مقاله بررسی ساختار و کاربرد رله های حفاظتی در شبکه های برق

مقاله بررسی ساختار و کاربرد رله های حفاظتی در شبکه های برق

چکیده
حفاظت تجهیزات و دستگاه های سیستم قدرت در مقابل عیوب و اتصالیها ، به وسیله کلید قدرت انجام می گیرد قبل از اینکه کلید قدرت بتواند باز شود ، سیم پیچی عمل کننده آن باید تغذیه شود این تغذیه به وسیله رله های حفاظتی انجام می پذیرد . رله به دستگاهی گفته می شود که در اثر تغییر کمیت الکتریکی مانند ولت و جریان و یا کمیت فیزیکی مثل درجه حرارت و حرکت روغن ( در رله بوخهولس ) تحریک شده و باعث به کار افتادن دستگاههای دیگر و نهایتاً قطع مدار به وسیله کلید قدرت ( در سیستم تولید و انتقال و توزیع ) یا دژنکتور می گردد . بنابراین به وسیله رله : محل وقوع عیب از شبکه جدا سازی شده باعث می شود که سایر قسمتهای سالم شبکه همچنان به کار خود ادامه دهند و پایداری و ثبات شبکه به همان حالت قبلی محفوظ بماند .• تجهیزات و دستگاهها در مقابل عیوب و اتصالی ها محافظت شده و میزان خسارات وارده به آنها محدود گردد . سبب به وجود آمدن اتصالی ها و تأثیرات آنبه دو علت زیر اتصالی ها می توانند به وجود آیند : الف – تأثیرات داخلی تأثیرات داخلی که باعث خراب شدن و از بین رفتن دستگاهها یا خطوط انتقال و توزیع می شود عبارتند از :فاسد شدن قسمتهای عایق در یک مولد ، ترانسفورماتور ، خط ، کابل و غیره . این ضایعات و امکانات مکن است مربوط به عمر عایق ، عدم تنظیم صحیح ، عدم ساخت صحیح و یا عدم نصب صحیح عایق باشد . ب – تأثیرات خارجیتأثیرات خارجی شامل تأثیرات زیادی است از آن جمله رعد و برق ، اضافه بار که باعث به وجود آمدن حرارت شود ، برف و باران ، باد و طوفان ، شاخه درختها ، حیوانات و پرندگان ، سقوط اشیاء اشتباه در عملیات و خسارتهایی که یه وسیله مردم وارد می شود و غیره . وقتی که یک اتصالی در مداری رخ دهد ، جریان افزایش یافته و ولتاژ ( اختلاف پتانسیل ) نقصان پیدا می کند افزایش جریان حرارت زیادی را به وجود آورده که ممکن است منجر به آتش سوزی یا انفجار شود . اگر اتصالی به صورت جرقه باشد ممکن است خسارت زیادی به بار آورد . برای مثال اگر جرقه ای بر روی خط انتقال نیرو به وجود آمده و سریعاً بر طرف نشود خط را سوزانده و باعث پاره شدن آن خواهد شد و نتیجه سبب قطع برق برای مدت طولانی خواهد شد…

فهرست مطالب
چکیده
مقدمه
فصل اول
کلیات تحقیق
مقدمه
۱-۱- کلیات
۱-۲- ساختار عملکرد رله
۱-۳- انواع رله‌ها
۱-۳-۱- رله اضافه جریان
۱-۳-۲- رله دیستانس
۱-۳-۲-۱- رله دیستانس نوع راکتانسی
۱-۳-۲-۲- رله دیستانس نوع امپدانس
۱-۳-۲-۳- رله دیستانس نوع مهو
۱-۳-۲-۴- رله دیستانس با مشخصه چهارضلعی
۱-۳-۲-۵- سایر مشخصه‌ها
۱-۳-۳- رله دیفرانسیل
۱-۳-۳-۱- رله دیفرانسیل جریان زیاد
۱-۳-۳-۲- رله دیفرانسیل درصدی
۱-۳-۳-۳- رله دیفرانسیل امپدانس زیاد
۱-۳-۳-۴- رله دیفرانسیل پایلوت
۱-۳-۴ رله ولتاژی
۱-۳-۴-۱- رله ولتاژ کم
۱-۳-۴-۲- رله ولتاژ زیاد
۱-۳-۵- رله اضافه شار یا اضافه تحریک
۱-۳-۶- رله فرکانسی
۱-۳-۷- رله سنکرونیزم
۱-۳-۸- رله زمانی
۱-۳-۹- سایر رله‌ها
۱-۴- تعاریف
۱-۴-۱- زمان پاک شدن خطا
۱-۴-۲- زمان عملکرد رله
۱-۴-۳- زمان عملکرد رله‌های تریپ و کمکی
۱-۴-۴- زمان بازشدن کلید قدرت
۱-۴-۵- حفاظت اصلی
۱-۴-۶- حفاظت پشتیبان
۱-۴-۷- محدوده حفاظتی
۱-۴-۸- قابلیت اطمینان
۱-۴-۹- حساسیت
۱-۴-۱۰- تشخیص‌گذاری
فصل دوم
مشخصات فنی سیستم و تجهیزات حفاظت
مقدمه
۲-۱- کلیات
۲-۲- حفاظت خطوط انتقال
۲-۲-۱- حفاظت دیستانس
۲-۲-۱-۱- محدوده‌های حفاظتی
۲-۲-۱-۲- کارایی و حداقل ولتاژ پایانه رله
۲-۲-۱-۳- مقاومت جرقه
۲-۲-۱-۴- تزریق جریان در پایانه دور
۲-۲-۱-۵- خطوط چند مداره
۲-۲-۱-۶- حفاظت دیستانس همراه با سیگنال حامل
۲-۲-۱-۷- نظارت بر مدار ترانسفورماتور ولتاژ
۲-۲-۱-۸- واحد سدکننده نوسانات قدرت
۲-۲-۱-۹- واحد تشخیص خطا در هنگام برقدار نمودن
۲-۲-۲- حفاظت اتصال زمین خطوط
۲-۲-۳- حفاظت اضافه جریان خطوط
۲-۲-۴- حفاظت اضافه / کاهش ولتاژ
۲-۲-۵- حفاظت پایلوت خطوط انتقال
۲-۳- حفاظت شینه
۲-۳-۱- حفاظت دیفرانسیل امپدانس بالا
۲-۳-۲- حفاظت دیفرانسیل امپدانس پایین
۲-۴- حفاظت کلید قدرت
۲-۴-۱- حفاظت اشکال کلید
۲-۴-۲- نظارت بر مدار تریپ
۲-۴-۳- حفاظت عدم هماهنگی کنتاکتهای کلید
۲-۵- حفاظت ترانسفورماتور قدرت
۲-۵-۱- حفاظت دیفرانسیل ترانسفورماتور قدرت
۲-۵-۱-۱- بایاس رله دیفرانسیل
۲-۵-۱-۲- ترانسفورماتورهای چند سیم‌پیچه و اتوترانسفورماتور
۲-۵-۲- حفاظت خطای زمین محدودشده
۲-۵-۳- حفاظت افزایش شار/ولتاژ
۲-۵-۴- حفاظت کاهش ولتاژ
۲-۵-۵- حفاظت اضافه جریان فاز و نوترال
۲-۵-۶- حفاظت تپ چنجر
۲-۵-۷- سایر حفاظتها
۲-۶- حفاظت راکتور
۲-۷- حفاظت بانک خازنی
۲-۷-۱- حفاظت جریان زیاد یک واحد مجزا
۲-۷-۲- حفاظت جریان زیاد بانک خازنی
۲-۷-۳- حفاظت قوس الکتریکی در میان خازن
۲-۷-۴- حفاظت ولتاژ زیاد بانک خازنی
۲-۷-۵- حفاظت عدم تقارن جریان
۲-۸- طرحهای حفاظتی پیشنهادی
۲-۸-۱- حفاظت خطوط ۲۳۰ و ۴۰۰ کیلوولت
۲-۸-۲- حفاظت خطوط ۱۳۲ و ۶۳ کیلوولت
۲-۸-۳- حفاظت ترانسفورماتورهای با ولتاژ اولیه ۲۳۰ و ۴۰۰ کیلوولت
۲-۸-۴- حفاظت ترانسفورماتورهای با ولتاژ اولیه ۱۳۲ و ۶۳ کیلوولت
۲-۸-۵- حفاظت کلید قدرت (تنها در سطوح ولتاژی ۲۳۰ و ۴۰۰ کیلوولت)
۲-۸-۶- حفاظت شینه (تنها در سطوح ولتاژی ۲۳۰ و ۴۰۰ کیلوولت)
۲-۸-۷- حفاظت راکتور
۲-۸-۸- حفاظت بانک خازنی
۲-۸-۹- حفاظت فیدر (۳۳) ۲۰ کیلوولت در پستهای ۶۳ و ۱۳۲ کیلوولت
۲-۹- نیازمندیهای ترانسفورماتورهای جریان
۲-۱۰- نمونه‌هایی از انتخاب طرحهای حفاظتی پستهای فوق توزیع و انتقال
۲-۱۰-۱- رله‌گذاری یک پست ۲۰/۶۳ کیلوولت نمونه
۲-۱۰-۱-۱- حفاظت خطوط ۶۳ کیلوولت
۲-۱۰-۱-۲- حفاظت ترانسفورماتور ۲۰/۶۳ کیلوولت
۲-۱۰-۱-۳- حفاظت فیدر ۲۰ کیلوولت، باس کوپلر و خازن
۲-۱۰-۲- رله‌گذاری یک پست ۶۳/۲۳۰ کیلوولت نمونه
۲-۱۰-۲-۱- حفاظت خطوط ۲۳۰ کیلوولت
۲-۱۰-۳- حفاظت ترانسفورماتور قدرت
۲-۱۰-۴- حفاظت شینه و باس کوپلر
۲-۱۰-۵- حفاظت کلید قدرت
فصل سوم
دستورالعمل نصب، راه‌اندازی و نگهداری سیستم حفاظت
مقدمه
۳-۱- نصب
۳-۲- آزمونهای راه‌اندازی
۳-۲-۱- آزمونهای عایقی
۳-۲-۲- آزمون ترانسفورماتورهای جریان
۳-۲-۳- آزمون ترانسفورماتور ولتاژ
۳-۲-۴- بررسی صحت تنظیمات بر روی رله
۳-۲-۵- آزمون رله به کمک تزریق جریان در ثانویه
۳-۲-۶- آزمون سیستم حفاظتی به کمک تزریق جریان در اولیه
۳-۲-۷- سایر موارد
۳-۳- آزمونهای دوره‌ای تجهیزات حفاظتی
۳-۳-۱- آزمایش دوره‌ای رله دیستانس (۲۱,۲۱N)
۳-۳-۲- آزمایش دوره‌ای فاصله‌یاب خطا(۹۶)
۳-۳-۳- آزمایش دوره‌ای رله وصل مجدد (۷۹)
۳-۳-۴- آزمایش دوره‌ای رله سنکرون چک (۲۵)
ابزارآلات و تجهیزات موردنیاز:
۳-۳-۵- آزمایش دوره‌ای رله ولتاژ کم یا ولتاژ صفر (۲۷)
۳-۳-۶- آزمایش دوره‌ای رله اضافه جریان مولفه منفی (۴۶)
۳-۳-۷- آزمایش دوره‌ای رله اضافه جریان آنی (۵۰,۵۰N)
۳-۳-۸- آزمایش دوره‌ای رله اضافه جریان با زمان معین (۵۱,۵۱N)
۳-۳-۹- آزمایش دوره‌ای رله اضافه جریان با زمان معکوس (۵۱, ۵۱N)
۳-۳-۱۰- آزمایش دوره‌ای رله تشخیص اشکال کلید (۵۰ BF)
۳-۳-۱۱- آزمایش دوره‌ای رله اضافه ولتاژ (۵۹)
۳-۳-۱۲- آزمایش دوره‌ای رله حفاظت اتصال زمین با ولتاژ باقی‌مانده (۶۴)
۳-۳-۱۳- آزمایش دوره‌ای رله اضافه جریان جهت‌دار با زمان معین (۶۷,۶۷N)
۳-۳-۱۴- آزمایش دوره‌ای رله اضافه جریان جهت‌دار با زمان معکوس (۶۷,۶۷N)
۳-۳-۱۵- آزمایش دوره‌ای رله دیفرانسیل ترانسفورماتور نوع درصدی (۸۷NT,87T)
۳-۳-۱۶- آزمایش دوره‌ای رله اتصال زمین محدودشده نوع امپدانس بالا (۸۷N)
۳-۳-۱۷- آزمایش دوره‌ای رله دیفرانسیل باسبار (۸۷B)
۳-۳-۱۸- آزمایش دوره‌ای ترانسفورماتور جریان (CT)
۳-۳-۱۹- آزمایش دوره‌ای ترانسفورماتور ولتاژ
۳-۳-۲۰- آزمایش دوره‌ای رله اضافه شار(۹۸)
۳-۳-۲۱- آزمایش دوره‌ای مدارات قطع و وصل و اینترلاک کلید و سکسیونرهای ۴۰۰ و ۲۳۰ کیلوولت
نتیجه گیری
فهرست منابع و مراجع