کرد. علاوه بر کاربردهای موتور، رله های اتلاف فاز در کاربردهای ترانسفورماتور و ژنراتور استفاده می شوند. آنها به عنوان اجزای کنترل در برنامه های AC سه فاز، 380 تا 400 ولت استفاده می شوند.

تفاوت رله حفاظتی و رله ایمنی

نمونه رله هایی که در قسمت های قبل بررسی شدند، از جمله رله های حفاظتی به شمار می روند. در مقابل رله حفاظتی، رله کنترل یا رله ایمنی قرار دارد. رله های حفاظتی و ایمنی اغلب با هم اشتباه گرفته می شوند زیرا عمدتا به عنوان مکانیزم حفاظتی در سیستم ها و ماشین های صنعتی استفاده می گردند. این دو نوع رله با هم متفاوت بوده و اجرای آنها نیز با یکدیگر متفاوت است. در ادامه مقایسه مختصری از هر دو رله وجود دارد:

عملکرد رله حفاظتی به متغیرهای خارجی مانند ولتاژ یا جریان بستگی دارد. از طرف دیگر رله های ایمنی منحصرا به عنوان وسایل ایمنی برای تشخیص خطرات موجود در مدار طراحی شده اند.

رله های حفاظتی به اجزای خارجی مانند ترانسفورماتور جریان برای ادغام در سیستم الکتریکی نیاز دارند. رله های ایمنی را می توان به طور مستقیم برای کنترل و پردازش بیشتر یا خودکار کردن فرآیند استفاده کرد.

رله های محافظ عموما در یک تابلوی الکتریکی مشابه سایر قطعات الکتریکی یا الکترونیکی معمولی نصب می شوند. نصب رله ایمنی به ابعاد فیزیکی مناسب برای پوشش و تشخیص عیب نیاز دارد.

نمونه هایی از رله های حفاظتی عبارتند از خطاهای زمین، نشت زمین و اضافه ولتاژ، همانطور که در مقالات قبلی توضیح داده شد. رله های ایمنی وجود یک وسیله ایمنی فعال مانند پرده نور، زنجیر کششی یا دکمه توقف اضطراری (ایست) را بررسی می کنند.

ابزار های حفاظتی بیش از یک قرن است که در سیستم های برقی مورد استفاده قرار می گیرند. امروزه به لطف پیشرفت فناوری، انواع...