مهندسی برق
رله و حفاظت در سیستم های قدرت الکتریکی
آذر
رله‌های حفاظتی تجهیزات مهمی در شبکه‌های برق هستند که به طور دائم وضعیت الکتریکی اجزای شبکه را تحت نظر دارند و هنگامی که اختلالات مهمی از جمله اتصال‌کوتاه ، نقص عایقی و… رخ دهد، این اجزا را از مدار قطع می‌کنند (به طور مثال با ارسال فرمان قطع (تریپینگ) به یک مدار شکن(بریکر)).
انتخاب تجهیزات حفاظتی مناسب برای اجزای مختلف یک سیستم قدرت از مهم‌ترین گام‌ها در طراحی سیستم قدرت است. این مرحله به صورت یک مطالعه مستقل انجام نمی‌شود بلکه بخشی از فرایند طراحی سیستم قدرت است. هدف این راهنما نیز تسهیل در انتخاب مناسب‌ترین تجهیزات حفاظتی و بر اساس تجزیه و تحلیل رفتار تجهیزات الکتریکی (موتورها، ترانسفورماتورها و…) در حین وقوع خطا و پدیده‌های ایجاد شده ناشی از آن می‌باشد.
از جمله هدف‌های به کار‌گیری تجهیزات حفاظتی عبارتند از:
■ حفاظت اشخاص در برابر خطرات الکتریکی؛
■ جلوگیری از آسیب دیدن تجهیزات (یک اتصال‌کوتاه سه فاز بر روی باسبار فشار‌متوسط می‌تواند kg50 مس را در یک ثانیه ذوب کند و دما در مرکز قوس می‌تواند از ۱۰۰۰۰ درجه سانتیگراد فراتر رود)؛
■ محدود کردن تنش‌های مکانیکی، الکتریکی و حرارتی وارده بر تجهیزات؛
■ حفظ پایداری و تداوم سرویس‌دهی سیستم قدرت؛
■ حفاظت تاسیسات هم‌جوار (برای مثال با کاهش ولتاژ القایی در مدار‌های مجاور)؛
به منظور دستیابی به این اهداف، سیستم حفاظتی بایستی سریع، قابل اطمینان و هماهنگ باشد. با این حال هر سیستم حفاظتی محدودیت‌های خود را دارد، زیرا در ابتدا خطاها بایستی اتفاق بیافتند تا سیستم حفاظتی بتواند واکنش نشان دهد. بنابراین حفاظت نمی‌تواند از بروز اختلالات جلوگیری کند بلکه تنها می‌تواند اثرات و مدت زمان آنها را محدود کند. علاوه بر این، انتخاب سیستم حفاظتی اغلب یک مصالحه فنی و اقتصادی بین قابلیت دسترسی بهتر (تداوم سرویس‌دهی بهتر) و ایمنی بالاتر سیستم الکتریکی می‌باشد.
طراحی حفاظت سیستم قدرت
طراحی حفاظت برای یک سیستم قدرت می‌تواند به دو گام زیر تقسیم‌بندی شود:
■ طرح سیستم حفاظتی که مطالعه سیستم حفاظتی نیز نامیده می‌شود؛
■ تعیین تنظیمات مناسب برای هر رله که هماهنگی یا قابلیت تمایزحفاظتی نامیده می‌شود؛
در صورتی که خطا در خارج از ناحیه ای رخ دهد که تجهیز حفاظتی برای آن در نظر گرفته شده است سیستم حفاظتی عکس العمل از خود نشان ندهد و ادامه روند تغذیه با قطع حداقل بخش‌های شبکه برق انجام پذیرد. (در بهترین حالت فقط بخش آسیب دیده که خطا در آن رخ داده از شبکه برق جداسازی شود).
کتاب راهنمای حفاظت سیستم های قدرت به منظور آشنایی علاقه مندان به این موضوع به نشر و چاپ رسیده است:
بخش اول کتاب با عنوان راهنمای حفاظت سیستم‌های قدرت فشار‌متوسط بر اساس راهنمای کاربردی رله و حفاظت شرکت اشنایدر از شرکت‌های پیشرو بین المللی در صنعت برق تهیه گردیده است. در این بخش به مباحث کاربردی در زمینه رله و حفاظت سیستم‌های قدرت پرداخته می‌شود. آرایش سیستم‌های قدرت، زمین کردن نوترال، جریان‌های اتصال‌کوتاه، سنسورها، فانکشن‌های حفاظتی، هماهنگی حفاظتی، هماهنگی زمانی، هماهنگی جریانی، هماهنگی لاجیکی، هماهنگی حفاظت جهت‌دار، هماهنگی حفاظت دیفرانسیل، هماهنگی ترکیبی، حفاظت سیستم قدرت، تک ورودی، دو ورودی، حلقه باز، حلقه بسته، حفاظت باسبار، حفاظت خط و کابل ، حفاظت موتور ، حفاظت ژنراتور، حفاظت خازن،
بخش دوم با عنوان معیارهای تنظیمات حفاظتی کلیدهای محافظ فشار ضعیف که بر مبنای دستنامه شرکت ABB و منابع فنی دیگر تهیه شده، اطلاعات لازم در خصوص کلیدهای محافظ فشار ضعیف (مدارشکن- بریکر)، پارامترهای تعریف شده آنها، انواع حفاظت‌های ارائه شده، منحنی‌های حفاظتی مربوطه و نحوه تنظیمات، هماهنگی حفاظتی،… را به مهندس تاسیسات برق ارائه می‌دهد.
در میان کتاب‌های متعددی که در زمینه رله و حفاظت وجود دارد؛ این کتاب با چهره‌ای کاملا متمایز و به گونه‌ای مختصر و مفید مطالب کاربردی را ارائه کرده است. این کتاب نحوه محاسبات رله‌ها را بر خلاف سایر کتاب‌ها که بر پایه محاسبات سنگین دستی آموزش داده‌اند؛ به صورت شماتیکی و گرافیکی، به دور از هر گونه محاسبه عددی ارائه کرده است و برای مهندسان حفاظت که با نرم افزار‌های تخصصی رله ستینگ کار می‌کنند بسیار مفید خواهد بود.
لینک تهیه کتاب راهنمای حفاظت سیستم های قدرت