.:جویا برق:.

بسم الله الرحمن الرحیم

هماهنگی رله ها در خطوط انتقال به هم پیوسته

 استاد راهنما: دکتر حقی فام

دانشجو: محمدجواد هزاره

 فهرست

فصل اول :        محاسبات اتصال کوتاه                 2 

فصل دوم :        حفاظت فاصله                          7   

فصل سوم :      استانداردهای عملکرد رله                9

فصل چهارم :     طرحهای فاصله                           15

فصل پنجم :         تنظیم رله                             18  

با سپاس و تقدیر از پدر و مادر گرانقدرم

                        که در تمام مراحل یار و یاورم بودند

                                                 و با تشکر از استادگرامی ام دکتر حقی فام .

   
محاسبات اتصال کوتاه

سیستم قدرت را معمولا یک شبکه سه فاز متقارن در نظر می گیرند در حالت کمی اگر اتصالی روی دهد تقارن شبکه متعادل به هم می خودرد که سبب پیدایش جریانها و ولتاژهای نامتعادل در شبکه می شود به جز در وقتی که اتصال کوتاه سه فاز اتفاق افتد چون هر سه فاز درگیر این مساله اتصال کوتاه هستند و این درگیری به صورت مساوی است و آن را اتصال کوتاه متقارن می نامند .

 با استفاده از نظریه مولفه متقارن و ایده جایگزین کردن منابع سیستم عادی با یک منبع در محل اتصالی تحلیل این شرایط امکان پذیر می شود.

از نظر کاربرد وسایل حفاظت آگاهی داشتن از توزیع جریانهای اتصال کوتاه در سراسر سیستم و ولتاژهای قسمتهای مختلف سیستم بر اثر وقوع اتصالی ضروری است.

 علاوه بر این اگر قرار باشد که اتصالی به روش متمایز کردن بر طرف شود باید مقادیر مرزی جریان در هر نقطه رله گذاری مشخص شود معمولا اطلاعات مورد نیاز چنین اند.

1.     ماکزیمم جریان اتصال کوتاه برای یک اتصالی در یک نقطه رله گذاری

2.     ماکزیمم جریان اتصال کوتاه برای یک نقطه اتصالی در نقطه رله گذاری

3.     ماکزیمم جریان مربوط به اتصالی در نقطه رله گذاری

برای بررسی اطلاعات فوق باید محدودیتهای تولید پایدار و شرایط عملکرد ممکن به اضافه طریقه زمین کردن سیستم مشخص شود و همواره عرض شود که اتصالها از طریق  اتصال کوتاه صفر رخ می دهد تا جریانها اتصالی در یک شرایط کار معین سیستم بتوانند ماکزیمم شوند.

با استفاده از اصلی جمع آثار می توان نشان داد که هر سیستم برداری سه فاز کلی را می توان با سه مجموعه بردار متعادل و متفارن جایگزین کرد که در مجموعه آنها سه فاز هستند ولی با گردش فازی مخالف و مجموعه سوم هم فاز هستند که توالی مثبت و منفی و صفر نامیده می شوند.

*******

هنگامی که اتصالی رخ دهد دیگر امپرانسای فاز یکسان نبوده (بجز حالت اتصال کوتاه سه فاز) و جریانها و ولتاژها نامتعادل می شوند .

 محل بیشترین عدم تعادل در محل وقوع اتصال قرار می گیرد. بررسی اتصالی را می توان با اتصال کوتاه کردن تمامی ولتاژهای تحریک عادی در سیستم و جایگزین کردن محل اتصال با منبعی که ولتاژ تحریک آن برابر با ولتاژ یش از اتصالی در محل اتصال باشد انجام داد.

 از این رو امپرانسهای سیستم از دید نقطه اتصالی متقارن باقی می ماند و نقطه اتصال را می توان نقطه تزریق ولتاژها و جریانهای نامتعادل به داخل سیستم در نظر گرفت. این بهترین روش نزدیکی به تعریف شرایط اتصالی است زیرا امکان این را به ما می دهد که سیستم را به صورت شبکه متقارن بررسی کنیم.

این شبکه ها شبکه های توالی مثبت و منفی و صفر نام دارند و در آنها تنها ولتاژها و جریانهای توالی ظاهر می شود و هیچ گونه اتصال متقابلی بین آنها وجود ندارد.

در شرایط عادی سیستم فقط مولفه های توالی مثبت می تواند در سیستم وجود داشته باشد.

 بنابراین شبکه امپرانسهای عادی سیستم یک شبکه توالی مثبت است و کمیتهای توالی منفی فقط در اتصالی نامتعادل می توانند پدید آیند و امپرانسهای توالی منفی عموما همان امپرانسهای شبکه توالی مثبت هستند.

در شبکه توالی صفر همان روابط بین جریانها و ولتاژها که در شبکه توالی منفی در شرایط اتصالی وجود دارند به کار می روند.

معادلات و اتصالات شبکه برای انواع مختلف اتصال کوتاه مهمترین انواع اتصال کوتاه چنین هستند.

الف – یک فاز به زمین

ب – دو فاز

ج – دو فاز به زمین

د – سه فاز (با یا بدون زمین)

الف – یک فاز به زمین

******

ب – دو فاز

*****

ج – دو فاز به زمین

******

د – سه فاز

******

که برای هر نوع اتصالی سه معادله وجود دارد.

1-  یک فاز به زمین

*******

2-  اتصال کوتاه دو فاز

*****

3-  اتصال کوتاه دو فاز به زمین

******

4-  اتصال کوتاه سه فاز

******

در محاسبات عملی اتصال کوتاه غیر از شاخه اتصال کوتاه شده اثر یک اتصالی در شاخه های شبکه را نیز بررسی می کنند تا بتوان حفاظت را درست بکار برد و قسمتی از سیستم را که مستقیما دچار اتصالی شده جدا کرد.

 بنابراین تنها محاسبات جریان اتصال کوتاه در محل اتصال کافی نیست بلکه باید توزیع جریان اتصال کوتاه را نیز مشخص کرد

. علاوه بر این ممکن است در اثر یک اتصالی فشار ولتاژهای غیرعادی در سیستم ظاهر شود و بر عملکرد حفاظت اثر بگذارد بنابراین دانستن توزیع جریان و ولتاژ سیستم در اثر اتصالی برای کاربرد حفاظت ضروری است.

روند بررسی های اتصالی سیستم برای کاربرد وسایل حفاظت را می توان چنین خلاصه کرد.

الف: از نمودار سیستم اطلاعات موجود حدود تولید پایدار و شرایط عملکردی ممکن برای سیستم ارزیابی شود.

ب: با این فرض که اتصالیها به نوبت در هر یک از نقاط رله گذاری رخ دهد ماکزیمم و حد اکثر جریانهای اتصال کوتاه که به محل اتصالی وارد می شود برای هر نوع اتصالی محاسبه شود.

ج: با محاسبه توزیع جریان برای اتصالیهای در نقاط مختلف سیستم ماکزیمم جریانهای مربط به اتصالی در نقطه رله گذاری برای هر نوع اتصالی تعیین شود.

د: در این مرحله ایده کم و بیش معینی درباره نوع حفاظتی که باید به کار برود شکل می گیرد.

حال محاسبات بیشتری برای تعیین تغییر ولتاژ در نقطه رله گذاری با حد پایداری سیستم بر اثر اتصالی در آن انجام می شود تا رده حفاظت لازم همچون تندکار یا کندکار حفاظت واحد یا غیرواحد و غیره تعیین شود.

حفاظت فاصله (دستیانس) Distance

مقدمه:

با توسعه سریع سیستم های قدرت و میان بندی های بسیار موجود در سیستم برای اطمینان از پیوستگی تغذیه و تنظیم ولتاژ خوب مشکلات ترکیب رفع عیب سریع با هماهنگی سیستم اهمیت بسیاری یافته است برای برآوردن این نیازها سیستمهای حفاظت تندکار که برای استفاده درباره ثبت خودکار مدارشکنها مناسب اند پیوسته توسعه می یابند و هم اکنون نیز به طور بسیار وسیعی برای حفاظت ولتاژ بالا و ولتاژ متوسط به کار می روند.

طرحهای حفاظت دیستانس سیستمهای حفاظت غیرواحدی هستند که مزایای اقتصادی قابل ملاحظه ای را عرضه می کنند .این شکل از حفاظت از نظر کاربرد نسبتا ساده و از رده تندکار است و با ترکیب آن با کانال مخابره سیگنال امکانات حفاظت مقدم و پشتیبان را فراهم می کند و به این ترتیب این طرح برای استفاده در ارتباط با بازبست خودکار برای حفاظت خطوط انتقال مهم کاملا مناسب است.

اصول کار رله های فاصله:

از آنجائیکه امپرانس خط انتقال با خطوط متناسب است استفاده از رله ای که بتواند امپرانس خط را تا نقطه ای معین اندازه بگیرد مناسب است این رله که به رله فاصله معروف است طوری طراحی می شود .که فقط برای اتصالیهای واضح در بین محل رله مذبور و نقطه انتخاب شده عمل کند بنابراین تمایزی برای اتصالیهایی که ممکن است بین بخشهای مختلفی خط رخ دهد بدست آید اصل مهم در اندازه گیری شامل مقایسه جریان اتصال کوتاه از دید رله مزبور با ولتاژ نقطه رله گذاری است پس با مقایسه این دو کمیت می توان امپرانس خط تا محل اتصالی را اندازه گرفت.

عملکرد رله:

عملکرد رله بر حسب دقت بر دو زمان عملکرد رله تعریف می شود دقت برد رله به نسبت بین مربوط و کمیتهای ورودی که باقی می مانند بستگی دارد. در پایین تراز مقدار معینی از ولتاژ ورودی که چگونگی طراحی رله مزبور بستگی دارد این مطلب دیگر صدق نمی کند و نمی توان تضمین کرد که رله مذبور سهل اندازه گیری را با دقت مشخص شده انجام دهد. زمان عملکرد رله با محل اتصالی و جریان ورودی تغییر می کند که این زمان برای ورودیهای بزرگ نزدیک به نقطه رله گذاری کوتاه و برای ورودیهای کوچک نزدیک به نقطه برد رله طولانی است از آنجائیکه دقت برد و زمان عملکرد رله و توسط زمان عملکرد محل اتصال برای نسبتهای مختلف مقدار امپرانس منبع به مقدار امپراس خط  بیان می شود از طرفی داده های فوق را می توان به صورت گروهی از  همزمان (یامسیر) ترکیب کرد و محل اتصالی که بر حسب درصد تنظیم رله بیان می شود را به ازای نسبت امپراس منبع به خط رسم کرد.

ارتباط بین ولتاژ رله و نسبت امپرانس منبع :

در سیستم قدرت سه فاز توسط نمودار تک خطی می توان هر حالت اتصالی را نشان اد این امپرانس ساده ولتاژ 7/1 شامل می شود که به اعمال می شود و بر حسب نوع اتصالی در نظر گرفته شده ممکن است ولتاژ مدار باز ستاره یا مثلث سیستم قدرت باشد. نقطه R محل رله را مشخص می کند که ؟؟؟؟؟؟؟ و ؟؟؟؟؟؟؟؟ به ترتیب جریان و ولتاژ اعمال شده به رله اند. به جهت محل امپرانس ؟؟؟؟؟ و ؟؟؟؟؟؟؟ نسبت به محل رله امپرانس های ؟؟؟؟؟ و ؟؟؟؟؟؟؟ را امپرانس های منبع و خط می نامند. امپراس منبع ؟؟؟؟؟؟؟ اندازه سطح اتصال کوتاه در نقطه رله گذاری است و برای اتصالیهایی که زمین را نیز شامل می شود به روش زمین کردن سیستم در پشت نقطه رله گذاری بستگی دارد امپرانس خط ؟؟؟ معیاری از امپرانس پخش حفاظت شده است. بنابراین برای اتصالی در نقطه برد ولتاژ ؟؟؟؟ اعمال شده به رله برابر با ؟؟؟؟ است و از طرفی به وسیله عبارتهای زیر می توان ؟؟؟؟ را بر حسب نسبت امپرانس منبع به خط بیان کرد.

که در آن

********

بنابراین

*******

ارتباط بین ؟؟؟ و ؟؟؟ که در شکل نشان داده شده متروط بر اینکه چند قاعده ساده رعایت شود در همه انواع اتصال کوتاه معتبر است این قواعد عبارتند از:

1 – در اتصالیهای فاز: 7 ولتاژ خطی است و ؟؟؟؟ نسبت امپرانس توالی مثبت منبع به امپرانس خط است.

**********

2- در اتصالیهای زمین 7 ولتاژ فازی است و ؟؟؟؟؟ نسبت یکی است شامل امپرانسهای توالی مثبت و منفی

************

استانداردهای عملکرد رله:

علاوه بر زمان عملکرد رله و ؟؟؟؟؟ رله مناسب بودن رله فاصله برای کاربرد معین را می توان در حساسیت رله در برد منقطه یک آن ارزیابی کرد که در آن منطقه برای تشخیص صحیح حفاظت در خطوط مجاور رله بود باید دقت مشخص شده خود را حفظ کند طبق استاندارد بریتانیا. 1965: BS3950 دو تعریف استاندارد وجود دارد که نیازهای عمکرد رله های فاصله را در بر می گیرد.

1- نسبت امپرانس سیستم (SIR): نسبت امپرانس منبع به تنظیم رله که در همان سطح امپرانس اولیه یا ثانویه بیان می شود.

2- نسبت امپرانس مشخصه (CIR): مقدار ماکزیمم نسبت امپرانس سیستم (SIR) تا آن مقداری که رله در دقت تعیی شده عمل می کند.

اتصالی های نزدیک:

معمولا حساسیت رله فاصله در نقطه برد منطقه اعلام می شود یعنی در محلی که دقت رله مذبور باید حفظ شود تا حفاظت در خطوط مجاور به طور صحیح متمایز شود و اطمینان حاصل شود که اتصالیهای منطقه را در زمان منطقه 2 بر طرف نمی شوند.

نمودارهای سیستم:

برای تعیین عملکرد رله های فاصله نسبت به پارامترهای سیستم قدرت و شرایط اتصالی در خط حفاظت شده نمودارهایی می توان رسم کرد و در ارتباط با منحنی های مشخصه برای رله استاتیکی مورد نظر آن را به کار برد و نقطه قوت این نمودارها در این است که فقط با آگاهی از مقادیر نامی کلیدخانه و طول خط حفاظت شده و همچنین ولتاژ کار سیستم قدرت و امپرانس خط بر حسب اهم بر مایل می توان به سادگی مناسب بودن رله را مشخص که دو عیب آن در این است که مقدار ؟؟؟ را بویژه در جریانهای کم و خطوط کوتاه بیشتر از مقدار واقعی به دست می دهد زیرا مقاومت قوس الکتریکی در آن منظور نمی شود.

انواع رله های فاصله و کاربرد آنها:

رله های فاصله را بر حسب مشخصه های قطبی آنها تعداد ورودیهای آنها و روش انجام عل مقایسه دسته بندی می کنند انواع معمول رله های فاصله دو کمیت ورودی را از نظر اندازه یا فاز مقایسه می کنند تا مشخصه هایی به دست آید که هنگام ترسیم بر روی نمودار R/X خطوط مسقیم یا دایره باشند.

اجزای متحرک رله و مدارهایی که در آنها دو کمیت نابسته مقایسه می شود ضرورتا مقایسه کننده است زیرا کنتاور برآیند آن کاملا به اندازه کیتهای ورودی بستگی ارد اما رله با استوانه فلزی القائی یک مقایسه کننده فاز است زیرا فقط هنگامی که زاویه بین کمیتهای ورودی حدود ؟؟؟ باشند گنتاور برآیند آن در جهت عملکرد است هر نوع مشخصه ای را که بتوان با یک مقایسه کننده به دست آورد با مقایسه دیگر نیز می توان به دست آورد حتی اگر ترکیبی از چند کمیت باشد. در رله های فاصله استانیکی پیشرفته که ؟؟؟؟ اندازه گیری تکفاز کار می کنند. از مقایسه کننده های فاز استفاده می شود تا مشخصه رله مورد نیاز را ایجاد کنند دو مثال نوعی چنین اند.

واحد موی خود قطبی شده و واحد موی آفست که در رله YTG بکار می رود تا اساس طرح MM3T را تشکیل دهد و واحد موی کاملا افقی قطبی شده که در رله YTG به کار می رود.

تا اساس طرح SSMM3T را تشکیل دهد.

انواع رله ها

1-  رله امپرانس ساده

رله امپرانسیک زوایه فاز بین جریان و ولتاژ اعمال شده به آن را به حساب نمی آورد به این دلیل مشخصه امپرانسی آن هنگامی که بروی نمودار R/X ترسیم می شود دایره ای است که مرکز آن در مبداء مختصاات قرار دارد و شعاع این دایره برابر با تنظیم آن بر حسب اهم است رله مزبور برای تمام مقادیر امپرانسی کمتر از تنظیم آن یعنی تمام نقاط داخل دایره عمل می کند.

بنابراین اگر Z/z امپرانس حدود تنظیم باشد برای عمل کردن صحیح رله لازم است که ؟؟؟؟ و یا ؟؟؟؟ باشد برای آنکه یک رله امپرانس به شکل مقایسه کننده فاز عمل کند.

سیگنال زیر باید به ؟؟؟ و ؟؟؟ نسبت داده شود.

**********

که نسبت تبدیل CTها و VT در IC منظور می شود به سینگنال متناظر با آن عبارتست از:

********

با رسم ؟؟؟؟ و معادلات بالا در صفحه R/X مشخصه عملکرد رله مکان هندسی نقاط Z است که زوایه فاز میان ؟؟؟؟ و ؟؟؟؟ در رابطه ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ صدق کند.

***********

رله های امپرانسی سه عیب دارند.

1- بدون جهت استم یعنی اتصالیهای واقع در جلو و عقب نقط رله گذاری را می بندند. و بنابراین به جزء مقداری نیاز دارد تا به آن قدرت تمایز صحیح بدهد.

2-  از مقاومت قوس الکتریکی تاثیر می پذیرد.

3- به علت سطح بزرگی که به وسیله ایره امپرانسی تحت پوشش قرار می گیرد نسبت به گیجی توان شدیدا حساس است.

رله مو

نمودار آن به شکل خطی مستقیم است و با اضافه کردن سینگنال قطبی کننده به مشخصه رله دستیانس و به مشخصه رله جهتدار رله مو تشکیل می شود رله ای است که ذاتا جهتدار و محدوده کار آن نیز دایر ای است که از مبداء مختصات گذشته و قطر آن برابر امپرانس تنظیمی رله می باشد.

و مشخصه آن نیز بدین صورت است.

مطابق شکل اگر مشخصه این رله برای نمودار R/X رسم شود دایره ای به دست می آید که محیط آ از مبداء می گذرد و فقط برای اتصالیهایی که در جلوی خط AB اتفاق می افتد عکس العمل نشان می دهد و چون تنظیم نقطه برد آن با زاویه اتصای تغییر می کند اندازه گیری امپرانس برای تمامی زوایا ثابت نیست.

***********

باید دقت کرد که در خصوص مقدار تنظیم رله مقاومت قوس با مقاومت نول به زمین ارتباطی ندارد مقاومت نول به زمین در نبع پشت رله قرار می گیرد و تنها زاویه منبع و نسبت مقاومت دسینانس منبع به خط را برای اتصالیهای فاز اصلاح می کند بنابراین فقط وقتی که تعیین عملکرد رله بر حسب نسبت امپرانس مشخصه رله است باید آن را حساب کرد و به حساب آورد مقدار تقریبی مقاومت قوس که توسط ای ر – ون – سی ارینکتون به طور تقریبی به دست آمده که در آن

***********

که در آن خطوط کوتاه و جریانهای کم تر از 2000A مقاومت قوس اهمیت فراوانی پیدا می کنند ولی در خطوط طولانی می توان از اثر آن صرف نظر کرد و فقط زمانی اهمیت دارد که خط انتقال بردی تیرهای چوبی بدون سیهای زمین سوار می شود که در این صورت می توان از رله راکتانسی استفاده کرد.

رله رانکتانسی:

رله راکتانسی طوری طراحی شده است که در تمامی متعاصد عملی تنظیم رله راکتانسی به ظهور مقاومت قوس تغییر نکند زیرا این رله فقط ؟؟؟ واکنش خط را می سنجد و رله همواره مقدار یکسانی برای راکتانس X می سنجد و برای هر افزایش در تمولفه مقاومتی اتصال کوتاه بر برد رله بی تاثیر است اما هنگامی که مقاومت اتصال چندان بالا باشد که جریان بار و جریان اتصالی هم ؟؟؟ شوند برد رله توسط مقدار با او ضریب توانش اصلاح می شود و رله ممکن است بیش رسی یا کم رسی کند ؟؟؟؟ وجود مشخصه خاص این رله فقط احساس به راکتانس بود و مقاومت خطا روی آن هیچگونه اثر ندارد و رله به صورت معمولی آن برای تمام خطاهای ثبت سرخود و حتی برای شرایط کار نرمال و نوسانات قدرت عمل خواهد کرد. در واقع این رله برای محدود کردن گستره عملکرد رله های دیگر نظیر رله امپرانس بکار می رود.

معادله این رله به صورت ؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟ که X راکتانس امپرانس خطا و ؟؟؟؟ راکتانس امپرانس تنظیم رله است در اینجا اگر راکتانس دیده شده به وسیله رله کمتر از ؟؟؟؟ باشد رله عمل می کند اگر بیشتر باشد رله عمل نخواهد کرد و افزایش مقاومت هیچ تاثیری ندارد افزایش مقاومت باعث می شود که انتهای بردار امرانس انتقال پیدا کند و در نتیجه باز هم در تائید عملکرد رله قرار می گیرد به همین دلیل این را نسبت به مقاومت خط یا اثر مقاومت جرقه حساس نمی باشد و برای رفع نواقصی آن آن را به صورت محدود و چهارگوشه ساخته می شود.

**************

رله موی آفست:

در شرایط اتصالی نزدیک وقتی که ولتاژ اعمال شده به رله موضع یا نزدیک به صفر باشد ممکن است رله نتواند عمل کند مگر آنکه گرایش جریان به مدار ولتاژ اعمال شده باشد یا اینکه درصدی از ولتاژ اعمال شده از فاز سالم گرفته شده باشد که ای حالت برای حالت اتصالی سه فاز غیر موثر است که این امر موجب اتصالی توسط رله مجاور در زمان منطقه دوم بر طرف می شود که نتیجه آن تمایز ندادن و خطر ناپایدار شدن سیستم است اگر روش اول به کار گرفته شود مشخصه موی چنان جابجا می شود که مبداء را نیز شامل می شود و مدار ؟؟؟؟ داخل مدار زمانبندی طرح قفاصله تعیین می شود تا تاخیر زمانی منطقه 3 را کنار گذران کند و برای 10 تا 16 سیکل اول پس از تحریک خط قطع لحظه ای را ممکن می شود این حالت ویژه برای کاربردهایی که ولتاژ اعمال شده به رله از ترانسفروماتورای ولتاژ خط تغذیه می شود این آرایش برای امکان اتصالیهای نزدیک سه فاز تهیه می شود که در نقطه گذاری افت ولتاژ کامل ایجاد می شود اگر گیره های زمین کننده سهوا برداشته نشوند و مدارشکن خط انتقال شبه شود حالت فوق پیش می آید پس از ترکیب خط انتقال امکان افت کامل ولتاژ بسیار بعید است زیرا مقاومت قوس همراه با اتصالی سه فاز همواره ولتاژی کافی برای به کار انداختن رله اندازه گیری منطقه 1 ایجاد می کند. به شرط آنکه رله از نوع استاتیکی باشد و چنان طراحی شده باشد که با ولتاژ کمتر از 5/0 ولت نیز عمل کند که در نیز این صرت باید به وسیله مدار میزان شده در مدار قطبی ساز رله اندازه گیر منطقه 1 حافظه ایجاد شود رله موی افست سه کاربرد دارد.

1-  پشتیبانی منطقه ؟؟؟؟

2-  راه اندازی حاصل طرهای مانع فاصله حاصل

3-  ممانعت از گیجی توان

که در اولین کاربرد به صورت واحدهای اندازه گیر مو به صورت آشکارساز اتصای و واحد اندازه گیر منطقه سوم به کار می برند.

و در سومین کاربرد رله برای جلوگیری از عملکرد واحدهای اندازه گیر طرح فاصله در حالتهای گیجی توان به کار می رود.

*********

رله موی کاملا افقی قطبی شده

عیب مشخصه موی خود قطبی شده هنگام اعمال به خطوط انتقال فشار قوی باز اولیه خط بزرگ این است که این مشخصه نمی تاند بخشهای وسیعی از نمودار R/X را در محور مقاومتی در بر بیرد در نتیجه قادر نیست مقدارهای بزرگ مقاومت قوس یا اتصالیهای با مقاومت زیاد یا هر دو را اندازه گیری کند در مورد خطوط کوتاه وقتی امپرانس منبع زیاد است این مشکل حادتر می شود. تنظیم اهمتی ورد نیاز منطقه 1 ایین است و مقداری از محور R که داخل دایره مو قرار می گیرد نسبت به مقادیر مورد انتظار مقاومت قوس کوچک است.

راه حل عملی برای حل مشکل مقاومت قوس زیاد و اتصالیهایی با مقاومت زیاد این است که از رله موی کاملا افقی – قطبی شده استفاده کنند زیرا این رله برای انواع اتصالیهای نامتعادل مشخصه دایره ای موی خود را در محور R می گشاید و با استفاده از مدار مقایسه فاز که برای زوایه مقایسه 90+ به دو سیگنال ورودی نیاز دارد و با بردارهای زیر ارائه می شود می توان مشخصه موی کاملا افقی – قطبی شده را به دست می آورد.

*********

ولتاژ اتصالی از سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور ولتاژ = V

ولتاژ قطبی ساز گرفته شده از سیم پیچ ثانوهی ترانس = VPOL

ولتاژ فاز یا فازهای سالم

جریان اتصالی از سیم پیچ ثانویه ترانس جریان = 7

ضریب تنظیم راه فاصله = Z

رله اهمی:

در شرایطی که گیجی توان شدید باشد بعید است که سیستم پایدار با حقی بماند و تنها در صورتی که منبع های گیجی توان جدا شوند سرویس کار عادی خود را انجام می دهد و پایدار می ماند به طور ایده آل قسمت جدا شده باید در مرکز الکتریکی سیستم مزبور باشد تا اطمینان حاصل شود که ظرفیت تجهیزات و بارهای متصل به هر طرف قسمت جدا شده به درسی گزارش می شود برای آشکار و جداکردن صحیح این نوع اغتشاش نمی تان از طرحهای معولی استفاده کرد بینابراین برای جلوگیری از قطع پی در پی باید از عملکرد این طرحها جلوگیری کرد برای کسب اطمینان از جداسازی سیستم در نقطه انتخاب شده که اغتشاش سیستم را به حاقل می رساند طرح قطع غیر پله ای که در آن از دامه های اهمی استفاده می شود بکار می رود طرح قطع غیر پله ای اساسا شامل دو واحد اهمی است و این دو واحد موازی هستند و در هر طرف از بردار امرانس خط قرار می گیرند. مشخصه رله نمودار ارانس را به سه منطقه E.D.C تقسیم می کنند همانگونه که امپرانس در مدت گیجی توان تغییر می کند نقطه نمایش دهنده امپرانس نیز در طول مکان هندسی گیجی توان جابجا می شود.

و به نوبت وارد سه منطقه می شود و پس از آنان واحدهای اهمی و رله های کمکی همراه با آنها عمل می کند فرمانی که امپرانس وارد منطقه سوم می شود اکثریت قطع کامل و ؟؟؟ قطع مدار شکن تحریک می شود چون هیچ حالتی بجز گیجی توان نمی تواند سبب حرکت متوالی بردار امپرانس در سه منطقه مزبور شود بنابراین طرح مزبور از عملکرد در هر نوع اغتشاش دیگر سیستم مثلا حالتهای اتصالی در سیستم قدرت کاملا مصدق است.

********

طرحهای فاصله

به شرط اینکه فاصله اتصالی تابعی ساده از امپرانس باشد با استفاده از رله های فاصله می توان منطقه های متمایز کننده حفاظت بدست آورد.

در واقع امپرانسهایی که اندازه گیری می شود برای خط علاوه بر امپرانس خط و ساختار مداری موجود در خط به اندازه حقیقی جریان و ولتاژ و اتصالات رله و نوع اتصالی و امپرانس اتصال کوتاه نیز بستگی دارد

در اندازه گیری فاصله برای شرایط عملکردی ممکن حذف این عوامل اضافی نیز ممکن است و نمی توان از آن صرف نظر کرد بنابراین می توان از طرحهای ؟؟؟؟؟ رله با مختصات مختلف استفاده کرد که طرحهای فاصله از رله های داده اند از رله های اندازه گیری فاصله رله های کمکی و زمانسجی های منطقه در رله های قطع کننده استفاده می شود.

با توجه به ولتاژ سیستم و امپرانس خطوطی که باید حفاظت شوند طرحهای کامل یا طرح فقاصله کلیددار به کار می ر د تفاوت این دو طرح در این است که در طرح کلیددار هر نوع اتصالی تنها یک واحد اندازه گیر به کار می رود در حالی که در طرح حفاظت کامل از شش واحد اندازه گیر استفاده می شود یعنی سه واحد برای اتصالیهای فاز و سه واحد برای اتصالیهای زمین با مجموعه مناسبی از واحدهای راه انداز نوع اضافه جریان یا کسر امپرانس این واحد اندازه گیر منفرد امپرانس حلقه اتصال کوتاه را به طور ناگهانی تغییر می دهد. طرحهای فاصله ای که برای حفاظت خطوط فشار قوی به کار می رود عبارتند از:

الف – حفاظت فاصله ساده

ب – حفاظت فاصله ساده با گسترش منطقه 1

ج – حفاظت فاصله با کم رسی مجاز

د- حفاظت فاصله با بیش رسی مجاز

ه- حفاظت فاصله با تناسب منطقه 2

و – حفاظت فاصله با مقایسه جهتدار (سرد کننده)

منطقه های حفاظت

برای اطمینان از عملکرد درست رله فاصله در سیستم قدرت معمولا تنظیم اسمی رله در حدود 80% امپرانس خط حفاظت شده با منطقه آن حفاظت انتخاب می شد این محددیت برای اینکه ضریب اطمینان وسیعی در برابر بیش رسی احتمالی ایجاد کند لازم است که این پیش رسی در اثر حالات ذرای جریان یا خطاهای ترانسفورماتور جریان و ولتاز یا تغییرات امپرانس خط ایجاد می شود فقط 20% خط حفاظت نشود رها می شود. پس لازم است که برد رله اندازه گیر گسترش یابد تا در همان زمانی که تمایز سیستم را حفظ می کند اتصالیهای داخل خط حفاظت شود را شامل می شود. این مسئله با گسترش برد رله از منطقه را به منطقه 2 به دست می آید که تمام خط به علاوه 50% کوتاهتری خط بعدی را حفاظت می کند برای تمایز کامل شدن بین این و امور واحد منطقه 1 از خط دوم یک فاصله زمانی به برد منطقه 2 از رله خط اول اضافه می شود زیرا ایجاد مرحله سوم بوسیله واحدهای راه اندازی که مدار زمانبندی طرح فاصله را برای منطقه 2 کنترل می کنند. معمولا در طرحهای فاصله برد منطقه 3 ایاد می شود تا حدود 25% طولانتی ترین خط سوم را تحت پوشش قرار می دهد بنابراین حفاظت پشتیبانی از راه دوری برای سیستم قدرت ایجاد می شود رله های فوق طوری طراحی می شوند که در آن بیشترین برد منطقه 2 منبع برابر برد منطقه 1 و بیشترین برد منطقه 3 ده برابر برد منطقه را باشد.

رله های راه انداز

برای آشکار سازی اتصالیهای داخلی منطقه های دوم – سوم باید رله راه اندازی اضافه نمود که به قدر کافی نسبت به آشکار سازی اتصالیهای واقع در آن موی منطقه سوم در شرایط حداقل تولید حساس باشد و بین این شرایط و شرایط عادی تمایز قائل شود. واحدهای راه انداز دارای اجزای اندازه گیر مو ممکن است بدون جهت باشند. اما وقتی که با رله های امپرانس و راکتانسی استفاده می شوند باید جهتدار باشند.

وقتی که رله مو را برای آشکار سازی اتصالی فاز و زمین استفاده می کنند از آنها به صورت 100% افقی – قطبی سازی تغذیه شده استفاده می کنند رله چنان کار می کند که اتصالیهای سه فاز را کاملا اندازه بگیرد و مشخصه رله چنان است که با امپرانس منبع تغییر کند.

پس اتصالیهای فاز را نیز آشکار می کند چون مقاومت قوس نیز از نوع امپرانس منبع است پس با این رله می توان آن را آشکار ساخت و در جایی که راه اندازی اضافه جریان بکار می رود باید اطمینان حاصل کرد که شرایط بار کم یعنی با حداقل واحد تولید کننده تنظیم راه اندازهای اضافه جریان برای آشکارسازی اتصالیها آن سوی منطقه سوم به اندازه کافی حساس می باشد.

در سیستمهای با چند زمین که نقطه های ؟؟؟؟ ترانسفورماتورهای ستاره – مثلث آن مستقیما به زمین وصل می شود یا در سیستمهای قدرتی که جریان اتصال کوتاه از جریان بار کامل خط حفاظت شده کمتر است می توان از راه اندازهای اضافه جریان استفاده کرد و راه اندازهای کسر امپرانس همواره باید با طرحهای فاصله کلیددار به کار روند.

برای مطلوب عمل کردن رله راه اندازهای اضافه جریان در وضعیت موجود باید سه شرط برقرار باشد.

1- تنظیم جریان راه اندازهای اضافه جریان نباید از 2 را برابر حداکثر جریان بار کامل خط حفاظت شده کمتر باشد.

2- برای اتصالی واقع در برد منطقه سوم رله فاصله: حداقل جریان اتصال کوتاه در سیستم قدرت نباید از 5/1 برابر تنظیم راه اندازهای اضافه جریان کمتر باشد.

3- حداکثر جریان فاز سالم برای اتصالی تکفاز به زمین نباید سبب عملکرد راه اندازهای اضافه جریان مربوط به فازهای سالم شود.

کاربرد رله:

دو اصل برای رله های فاصله اهمیت زیادی دارد. 1- امپرانس خط 2- حداقل جریان اتصال کوتاه برای اتصالی واقع در برد منطقه را رله فاصله مطابق شکل امپرانسهای توالی در تحلیل اتصالیهای سیستم قدرت وارد می شوند و در نظر داشتن این نکته نیز حائز اهمیت است که در تجهیزات ساکن همچون ترانسفورماتورهای قدرت و خطوط انتقال نیرو و امپراس توالی مثبت با امپرانس توالی منفی برابر است بنابراین در تشکیل شبکه های امپرانس توالی مثبت همه تجهیزات همواره برای تمام انواع اتصالیهای وجود دارد اما امپرانس توالی صفر فقط در اتصالیهای زمین موجود است.

**********

تنظیم رله:

رله های فاصله بر حسب اهم ثانویه مدرج می شوند و امپرانس توالی مثبت بخش مورد نظر از خط انتقال راه اندازه می گیرند چند گونه برای اجرای تنظیم رله در ابتدا باید برد مطلوب آن را در طول بخش مورد نظر خط بر حسب اهمت اولیه محاسبه نمود که این برد 80% بخش مورد نظر خط است پس اهم ثانویه می شود.

********

هنگامی که رله راکتانسی استفاده می شود باید محاسبات با استفاده از ؟؟؟؟ راکتاسی خطوط انتقال انجام شود و برای رله های مو اختلاف بین زاویه خط و زایه مشخصه رله مطلوب باید هنگام محاسبه تنظیم رله در نظر گرفته شود.

و پارامتر بعدی که مهم است حداقل طول خط است.

و پرامتر دیگر درصد کم رسی است که همان افت ولتاژ در خط است.

انتخاب طرح:

بخشی که باید حفاظت شود خطی موازی است بنابراین اگر برای حفاظت اتصالیهای زمین رله های فاصله به کار روند هنگامی که هر دو خط با هم کار می کنند به سبب آثار القایی متقابل کم رسی پیش خواهد آمد و این پدیده فقط در اتصال زمین رخ می دهد و چون بخش مذبور خطی موازی است لذا برای اتصالیهای زمین از این اثر تاثیر نمی پذیرد سیستم مذبور شبکه ای است که با مقاومت زمین شده است محاسبات قبلی نشان می دهند که تغییرات مگاولت آمپر منبع تاثیر ناچیزی بر مقدار جریان اتصالی زمین دارد در واقع این جریان با مقدار مقاومت زمین کننده نول محدد میشود و با فاصله اتصالی از منبع تغییر می کند با این از نظر مهندسی فنی و اقتصادی مناسبترین آرایش حفاظت برای اتصالیهای زمین رله های زمانبندی شده و برای اتصالیهای فاز طرح موی کلیددار است از طرفی برای اتصالیهای فاز و زمین ممکن است استفاده از رله های فاصله ارجح باشد. که در این مورد معمولا موی کلیددار (رله) کاملا افقی – قطبی شده توصیه می شود تا برای سه اتصالیهای نامتعادل این رله مشخصه داغیره ای خود را بگشاید و محور R از نمئدار امپراس را در برگیرد. و بتواند با نسبتهای امپرانسی منبع به امرانس خط از 100 تا 1 برای اتصالیهای فاز و 60 تا 1 برای اتصالیهای زمین عمل کند بنابراین انتخاب طرح فاصله به واحد راه انداز و واحد اندازه گیر بستگی دارد.

واحدهای راه انداز:

سر از رله های اضافه جریان رسم از رله های اندازه گیر فاصله می توان به عنوان راه انداز استفاده کرد که در مورد دوم ای رله با از نوع کسر امپرانس باشد و در مورد طرح موی کلیددار کاملا افقی – قطبی شده چنانچه از راه اندازه های اضافه جریان استفاده شود باید آنها را با راه اندازهای کسر ولتاژ کامل کرد تا در اتصالیهای زمین هرگاه جریان اتصالی زمین در محل استقرار رله از جریان بار کامل کمتر باشد کلیدزنی واحد اندازه گیر کنترل شود.

برای اتصالیهای واقع در نقطه برد منطقه 3 یا فراسوی آن راه اندازهای اضافه جریان باید بتواند در شرایط حداقل اتصالی درست عمل کنند و لااقل جریان اتصال کوتاه برای اتصالیای فاز در اتصالی دو فاز تحت شرایط حداقل مگاولت آمپرسنج رخ می دهد.

برای اتصالی در نقطه برد منطقه سوم

**********

واحدهای اندازه گیر:

انتخاب واحد اندازه گیر به اندازه مقاومت قوس الکتریکی مربوط به طول خطی که باید حفاظت شود بستگی دارد برای اتصالی فاز به فاز در انتهای منطقه 1 حداقل جریان اتصال کوتاه چنین است.

*****

که در شرکت جنرال الکتریک فاظت فاصله تنها برای اتصالیهای فاز و طرح موی کلیددار خود – قطبی شده اکثر و مغناطیسی از نوع SSM3V با راه اندازهای اضافه جریان برای اتصالیهای فاز و زمین

طرح موی کلیددار کاملا افقی – قطبی شده استاتیکی از نوع SSMMM3T با راه اندازهای اضافه جریان و کسر ولتاژ استفاده می شود.

تعیین تظیمات رله:

برای تنظیمات رله مورد نظر باید در نظر داشت که بر حسب امپرانس توالی مثبت خط حفاظت شده مدرج می شوند که در طرح SSM3V زاویه مشخصه رله در واحد اندازه گیری موی خود قطبی شده ممکن است 45 یا 30 باشد با استفاده از زاویه مشخصه 45 تنظیمات اهمی رله مورد نظر با تقسیم امپرانس برد منطقه مورد نظر بر حسب اهم ثانویه به (؟؟؟؟) G به دست می آید که ؟؟؟ زاویه خط است در مورد واحد اندازه گیر موی کاملا افقی – قطبی شده از نوع SSMM3T زاویه مشخصه رله می توان به طور پیوسته در گستره 75 – 80 تنظیم کرد اما برای حداکثر دقت حساسیت معولا توصیه می شود که زاویه مشخصه رله در همان مقدار زاویه خط تنظیم شود.

اثر خطوط موازی

هرگاه در خط مورد استفاده قار گیرد برای اتصالیهای منقطه 2 و منطقه 3 کم رسی پیش آید کم رسی ایجاد شده تا کمی از تغذیه خط موازی را می توان چنین محاسبه کرد.

*********

به بخش مجاور کشیده می شود در نتیجه در صورتی که هر دو خط در خدمت رسانی باشند برد منطقه 2 به طور موثر تنها خط حفاظت شده به علاوه 25% از خط مجاور را می پوشاند به طور مشابه برد مور منطقه 3 خط حفاظت شده بع علاوه 625% از خط مجاور را نیز شامل می شود. این کم رسی تنها می تواند برای اتصالیهای خارجی اتفاق افتد و موردی برای منطقه 2 وجود نارد یکی از معایب اصلی حفاظت فاصله ای با زمان پیکانی معمولی این واقعیت است که ثانیه آنی حفاظت در هر انتهای خط حفاظت شده را نمی توان به گونه ای تنظیم کرد که تمام طول خط را پوشش دهد و معمولا برای حدود 80% تنظیم می شود این امر دو ناحیه انتهایی که باقی می گذارد که هر یک تقریبا 20% طول خوراننده حفاظت شده را تشکیل می دهد و در آنها اتصالیها توسط حفاظتهای مربوط در یک انتها به صورت آنی (زمان ثانیه 1) ولی در انتهای دیگر در زمان ثانیه 2 (0.3 تا 0.4 ثانیه) آشکار می شوند.

در بعضی کابردها این وضعیت را به دو دلیل نمی توان نادیده گرفت.

1      باقی ماندن اتصالیها برای مدت زمان ناحیه 2 برای خط ممکن است موجب ناپایداری سیستم شود

2   در جایی که رله باز نسبت خودکار سریع به کار گرفته می شود عدم همزمانی باز شدن کلیدها در هر دو انتهای قسمت اتصالی دار به آن ی انجامد که زمان در ده برای خاموش شدن جرقه اتصالی و آشکار شدن گازهای یونیزه شده در خلال یکل اتصال مجدد وجود نداشته باشد این امر موجب می شود تا اتصالی گذرا نیز بتواند باعث قفل دائمی مدارشکنها در هر دو انتهای قسمت شود.

طرح واحد حفاظت که شرایط را در طرفین خط حفاظت شده مقایسه می کند به طور همزمان می تواند به دقت مشخص کند که اتصالی در داخل قسمت حفاظت شده است یا خارج از آن و توانایی آماده سازی حفاظت سریع برای تمام طول خط را دارد.