ترجمه مقاله حفاظت پیشرفته در برابر اضافه جریان
حفاظت پیشرفته در برابر اضافه جریان (هماهنگی)
حفاظت اضافه جریان برای خطاهای فاز و زمین
9.1 مقدمه
حفاظت در برابر جریان اضافی طبیعتا اولین سیستم حفاظتی تکامل یافته بوده است. از این اصل اساسی، سیستم اضافه جریان درجه بندی شده، حفاظت از خطای افتراقی ایجاد شده است. این مسئله نباید با حفاظت "اضافه بار" اشتباه گرفته شود، که معمولا از رله هایی استفاده می کند که در زمان مربوط به توانایی حرارتی نیروگاه تحت حفاظت کار می کنند. از سوی دیگر، حفاظت اضافه جریان به طور کامل در جهت رفع خطا ها می باشد، اگرچه با تنظیماتی که معمولاً انجام می شود، ممکن است معیاری از حفاظت اضافه بار حاصل شود.
9.2 روش هماهنگی
کاربرد صحیح رله اضافه جریان نیازمند داشتن اطلاعاتی در زمینه جریان خطا است که می تواند در هر قسمت از شبکه جریان یابد. از آنجائیکه آزمون هایی با مقیاس گسترده معمولاً غیرقابل اجرا هستند، باید از تحلیل سیستم استفاده شود - برای جزئیات به فصل 4 مراجعه کنید. داده های مورد نیاز برای تنظیم رله عبارتند از:
i. نمودار تک خطی از سیستم های قدرت درگیر که نوع و درجه بندی دستگاههای حفاظتی و ترانسفورماتورهای جریان متصل به آنها را نشان می دهد
ii. امپدانس هایی در اهم ، درصد یا واحد ، تمام ترانسفورماتورهای قدرت ، ماشین های دوار و مدارهای تغذیه کننده
iii. حداکثر و حداقل مقادیر جریان اتصال کوتاه که انتظار می رود از طریق هر دستگاه محافظ عبور کند
iv. حداکثر جریان بار از طریق دستگاه های محافظ
v. جریان مورد نیاز شروع موتورها و زمان شروع و توقف روتور / قفل موتورهای القایی
vi جریان هجومی ترانسفورماتور ، مقاومت در برابر حرارت و ویژگی های آسیب
vii منحنی های کاهش که میزان افت جریان خطای تأمین شده توسط مولدها را نشان می دهد
viii منحنی های عملکرد ترانسفورماتورهای جریان
ابتدا، تنظیمات رله تعیین می شود، که کمترین زمان عملیاتی را در حداکثر سطح خطا نشان می دهد و سپس بررسی می شود که آیا عملیات در حداقل جریان خطای مورد انتظار رضایت بخش است یا خیر. همواره توصیه می شود که منحنی رله ها و سایر وسایل حفاظتی مانند فیوزها که به صورت سری کار می کنند، در مقیاس مشترک ترسیم شوند. به طور معمول استفاده از مقیاس متناظر با جریان مورد انتظار در پایین ترین ولتاژ یا استفاده از پایه غالب ولتاژ آسان تر است. گزینه، ها یک پایه MVA مشترک یا مقیاس جریان مجزا برای هر ولتاژ سیستم هستند.
قوانین اصلی برای هماهنگی صحیح رله به طور کلی به شرح زیر است:
a. در صورت امکان ، از رله هایی با همان ویژگی عملیاتی به صورت سری با یکدیگر استفاده کنید
b. اطمینان حاصل کنید که رله دورتر از منبع دارای تنظیمات جریان برابر یا کمتر از رله های پشت آن است، یعنی جریان اولیه مورد نیاز برای کار کردن رله ی جلو همواره برابر یا کمتر از جریان اولیه مورد نیاز برای کار کردن رله پشت آن است
9.3 اصول درجه بندی زمان / جریان
از جمله روشهای مختلفی که برای دستیابی به هماهنگی صحیح رله مورد استفاده قرار می گیرد، روشهایی است که از زمان یا جریان بیش از حد یا ترکیبی از هر دو استفاده می کند. هدف مشترک هر سه روش، ایجاد تمایز صحیح است. یعنی هر کدام باید فقط قسمت معیوب شبکه سیستم برق را تفکیک کرده و بقیه سیستم را دست نخورده باقی بگذارند.
9.3.1 تفکیک زمانی
در این روش ، به هر یک از رله های کنترل کننده قطع کننده مدار در یک سیستم قدرت ، تنظیم زمان مناسب داده می شود تا اطمینان حاصل شود که ابتدا نزدیکترین قطع کننده به خطا باز می شود. برای شرح این قضیه، یک سیستم توزیع شعاعی ساده در شکل 9.1 نشان داده شده است.
شکل 9.1: سیستم شعاعی با تفکیک زمانی
حفاظت اضافه جریان در B ، C ، D و E ، یعنی در انتهای ورودی هر بخش از سیستم قدرت ارائه می شود. هر واحد حفاظتی شامل یک رله اضافه جریان تاخیر با زمان مشخص است که در آن عملکرد عنصر حساس جریان صرفا عنصر تأخیر زمان را آغاز می کند. به شرطی که تنظیم عنصر فعلی زیر مقدار جریان خطا باشد ، این عنصر نقشی در دستیابی به تفکیک ندارد. به همین دلیل ، گاهی اوقات رله به عنوان "رله تأخیر زمان مشخص" مستقل توصیف می شود ، زیرا زمان عملیاتی آن برای اهداف عملی مستقل از سطح اضافه جریان است.
بنابراین ، عنصر تأخیر زمانی ابزار تفکیک را فراهم می کند. رله در B در کمترین زمان تاخیر ممکن تنظیم می شود تا فیوز بتواند برای خطای A در ضلع ثانویه ترانسفورماتور منفجر شود. پس از انقضای تاخیر زمانی ، تماس خروجی رله بسته می شود تا قطع کننده مدار را قطع کند. رله در C ،D و E دارای تاخیر زمانی برابر با t1 ثانیه است. اگر خطایی در F رخ دهد، رله در B در t ثانیه کار می کند و عملکرد بعدی قطع کننده مدار در B قبل از آغاز به کارC ، D و E بوده و خطا را رفع می کند. فاصله زمانی t1 بین هر تنظیم زمان رله باید به اندازه کافی طولانی باشد تا اطمینان حاصل شود که رله های بالادست قبل از قطع شدن قطع کننده مدار در محل خطا و رفع خطا، کار نمی کنند. عیب اصلی این روش تفکیک این است که طولانی ترین زمان رفع خطا برای خطا ها در قسمت نزدیک به منبع تغذیه که بیشترین سطح خطا (MVA) است رخ می دهد.
9.3.2 تفکیک توسط جریان
تفکیک توسط جریان بر طبق این واقعیت است که جریان خطا به دلیل تفاوت در مقادیر امپدانس بین منبع و خطا ، با موقعیت خطا متفاوت است. بنابراین، به طور معمول، رله های کنترل کننده قطع کننده های مدار مختلف تنظیم می شوند تا در مقادیر مناسب مخروطی جریان کار کنند به طوری که فقط رله نزدیک به خطا، قطع کننده آن را قطع می کند. شکل 9.2 روش را نشان می دهد.
فاکتورهای (ii) و (iii) فوق تا حدودی به فناوری رله استفاده شده بستگی دارند - به عنوان مثال ، یک رله الکترومکانیکی زمان فراجهش بیشتری نسبت به رله عددی I خواهد داشت. درجه بندی در ابتدا برای حداکثر سطح خطا در نقطه رله مورد بررسی انجام می شود ، اما همچنین بررسی می شود که حاشیه درجه بندی مورد نیاز برای تمام سطوح بین جریان محرک اولیه رله و حداکثر سطح خطا وجود دارد.
9.11.1 زمان قطع بریکر/ قطع کننده مدار
قطع کننده مدار که خطا را قطع می کند ، باید جریان را کاملا قطع کرده باشد قبل از اینکه رله متمایز کننده از کار بیفتد. زمان مصرف شده به نوع قطع کننده مدار استفاده شده و جریان خطای قطع شده بستگی دارد. تولیدکنندگان به طور معمول زمان وقفه خطا را با ظرفیت قطع نامی ارائه می دهند و این مقدار به طور ثابت در محاسبه حاشیه درجه بندی استفاده می شود.
9.11.2 خطای زمان بندی رله
همه رله ها در مقایسه با مشخصه ایده آل که در IEC 60255 تعریف شده است ، در زمان بندی خود دارای خطا هستند. برای یک رله مشخص شده درIEC 60255 ، یک شاخص خطای رله ارائه می شود که حداکثر خطای زمان بندی رله را تعیین می کند. هنگام تعیین حاشیه درجه بندی باید خطای زمان بندی در نظر گرفته شود.
9.11.3 فراجهش
هنگامی که برق رله قطع شود، ممکن است عملیات کمی بیشتر ادامه یابد تا زمانی که انرژی ذخیره شده اتلاف شود. به عنوان مثال ، یک رله دیسک القایی دارای انرژی جنبشی ذخیره شده در حرکت دیسک است. مدارهای رله استاتیک ممکن است دارای انرژی ذخیره شده در خازن ها باشد. طراحی رله به منظور به حداقل رساندن و جذب این انرژی ها انجام می شود ، اما مقدار مجاز معمولاً ضروری است. زمان فراجهش به عنوان تفاوت بین زمان کار یک رله در مقدار مشخص شده جریان ورودی و حداکثر مدت جریان ورودی تعریف می شود که اگر ناگهان زیر سطح رله کاهش یابد ، برای ایجاد عملکرد رله کافی نیست.
9.11.4 خطاهای CT
ترانسفورماتورهای جریان به دلیل جریان تحریک مورد نیاز برای مغناطیسی شدن هسته هایشان ، دارای خطاهای فاز و نسبت هستند. نتیجه این است که جریان ثانویه CT کپی مقیاس گذاری شده جریان اصلی نیست. این امر منجر به خطا در عملکرد رله ها ، به ویژه در زمان کار می شود. خطاهای CT هنگامیکه رله های اضافه جریان تاخیر زمانی مشخص مورد بررسی قرار گیرند، مهم نیستند.
9.11.5 حاشیه نهایی
پس از انجام اقدامات فوق، رله متمایز کننده باید فقط در انجام عملیات خود با شکست مواجه شود. برای اطمینان از عدم کارکرد رله ، حاشیه ایمنی بیشتری لازم است.
9.11.6. دقت کلی
حدود کلی دقت مطابق با IEC 60255-4 برای یک رله IDMT با مشخصه معکوس استاندارد در شکل 9.10 نشان داده شده است.
9.12 فواصل درجه بندی توصیه شده
بخشهای زیر حاشیه توصیه شده برای درجه بندی کلی بین دستگاههای محافظ مختلف را ارائه می دهند.
9.12.1 درجه بندی رله به رله
فاصله کل مورد نیاز برای پوشش موارد فوق به سرعت کارکرد قطع کننده های مدار و عملکرد رله بستگی دارد. در یک زمان 0.5s یک حاشیه درجه بندی طبیعی می باشد. با قطع کننده های مدار جدید سریعتر و زمان تعویض رله کمتر ، 0.4 ثانیه منطقی است، در حالیکه در بهترین شرایط حتی فواصل کمتری نیز می تواند عملی باشد. استفاده از یک حاشیه درجه بندی ثابت مطلوب است ، اما ممکن است بهتر باشد که مقدار مورد نیاز برای هر مکان رله را محاسبه کنید. این حاشیه دقیق تر شامل یک زمان ثابت ، پوشش دهنده زمان قطع خطای قطع کننده مدار ، زمان فراجهش رله و یک حاشیه ایمنی ، به علاوه یک زمان متغیر است که خطاهای رله و CT را امکانپذیر می کند. جدول 9.2 خطاهای رله معمولی را با توجه به فناوری استفاده شده ارائه می دهد. لازم به ذکر است که استفاده از یک حاشیه درجه بندی ثابت فقط در سطوح خطای بالا که منجر به زمان کار کوتاه رله می شود مناسب است. در سطوح پایین تر جریان خطا ، با زمان کار طولانی تر، خطای مجاز مشخص شده در (ساعت کار IEC 60255 (7.5% ممکن است از حاشیه درجه بندی ثابت فراتر رود ، در نتیجه این امکان وجود دارد که رله به درستی درجه بندی نشود. این امر هنگام در نظر گرفتن حاشیه درجه بندی در سطوح پایین جریان خطا نیازمند رسیدگی بیشتری است.
یک راه حل عملی برای تعیین حاشیه درجه بندی مطلوب این است که فرض کنیم رله نزدیک به خطا دارای حداکثر خطای زمان بندی ممکن +2E باشد ، که E خطای زمان بندی اساسی است. به کل خطای موثر برای رله ، باید 10% دیگر برای خطای کلی ترانسفورماتور جریان اضافه شود.
اگر، به عنوان مثال t = 0.5s باشد، فاصله زمانی برای قطع یک رله الکترومکانیکی یک قطع کننده مدار معمول ممکن است 0.375 ثانیه باشد، در حالی که ، در حد پایین تر ، برای یک رله استاتیک که دارای یک مدار قطع کننده خلا است ، فاصله می تواند به همان اندازه 0.24 ثانیه باشد. هنگامی که رله های اضافه جریان دارای مشخصات تاخیر زمانی مشخصی هستند، نیازی به درج مقدار خطای CT نیست. از این رو رابطه زیر برقرار است:
محاسبه زمان های درجه بندی خاص برای هر رله اغلب هنگام انجام محاسبه درجه بندی حفاظتی بر روی یک سیستم قدرت خسته کننده است. جدول 9.2 همچنین درجه بندی عملی در سطوح جریان خطای زیاد بین رله های اضافه جریان را برای فناوری های مختلف ارائه می دهد. در مواردی که از رله های فن آوری های مختلف استفاده می شود ، باید از زمان مناسب با تکنولوژی رله پایین دست استفاده شود.
9.12.2. درجه بندی: فیوز به فیوز
زمان کار یک فیوز تابعی از زمان قبل از قوس و هم قوس المان ذوب است که از قانون I2t پیروی می کند. بنابراین ، برای دستیابی به هماهنگی مناسب بین دو فیوز به صورت سری ، لازم است اطمینان حاصل شود که کل I2t بدست آمده توسط فیوز کوچکتر از مقدار I2t پیش قوس فیوز بزرگتر نیست. با آزمایشات مشخص شده است که اگر نسبت رتبه بندی فعلی بین آنها بیشتر از دو باشد ، درجه بندی رضایت بخشی بین دو فیوز حاصل می شود.
9.12.3 درجه بندی: فیوز به رله
برای درجه بندی رله های معکوس با فیوزها ، روش اساسی این است که تا حد امکان از پشتیبان گیری رله به فیوز اطمینان حاصل کنید اگر فیوز در بالادست رله باشد ، به دلیل کارکرد سریع فیوز ، تفکیک صحیح در مقادیر بالای جریان خطا ، بسیار دشوار است. مشخصه رله ای که برای این هماهنگی با فیوزها مناسب تر است ، معمولاً ویژگی بسیار معکوس (El) است زیرا از یک ویژگی مشابه I2t پیروی می کند. برای اطمینان از هماهنگی مطلوب بین رله و فیوز ، تنظیم جریان اولیه رله باید تقریباً سه برابر درجه فعلی فیوز باشد. حاشیه درجه بندی برای هماهنگی مناسب، اگر به عنوان یک مقدار ثابت بیان شود ، نباید کمتر از 0.4 ثانیه باشد ، یا اگر به عنوان یک مقدار متغیر بیان شود ، باید دارای حداقل مقدار باشد:
که t زمان کار نامی فیوز است.
در بخش 9.20.1 مثالی از درجه بندی فیوز به رله ارائه شده است.
9.13 محاسبه خطای فاز
تنظیمات رله اضافه جریان
هماهنگی صحیح رله های اضافه جریان در یک سیستم قدرت نیاز به محاسبه تنظیمات رله برآورد شده از نظر جریان و زمان دارد. سپس تنظیمات حاصل به طور سنتی در قالب log / log مناسب رسم می شود تا به صورت تصویری نشان دهد که یک حاشیه درجه بندی مناسب بین رله ها در پستهای مجاور وجود دارد. نقشه کشی ممکن است با دست انجام شود ، اما امروزه بیشتر با استفاده از نرم افزار مناسب انجام می شود. اطلاعات مورد نیاز در هر نقطه رله برای امکان محاسبه تنظیم رله در بخش 9.2 ارائه شده است. داده های اصلی رله می توانند در یک جدول مشابه نظیر جدول 9.3 ، تنها در صورت کمک به حفظ رکورد جدول بندی شوند. معمولاً رسم همه مشخصات زمان / جریان در یک پایه ولتاژ / MVA در مقیاس log / log انجام می شود. طرح شامل تمام رله ها در یک مسیر واحد است که با رله نزدیک به بار و با رله نزدیک به منبع شروع می شود. برای هر مسیر مستقل نمودار جداگانه ای لازم است و تنظیمات رله هایی که روی چندین مسیر قرار دارند باید با دقت بررسی شوند تا تنظیم نهایی برای همه شرایط مناسب باشد. خطا های زمین جدا از خطا های فاز در نظر گرفته شده و نیازمند نقشه های جداگانه ای هستند. پس از نهایی شدن تنظیمات رله ، آنها در یک جدول وارد می شوند. یکی از آنها در جدول 9.3 نشان داده شده است. این امر همچنین در ثبت رکوردها و در حین راه اندازی رله ها در محل کمک می کند.
9.13.1 رله های زمان مستقل (مشخص)
انتخاب تنظیمات برای رله های زمانی مستقل (مشخص) دشواری کمی دارد. به عناصر اضافه جریان باید تنظیماتی داده شود که با یک حاشیه منطقی کمتر از جریان خطا باشد. این تنظیمات باید به اندازه کافی بالا باشد تا از عملکرد رله با حداکثر بار احتمالی جلوگیری شود، برای جریانهای بالای شروع موتور یا گذرگاههای هجوم ترانسفورماتور، یک حاشیه مناسب مجاز است. همانطور که در بخش 9.12 بحث شد ، تنظیمات زمان برای حاشیه مناسب درجه بندی انتخاب خواهد شد.
9.13.2 رله های زمان معکوس
هنگامی که سیستم قدرت از مجموعه ای از بخش های کوتاه کابل تشکیل شده باشد، به طوری که امپدانس کل خط کم باشد ، مقدار جریان خطا اساساً توسط امپدانس ترانسفورماتورها یا سایر نیروگاه های ثابت کنترل می شود و بر طبق مکان خطا چندان تغییر نمی کند. در چنین شرایطی ممکن است درجه بندی رله های زمان معکوس به همان روشی که رله های زمان معین دارند ، امکان پذیر باشد. با این حال ، هنگامی که جریان خطای احتمالی با محل خطا تفاوت اساسی داشته باشد ، می توان با استفاده از درجه بندی جریان و زمان برای بهبود عملکرد کلی رله ، از این واقعیت استفاده کرد. روش با انتخاب مشخصات رله مناسب آغاز می شود. سپس تنظیمات فعلی با تنظیمات ضریب زمان برای ارائه حاشیه درجه بندی مناسب بین رله ها انتخاب می شوند. در غیر این صورت ، روال، مشابه رله های تاخیر زمانی مشخص است. نمونه ای از تنظیم رله در بخش 9.20.1 ارائه شده است.
9.14 خطای فاز جهت دار
رله های اضافه جریان
هنگامی که جریان خطا می تواند از طریق محل رله در هر دو جهت جریان یابد، ممکن است لازم باشد که با معرفی یک مرکز کنترل جهت ، پاسخ رله را جهت دار کنید. تسهیلات با استفاده از ورودی ولتاژ اضافی به رله فراهم می شود.
9.14.1 اتصالات رله
امکانات زیادی برای اتصال مناسب ورودی ولتاژ و جریان وجود دارد. اتصالات مختلف وابسته به زاویه فاز ، در فاکتور قدرت سیستم واحد است ، که توسط آن جریان و ولتاژ اعمال شده به رله جابجا می شوند. مرجع [9.1] تمام اتصالات استفاده شده را شرح می دهد. با این حال ، فقط تعداد کمی از آنها در عمل مورد استفاده قرار می گیرند که در زیر توضیح داده شده اند. در یک رله دیجیتالی یا عددی ، جابجایی های فاز با استفاده از نرم افزار تحقق می یابد ، در حالی که رله های الکترومکانیکی و استاتیک به طور کلی با اتصال مناسب مقادیر ورودی به رله ، جابجایی های فاز مورد نیاز را به دست می آورند. تاریخچه موضوع باعث می شود اتصالات رله به گونه ای تعریف شوند که گویی با اتصال مناسب مقادیر ورودی ، صرف نظر از روش واقعی مورد استفاده ، به دست آمده اند.
9.14.2 اتصالات یگ چهارم رله.
این اتصال استاندارد مربوط به رله های ساکن ، دیجیتال یا عددی است. بسته به زاویه ای که ولتاژ اعمال شده تغییر می کند تا حداکثر حساسیت رله (زاویه مشخصه رله یا RCA) ایجاد شود ، دو نوع موجود است.
9.14.2.1 ویژگی 90°-30° (30° RCA)
رله فاز A با جریان Ia و ولتاژ Vic که در جهت خلاف جهت عقربه های ساعت 30 درجه جابجا می شوند ، تأمین می شود. در این حالت ، حداکثر حساسیت رله هنگامی تولید می شود که جریان فاز سیستم را تا 60 درجه ولتاژ خنثی کند. این اتصال یک منطقه متناوب جهت دهی صحیح را در محدوده فعلی 30 درجه ایجاد می کند که منجر به تاخیر 150 درجه می شود. شکل 9.11 را مشاهده کنید. حساسیت رله در ضریب توان واحد 150° از حداکثر حساسیت رله و 86.6% در ضریب توان صفر است. این ویژگی هنگامی توصیه می شود که از رله برای حفاظت از فیدرهای ساده با منبع توالی صفر در پشت نقطه رله استفاده شود.
9.14.2.2. ویژگی 90°-45° (45° RCA)
رله فاز A با جریان Ia و ولتاژ Vbc جابجا شده با 45 درجه در جهت خلاف جهت عقربه های ساعت تأمین می شود. حداکثر حساسیت رله هنگامی تولید می شود که جریان فاز سیستم را تا 45 درجه ولتاژ خنثی کند
این اتصال یک منطقه صحیح جهت دهی در محدوده فعلی 45° را ایجاد می کند که منجر به تاخیر 135° می شود. حساسیت رله در ضریب توان واحد 70.7% از حداکثر گشتاور است و در ضریب قدرت صفر یکسان است. (شکل 9.12 ). این اتصال برای حفاظت از فیدرهای ترانسفورماتور یا فیدرهایی که منبع توالی صفر در مقابل رله دارند توصیه می شود. برای اطمینان از عملکرد صحیح رله برای خطا های فراتر از ترانسفورماتور، در مورد ترانسفورماتورهای موازی یا فیدرهای ترانسفورماتور ضروری است. هر زمان که رله های یک فاز جهت دار در مداری که ممکن است از توزیع جریان شکل 2-1-1 ایجاد گردد، استفاده شوند باید از این اتصال استفاده شود.
شکل 9.12: نمودار برداری برای اتصال 90°-45° (عنصر فاز A)
برای یک رله دیجیتال یا عددی ، معمولاً امکان انتخاب زاویه RCA توسط کاربر در محدوده وسیعی وجود دارد.
از نظر تئوری ، سه شرایط خطا می تواند باعث سو عملکرد عنصر جهت دار شود:
i. خطای فاز – فاز- زمین زمین در یک فیدر ساده
ii خطای زمین= فاز در یک فیدر ترانسفورماتور با منبع توالی صفر در مقابل رله
Iii یک خطای فاز فاز در یک ترانسفورماتور قدرت با رله که در سیم پیچ دلتا ترانسفورماتور قرار دارد.
با این حال ، باید بخاطر داشت که شرایط فرض شده در بالا برای ایجاد حداکثر جابجایی زاویه ای بین مقادیر جریان و ولتاژ در رله به گونه ای است که در عمل ، مقدار جریان ورودی به رله برای ایجاد جریان بیش از حد کافی نیست. از نظر تحلیلی می توان نشان داد که احتمال سوءعملکرد با اتصال 90°-45° درجه برای همه اهداف عملی وجود ندارد.
9.14.3 برنامه رله های جهت دار
اگر رله های غیر واحد و غیر جهت دار به فیدرهای موازی دارای یک منبع تولیدی واحد اعمال شود ، هرگونه خطایی که ممکن است در هر یک از خطوط رخ دهد ، بدون در نظر گرفتن تنظیمات رله مورد استفاده ، هر دو خط را جدا کرده و منبع تغذیه را کاملا قطع می کند. با استفاده از این نوع پیکربندی سیستم ، استفاده از رله های جهت دار در انتهای گیرنده و درجه بندی آنها با رله های غیر جهته در انتهای ارسال ، برای اطمینان از عملکرد افتراقی صحیح رله ها در هنگام خطاهای خط ، ضروری است. این کار با تنظیم رله های جهت دار R / و R انجام می شود. در شکل 9.13 با عناصر جهت دار خود در سمت خط حفاظت شده قرار داشته و تنظیمات زمان و جریان کمتری نسبت به رله های R1 و R2 داراست. روش معمول این است که رله های R1 و R2 تا 50% از بار کامل نرمال مدار حفاظت شده و 0.1TMS تنظیم شوند ، اما باید اطمینان حاصل شود که از درجه حرارت مداوم رله های جریان دو برابر نامی فراتر نمی رود. یک مثال محاسبه در بخش 9.20.3 ارائه شده است
9.15 حلقه های اصلی
یک ترتیب ویژه در شبکه های توزیع، حلقه اصلی است. دلیل اصلی استفاده از آن حفظ منابع مورد نیاز مصرف کنندگان در صورت بروز خطا در فیدرهای متصل به یکدیگر است. یک حلقه اصلی معمولی با حفاظت از اضافه جریان مرتبط در شکل 9.14 نشان داده شده است. جریان ممکن است در مکانهای مختلف رله در هر دو جهت جریان داشته باشد و بنابراین از رله های اضافه جریان جهت دار استفاده می شود.
در مورد یک حلقه اصلی که فقط در یک نقطه تغذیه می شود ، تنظیمات رله ها در انتهای منبع تغذیه و در پست نقطه میانی یکسان هستند. بنابراین ، اگر در حالت دوم ، رله ها در همان فیدر قرار بگیرند ، یعنی یک در هر انتهای فیدر ، می توان آنها را غیر جهت دار کرد. جالب است بدانید که وقتی تعداد فیدرهای دور حلقه عدد زوج باشد ، دو رله با زمان کار یکسان در یک پست هستند. بنابراین آنها باید جهت دار باشند. هنگامی که تعداد فیدرها یک عدد فرد باشد ، دو رله با زمان کار یکسان در پست های مختلف قرار دارند و بنابراین نیازی به جهت گیری ندارند. همچنین ممکن است ذکر شود که در پستهای متوسط ، هر زمان که زمان کار رله ها در هر پست متفاوت باشد ، اختلاف بین زمان کار آنها هرگز کمتر از حاشیه درجه بندی نیست ، بنابراین رله با زمان کار طولانی تر می تواند غیر جهت داربوده و با استفاده از رله های عددی مدرن ، یک مرکز جهت دار اغلب با هزینه کم یا بدون هزینه اضافی در دسترس است ، به همین دلیل ممکن است در عمل استفاده از رله های جهت دار در همه مکان ها ساده تر باشد. همچنین ، در صورت اضافه شدن یک فیدر اضافی متعاقباً ، رله هایی که می توانند غیر جهت دار باشند نیاز به تعیین مجدد دارند و لزوماً یکسان نخواهند بود - باعث تغییر مشکلات رله غیر جهت دار برای یک جهت می شود . اگر در اصل VT ارائه نشده باشد ، نصب آن در تاریخ بعد بسیار دشوار است.
9.15.1 درجه بندی بخش های اصلی حلقه
روش درجه بندی معمول برای رله ها در یک مدار اصلی حلقه ، باز کردن حلقه در نقطه منبع و درجه بندی رله ها ابتدا در جهت عقربه های ساعت و سپس در جهت خلاف جهت عقربه های ساعت است. به این معنی که رله هایی که در جهت عقربه های ساعت در اطراف حلقه هستند به ترتیب در توالی 1-2-3-4-5 قرار گرفته اند و رله هایی که در جهت خلاف جهت عقربه های ساعت هستند در توالی 1-2'- 3'-4'-5'-6 ' کار می کنند که در شکل 9.14 نشان داده شده است. فلش های مرتبط با نقاط رله جهت جریان را نشان می دهد که باعث می شود رله کار کند. از فلش دو سر برای نشان دادن یک رله غیر جهت دار استفاده می شود ، مانند مواردی که در نقطه منبع تغذیه هستند و تنها در یک جهت می تواند جریان داشته باشد. از فلش یک سر برای نشان دادن یک رله جهت دار استفاده می شود ، مانند مواردی که در پستهای میانی اطراف حلقه وجود دارد که برق می تواند در هر دو جهت جریان یابد. رله های جهت دار مطابق با قاعده تغییرناپذیر تنظیم شده برای کلیه خطاهای حفاظتی جهت دار تنظیم می شوند که جریان سیستم باید از باس بارها به خط حفاظت شده جریان یابد تا رله ها بتوانند کار کنند. قطع مسیر خطا با توجه به زمان و جهت جریان خطا انجام می شود. مانند هر سیستم موازی ، جریان خطا دارای دو مسیر موازی است و خود را در نسبت معکوس امپدانس های آنها تقسیم می کند. بنابراین ، در هر پست در حلقه ، یک مجموعه رله به دلیل جهت جریان غیرفعال می شود و مجموعه دیگر عملیاتی است. همچنین مشخص خواهد شد که زمان کارکرد رله های غیرفعال سریعتر از رله های عملیاتی است ، به استثنای پست نقطه میانی که اتفاقاً رله های 3 و 3 'یکسان هستند.
رله هایی که عملیاتی هستند به سمت پایین خطا درجه بندی می شوند و آخرین نمونه هایی که تحت تأثیر خطا قرار می گیرند ابتدا کار می کنند. این امر برای هر دو مسیر خطا اعمال می شود. در نتیجه ، خط خطا تنها خطی است که از رینگ جدا شده و منبع تغذیه به تمام پستهای توزیع برقرار است. هنگامی که دو یا چند منبع تغذیه به یک حلقه اصلی تغذیه می شوند ، اعمال حفاظت از اضافه جریان با درجه سختی دشوار است و ممکن است تفکیک کامل امکان پذیر نباشد. با دو منبع تأمین ، دو راه حل امکان پذیر است. اولین راه حل باز کردن حلقه در یکی از نقاط تأمین ، از هر کدام که راحت تر است ، با استفاده از یک رله اضافه جریان فوری با تنظیم بالا است. سپس حلقه مانند یک واحد تغذیه واحد درجه بندی می شود. روش دوم این است که مقطع حلقه بین دو نقطه تأمین به عنوان یک گذرگاه مداوم و جدا از حلقه و حفاظت از آن با یک سیستم حفاظت از واحد ، و سپس درجه بندی حلقه مانند یک واحد تغذیه واحد ادامه یابد. بخش 9.20.4 یک نمونه کار شده از درجه بندی اصلی حلقه را ارائه می دهد.
9.16. حفاظت خطای زمین
در توضیحات فوق ، توجه عمدتا به سمت حفاظت از اضافه جریان خطا فاز معطوف شده است. با استفاده از رله ای که فقط به جریان باقیمانده سیستم پاسخ می دهد ، حفاظت حساس تر در برابر خطا های زمین را می توان بدست آورد ، زیرا تنها وقتی جریان خطا به زمین می رود ، یک ممولفه باقیمانده وجود دارد. بنابراین رله خطای زمین تحت تأثیر جریان های بار ، چه متعادل و چه غیرمستقیم ، قرار می گیرد و می توان تنظیماتی را تنظیم کرد که فقط با طراحی تجهیزات و وجود جریان های نشتی یا خازنی نامتعادل به زمین محدود شود. در تنظیماتی که فقط چند درصد از درجه بندی سیستم در نظر گرفته می شوند ، این یک اهمیت مهم است ، زیرا جریان های نشتی ممکن است مقدار باقی مانده از این ترتیب را ایجاد کنند. به طور کلی ، تنظیمات کم برای رله های خطا زمین بسیار مفید است ، زیرا خطا های زمین نه تنها با بیشترین فراوانی از بین همه خطا ها هستند ، بلکه ممکن است توسط امپدانس زمین خنثی شده یا مقاومت در برابر تماس زمین از نظر اندازه محدود شود. مولفه باقیمانده با اتصال ترانسفورماتورهای جریان خط به طور موازی استخراج می شود ، همانطور که در شکل 9.15 نشان داده شده است. اتصال ساده نشان داده شده در شکل (a را می توان با اتصال عناصر اضافه جریان در مسیر های فاز منفرد ، همانطور که در شکل (b)9.15 نشان داده شده است ، و قرار دادن رله خطای زمین بین نقاط ستاره ای گروه رله و جریان مبدل ها بدست آورد. رله های اضافه جریان فاز خطا اغلب فقط در دو مرحله ارائه می شوند ، زیرا با این کار هر خطای بین فاز شناسایی می شود. اتصالات در رله خطا- زمین تحت تأثیر این ملاحظه نیستند. ترتیب در شکل (C)9.15 نشان داده شده است. تنظیمات معمول برای رله های خطای زمین 30%-40% از جریان بار کامل یا حداقل جریان خطای زمین در بخشی از سیستم است که حفاظت می شود. با این حال ، ممکن است لازم باشد که تنوع تنظیم با بار رله در نظر گرفته شود که در بخش 9.16.1 زیر شرح داده شده است. در صورت نیاز به حساسیت بیشتر، باید از یکی از روش های توصیف شده در بخش 9.16.3 برای حفاظت خطا- زمین حساس استفاده شود.
9.16.1 تنظیم موثر رله های خطای زمین
تنظیم اولیه رله اضافه جریان را معمولاً می توان به عنوان ضریب تنظیم رله در نسبت CT در نظر گرفت. می توان فرض کرد CT نسبت نسبتاً کافی دقیق را حفظ می کند ، بنابراین ، اگر به صورت درصدی از جریان نامی بیان شود ، تنظیم اولیه مستقیماً متناسب با تنظیم رله خواهد بود. با این حال ، این امر ممکن است برای یک رله خطای زمین درست نباشد. عملکرد با توجه به تکنولوژی رله استفاده شده متفاوت است.
9.16.1.1. رله های استاتیک ، دیجیتال و عددی
هنگامی که از رله های استاتیک ، دیجیتالی یا عددی استفاده می شود ، مقدار نسبتاً کم و تغییر محدود بار رله در محدوده تنظیم رله منجر به صحت قضیه فوق می شود. تنوع بار ورودی با جریان باید بررسی شود تا اطمینان حاصل شود که این تغییرات به اندازه کافی کم است. در غیر این صورت ، ممکن است خطاهای اساسی رخ دهد و روش تنظیم باید برای رله های الکترومکانیکی دنبال شود.
9.16.1.2. رله های الکترومکانیکی
هنگام استفاده از رله الکترومکانیکی ، عنصر خطای زمین به طور کلی شبیه عناصر فاز خواهد بود. در تنظیمات مصرف VA مشابهی خواهد داشت ، اما به دلیل تنظیم پایین تر ، بار بسیار بیشتری را در جریان اسمی یا نامی تحمیل خواهد کرد. به عنوان مثال ، یک رله با تنظیم 20% دارای امپدانس 25 برابر یک عنصر مشابه با تنظیم 100%است. بیشتر اوقات ، این بار از بار نامی ترانسفورماتورهای جریان بیشتر خواهد شد. ممکن است تصور شود که از ترانسفورماتورهای جریان متناسب تری نیز باید استفاده شود ، اما این کار غیرضروری تلقی می شود. ترانسفورماتورهای فعلی که بارهای فاز را تحمل می کنند، می توانند رله خطای زمین را به کار بیاندازند و به راحتی خطاها افزایش می یابند.
جریان محرک ترانسفورماتور جریان انرژی به دلیل بار زیاد رله خطای زمین نه تنها به تناسب زیاد است ، بلکه افت ولتاژ روی این رله تحت تأثیر سایر ترانسفورماتورهای جریان گروه موازی قرار می گیرد ، خواه آنها جریان اصلی را حمل کنند یا نه. کل جریان محرک حاصل از دست دادن مغناطیس در یک CT و تعداد ترانسفورماتورهای جریان به طور موازی است. افت مغناطیسی جمع شده می تواند در مقایسه با جریان عملیاتی رله قابل ملاحظه باشد و در موارد شدید که جریان تنظیم کم است یا ترانسفورماتورهای جریان عملکرد کمی دارند ، حتی ممکن است از خروجی رله نیز فراتر رود. "جریان تنظیم موثر" در اصطلاحات ثانویه ، مجموع جریان تنظیم کننده رله و از افت تحریک کل است. به طور دقیق ، تنظیم موثر مجموع بردار جریان تنظیم کننده رله و کل جریان محرک است ، اما مجموع محاسبات به دلیل شباهت فاکتورهای قدرت به اندازه کافی نزدیک است. محاسبه تنظیم موثر برای طیف وسیعی از مقادیر تنظیم یک رله ، فرایندی است که در جدول 9.4 تنظیم شده است ، و نتایج نشان داده شده در شکل 9.16 بسیار آموزنده است.
اثر امپدانس رله نسبتاً بالا و جمع تلفات تحریک CT در مدار باقی مانده با توجه به این واقعیت که در هنگام تنظیم ، چگالی شار در ترانسفورماتورهای جریان با خم پایین مشخصه تحریک مطابقت دارد ، بیشتر می شود. تحریک امپدانس تحت این شرایط نسبتاً کم است و باعث می شود خطای نسبت زیاد باشد. ترانسفورماتور جریان در واقع با افزایش جریان اولیه عملکرد بهبود می یابد، در حالی که امپدانس رله کاهش می یابد تا اینکه، با یک جریان ورودی چندین برابر بیشتر از تنظیم اولیه ، چندین برابر جریان تنظیم در رله قابل ملاحظه ای بالاتر از چندین برابر جریان تنظیم اولیه است به مدار اولیه اعمال می شود. این امر باعث می شود که زمان کارکرد رله کمتر از آنچه انتظار می رود باشد. در جریان های ورودی هنوز بالاتر ، عملکرد CT افت می کند تا اینکه بالاخره جریان خروجی از افزایش قابل ملاحظه ای متوقف می شود. فراتر از این مقدار جریان ورودی ، با تغییر شکل شکل موج خروجی ، عملیات بیشتر پیچیده می شود.
9.16.2. درجه بندی زمانی رله های خطای زمین
درجه بندی زمانی رله های خطا زمین می تواند به همان روشی که برای رله های خطا فاز انجام می شود ، تنظیم شود. مشخصه زمان / جریان اولیه رله های الکترومکانیکی را نمی توان متناسب با مشخصه رله با هر چیزی مانند دقتی که برای رله های خطای فاز امکان پذیر است حفظ کرد. همانطور که در بالا نشان داده شده است ، ممکن است خطای نسبت ترانسفورماتورهای جریان در جریان تنظیم رله بسیار زیاد باشد. واضح است که درجه بندی زمانی رله های الکترومکانیکی خطای زمین مسئله ای ساده به عنوان روال اتخاذ شده برای رله های فاز در جدول 9.3 نیست. یا فاکتورهای فوق باید با خطاهای محاسبه شده برای هر سطح فعلی در نظر گرفته شود ، این روند بسیار پیچیده تر است و یا حاشیه های درجه بندی طولانی تر مجاز است. با این حال ، برای انواع دیگر رله ، می توان از روال اتخاذ شده برای رله های خطای فاز استفاده کرد.
9.16.3. حفاظت خطای زمین حساس
سیستم های LV معمولاً از طریق امپدانس، به دلیل اضافه ولتاژهایی که ممکن است رخ دهد و پیامدهای ایمنی ناشی از آن به زمین متصل نمی شوند. سیستم های HV ممکن است به گونه ای طراحی شوند که چنین ولتاژهای اضافی را در خود جای دهند ، اما اکثر سیستم های LV اینگونه نیستند. با این حال، این امر در سیستم های HV زمین از طریق یک امپدانس کاملاً معمول است که جریان خطا زمین را محدود می کند. بعلاوه ، در بعضی از کشورها ، مقاومت در برابر مسیر زمین ممکن است به دلیل ماهیت خود زمین (به عنوان مثال بیابان یا سنگ) بسیار زیاد باشد. خطای زمین که درگیر هادی های زمین نیست ممکن است منجر به جریان فقط یک جریان کوچک شود که برای کارکرد یک سیستم حفاظت عادی کافی نیست. در مورد هادی های معیوب نیز مشکل مشابهی ایجاد می شود که پس از افتادن روی پرچین ها یا جاده های خشک و فلزی شده ، به دلیل جریان نشت کم ، انرژی خود را حفظ می کنند و بنابراین بقاء را تهدید می کنند.
برای غلبه بر مشکل، تهیه سیستم حفاظت از خطای زمین با تنظیماتی که بطور قابل توجهی کمتر از حفاظت خط معمولی است ، ضروری است. این کار برای رله دیجیتال یا عددی مدرن هیچ مشکلی را ایجاد نمی کند. با این حال ، رله های الکترومکانیکی یا استاتیک قدیمی ممکن است به دلیل بار موثر زیادی که ممکن است برای CT ایجاد کنند ، مشکلاتی را ایجاد کنند. حساسیت مورد نیاز را نمی توان به طور معمول با استفاده از CT معمولی تأمین کرد. به طور معمول از ترانسفورماتور جریان تعادل هسته ای (CBCT) استفاده می شود. CBCT یک ترانسفورماتور جریان است که در اطراف هادی های سه فاز (و در صورت وجود خنثی است) سوار می شود تا جریان ثانویه CT متناسب با جریان باقیمانده (یعنی زمین) باشد. چنین CT می تواند ساخته شود که دارای هر نسبت مناسب برای کار با یک عنصر رله حساس به خطای زمین است. با استفاده از چنین تکنیکهایی می توان تنظیمات خطای زمین را تا 100 درجه جریان مدار حفاظت شده بدست آورد. باید در قرارگیری صحیح CBCT در مدار کابل دقت شود. اگر غلاف کابل زمین باشد ، اتصال زمین از محل اتصال غلاف کابل باید از طریق اولیه CBCT انجام شود تا اطمینان حاصل شود که خطا های فاز غلاف شناسایی شده است. شکل 9.17 روش های صحیح و نادرست را نشان می دهد. با روش نادرست ، جریان خطا در غلاف به عنوان یک جریان عدم تعادل دیده نمی شود و از این رو عملیات رله اتفاق نمی افتد. جریان باقیمانده طبیعی که ممکن است در شرایط سالم جریان یابد ، استفاده از حفاظت از خطای زمین حساس غیر جهت دار را محدود می کند. چنین اثرات باقیمانده ای می تواند به دلیل نشت یا خازن نامتعادل در سیستم رخ دهد.
9.17 حفاظت اضافه جریان خطا زمینی جهت دار
ممکن است نیاز باشد که در شرایط زیر اضافه جریان خطا زمینی جهت دار اعمال شود:
i. برای حفاظت از خطای زمین که در آن اضافه جریان وجود دارد، حفاظت توسط رله های جهت دار انجام می شود
ii در شبکه های زمین عایق بندی شده
iii شبکه های زمینی سیم پیچ پیترسن
iv در جایی که حساسیت حفاظت خطای زمینی کافی نیست - استفاده از یک رله جهت خطا زمین ممکن است حساسیت بیشتری ایجاد کند
عناصر رله که قبلاً به عنوان عناصر خطا فاز توصیف شده بودند ، به جریان خطای زمین پاسخ می دهند و مهم است که پاسخ جهت آنها برای این شرایط صحیح باشد. اگر یک عنصر خطای خاص زمین همانطور که در بخش 9.16 شرح داده شده ارائه شده باشد (که معمولاً چنین خواهد بود) ، یک عنصر جهت دار مربوطه لازم است.
9.17.1 اتصالات رله
جریان باقیمانده همانطور که در شکل 9.15 نشان داده شده است استخراج می شود. از آنجا که این جریان ممکن است از هر فاز مشتق شود ، برای به دست آوردن یک پاسخ جهت ، لازم است مقدار مناسبی برای قطبش رله بدست آوریم. در رله های دیجیتالی یا عددی معمولاً دو انتخاب ارائه می شود.
9.17.1.1 ولتاژ باقیمانده
مقدار مناسب، ولتاژ باقیمانده سیستم است. این مجموع بردار ولتاژهای فاز منفرد است. اگر سیم پیچ های ثانویه ترانسفورماتور ولتاژ سه فاز، در پنج واحد یا سه واحد تک فاز در دلتای معیوب وصل شوند ، ولتاژ توسعه یافته در ترمینال های آن جمع بردار ولتاژهای زمین و از این رو باقیمانده ولتاژ سیستم خواهد بود که در شکل 9.18 نشان داده شده است. نقطه اصلی VT باید زمین باشد. با این حال ، یک VT سه فاز ، سه بخشی مناسب نیست ، زیرا هیچ راهی برای شار مغناطیسی باقیمانده وجود ندارد.
هنگامی که ترانسفورماتور ولتاژ اصلی مرتبط با سیستم ولتاژ بالا با سیم پیچ ثانویه دلتای معیوب برای قطب بندی رله خطای زمین جهت دار فراهم نشده باشد، استفاده از سه ترانسفورماتور ولتاژ میان فازی یک فاز مجاز است. سیم پیچ های اولیه آنها در ستاره و سیم پیچهای ثانویه آنها در دلتای معیوب به هم متصل می شوند. برای عملکرد مطبوع ، لازم است اطمینان حاصل شود که ترانسفورماتورهای ولتاژ اصلی از ساختار مناسبی برای تولید مجدد ولتاژ باقیمانده برخوردار هستند، نقطه ستاره سیم پیچهای اولیه ترانسفورماتورهای ولتاژ بینابینی باید به نقطه ستاره سیم پیچهای ثانویه ترانسفورماتورهای اصلی ولتاژ وصل شود. ولتاژ باقیمانده برای ولتاژهای فاز متعادل صفر خواهد بود. برای شرایط ساده خطای زمین ، برابر است با افت فشار ولتاژ فاز خطا. در همه موارد ولتاژ باقیمانده برابر با سه برابر افت ولتاژ توالی صفر بر روی امپدانس منبع است و بنابراین با زاویه مشخصه امپدانس منبع از جریان باقیمانده جابجا می شود. مقادیر باقیمانده به عنصر جهت دار رله خطای زمین اعمال می شود. جریان باقیمانده از ولتاژ باقیمانده جابجایی دارد و از این رو تنظیم زاویه مورد نیاز است. به طور معمول ، جریان ولتاژ قطبی را عقب می اندازد. روش زمینی سیستم همچنین بر زاویه مشخصه رله (RCA) تأثیر می گذارد و تنظیمات زیر معمول است:
i. سیستم مقاوم در برابر زمین: 0° RCA
ii سیستم توزیع ، زمین کاملاً مستحکم: -45° RCA
iii سیستم انتقال ، زمین کاملاً مستحکم: -60° RCA
تنظیمات مختلف برای سیستمهای توزیع و انتقال از نسبتهای مختلف X / R موجود در این سیستمها ناشی می شود.
9.17.1.2 جریان توالی منفی
ولتاژ باقیمانده در هر نقطه از سیستم ممکن است برای قطب بندی یک رله جهت دار کافی نباشد ، یا ممکن است ترانسفورماتورهای ولتاژ موجود شرایط تأمین ولتاژ باقیمانده را برآورده نکنند. در این شرایط ، از جریان توالی منفی می توان به عنوان کمیت قطبی استفاده کرد. جهت خطا با مقایسه ولتاژ توالی منفی با جریان توالی منفی تعیین می شود. RCA باید براساس زاویه ولتاژ منبع توالی فاز منفی تنظیم شود.
9.18 حفاظت در برابر خطای زمین در شبکه های عایق بندی شده
گاهی اوقات ، یک سیستم قدرت کاملاً از زمین عایق بندی می شود. مزیت این امر این است که یک خطای زمین-فاز روی سیستم باعث ایجاد جریان خطای زمین نمی شود و بنابراین کل سیستم همچنان عملیاتی است. این سیستم باید طوری طراحی شود که در برابر ولتاژهای گذرا و حالت پایدار بالا مقاومت کند ، بنابراین استفاده از آن معمولاً به سیستم های ولتاژ پایین و متوسط محدود می شود. بسیار مهم است که تشخیص یک خطا زمین-فاز حاصل شود ، بنابراین می توان خطا را ردیابی و اصلاح کرد. در حالی که عملکرد سیستم برای این شرایط بی تأثیر است ، وقوع یک خطای زمینی دوم اجازه می دهد جریان های قابل توجهی جریان یابد. عدم وجود جریان خطای زمین برای یک خطا تک فاز-زمین به وضوح برخی از مشکلات را در تشخیص خطا نشان می دهد. با استفاده از رله های مدرن دو روش موجود است.
9.18.1 ولتاژ باقیمانده
زمانیکه یک خطای زمینی تک فاز اتفاق می افتد ، ولتاژهای فاز سالم با ضریب V3 افزایش می یابد و ولتاژهای سه فاز دیگر جمع فازور صفر ندارند. از این رو ، می توان از یک عنصر ولتاژ باقیمانده برای تشخیص خطا استفاده کرد. با این حال ، این روش هیچ تفکیکی ایجاد نمی کند ، زیرا ولتاژ نامتعادل در کل بخش آسیب دیده سیستم رخ می دهد. یکی از مزایای این روش این است که هیچ CT لازم نیست، زیرا ولتاژ اندازه گیری می شود. با این حال ، الزامات VT همانطور که در بخش 9.17.1.1 ارائه شده اعمال می شود. درجه بندی یک مشکل در این روش است، زیرا همه رله های بخش آسیب دیده دارای خطا هستند. ممکن است بتوان از درجه بندی با زمان مشخص استفاده کرد ، اما به طور کلی نمی توان با استفاده از این روش از حفاظت کاملا افتراقی استفاده کرد.
9.18.2 خطای زمین حساس
این روش اصولاً در سیستمهای MV اعمال می شود ، زیرا متکی به تشخیص عدم تعادل در جریانهای شارژ هر فاز است.
شکل 9.19 وضعیتی را نشان می دهد که با وجود یک خطا تک فاز-زمین رخ می دهد. رله های موجود در فیدرهای سالم دارای عدم تعادل جریان شارژ برای فیدرهای خود هستند. رله موجود در فیدر معیوب جریان شارژ باقیمانده سیستم را برقرار کرده و جریان تغذیه کننده های آن لغو می شود. شکل 9.20 نمودار مرحله ای را نشان می دهد.
استفاده از CT تعادل هسته ضروری است. با اشاره به شکل 9.20 ، جریان عدم تعادل در فیدرهای سالم ولتاژ باقیمانده را تا 90 درجه عقب می اندازد. جریان شارژ این فیدرها √3 برابر مقدار نرمال خواهد بود ، زیرا ولتاژهای زمین- فاز با این مقدار افزایش یافته اند. مقدار جریان باقیمانده بنابراین سه برابر جریان شارژ حالت پایدار در هر فاز است. از آنجا که جریان های باقیمانده روی فیدرهای سالم و معیوب در آنتی فاز هستند ، استفاده از رله خطا زمینی جهت دار می تواند تفکیک مورد نیاز را ایجاد کند. مقدار قطب بندی استفاده شده ولتاژ باقیمانده است. با جابجایی این دما تا 90 درجه ، جریان باقیمانده ای که توسط رله بر روی فیدر خطا دیده می شود ، در منطقه "عملکرد" مشخصه جهت قرار دارد ، در حالی که جریان های باقیمانده روی فیدرهای سالم در منطقه "مهار" قرار دارند. بنابراین ، RCA مورد نیاز 90 درجه است. تنظیم رله باید بین یک تا سه برابر جریان شارژ فاز باشد. این مسئله ممکن است در مرحله طراحی محاسبه شود ، اما تأیید با استفاده از آزمایشات در محل معمول است. یک خطای زمین-فاز به عمد اعمال می شود و جریان های حاصل از آن یادداشت می شوند ، این فرآیند در یک رله دیجیتال یا عددی مدرن توسط امکانات اندازه گیری ارائه شده آسان تر می شود. همانطور که قبلاً اشاره شد ، اعمال چنین خطایی برای مدت کوتاهی خللی در شبکه یا جریان خطا ایجاد نمی کند، اما مدت زمان آن باید تا حد ممکن کوتاه باشد تا از وقوع چنین خطایی جلوگیری کند. در صورت تنظیم رله در مقداری از جریان که بین جریان شارژر روی فیدر برای حفاظت و جریان شارژ بقیه سیستم قرار دارد ، می توان از عنصر جهت دار نیز صرف نظر کرد.
9.19 حفاظت از خطای زمین در شبکه های زمینی سیم پیچ پترسن
سیم پیچ پترسن زمینی یک مورد خاص از زمین با امپدانس بالا است. این شبکه از طریق یک راکتورکه راکتانس آن به طور کلی برابر با ظرفیت کل سیستم به زمین است ، به زمین متصل میشود. تحت این شرایط ، یک خطا تک فاز زمین منجر به هیچ جریان خطای زمین در شرایط حالت پایدار نمی شود. بنابراین اثر مشابه داشتن سیستم عایق بندی است. اثربخشی روش بستگی به دقت تنظیم مقدار واکنش نشان می دهد - تغییرات در ظرفیت خازن سیستم (به عنوان مثال به دلیل تغییرات پیکربندی سیستم) نیاز به تغییر در راکتانس سیم پیچ دارد. در عمل، دستیابی به تطبیق کامل واکنش پذیری سیم پیچ با ظرفیت سیستم دشوار است ، به طوری که جریان خطا کوچک زمین جریان می یابد. سیستم های زمینی با سیم پیچ پترسن معمولاً در مناطقی یافت می شود که سیستم به طور عمده از خطوط هوایی تشکیل شده باشد ، و به ویژه در مکانهایی که در معرض شیوع خطاهای گذرا هستند بسیار سودمند است. برای درک چگونگی اعمال صحیح حفاظت از خطا زمین در چنین سیستم هایی ، ابتدا باید رفتار سیستم در شرایط خطا زمین را درک کرد.
شکل 9.21 یک شبکه ساده را نشان می دهد که از طریق یک سیم پیچ پترسن به زمین متصل شده است. معادلات به وضوح نشان می دهد که ، اگر راکتور به درستی تنظیم شود ، هیچ جریان خطای زمین رخ نمی دهد.
شکل 9.22 یک سیستم توزیع شعاعی را نشان می دهد که با استفاده از یک سیم پیچ پترسن به زمین متصل شده است. یک فیدر دارای خطای زمین-فاز در فاز C است. شکل 9.23 نمودارهای مرحله ای حاصل را نشان می دهد ، با این فرض که هیچ مقاومتی وجود ندارد.
در شکل 9.23(a), مشاهده می شود که خطا باعث افزایش ولتاژهای فاز سالم با ضریب √3 می شود و جریان های شارژ ولتاژها را 90 درجه هدایت می کند.
با استفاده از یک CBCT ، جریانهای عدم تعادل بر روی فیدرهای سالم مشاهده می شود که یک جمع ساده بردار Ia1 و Ib1, است ، و این دقیقاً در 90 درجه عقب تر از ولتاژ باقیمانده است (شکل 9.23(b))). بزرگی جریان باقیمانده IR1 برابر با سه برابر جریان شارژ حالت پایدار در هر فاز است. همانطور که در شکل 9.23 (c) و با وضوح بیشتری توسط شبکه توالی صفر شکل 9.24 نشان داده شده است ، بر روی فیدر معیوب، جریان باقیمانده برابر است با IL-IH1-IH2.
با این حال ، در موارد عملی ، مقاومت وجود دارد و شکل 9.25 نمودارهای مرحله ای حاصل را نشان می دهد. اگر ولتاژ باقیمانده V ، s به عنوان ولتاژ قطبی استفاده شود ، جریان باقیمانده I با زاویه ای کمتر از 90 درجه روی فیدر معیوب و بیشتر از 90 درجه روی فیدرهای سالم ، فاز تغییر می کند. از این رو می توان از یک رله جهت دار استفاده کرد و با RCA ، 0° درجه ، جریان باقی مانده فیدر سالم در منطقه "مهار" مشخصه رله افت می کند، در حالی که جریان باقیمانده فیدر معیوب در منطقه "کار" می افتد. غالباً ، برای اطمینان از جریان خطای زمین قابل اندازه گیری و افزایش اختلاف زاویه ای بین سیگنالهای باقیمانده ، برای کمک به کاربرد رله ، یک مقاومت عمداً به موازات سیم پیچ پیترسن وارد می شود. با اطمینان از اینکه می توان از یک رله جهت دار استفاده کرد ، دو نوع برای عنصر حفاظتی که می توان اعمال کرد وجود دارد: خطای زمین حساس و واتومتریک توالی صفر.
9.19.1 حفاظت از خطای زمین حساس
برای اعمال این شکل از حفاظت ، رله باید دو الزام را داشته باشد:
a. تنظیم اندازه گیری جریان که می تواند روی مقادیر بسیار کم تنظیم شود
b. RCA 0درجه ، و قادر به تنظیم دقیق حول این مقدار
عنصر جریان حساس به دلیل جریان بسیار کمی که ممکن است جریان یابد مورد نیاز است - بنابراین ممکن است تنظیمات کمتر از 0.5% جریان نامی مورد نیاز باشد. با این حال ، چون ممکن است جبران توسط سیم پیچ پترسن کامل نباشد ، سطح پایین جریان خطای زمین در حالت پایدار جریان می یابد و جریان باقیمانده را که توسط رله مشاهده می شود ، افزایش می دهد. مقدار تنظیم شده اغلب مورد استفاده ، جریان شارژ فاز مدار است که حفاظت می شود. تنظیم دقیق RCA در مورد تنظیم 0 درجه نیز برای جبران مقاومت سیم پیچ و فیدر و عملکرد CT استفاده شده مورد نیاز است. در عمل ، این تنظیمات به بهترین وجهی از طریق اعمال عمدی خطا و ضبط جریانهای ذخیره کننده در محل انجام می شود.
9.19.2 حفاظت وات متریک حساس
در شکل 9.25 مشاهده می شود که یک اختلاف زاویه ای کوچک بین جریان ریزش در فیدرهای سالم و معیوب وجود دارد. شکل 9.26 نشان می دهد که چگونه این اختلاف زاویه ای باعث ایجاد اجزای فعال جریان می شود که در آنتی فاز یکدیگر قرار دارند.
در نتیجه، اجزای فعال توان توالی صفر نیز در صفحات مشابه قرار می گیرند و یک رله با قابلیت تشخیص توان فعال می تواند تصمیم متمایز کنده را اتخاذ کند. اگر مولفه وات متریک توان توالی صفر در جهت جلو تشخیص داده شود ، این نشان دهنده وجود خطا در آن فیدر است، در حالی که توان در جهت معکوس ، خطای جای دیگر سیستم را نشان می دهد. این روش حفاظت از محبوبیت بیشتری نسبت به روش خطا خاکی حساس برخوردار است و می تواند به دلیل خروجی CBCT در شرایط خطای غیر زمین ، امنیت بیشتری در برابر عملکرد نادرست ایجاد کند. توان وات متریک در عمل با استفاده از مقادیر باقیمانده به جای مقادیر توالی صفر محاسبه می شود. مقادیر بدست آمده بنابراین نه برابر مقادیر توالی صفر هستند زیرا مقادیر باقیمانده جریان و ولتاژ هر سه برابر مقادیر توالی صفر مربوطه هستند. معادله مورد استفاده به شرح
تنظیمات جریان و RCA برای رله حساس خطای زمین است.
9.20 نمونه از درجه بندی زمان و جریان
این بخش جزئیاتی از درجه بندی زمان / جریان برخی از شبکه های نمونه را ارائه می دهد تا روند محاسبات تنظیم رله و درجه بندی رله را نشان دهد. آنها بر اساس استفاده از رله اضافه جریان عددی جدید هستند که در شکل ، با داده های تنظیم شده از این رله9.27 نشان داده شده است.
9.20.1 مثال تنظیم خطای فاز رله- رله / فیوز IDMT
مشکل این است که تنظیمات مناسب رله برای رله های 1-5 محاسبه شود از آنجا که مثال مربوط به درجه بندی است ، ملاحظاتی مانند منطقه باس،حفاظت و CT مورد نیاز ولتاژ و غیره، رسیدگی نمی شود. تمام منحنی ها در یک پایه 11 کیلوولت رسم شده اند. کنتاکتورهای سری دارای فیوزهای FS1/FS2 حداکثر ظرفیت شکست 3kA داشته و رله F2 برای اطمینان از عملکرد فیوز قبل از کنتاکتور برای جریانهای بیش از این مقدار تنظیم شده است. CT برای رله های Fl ، F2 و 5 CT های موجود با ثانویه 5A هستند ، در حالی که CT های باقیمانده با ثانویه های 1A جدید هستند. رله 5 ویژگی برنامه تأمین است و برای اطمینان از درجه بندی با رله های بالادستی لازم است که با استفاده از مشخصه SI تنظیم شود.
9.20.1.1 محاسبه امپدانس
تمام امپدانس ها باید ابتدا به یک پایگاه مشترک، به شرح زیر به صورت 500MVA ارجاع شوند:
9.20.1.3. انتخاب نسبت CT
این امر مستلزم در نظر گرفتن حداکثر جریان بار نیست ، بلکه همچنین باید از حداکثر جریان ثانویه در شرایط خطا نیز در نظر گرفته شود. جریان ثانویه CT معمولاً برای حمل جریان کوتاه مدت برابر با 100 درجه جریان ثانویه دارای درجه بندی است. بنابراین ، بررسی می شود که هیچکدام از جریان های ثانویه CT جدید هنگام جریان حداکثر خطا در جریان اولیه ، بیش از 100A جریان ندارند. با استفاده از جریانهای خطای محاسبه شده ، این شرط رضایت بخش است ، بنابراین اصلاحات نسبت CT لازم نیست.
9.20.1.4. تنظیمات اضافه جریان رله - رله های 1/2
این رله ها حفاظت اضافه جریان تغذیه کننده های کابل ، باس بار C و حفاظت پشتیبان از رله های F 1 ، F2 و فیوزهای مرتبط با آنها F1, F2 استفاده می کنند. تنظیمات رله های 1 و 2 یکسان خواهند بود ، بنابراین محاسبات فقط برای رله های 1 انجام می شود. ابتدا تنظیمات فعلی رله را در نظر بگیرید. رله 1 باید بتواند با جریان 400 آمپر تنظیم شود - امتیاز فیدر، نسبت رله و بارگذاری رله 95/0 است ، بنابراین تنظیم جریان رله نباید از 400 / 0.95 یا 421Aکمتر باشد. یک تنظیم مناسب که بیشتر از این مقدار باشد 450A است. با این حال ، بخش 9.12.3 همچنین توصیه می کند که تنظیم جریان باید سه برابر بزرگترین درجه فیوز باشد (یعنی 3 x 160A رتبه بندی بزرگترین فیوز در مدارهای خروجی از باس بار C) ، منجر به تنظیم جریان 480A ، یا 96%رله جریان اولیه می شود. توجه داشته باشید که در این کاربرد رله ها به یک سیستم توزیع ، مسئله حداکثر و حداقل سطح خطا احتمالاً مهم نیست زیرا تفاوت بین حداکثر و حداقل سطح خطا بسیار ناچیز خواهد بود. با این حال در برنامه های دیگر که اختلافات قابل توجهی بین حداکثر و حداقل سطح خطا وجود دارد ، اطمینان از اینکه تنظیم یک تنظیم جریان بیشتر از جریان بار کامل منجر به عدم کارایی رله در شرایط حداقل جریان خطا می شود ، ضروری است. چنین وضعیتی ممکن است به عنوان مثال در یک سیستم قدرت خودکار با تولید خودش بوجود آید. حداقل تولید ممکن است با حضور یک ژنراتور منفرد نشان داده شود و تفاوت بین حداقل سطح خطا و حداکثر سطح بار ممکن است انتخاب تنظیمات جریان رله را دشوار کند. حاشیه درجه بندی اکنون باید در نظر گرفته شود. برای سادگی ، مطابق جدول 9.2 ، از یک حاشیه درجه بندی ثابت 0.3 ثانیه بین رله ها استفاده شده است. بین فیوز و رله ، معادله 9.4 اعمال می شود و با زمان پیش قوسی فیوز FS2 0.01 ثانیه (از شکل 9.29) ، حاشیه درجه بندی 0.154 ثانیه است.
ابتدا حفاظت بیش از حد جریان IDMT را در نظر بگیرید. برای اطمینان از درجه بندی ، مشخصه El را انتخاب کنید ، زیرا فیوزها در پایین دست وجود دارند. رله باید با بیشترین زمان کار بین رله های Fl ، F2 و فیوز FS2 (بزرگترین فیوز) در حداکثر سطح خطا که توسط رله های 1و 2 مشاهده می شود ، متمایز شود. حداکثر جریان خطایی که توسط رله 1 برای یک خطا در باس بار C دیده می شود، هنگامی که فقط یکی از کابل های C2 ، C3 در حال کار است رخ می دهد. دلیل آن این است که کل جریان خطا سپس از طریق فیدر در حال کار جریان می یابد. با دو فیدر در حال کار ، اگرچه سطح خطا در باس بار C بیشتر است ، هر رله فقط نیمی از جریان خطای کل را داراست که کمتر از جریان خطا با یک فیدر در حال کار است. با ویژگی های El که برای رله های Fl و F2 استفاده می شود ، زمان کار برای رله Fl 0.02 ثانیه در TMS = 0.1 است زیرا جریان خطا بیش از 20 برابر تنظیم رله است ، در آن زمان مشخصه El به زمان مشخص تبدیل می شود (شکل 9.4) و 0.05s برای رله F2 (TMS=0.25.
برای اطمینان از درجه بندی با رله F2 در جریان خطای 9.33kA ، رله 1 زمان کاربری = 0.3 + 0.05 = 0.35 ثانیه را انتخاب کنید.
با تنظیم اولیه 480A ، جریان خطای 9.33kA نمایان می شود
این مقدار TMS خارج از محدوده قابل تنظیم رله است (حداکثر تنظیم 1.2). بنابراین ، باید تغییراتی در تنظیم جریان رله ایجاد شود تا مقدار TMS مورد نیاز در محدوده موجود قرار گیرد ، مشروط بر این که نتواند رله در حداقل سطح خطا کار کند.
برای راحتی کار ، از TMS 1.0 ، کمی بیشتر از مقدار مورد نیاز استفاده کنید از منحنی های درجه بندی شکل 9.29 ، می توان فهمید که هیچ مشکلی در درجه بندی فیوز FS1 یا رله های Fl و F2 وجود ندارد.
9.20.1.5. تنظیمات اضافه جریان رله- رله 3
این رله از حفاظت اضافه جریان برای راکتور R1 و حفاظت از اضافه جریان برای کابل های C2 و C3 حفاظت می کند. حفاظت از اضافه جریان همچنین حفاظت از شینه را برای باس بار B فراهم می کند.
مجدداً از مشخصه El برای اطمینان از درجه بندی با رله های 1 و 2 استفاده می شود. حداکثر جریان بار A1000 است. از تنظیمات 106% یا 1060A نزدیکترین تنظیمات موجود در بالای 1052A استفاده کنید.
2. برای یک خطا در باس C که جریان خطایی که توسط رله 1 یا 2 مشاهده می شود نصف جریان خطای باس C 10.6kA خواهد بود ، یعنی 5.3kA
بررسی شرایط اول 1. با تنظیم جریان 620A ، TMS 1.0 و جریان خطای 12.2kA ، رله 1 در 0.21 ثانیه کار خواهد کرد. با استفاده از فاصله درجه بندی 0.3s ، بنابراین رله 3 باید کار کند
0.3 + 0.21 = 0.51s در جریان خطای 12.2kA.
12.2kAنشان دهنده 12200/1060 = 11.51 برابر تنظیم برای رله 3 است و بنابراین تنظیم ضرب زمان رله 3 باید 0.84 باشد تا زمان کارکرد 0.51 ثانیه در 11.51 برابر تنظیم باشد.
اکنون شرایط 2 را در نظر بگیرید. با تنظیمات 620A و TMS 1.0 و جریان خطای 5.3kA ، رله 1 در 1.11 ثانیه کار خواهد کرد. با استفاده از یک درجه بندی I 0.3s ، بنابراین رله 3 باید کار کند
0.3 + 1.11 = 1.41s ثانیه در جریان خطای 5.3kA
5.3kAنشان دهنده 5300/1060 = 5 برابر تنظیم برای رله 3 است و بنابراین تنظیم ضرب زمان رله 3 باید 0.33 باشد تا زمان کار 1.11 ثانیه در 5 برابر تنظیم فراهم شود. بنابراین شرط 1 بدترین حالت را نشان می دهد و تنظیم ضرب زمان رله 3 باید 0.84 تنظیم شود. در عمل ، مقدار 0.85 به عنوان نزدیکترین تنظیم موجود در رله استفاده می شود. رله 3 همچنین دارای یک عنصر آنی است. این تنظیم به گونه ای است که حداکثر از طریق جریان خطایی که توسط رله مشاهده می شود کار نخواهد کرد ، تنظیم 130%از این مقدار رضایت بخش است. بنابراین تنظیمات به شرح زیر است:
1.3x12.2kA = 15.86kA
که معادل با یک تنظیم جریان 14.96 برابر تنظیم رله 3 است.
9.20.1.6- رله 4
این باید با رله 3 و رله 5 درجه بندی شود. مرجع تأمین نیاز دارد که رله 5 از یک مشخصه SIبرای اطمینان از درجه بندی با رله های بالاتر از بالادست استفاده کند ، بنابراین از ویژگی SI برای رله 4 نیز استفاده می شود. رله 4 باید با رله 3 در باس A حداکثر سطح خطای 22.7kA درجه بندی شود. با این حال با استفاده از یک عنصر تنظیم بالا فوری برای رله 3 ، نقطه درجه بندی واقعی به نقطه ای تبدیل می شود که تنظیمات رله 3 در آن کار می کند ، یعنی 15.86kA در این جریان زمان کار رله 3 می باشد
بنابراین ، رله 4 نیازمند زمان عملیاتی 0.305 + 0.3 = 0.605s در سطح خطای 15.86kAاست
برای راحتی کار ، از مقدار 100% (=3000Aاستفاده کنید. بنابراین رله 4 باید در 0.605s در 15860/3000 = 5.29برابر تنظیمات کار کند. بنابراین یک تنظیم ضریب زمان 0.15 و یک زمان عملکرد رله 0.62 ثانیه را برای یک مشخصه نوع معکوس انتخاب کنید.
در این مرحله ، بررسی منحنی های درجه بندی که در شکل 9.29 (a) نشان داده شده است ، آموزنده است. در حالی که مشاهده می شود هیچ مشکلی در درجه بندی بین فیوزها و رله های 1/2 و بین رله های Fl / 2 و رله های 1/2 وجود ندارد ، واضح است که رله 3 و رله 4 در کل دامنه خطای جریان درجه بندی نمی شوند. این نتیجه تغییر در مشخصات مربوط به رله 4 به SI از مشخصه El رله 3 برای اطمینان از درجه بندی رله 4 با رله 5 است. راه حل این است که تنظیم TMS رله 4 تا رسیدن به درجه بندی صحیح افزایش یابد. گزینه جایگزین افزایش تنظیم جریان است ، اما این نامطلوب است مگر اینکه به حد تنظیم TMS برسد ، زیرا تنظیم جریان باید همیشه تا حد ممکن کم باشد تا به اطمینان از عملکرد مثبت رله و حفاظت در برابر اضافه بار کمک کند. آزمایش و خطا اغلب مورد استفاده قرار می گیرد ، اما نرم افزار مناسب می تواند کار را تسریع کند - به عنوان مثال ساخت یک صفحه گسترده با زمان عملکرد فیوز / رله و حاشیه درجه بندی محاسبه شده کار دشواری نیست. برای رله 4 مقدار تنظیم ، درجه بندی رضایت بخشی را می توان یافت:
در 22.7kA ، زمان عملکرد رله 4 0.93s است. منحنی های درجه بندی اصلاح شده در شکل 9.29 (b) نشان داده شده است.
9.20.1.7- رله 5
رله 5 باید با رله 4 در جریان خطای 22.7kA درجه بندی شود. در این جریان خطا ، رله 4 در 0.93 ثانیه کار می کند و بنابراین رله 5 باید کار کند.
0.3 + 0.93 = 1.23s at 22.7kA.
یک تنظیم جریان 110%تنظیم جریان 4 رله (یعنی 110%یا 3300A) برای اطمینان از انتخاب 4 رله قبل از رله 5 انتخاب شده است. بنابراین 22.7kA نشان دهنده 6.88 برابر تنظیم رله 5است. رله 5 باید با رله 4 با جریان خطای 22.7kA ، جایی که زمان عملیات مورد نیاز 1.23s است کار کند. در TMS 1.0 ، زمان عملکرد رله 5 است بنابراین ، TMS مورد نیاز 238/3/356 = 0/4545 است ، از 0.35 نزدیکترین مقدار موجود استفاده کنید. منحنی های درجه بندی حفاظتی که در نتیجه مشاهده می شوند در شکل 9.30 و مقادیر تنظیم شده در جدول 9.5 نشان داده شده است. اکنون درجه بندی مطلوب است.
در شرایطی که یکی از رله های درجه بندی شده توسط شخص ثالث ارائه می شود ، معمولاً مشخص می شود که تنظیمات رله انجام می شود و این ممکن است منجر به عدم هماهنگی بین این رله و سایر رله ها (معمولاً پایین دست ها) شود. پس از آن برای تلاش و دستیابی به تنظیمات قابل قبول مذاکره لازم است ، اما غالباً چنین اتفاقی می افتد که تغییر در تنظیمات رله ارائه شده توسط شخص ثالث مجاز نیست. بنابراین عدم هماهنگی بین رله ها باید حداقل در بخشی از دامنه جریانهای مجاز پذیرفته شود.
9.20.2 تنظیمات خطای زمین رله
روش تنظیم عناصر خطا زمین برای عناصر اضافه جریان یکسان است ، با این تفاوت که برای محاسبه سطوح خطا در صورت موجود بودن و متفاوت از امپدانس های توالی مثبت باید از امپدانس های توالی صفر استفاده شود. با این حال ، چنین امپدانسهایی غالباً در دسترس نیستند ، یا فقط تقریباً شناخته شده اند و باید از سطح جریان خطا فاز استفاده شود. توجه داشته باشید که اگر سیستم شامل چندین نقطه زمین باشد ، یا اگر سطح زمین خطا در سمت ستاره یک ترانسفورماتور دلتا / ستاره در نظر گرفته شود ، سطح خطا زمین می تواند از سطح خطا فاز بالاتر باشد.
در مدار دارای فیوز F2 ، ممکن است خطا های سطح پایین زمین از اندازه کافی برای دمیدن فیوز برخوردار نباشند.
تلاش برای درجه بندی عنصر خطا زمین رله بالادست با فیوز F2 امکان پذیر نخواهد بود. به طور مشابه ، رله های Fl و F2 دارای تنظیمات خطای فازی هستند که حفاظت موثری در برابر خطا های زمین ایجاد نمی کنند. راه حل اصلاح حفاظت پایین دستی است ، اما چنین ملاحظاتی خارج از محدوده این مثال نیست. به طور کلی ، عناصر خطای زمین رله های بالادست مدارهایی که فقط از خطای فاز حفاظت می کنند (یعنی رله هایی که فقط دارای عناصر خطای فاز یا فیوز هستند) باید با مصالحه تنظیم شوند که آنها خطا های پایین دست زمین را تشخیص دهند اما تمایز ایجاد نمی کنند. این نکته عملی را نشان می دهد که دستیابی به درجه بندی رضایت بخش برای همه خطاها در سراسر شبکه ، در موارد دیگری به غیر از یک شبکه بسیار ساده ، نادر است.
در مثال شکل 9.27 ، به احتمال زیاد تفاوت در سطح خطا بین خطا های فاز به فاز و فاز به زمین بسیار کم خواهد بود و بنابراین تنها عملکرد عناصر خطا زمین ، شناسایی و جداسازی خطا های سطح پایین زمین است که توسط عناصر خطا فاز طبق رهنمودهای بخش 9.16 ، رله های 1/2 می توانند با استفاده از مشخصه El از تنظیم جریان TMS 0.2 استفاده کنند. درجه بندی رله ها 3/4/5 همان روشی را دنبال می کند که برای عناصر فاز فاو این رله ها شرح داده شده است.
9.20.3 حفاظت از فیدرهای موازی
شکل 9.31 (a) دو فیدر ترانسفورماتور موازی را نشان می دهد که بخشی از یک مدار تغذیه را تشکیل می دهند.
مثال نشان می دهد که اگر رله های 2 و 3 جهت دار ساخته شوند ، به دلیل خطا در F3 از کار می افتند. همچنین نحوه محاسبه تنظیمات رله مناسب برای هر شش رله برای اطمینان از حفاظت مطلوب از خطا در مکانهای Fl-F4 نشان داده شده است.
شکل 9.31 (b) نمودار امپدانس را ، تا پایه 100MVA ، 110kV نشان می دهد. جریانهای خطا تنظیمات مختلف سیستم در جدول 9.6 نشان داده شده است.
اگر رله های 2 و 3 غیر جهت دار باشند ، با استفاده از ویژگی های رله SI برای همه رله ها ، درجه بندی رله ها به شرح زیر انجام می شود:
a) خطا در محل F1 ، با 2 فیدر در حال کار
b) خطا در محل F4 ، با یک فیدر در حال کار
تنظیماتی که شکل 9.32 (a) نشان داده شده است با زمان عملکرد رله در شکل 9.32 (b) حاصل می شود. واضح است که برای خطای F3 در هر دو فیدر ترانسفورماتور در حال کار ، رله 3 همزمان با رله 2 کار می کند و منجر به قطع کامل باس Q می شود و تمام مصرف کنندگان صرفاً از آن تأمین می شوند. این نامطلوب است - مزایای استفاده از ترانسفورماتورهای تکراری 100% تلف می شود. با ایجاد رله های 2 و 3 جهت دار همانطور که در شکل 9.33 (a) نشان داده شده است. می توان تنظیمات کمتری را برای این رله ها اتخاذ کرد - می توان آنها را تا حد معقول عملی تنظیم کرد اما به طور معمول از یک تنظیم جریان در حدود 500 در گرم جریان کامل بار فیدر ، با TMS 0.1 استفاده می شود. قوانین درجه بندی را می توان به شرح زیر تعیین کرد:
a. رله 4 با رله 1 برای خطاهای موجود در محل Fl با یک فیدر ترانس در حال کار درجه بندی می شود
b رله 4 برای خطا در محل F3 با دو فیدر ترانسفورماتور با رله 3 درجه بندی می شود
c رله 6 درجه با رله 4 برای خطاهای F4
d رله 6 همچنین باید با رله 4 برای خطای Fl با هر دو فیدر ترانسفورماتور در حال کار درجه بندی شود - رله 6 در پروسه جریان کل خطا است اما رله 4 فقط 50% در پروسه جریان قرار دارد.
قوانین عادی در مورد محاسبه مقادیر تنظیم جریان رله ها به صورت سری اعمال می شود. در عمل ، یک مطالعه حفاظت کامل شامل عناصر آنی در سمت اصلی ترانسفورماتورها و تجزیه و تحلیل وضعیت تنها با یک ترانسفورماتور در حال کار است. این موارد از این مثال حذف شده اند ، زیرا هدف این است که اصول حفاظت تغذیه کننده موازی را به روشی ساده نشان دهیم.
9.20.4 درجه بندی یک حلقه اصلی
شکل 9.34 یک حلقه اصلی ساده، با یک ورودی واحد در باس A و سه میله بار را نشان می دهد. تنظیمات رله های جهت دار R2-R7 و رله های غیر جهته RI / RB لازم است. حداکثر جریان بار در حلقه 785A است (حداکثر جریان مداوم با یک ترانسفورماتور خارج از کار). بنابراین 1000 / lA CT انتخاب می شود. رله در نظر گرفته شده یک سری MiCOM P140 است. اولین قدم تعیین حداکثر جریان خطا در هر مکان رله است. با فرض خطای باس B (مکان واقعی مهم نیست) ، باید دو پیکربندی احتمالی حلقه در نظر گرفته شود ، اولاً یک حلقه بسته و دوم یک حلقه باز. برای راحتی ، حلقه در CBI در نظر گرفته خواهد شد (CBB امکان دیگری است که باید در نظر گرفته شود ، اما نتیجه گیری همان خواهد بود).
جریانهای خطای سه فاز را می توان به ترتیب 2.13kA و 3.67kA محاسبه کرد ، بدین ترتیب که بدترین حالت حلقه باز است (این امر نیز با توجه به روابط امپدانس ، بدون نیاز به انجام محاسبه می باشد)
جدول 9.7 جریانهای خطا را در هر باس برای نقاط باز در CBl و CBB نشان می دهد.
برای درجه بندی رله ها ، رله هایی را که در جهت عقربه های ساعت دور حلقه هستند یعنی رله های R1/R3/R5/R7 را در نظر بگیرید.
9.20.4.1 – رله R7
جریان بار نمی تواند از باس D به باس A جریان یابد زیرا باس A تنها منبع است. از این رو می توان تنظیمات جریان رله کم و TMS را برای اطمینان از زمان رفع سریع خطا انتخاب کرد. این موارد را می توان با اختیار انتخاب کرد ، به شرطی که بالاتر از جریان شارژ کابل و در ویژگی های تنظیم رله باشد. تنظیم جریان رله 0.8 (یعنی 800A جریان اصلی CT) و TMS 0.05 را انتخاب کنید. این تضمین می کند که رله های دیگر تحت شرایط جریان بار طبیعی عمل نمی کنند در جریان خطای 3376A ، زمان کارکرد رله بر روی مشخصه SI است
9.20.4.2 رله R5
این رله باید با رله R در 3376A درجه بندی شود و حداقل زمان کار آن 0.54 ثانیه است. تنظیم جریان رله R5 برای جلوگیری از بارگذاری ناخواسته باید حداقل 110% از رله R7 باشد ، بنابراین تنظیم جریان رله R5 0.88 (یعنی جریان اولیه 880A CT) را انتخاب کنید.
زمان عملیاتی رله R5 در TMS= 1.0
بنابراین رله R5 TMS
از نزدیکترین مقدار قابل تنظیم TMS 0.125 استفاده کنید
جدول 9.8 تنظیمات رله را خلاصه می کند ، در حالی که شکل 9.36 منحنی های درجه بندی رله را نشان می دهد.
