انواع رله ها و كاربرد آنها

حفاظت:

كليه تجهيزات مورد استفاده جهت تشخيص و مكان يابي خطا و همچنين ايجاد فرمان براي برطرف كردن خطا از سيستم قدرت جزو وسايل حفاظتي محسوب مي شوند. ونيز بر همين مبنا وسيله اي را كه براي تشخيص قسمت معيوب تاسيسات الكتريكي و يا براي توليد سيگنال خطر در حالت وقوع خطا يا شرايط غيرعادي طراحي شده باشد، رله حفاظتي مي نامند. يا به عبارتي رله اصولاً به دستگاهي گفته مي شود كه در اثر كميت الكتريكي و يا كميت فيزيكي مشخصي، تحريك مي شود و موجب به كار افتادن دستگاه يا دستگاه هاي الكتريكي ديگري مي شود.

همچنين تركيبي ازوسائل حفاظتي كه درشرايط غيرعادي براي ارسال فرمان قطع عنصرمعيوب ويا دادن سيگنال آلارم يا هر دو استفاده مي شود، سيستم حفاظت ناميده مي شود.

طرح حفاظتي مجموعه ايستگاه:

به چند سيستم حفاظتي هماهنگ شده مي گويند كه براي حفاظت يك يا چند عنصر سيستم بكار مي رود.

ويژگي هاي يك سيستم حفاظت به اختصار:

1. اطمينان بخشي: قابل اطمينان بودن وسايل حفاظتي يا اطمينان ازعملكرد درست آن.

2. انتخابگري: توانايي تشخيص يك خطا و قطع نمودن كمترين تعداد كليد براي برطرف كردن خطا.

3. سرعت كافي: از آنجا كه سرعت عمل اثرمستقيمي بر پايداري كلي سيستم دارد، سيستم حفاظتي بايد بتواند در كمترين زمان ممكن عمل كرده و خطا را برطرف كند.

4. ثبات: پايداري سيستم حفاظتي.

5. حساسيت: سيستمي كه جريان عملكرد آن پايين باشد.

در يك ايستگاه براي حفاظت از تجهيزات و همچنين خطوط انتقال بطور كلي دو نوع حفاظت وجود دارد. اول حفاظت اصلي كه وظيفه آن قطع كردن كليد قدرت روي قسمت دچار خطا شده با سرعت هر چه تمامترميباشد، دوم حفاظت پشتيبان كه هدف آن كمك به حفاظت اصلي است، البته وقتي كه به هر دليل حفاظت اصلي عمل نكند، هنگام بروز اتصالي به طور معمول رله هاي اصلي و پشتيبان با هم بكار مي افتند ولي انتظار مي رود رله هاي اصلي كليد مربوطه را قطع و جزء معيوب را از سيستم جدا كند. بنا براين رله هاي پشتيبان بايد با تاخير زماني كافي به كار افتد تا در صورتي كه حفاظت اصلي عمل نكرد به عنوان پشتيبان عمل كند.

به عنوان مثال درژنراتورها از رله ديفرانسيل به عنوان حفاظت اصلي و از رله هاي امپدانس زياد) ref (يا رله اضافه جريان(over current) (براي حفاظت اظافه جريان)، ((back up به عنوان پشتيبان استفاده مي شود.

بطور كلي اتصال كوتاه به چهار صورت رخ مي دهد:

1ــ اتصال كوتاه سه فاز

2ــ اتصال كوتاه دو فاز

3ــ اتصال كوتاه دو فاز به هم به زمين

4ــ اتصال كوتاه فاز به زمين

اصولاً براي تشخيص و در نتيجه حفاظت از سيستم در مقابل خطاي اتصال كوتاه از رله استفاده مي شود. رله دستگاهي است كه به موقع خطا را تشخيص داده وبه وسيله دادن آلارم ويا قطع يك دي‍‍ژنگتور قسمت معيوب را ازمدارخارج مي كند (صدور فرمان تريپ به قسمت هاي مختلف قدرت).

اجزاي تشكيل دهندۀ سيستم حفاظت در ايستگاه معمولاً شامل:

1ــ CT 2ــPT 3ــ سيستم برق dc

4ــ انواع رله ها 5ــ انواع فيوز ها 6ــ انواع ديژنگتورها

7ــ بوبين ها مي باشد.

انواع رله هاي مورد استفاده در پست جهت حفاظت نيز شامل :

1ــ رله ريكلوزر

2ــ رله ديستانس

3ــ رله حرارتي

4ــ رله ولتاژزياد

5ــ رله جهتي

6ــ رله فشاري

7ــ رله آمبولانسي

8ــ رله اضافه شار

9ــ رله جانسون و رله بوخهلتس

10ــ ارت فالت وغيره مي باشد.

رله بوخهلتس:

در صورتي كه مقدار گاز ذخيره شده در رله بوخهلتس از حد معين تجاوز كند،اولين شناور آن(شناور آژير)بحركت در آمده و با وصل كردن كليد مخصوص آژير خطر را به صدا در مي آورد. اگر ترانسفورماتور را با وجود بصدا در آمدن آژير خطر شخصاً قطع نكنيم و عاملي كه سبب متصاعد شدن گاز از ترانس شده نيز بر طرف نگردد، رله به قدري از گاز پر مي شود كه نيروي لازم براي بكار افتادن دومين شناور (شناور قطع)را نيز پيدا مي كند و در نتيجه شناور قطع بطور خود كار ترانس مذبور را از شبكه قطع مي كند.

اگر خطاي بزرگي بطور غير مترقبه ترانسي را تهديد كند، متصاعد شدن گاز بحدي شديد مي شود كه حركت گاز با جريان شديد روغن توأم مي شود و اين دو باعث به حركت در آوردن شناور قطع و در نتيجه قطع فوري ترانس از شبكه برق مي گردد.

در ترانس هايي كه بدون داشتن نقص فني در ضمن بار توليد كاز مي كند، مثل ترانس هاي با تنظيم كننده اتوماتيك ولتاژ كه در موقع عمل كردن توليد جرقه الكتريكي بين كنتاكت ها مي كند، نمي توان از رله بوخهلتس دو شناوري كه داراي محلي براي ذخيره گاز مي باشد استفاده كرد، بلكه به علت اينكه ايجاد گاز علامت وقوع عيبي در ترانس نيست، مي توان فقط از حركت روعن جهت حفاظت ترانس استفاده كرد و به اين جهت در اينگونه ترانس ها از رله بوخهلتس با شناور قطع كننده استفاده مي شود. محل نصب رله بوخهلتس در لوله رابط بين ترانس و ظرف انبساط روغن مي باشد.

در ترانس هاي خيلي بزرگ كه داراي محفظه متعدد براي روغن مي باشد، مانند محفظه سيم پيچي، محفظه تنظيم كننده ولتاژو محفظه مقره ي عبور بايد هر محفظه اي به طور جداگانه با رله بوخهلتس مجهز شود.

تنظيم درجه حرارت رله بوخهلتس كاملاً تجربي است و بستگي به ترانس و رله دارد در هر حال بايد دقت شود كه رله خيلي حساس نباشد، زيرا اضافه بار و جريان هاي اتصال كوتاه و شديد خارجي و حتي تغيير حرارت موسمي سبب جربان پيدا كردن روغن مي شود كه نبايد رله بوخهلتس را به كار بيندازد.

پس از قطع شدن ترانس در اثر رله بوخهلتس، بايد گاز هايي كه در محفظه كاز رله جمع شده است خارج نمود تا شناور آژير مجدداً به محل اوليه خود باز گردد.

در ضمن گازهايي كه از محفظه گاز رله ي بوخهلتس، بايد از نظر قابليت اشتعال مورد آزمايش قرار گيرد، زيرا اغلب در صورتي كه ترانس خوب تخليه نشده باشد هواي موجود در داخل روغن، كم كم خارج شده و در رله بوخهلتس جمع مي گردد و سبب به كار افتادن آژير مي شود، در ثاني ممكن است بنحوي هوا در داخل ترانس نفوذ كرده باشد.اين عمل در ترانس هايي كه روغن آن جديداً تعويض شده است پيش مي آيد.

اولين كنترل جهت قابليت سوخت گاز، كبريت مشتعل مي باشد.

خصوصيات سويچ هاي رله (كنتاكتها) به شرح زير است:

1ــ مقاومت زياد در برابر زلزله

2ــ امكان قفل نمودن شناور رله هنگام حمل و نقل

3ــ آساني كنترل سويچ ها ي آلارم و تريپ

4ــ شير تخليه قابل دسترسي در سطح زمين (در برخي از مدل ها)

سويچ مربوط به اتصالي شديد: در اين حالت شناور منحرف شده و اگر سرعت حركت روغن از درون تانك ترانسفورماتور به طرف كنسرواتور (به علت توليد سريع گاز و اتصالي

شديد) از مقدار حدود 100 با تلرانس 15% سانتي متر بر ثانيه بيشتر شود باعث عملكرد كنتاكت تريپ مي گردد.

كنترل و سرويس و نگهداري: طبق جدول زير صورت مي گيرد.

نكات مهم:

ــ در صورتي كه همه يا قسمتي از روغن ترانس تخليه شده باشد و روغن اضافه نماييم و ترانس را مجدداً در مدار قرار دهيم امكان جمع شدن حباب هوا در درون رله وجود دارد. لذا تا 24 ساعت احتمال آلارم رله وجود دارد .

ــ در صورت تغيير سريع درجه حرارت محيط مثلاً از گرما به سرما احتمال جمع شدن حباب هوا درون رله وجود دارد.

ــ در صورت ظهور آلارم رله بوخهلس از درون دريچه بايستي حباب يا هوا مشاهده شود. سپس نسبت به هوا گيري و تخليه گاز اقدام گردد. در صورتيكه هوايي وجود نداشت امكان عملكرد كاذب رله وجود دارد براي اطمينان از سالم بودن كنتاكتها بايستي تستهاي كنترل عملكرد سويچ و اندازه گيري مقاومت عايقي كنتاكت رله انجام شود.

ــ در صورتيكه سطح روغن ترانس از رله بوخهلتس پايين تر بيايد، رله عمل خواهد كرد.

ــ بايستي ابتدا آلارم ظاهر شود و سپس كنتاكت تريپ عمل نمايد.

ــ امكان رفتن باران و رطوبت در قسمت ترمينال هاي رله بوخهلس بررسي شود.

ــ اگر اتصالي مربوط به كاغذهاي عايق باشد رنگ گتز توليد شده سفيد يا زرد مي باشد و اگر اتصالي مربوط به روغن باشد رنگ گاز سياه يا خاكستري مي باشد و غير قابل اشتعال.

ــ لاستيك فلنج هاي رله بوخهلس مناسب باشند تا باعث گرفتگي لوله هاي عبور روغن نگردد.

ــ درخلال عمليات سير كوله روغن (جهت تصفيه فيزيكي روغن ترانسفورماتور) احتمال دارد كه هواي ايجاد شده به وسيله ي گردش روغن در رله بوخهلس جع گردد. در چنين حالتي اگر سير كوله روغن در حالت برفدار بودن ترانس صورت گيرد، بهتر است فرمان تريپ رله بوخهلس حذف گردد و فقط آلارم وجود داشته باشد. همچنين بعد از عمليات تصفيه نيز تا 24 ساعت اين احتمال وجود دارد.

ــ در مورد ترانس هاي بزرگ كه مجهز به پمپ گردش روغن جهت خنك كنندگي هستند، هنگام روشن شدن پمپ روغن نبايستي رله بوخهلس عمل نمايد لذا رله نبايد خيلي حساس باشد.

تفاوت رله بوخلهس و رله جانسون:

1ــ رله بوخهلس براي حفاظت سيم پيچ و تانك اصلي ترانسفورماتور كاربرد دارد ولي رله ي جانسون وظيفه ي حفاظت تاپ چنجر را بر عهده دارد.

2ــ رله بوخهلس نسبت به حركت روغن و ايجاد گاز حساس مي باشد ولي رله جانسون بدليل اينكه در مخزن تاپ چنجر دائماً در اثر تغيير تپ گاز متصاعد مي گردد نسبت به گاز داراي حساسيت كمتر مي باشد.

3ــ رله بوخهلس داراي دو كنتاكت يكي مربوط به آلارم و ديگري مربوط به تريپ است ولي رله جانسون داراي يك كنتاكت تريپ مي باشد.

يك تجربه:

ترانسفورماتور 20/132 كيلوولت ايستگاه كنگان بر اثر تريپ رله بوخهلس ترانس نولساز2 بار قطع مي گردد. در اين خصوص بررسي هايي صورت پذيرفت تا نهايتاً علت مشخص گرديد.

اولاً: قبل از تريپ آلارم ظاهر نشده است كه نشان دهنده ي عملكرد كاذب و يا اشكال كنتاكت آلارم رله مي باشد.

ثانياً: هنگام كنترل رله مشخص گرديد كه هيچ هوا يا گازي درون رله بوخهلس جمع نشده است. لذا احتمال اشكال رله افزايش يافته است.

در مرحله ي بعدي سيمهاي ترمينال آلارم و تريپ رله بوخهلس باز گرديدند تا كنتاكت آنها از نظر قطع و وصل چك شود. كه موردي مشاهده نگرديد. منتها هنگام تست مقاومتي عايق مشخص گرديد كه مقاومت عايقي بين كنتاكت و بدنه رله بوخهلس صفر مي باشد و همين موضوع باعث عملكرد اشتباه رله شده است.

ديفرانسيل:

رله ديفرانسيل جريان هاي دو طرف ترانس را با در نظر گرفتن نسبت تبديل و نوع اتصال مي سنجد و مقايسه مي كند.

همانطور كه مي دانيد مجموع جريان هاي ورودي و خروجي ترانس بدون عيب با در نظر گرفتن نسبت تبديل آن بايد صفر باشد.

با اين تفسير ، صفر نشدن مجوع جريان هاي دو طرف ترانس نشانه اي از اتصال داخلي ترانس مي باشد. اين اتصالي ممكن است دو طبقه يا سه طبقه باشد.در ضمن اتصال حلقه نسبت تبديل را تغيير داده و ممكن است تعادل جريان را در دو طرف ترانس به هم بزند. در اتصال زمين دوبل در صورتي كه يك اتصالي در داخل و ديگري خارج ترانس باشد عمل كردن و جواب دادن رله بستگي به طرز اتصال رله ديفرانسيل دارد.

از آنجا كه جريان هاي دو طرف ترانس توسط رله ديفرانسيل با هم مقايسه مي شوند بايد ترانس هاي جرياني كه كه در دو طرف فشار قوي و فشار ضعيف بسته مي شود مي شوندبه طريقي انتخاب شوند كه جريان هاي زكوندر ترانس هاي جريان دو طرف ترانس از نظر قدر مطلق و فاز با هم كاملاً برابرباشد.

جريان ها از نظر قدر مطلق زماني با هم برابر مي شوند كه نسبت ضريب تبديل ترانس هاي جريان دو طرف فشار قوي و فشار ضعيف برابر با عكس ضريب تبديل ترانس قدرت باشد.

رله ي ديفرانسيل يك رله ي حفاظتي با ناحيه ي محدود مي باشد يعني به خطاهاي داخل محدوده ي خود پاسخ مي دهد و در مقابل خطاهاي خارج از محدوده حفاظت عكس العمل نشان نمي دهد. بنابراين تاخير زمان در اين رله نياز نمي باشد.

كاربرد رله ي ديفرانسيل بيشتر در حفاظت ترانس فورماتورها، ژنراتورها، الكتروموتورها و در برخي موارد روي باسبار مي باشد.

انتخاب رله ديفرانسيل جهت حفاظت ترانسفورماتور:

در انتخاب رله ديفرانسيل جهت حفاظت ترانسفورماتورها بايستي موارد زير را در نظر گرفت:

1ــ نسبت تبديل ترانسفورماتور: چون مقدار جريان اوليه و ثانويه ترانسفورمانورها يكسان نمي باشد بايستي در انتخاب نسبت تبديل CTها دقت نمود و طوري انتخاب شوند كه تعادل در جريان ورودي رله حفظ شود.

2ــ گروه اتصال: چون هر ترانسفورماتور داراي گروه اتصال خاصي است بنابراين، اختلاف فازي بين جريان اوليه و ثانويه وجود دارد. لذا بايستي اتصالات CTها را طوري انتخاب نمود كه اثر اين اختلاف فاز ازبين برود. مثلاً چنانچه ترانس قدرت به صورت اتصال ستاره ـــ مثلث مي باشد بايستس CTها را به صورت مثلث ـــ ستاره بست تا اختلاف فاز از بين برود.

خطاي رله ديفرانسيل:

رله ديفرانسيل شرح داده شده در بالا دربعضي مواقع اشتباهاً فرمان قطع صادر كرده و باعث قطع بي مورد دستگاه حفاظت شده مي گردد. اين موارد كه خطاي رله ي ديفرانسيل ناميده مي شود

عبارتند از:

1ــ اشباع مدار مغناطيسي ترانسهاي جريان در حين اتصال كوتاه

2ــ وجود تاپ چنجر در ترانسفورماتورها (خطاي نسبت تبديل)

3ــ جريان هجومي (Inrush Current)

1ــ اشباع مدار مغناطيسي ترانسهاي جريان در حين اتصال كوتاه:

دراثرعبورجريان زياد ناشي ازاتصال كوتاه خارج ازمحدوده حفاظت، ترانسهاي جريان به اشباع مي رسند به علت عدم تطبيق منحني مغناطيسي دوترانس جريان درناحيه اشباع، اختلافي در مقدار جريانهاي ثانويه بوجود مي آيد. اين اختلاف جريان با وجود مساوي بودن جريانهاي اوليه، به علت اشباع ترانسهاي جريان به وجود مي آيد و باعث عمل كردن رله در برابر اتصالي هاي خارج از محدوده حفاظتي مي شود. براي جلوگيري از عملكرد رله ديفرانسيل در برابر اتصالي هاي خارج از محدوده، رله را پايدار مي سازند. بدين ترتيب كه از سيم پيچ هايي استفاده مي كنند كه نيروي مقاومي در مقابل نيروي عمل كننده بوجود مي آورد كه درحالت هاي اتصالي خارج از محدوده مقدار نيروي مقاوم از نيروي عمل كننده بيشتر مي باشد و مانع از عمل كردن رله مي گردد.

2ــ وجود تاپ چنجر در ترانسفورماتورها (خطاي نسبت تبديل):

تاپ چنجر در ترانسهاي قدرت در اصل باعث تغيير نسبت تبديل ترانس در شرايط مختلف مي شود. از طرفي همانطور كه در قسمت ترانس جريان كمكي توضيح داده شد در حفاظت ترانس قدرت جهت جبران نسبت تبديل از ترانس جريان كمكي استفاده مي شود كه محاسبه ي نسبت تبديل آن بر اساس نسبت تبديل نامي ترانس قدرت مي باشد. بنابراين با تغيير نسبت تبديل ترانسفورماتور بر اثر تغيير پله تپ چنجر مجدداً اختلاف فاز در دو جريان ثانويه به وجود آمده كه باعث عملكرد رله مي شود.

نسبت تبديل ترانس جريان كمكي بر اساس نسبت تبديل ترانس قدرت در تپ نرمال تعيين مي شود، مثلاً يك ترانس قدرت MVA15 با نسبت تبديل 20/63 كيلوولت در تپ نرمال 10 در ثانويه ترانس قدرت 433 آمپر و در اوليه ترانس قدرت 131 آمپر وجود دارد كه با توجه به نسبت تبديل ترانسهاي جريان 20 و 63 كيلوولت، نسبت تبديل ترانس جريان كمكي تعيين مي شود. حال اگر تپ ترانس قدرت را از 10 به 15 تغيير دهيم و با فرض ثابت بودن جريا بار (433آمپر)، جريان اوليه بجاي 131آمپر حالت قبل به 140 آمپر تغيير مي كند. اين تغيير باعث مي شود كه از رله جريان عبور كرده و عمل كند. لذا رله ديفرانسيل را جهت جلوگيري از اين عملكرد اشتباه در اثر تغييرات تپ، تنظيم مي نمايند (در صورتي كه اختلاف جريانها از اختلاف ناشي از تغييرات تپ بيشتر شد رله عمل نمايد).

3ــ جريان هجومي (Inrush Current):

در زمان وصل ترانسفورماتور قدرت به شبكه (ثانويه ترانس بي بار مي باشد) جريان شديدي كه تا ده برابر جريان نامي نيز ممكن است برسد، از اوليه عبور مي كند و پس از مدت كوتاهي به جريان بي باري كه بسيار هم كوچك است مي رسد (در اين حالت چون ثانويه ترانس باز است هيچ جرياني از ثانويه عبورنمي كند). اين جريان به جريان هجومي موسوم استو چون در اين لحظه از ثانويه هيچ جرياني عبور نمي كند براي رله به منزله ي اتصال كوتاه داخل محدوده بوده و عمل خواهد نمود.

براي جلوگيري از عملكرد رله ديفرانسيل در برابر جريان هجومي دو روش زير وجود دارد:

الف) ايجاد تاخير زماني درصدورفرمان رله: به دليل اينكه جريان هجومي پس ازمدت كوتاهي از بين مي رود مي توان از يك المان تاخيري استفاده نمود. اين عضو زماني براي مدت بيشتر از زمان موج جريان هجومي تنظيم مي شود و رله بر اثر اين جريان عمل نخواهد كرد. اما به دليل اينكه رله براي جريان اتصال كوتاه نيز همين مدت زمان تاخير مي كند و سپس فرمان قطع صادر مي كند، باعث صدمه به ترانس مي گردد و روش مناسبي نمي باشد.

ب) استفاده از هارموني دوم: ازآنجايي كه روش الف از نظر سرعت مناسب نبوده و حتي اگر تاخير زماني فقط در موقع وصل ترانس وجود داشته باشد باز چون امكان دارد ترانس در موقع وصل اتصالي داشته باشد با تاخير مواجه خواهد شد و لذا روش فوق مناسب نمي باشد. روش ديگري كه مورد استفاده قرار مي گيرد استفاده از هارموني نوع دوم مي باشد. زيرا از تفاوتهاي اساسي جريان هجومي با جريان اتصال كوتاه درصد هارموني نوع دوم مي باشد در جريان هجومي حدود 60% هارموني دوم وجود دارد و در جريان اتصالي حدود 3% هارموني دوم وجود دارد. لذا اگر در رله نيروي مقاومي از هارموني دوم بوجود آيد در جريان هجومي بدليل بزرگ بودن مقدارآن از عملكرد رله جلوگيري خواهد شد.

عملكرد رله ديفرانسيل:

رله ديفرانسيل يكي از مهمترين رله هاي نصب شده بر روي ترانس قدرت مي باشد و در صورت عملكرد باعث قطع كامل ترانس مي گرد. از آنجايي كه اين رله بسيار دقيق مي باشد و عملكرد آن نشانه وجود خطا در محدوده حفاظتي مي باشد لذا درصورت عملكرد رله به هيچ عنوان نبايستي اقدام به وصل ترانس نمود مگراينكه گروه تعميرات آزمايشات لازم را انجام داده و مجوزلازم جهت وصل ترانس داده شود.

تركيب رله ديفرانسيل با رله زماني:

در اين طريقه رله ديفرانسيل با يك رله زماني مجهز مي شود و زمان كار رله زماني قدري بيشتر از زماني انتخاب مي شود كه رله ديفرانسيل در اثر موج جريان زياد عمل مي كند.

به اين طريق كه هسته رله ديفرانسيل در اثر موج جريان ضربه اي جذب شده و سبب بستن مدار رله زماني مي شود. ولي قبل از اين كه رله زماني مدار رله قطع كننده ترانس را ببندد،موج جريان ضربه اي مستهلك شده و رله ديفرانسيل مدار رله زماني را مجدداً قطع مي كند. در نتيجه رله زماني مهلت كافي براي عمل كردن پيدا نكرده و به حالت اوليه خود بر مي گردد.

رله زماني مربوط به رله ديفزانسيل را مي توان بين حدود 3،0و2 ثانيه تنظيم كرد. استفاده از چنين رله اي باعث از بين رفتن حفاظت صحيح و قطع سريع ترانس در موقع عيب داخلي مي گردد. براي برطرف كردن اين عيب از رله زماني فقط در موقع وصل ترانس استفاده مي شود.

تفاوت رله ديفرانسل و REF :

استفاده از رله ي REF در ترانس هايي كه نقطه نول آنها به مقاومت زمين شده مناسب تراست رله ي REF بسيار حساس ترازرله ديفرانسيل بوده و پوشش بيشتري به سيم پيچ مي دهد. بنابراين بهترين حفاظت براي سيم پيچ بوده و پوشش بيشتري به آن مي دهد. بنابراين بهترين حفاظت براي سيم پيچي مثلث ترانس هاي ستاره به مثلث كه توسط ترانس زيگزاگ زمين شده، حفاظت REF خواهد بود. با توجه به اين كه در تنظيم رلهREF خطاي ناشي از تپ چنجر تأثير ندارد لذا تنظيم رله REF حساس تر مي شود. و مقدار بيشتري از سيم پيچ ترانس را حفاظت مي كند.

حفاظت هاي پشتيبان ترانس :

كليه اشكالاتي كه در خارج از ترانس و در شبكه متصل به آن اتفاق مي افتد بايستي تشخيص داده شده و قبل از آنكه بتواند آسيبي به ترانس وارد نمايد قطع گردد. علاوه بر اين اگر به هر دليلي رله هاي اصلي ترانس مثل رله ديفرانسيل يا REF خراب بوده و عمل نكنند اين وظيفه رله هاي پشتيبان است كه عمل نموده و از بروز خسارت هاي بيشتر جلوگيري نمايد.

رله ديستانس:

اين رله، اتصال كوتاه نزديك به مولد را سريع تر و اتصال كوتاه در فاصله دورتر قطع مي كند. زيرا در اين رله عامل مؤثر مقاومت محل اتصالي و مولد مي باشد.

از آنجا كه فاصله ي دو رله ي ديستانس كه در يك پست تبديلگاه نصب شده است نسبت به نيروكاه برابر ويكسان مي باشد ، براي اين كه اتصال كوتاه در سيم رابط بين دو شين را رله مربوط به آن قطع كند و رله بعد از شين ها فرمان قطع راصادر نكند بايد از توان اتصال كوتاه نيز كمك گرفته شودو به عبارت ديگربايد رله قادر به تشخيص حهت جريان اتصال كوتاه نيز باشد.به اين ترتيب بايد آن رله اي فرمان قطع را صادر كند كه جهت انرژي اتصال كوتاه در سيم مربوط به آن از شين، به طرف محل اتصال كوتاه در سيم باشد.به اين جهت بايد رله ديستانس به يك عضو جهت ياب نيز مجهز گردد.

زمان قطع در رله هاي ديستانس امروزي متناسب با فاصله محل اتصالي از مولد به طور يكنواخت زياد نمي شود. بلكه اين تغييرات جهشي و پله اي شكل انجام مي شود و فاصله محل خطا توسط سنجش مقاومت سيم بين محل خطا و محل نصب رله معين مي شود. در موقع اي كه در يك شبكه طولاني چندين رله ديستانس به كار رفته باشد به محض اينكه اتصالي در شبكه به وجود آمد، رله هايي كه در جهت انرژي اتصال كوتاه هستند شروع به كار مي كنند و عضو سنجشي آنها مقدار مقاومت بين محل نصب رله و محل اتصالي را مي سنجد و چون اولين رله ي دو طرف محل اتصال كوتاه كمترين مقاومت را مي سنجد و زمان قطع آن نيز متناسب با مقاومت سنجيده شده از بقيه ي رله ها كمتر است در كوتاه ترين مدت، كليد مربوط را قطع مي كند.

بعد از قطع شدن محل اتصالي،بقيه ي رله ها به محل قبلي خود برمي گردندو از كار باز مي ايستند.

رله ديستانس داراي اين مزيت است كه اولاً شبكه اتصالي شده را در كوتاه ترين مدت ممكن به طور سلكتيو مشخص و از شبكه جدا مي كند و در ثاني اگر نزديكترين رله به محض اتصالي عمل نكرد، رله بلافاصله بعد آن عمل مي كند و به طور خود كار شبكه داراي يك يا چند رله رزرو نيز مي شود بدون اينكه رله رزروي در شبكه نصب شده باشد.

رله ديستانس بهترين رله براي حفاظت شبكه هاي انتقال انرژي مي باشد زيرا فقط به وسيله چنين دستگاهي هر نوع اتصالي در هر كجاي شبكه در كمترين مدت قطع مي شود و به همين جهتبراي حفاظت شبكه هاي فشار قوي و فشار متوسط از رله ديستانس استفاده مي شود.

اين رله براساس سنجش فاصله يا به عبارت بهتر امپدانس فاصله عمل مي كند. معمولاً هر رله ديستانس داراي سه محدوده عمل كرد ميباشد كه با زونهاي Z1، Z2وZ3 نشان داده مي شوند. در صورتي كه رله بتواند ناحيه پشت خود راحفاظت نمايد در اين صورت رله داراي ZR يا زون برگشتي مي باشد. همانطور كه مشخص شد، خط داراي سه قسمت مي باشد، معمولاً 80% قسمت اول خط بوسيله زون يك حفاظت شده و تمام قسمت اول بعلاوه 20% قسمت دوم بوسيله زون دوم حفاظت شده و تمامي قسمت اول و دوم بعلاوه 20% قسمت سوم خط بوسيله زون سوم حفاظت مي شود در صورتيكه زون معكوس براي رله داشته باشيم بنا براين زون سوم ناحيه معكوس يا به عبارت ديگر پشت رله را تا 20% خط مي بيند. زمان هاي اول، دوم و سوم با هم متفاوت بوده،ZR هم زمانش با Z3 يكسان مي باشد. يا به عبارتي دررله ديستانس زمان قطع تابع مقاومت طول سيم مي باشد. بنابراين هرچه محل اتصالي دورتر ازرله ديستانس باشد مقاومت سيم بيشترمي شود.

عوامل مؤثر در رله ديستانس:

1- مقاومت ظاهري (امپدانس):

2- هدايت ظاهري (ادميتانس):

3- مقاومت اهمي (رزيستانس):

4 - هدايت اهمي (كندوكتانس):

5- مقاومت غير اهمي (راكتانس):

6- هدايت غير اهمي (سوپستانس):

7- امپدانس مخلوط :

از رله ديستانس براي حفاظت ژنراتور، ترانسفورماتورو شبكه استفاده مي شود.

رله ولتمتري: در شبكه ها و مدارهاي الكتريكي اغلب افت ولتاژ و يا ازدياد ولتاژ پيش مي آيد كه هر دو براي اغلب دستگاه هاي الكتريكي زيان آور است و بايد دستگاه هاي الكتريكي در مقابل اين تغييرات ولتاژ، حفاظت شوند. اين دو نوع رله را رله افت ولتاژ و رله ازدياد ولتاژ مي ناميم.

1- رله افت ولتاژ: رله افت ولتاژ شبيه رله جرياني است و اغلب بصورت رله الكترومغناطيسي ساخته مي شود. رله الكترومغناطيسي بر اساس نيروي بوبين جريان دار بر روي قطعه آهن متحرك ساخته شده است. در رله افت ولتاژ، هسته آهن ربا تا موقعي كه ولتاژ از حد مجاز و معيني كمتر نشده باشد به حالت جذب باقي مي ماند و به محض افت ولتاژ، رها و سبب بستن كنتاكت به خصوصي مي شود كه به مدار فرمان متصل است. رله افت ولتاژ الكتريكي معمولاً به محض رسيدن ولتاژ به 70% ولتاژ نامي شروع به كار مي كند. رله افت ولتاژ داراي انواع مختلفي به شرح زير مي باشد:

1-1- رله افت ولتاژ براي جريان دائم: اين رله اغلب براي به كار انداختن دستگاه خبر و يا قطع كليد در موقع افت ولتاژ شبكه از مقدار معيين و پيش تنظيم شده اي به كار برده مي شود. ضريب جذب اين رله زياد و مورد استفاده آن در كار بدون تأخير است. به محض رسيدن شدت فشار به حد معين، هسته آهن رله رها و سبب بستن مدار لامپ و زيگنال مي شود. رها شدن هسته آن توسط نيروي كشش فنر مكانيكي انجام مي گيرد.

براي كوچك كردن ضريب جذب رله كه اغلب خيلي ضروري است از يك مقاومت اهمي كه در مدار رله ولتمتري قرار مي گيرد استفاده مي شود. اين مقاومت در موقع رها شدن هسته متحرك رله، اتصال كوتاه مي شود. براي تأخير در كار رله و يا تأخير در قطع مدار جريان دائم، از يك عضو زماني استفاده مي شود.

2-1- رله افت ولتاژ براي جريان متناوب: در اين رله، قطع كننده توسط جريان دائم از يك مدار فرعي نيرو مي گيرد. براي موقعي كه از رله به عنوان رله تأخير يا زماني استفاده شود بايد يك عضو زماني نيز به آن اضافه گردد.

3-1- رله افت تأخيري: اين وسيله حفاظتي يك رله ولتمتري است كه زمان قطع آن تابع اختلاف سطح الكتريكي مي باشد و هر چه افت ولتاژ بيشتر، زمان قطع كوتاهتر مي باشد. رله افت ولتاژ تأخيري معمولاً از نوع اندكسيوني است. رله اندكسيوني رله اي است كه قسمت گردان آن در اثر نيروي بين بوبين جريان دار ثابت و جرياني كه توسط حوزه بوبين ثابت در بوبين، سيم هادي متحرك، القا مي شود به گردش در مي آيد. بطوريكه در موقع افت ولتاژ نيروي نگهدارنده صفحه دوار رله از نيروي الكترومغناطيسي بيشتر مي شود و صفحه را بطرف خود مي كشد و باعث گرداندن صفحه مي گردد. سرعت گردش صفحه بستگي مقدار افت ولتاژ دارد بطوريكه هر چه افت ولتاژ بيشتر باشد، صفحه سريعتر مي گردد و در زمان كمتر، رله مدار را قطع مي كند. اگر در ضمن حركت صفحه به علت افت ولتاژ، ولتاژ ثابت بماند، صفحه تا آخر مسير خود به حركت ادامه مي دهد و سبب وصل كنتاكت فرمان مي شود. در صورتي كه در ضمن گردش صفحه ولتاژ مجدداً به مقدار نرمال و واقعي خود برگردد صفحه از حركت باز مي ماند و با محل اوليه سكون خود باز مي گردد.

4-1- رله افت ولتاژ زماني: اصول كار رله زماني شبيه رله افت ولتاژ تأخيري است با اين تفاوت كه اين رله با يك عضو زماني نيز مجهز مي باشد، عضو سنجشي اين رله، به محض رسيدن ولتاژ به مقدار قابل تنظيم و پيش تعيين شده اي، عضو زماني را به كار مي اندازد. عضو زماني پس از گذشت زمان تنظيم شده و كاملاً مشخصي توسط عضو قطع كننده كليد اصلي را قطع مي كند، لذا زمان قطع كليد در اين نوع رله بستگي به ولتاژ ندارد و از آنجا كه عضو زماني رله درست در موقعي كه ولتاژ كم شد بايد كار كند، لذا عضو زماني اين دستگاه نمي تواند از جريان سنجش فرمان بگيرد، پس نمي تواند ساعت الكتريكي با موتور سنكرون باشد و به اين جهت در رله افت ولتاژ زماني از عضو زماني استفاده مي شود كه بطور مكانيكي كار كند و يا از يك شبكه جريان دائم فرعي نيروي لازم را دريافت نمايد. رله افت ولتاژ، بخصوص رله تأخيري براي حفاظت موتورها و مبدل ها به كار برده مي شود تا بتوان در موقع كم شدن ولتاژ يا قطع ولتاژ آنها را از مدار خارج كرد. رله افت ولتاژ زماني يا تأخيري بايد موقعي مدار را قطع كند كه فشار الكتريكي شبكه چندين ثانيه متوالي قطع شده باشد و يا اصولاً بخصوص براي حفاظت موتورها بسيار لازم و مهم است. رله افت ولتاژي كه بلافاصله پس از افت ولتاژ كار مي كند و عامل زمان در آن دخالت ندارد، جهت حفاظت موتورها به كار برده نمي شود. براي حفاظت موتورهاي آسنكرون با رتور سيم پيچي شده پس از قطع كوتاه مدت برق، بايد جاروها دوباره به محل ابتدايي قبل از راه انداختن موتور برگردانده شود و سيم پيچي موتور از حالت اتصال كوتاه خارج گردد تا از سوختن و زيان ديدن سيم پيچي استاتور موتور جلوگيري شود.

2- رله ازدياد ولتاژ: عضو سنجشي رله ازدياد ولتاژ داراي بوبيني است كه بر روي ولتاژ بسته مي شود و به همين علت يك رله ولتمتري است. به علت اينكه رله چرخشي داراي خواص خوب در موقع قطع مي باشد از آن به عنوان رله ازدياد ولتاژ استفاده مي شود. رله ازدياد ولتاژ پريمر تقريباً بدون استفاده مي باشد ولي رله زكوندر آن كه ولتاژ نامي ترانسفورماتور يعني V100 است مورد استعمال زياد دارد. اين رله براي ولتاژهاي 8/0 تا 2 برابر ولتاژ نامي قابل تنظيم است. رله ازدياد ولتاژ احتياج به عضو زماني ندارد و اگر براي منظور خاصي احتياج به تأخير در قطع باشد از يك رله زماني استفاده مي شود. مورد استفاده اصلي رله ازدياد ولتاژ در حفاظت ژنراتورها و شبكه است.

رله جريان زياد: فقط در صورتي مي توان تنها به كمك سنجش جريان، شبكه اي را بطور موضعي و سلكتور حفاظت كرد كه جريان در محل اتصالي و خطا، بزرگتر از بقيه قسمت هاي شبكه باشد. رله جريان زياد داراي دو نوع است.

1- رله جريان زياد تأخيري: در اين نوع رله جريان زياد، زمان قطع با شدت جريان نسبت عكس دارد يعني هرچه جريان بيشتر شود زمان قطع كمتر مي شود و برعكس. رله هاي جريان زياد تأخيري داراي اين عيب هستند كه منحني مشخصات آنها در جريان هاي خيلي زياد تقريباً مماس با هم مي شوند و ممكن است منحني مشخصات دو رله مختلف همديگر را قطع كنند. در اينصورت اين دو رله سبب قطع بي موقع و غلط در جريان هاي زياد مي شوند. اين حالت بيشتر در مواقعي كه دو رله جريان زياد تأخيري ساخت كارخانه هاي مختلف براي حفاظت شبكه، بطور متوالي استفاده شده باشد، روي مي دهد.

2- رله جريان زياد زماني: در صنعت حفاظت تأسيسات برقي رله هايي به كار برده مي شود كه زمان قطع رله تابع شدت جريان نمي باشد بلكه مقداري ثابت و قابل تنظيم است. چنين رله اي را رله جريان زياد زماني مي نامند. در اين نوع رله، زمان كميت سنجشي است. بنابراين جريان مشخص و معيني كه قبلاً تنظيم شده است باعث به كار انداختن يك سيستم زماني مي شود و فرمان قطع پس از سپري شدن زمان معين تنظيم شده توسط سيستم زماني به قطع كننده كليد اصلي داده مي شود. رله جريان زياد زماني بيشتر در شبكه هاي شعاعي كاربرد دارد.

موارد استفاده رله جريان زياد:

از اين رله براي حفاظت ژنراتور، ترانسفورماتور و شبكه استفاده مي شود

رله فوق جرياني : Over Current relays

اصول رله هاي فوق جرياني:

در اين رله ها يك ديسك آلومينيومي مي تواند در حوزۀ مغناطيسي يك فاصلۀ هوايي كه عامل بوجودآورده اين حوزه مي تواند جريان و يا ولتاژ يا تركيب دو تا باشد. عامل بوجود آورنده فلو جرياني است كه در سيم پيچ A جاري مي شود

واحدهاي تشخيص دهندۀ يك رلۀ فوق جرياني:

1- واحد آني : در صورتي كه جريان خيلي شديد روي شبكه حادث شود فرمان تريپ بصورت آني صادر مي شود و اساس كار بدين صورت است كه وقتي جريان خيلي شديد باشد فلوي بوجود آمده در هسته باعث بوجود آمدن نيروي الكترومغناطيسي شده و در نتيجه سبب جذب اهرمي مي گردد و جذب اين اهرم باعث بسته شدن كنتاكت ودر نتيجه فرمان قطع صادر مي شود اين واحد بصورت عنصري از جريان تنظيمي بصورت X In است.

2- واحد جرياني : در صورتي كه مقدار جريان ورودي به رله از ميزان جريان تنظيمي واحد آني كمتر ولي از مقدار جريان تنظيمي واحد جرياني بيشتر باشد اين واحد پيك آپ كرده و باعث فعال شدن واحد جرياني مي گردد.

3- واحد زماني: پس از اينكه واحد جرياني پيك آپ كرد واحد زماني فعال مي شود و پس از سپري شدن زمان تنظيمي Time Dealy فرمان تريپ صادر مي شود آنچه در واحد زماني تنظيم مي شود پارامتري است بنام T.M.S( ضريب تنظيم زماني) كه در رله هاي الكترومغناطيسي با تغيير فاصلۀ كنتاكتهاي ثابت و متحرك و رله هاي الكترونيكي با تغيير يك المان مثل يك مقاومت صورت مي گيرد.

رله جهت ياب:

براي كنترل و سنجش جهت توان و نيرو در شبكه الكتريكي ويا قسمتي از شبكه جريان متناوب از رله جهت ياب استفاده مي شود.تعيين جهت نيرو براي حفاظت محلي در اغلب شبكه ها كاملاً ضروري و لازم است. به كمك رله جهت ياب مي توان فقط آن قسمت از شبكه كه خسارت ديده و معيوب شده است از مدار خارج كرد. حتي مي توان از اين رله جهت حفاظت ژنراتور و توربين در موقع برگشت وات و نيرو استفاده كرد.

در جريان دائم براي تعيين و مشخص كردن جهت نيرو تنها سنجش جريان كافي است و احتياجي به سنجش توان ندارد.

در صنعت حفاظت،رله جهت ياببراي تعيين محل اتصال كوتاه و يا محل اتصال زمين در كنار رله ي جريان زياد نصب مي شود.با اين كه رله حهت ياب در هر دو حالت (اتصال كوتاه و اتصال زمين)جهت توان يا جهت جريان را مشخص مي كند، ولي شرايط كار رله براي اين دو حالت به كلي با هم متفاوت است. زيرا در محل اتصال كوتاه، ولتاژ صفر و جريان بسيار بزرگ استلذا نزديك ترين رله به محل اتصال كوتاه داراي ولتاژ كم و جريان زياد مي باشد. در صورتي كه بر عكس در موقع اتصال به زمين شدن شبكه،رله داراي ولتاژي بيشتر از ولتاژ نامي شبكه (ولتاژ جابه جا شده)و جرياني معادل مجموع جريان شبكه مي باشد . در اين صورت نزديك ترين رله بهمحل اتصال زمين درراي جريان كم و ولتاژ زياد مي باشد.

رله كمكي:

رله ي سنجشي اغلب در موقعي كه خطائي در شبكه پيش مي آمد عامل بستن كليد يا كنتاكتي است كه توسط آن مدار فرمان قطع بسته مي شود، زيرا نيروي مكانيكي رله ي سنجشي براي قطع كردن كليد هاي قدرت با فنر هاي سنگين و محكم به هيچ وجه كافي نمي باشد. از اين جهت است كه رله سنجشي مستيماً كليد قدرت را قطع نمي كند،بلكه موجب تحريك رله ديگري به اسم رله فرعي يا رله كمكي مي شود.

اين رله داراي مدار تغذيه ي جداگانه و مستقلي است و به وسيله جريان دائم با فشار 110ولت تغذيه مي شود و داراي چنان نيرويي است كه مي تواند كليد هاي فشار قوي با قدرت زياد را قطع و وصل كند در ضمن مي توان از رله كمكي براي نشان دادن نوع خطا نيز استفاده كرد.

يك رله حفاظتي اغلب براي اين كه بتواند وظيفه محافظت خود را بنحو كامل انجام دهد، بايد از تعداد زيادي رله سنجشي و رله كمكي و ترانس جريان و ولتاژ ومقاومت سري و يكسو كننده تشكيل شده باشد. اين رله هاي مختلف اعضاي يك رله كامل را تشكيل مي دهد. اين اعضا بر حسب عملي كه انجام مي دهند به نام هاي مختلف از قبيل عضو تحريك كننده، عضو جهت دعنده،عضو خبردهنده و غيره مشخص مي شوند.