براي حفاظت از شبكه هاي توزيع ، از ابزارهاي بسيار گوناگوني استفاده مي شود. در هر مورد خاص بر مبناي نوع عنصري كه بايد مورد حفاظت قرار گيرد و سطح ولتاژ سيستم ، نوع حفاظت تعيين مي شود و حتي اگر استانداردهاي خاصي براي حفاظت كلي از سيستم هاي توزيع وجود نداشته باشد ، مي توان در ارتباط با چگونگي كار وعملكرد اين سيستم ها ، توضيحاتي كلي و عمومي ارائه داد .
ابزارها و تجهيزات
ابزارهايي كه بايد در حفاظت سيستم توزيع مورد استفاده قرار گيرند ، عبارتند از :
§ رله هاي جريان زياد ؛
§ ريكلوزرها ( بازبست ها ) ؛
§ سكسيونرها ؛
§ فيوزها
رله هاي جريان زياد
رله هاي جريان زياد با مشخصات زمان – جريان معكوس در حفاظت شبكه هاي قدرت تا هر سطح ولتاژي بكار مي روند. در طول سالها اين گونه رله ها به تعداد بسيار زياد در اكثر شبكه هاي دنيا به عنوان حفاظت اصلي و يا حفاظت ثانويه و پشتيبان در طرح هاي پيچيده بكار رفته اند. جريان و زمان رله هاي جريان زياد قابل تنظيم بوده و بدينوسيله مي توانند براي تمايز صحيح در هنگام خطا و اضافه بار همانند فيوزها استفاده شوند. در بعضي موارد بهره گيري از طبقه بندي زماني براي حفاظت مطلوب در تمامي حالات مقدور نبوده و براي بهبود عملكرد سيستمهاي حفاظتي در اينگونه شرايط از جهت جريان يا به عبارت ديگر رله هاي جريان زياد جهت دار و رله هاي اتصال زمين استفاده مي كنند. مشخصه هاي جريان زياد را مي توان به چندين بخش تقسيم كرد :
- حفاظت جريان زياد آني
- حفاظت جريان زياد با تأخير معين
- حفاظت جريان زياد با مشخصه معكوس
رله هاي القايي ديسكي براي حفاظت جريان زياد با طبقه بندي زماني بكار مي روند. اين رله ها داراي مشخصه زمان – جريان معكوس هستند و همچنين مجهز به ابزاري براي تنظيم زمان عملكرد و جريان عملكرد هستند.
ريكلوزرها ( بازبست ها يا كليدهاي وصل مجدد )
بازبست ، ابزاري است كه مي تواند شرايط اضافه جريان در اتصال كوتاه فاز و فاز به زمين را آشكار و در صورت وجود جريان اضافه در مدار ، پس از يك زمان از پيش مشخص شده آن را قطع و سپس به طور خودكار وصل مجدد انجام دهد تا خط ، بار ديگر در مدار قرار گيرد. اگر خطايي كه در آغاز ، باعث عمل بازبست شده است ، همچنان وجود داته باشد ، آنگاه پس از تعداد معيني وصل مجدد ، رله مدار را همچنان در حالت قطع نگاه مي دارد و بخش آسيب ديده را از مدار مجزا خواهد كرد. در يك سيستم توزيع هوايي ، در حدود 80 تا 95 درصد از خطاها داراي طبيعتي گذرا هستند و نهايتاً ، حداكثر پس از چند سيكل يا چند ثانيه خود بخود از ميان مي روند. بنابراين بازبست ها ، با مشخصه قطع و وصلي كه گفتيم ، از خروج خط از سرويس در اثر رخ داد خطاهاي گذرا پيشگيري مي كند. بازبست ها نوعاً حداكثر داراي سه بار عملكرد باز كردن و بستن متوالي هستند و پس از آن ، عملكرد باز كردن نهايي بر اين رشته ، خاتمه مي دهد . علاوه بر اين ، يك بار بستن دستي نيز معمولاً مجاز است. مكانيزم شمارش گر ، عملكرد واحد ها فاز يا فاز-زمين را تنظيم مي كند و در صورت وجود ابزارهاي ارتباطاتي مناسب ، مي توان آن ها را از طريق ابزارهاي كنترل شدة بيروني نيز تنظيم كرد.
مشخصة زمان/جريان بازبست ها معمولاً از سه منحني تشكيل مي شود ، يكي از منحني ها مربوط به عملكرد آني و دو منحني ديگر مربوط به عملكردهاي با تأخير هستند كه به ترتيب آن ها را با a ، b و c نشان مي دهند.البته ، بازبست هاي جديد كه از كنترل هاي ريزپردازنده اي برخوردارند ، داراي منحني هاي زمان/جريان قابل گزينش از طريق صفحه كليد هستند و در نتيجه اين امكان را در اختيار مهندسان قرار مي دهند كه براي برقراري نيازهاي تمايزي مشخص ، منحني زمان/جريان مناسبي را پديد آورند. اين امر باعث مي شود تا بدون نياز به تغيير ابزار براي ايجاد آرايش مناسب و برآوردن نيازهاي مصرف كنندگان بتوان مشخصة عملكرد بازبست را از نو برنامه ريزي نمود.
براي تضمين حداقل قطعي در مدار و قطع حداقل برق مصرف كنندگان ، هماهنگي با ديگر ابزارهاي حفاظتي مهم است. معمولاً مشخصة زماني و توالي عملكرد بازبست چنان انتخاب مي شود كه با مكانيزم پيش از آن نسبت به منبع تغذيه ، هماهنگي لازم پديد آيد. پس از گزينش اندازه و توالي عملكرد بازبست ، براي ايجاد هماهنگي درست ، تجهيزات بعدي بايد به طور مناسب تنظيم شوند.
بخش نخست ، در مد عملكرد سريع طراحي مي شود تا بيش از آسيب رساني خطاهاي گذرا و خرابي خطوط ، خطاهاي گذرا را در سيستم از عملكرد بخش هاي سه گانه اي در يك روند زمان بندي شده با تنظيم هاي زماني از پيش تعيين شده عمل مي كند. اگر خطا دائمي باشد ، عملكرد با تأخير زماني نزديك ترين ابزارهاي حفاظتي به محل خطا را وا مي دارد تا وارد عمل شوند و بخش خارج شدة شبكه را حداقل سازد.
شدت خطاهاي فاز به زمين از خطاهاي فاز كمتر است و بنابراين ، بازبست ها بايد داراي حساسيت مناسبي براي آشكار ساختن اين خطاها باشد.يكي از راه ها بهره گيري از ct هايي است كه به صورت بازماندي بسته شده اند ، چنان كه جريان منتجه بازماندي در شرايط كار عادي تقريباً صفر است. در اين شرايط ، در صورت بيشتر شدن جريان بازماندي از مقدار تنظيمي ، چنان كه به هنگام اتصال كوتاه زمين مي دهد ، بازبست وارد عمل مي شود.
بازبست ها را مي توان به صورت زير دسته بندي كرد:
§ تك فاز و سه فاز ؛
§ مكانيزم هايي با عملكرد هيدروليكي يا الكترونيكي ؛
§ روغني ، خلاء يا sf6
هرگاه بار ، غالباً تك فاز باشد ، از بازبست هاي تك فاز استفاده مي شود. در چنين حالتي ، به هنگام رخ داد خطاي تك فاز ، بازبست بايد به سرعت فاز اتصالي شده را از مدار خارج كند تا تغذيه در فازهاي ديگر همچنان وجود داشته باشد. هر گاه لازم باشد كه براي پيشگيري از بارگذاري نامتعادل ، هر سه فاز از مدار خارج شوند از ريكلوزرهاي سه فاز استفاده مي شود.
بازبست ها با مكانيزم عملكرد هيدروليكي دارا يك سيم پيچ قطع كننده هستند كه به صورت سري در خط قرار مي گيرند و هرگاه جريان گذرنده از اين سيم پيچ از ميزان تنظيمي بيشتر شود ، سيم پيچ يك پيستون را به سوي خود مي كشد و باعث باز شدن پل هاي بازبست و قطع مدار خط مي شود. مشخصة زماني و توالي عملكرد بازبست به عبور روغن از مخازن متفاوت وابسته است. نوع الكترونيكي مكانيزم كنترل معمولاً در بيرون بازبست قرار مي گيرد و سيگنال هاي جريان را از طريق يك ct از نوع پوسته اي دريافت مي كند. با بيشتر شدن جريان از مقدار تنظيم شده ، يك ابزار ايجاد تأخير زماني فعال و نهايتاً باعث توليد يك سيگنال قطع و ارسال آن به مكانيزم كنترل بازبست مي شود. مدار كنترل توالي باز و بستن هاي مكانيزم را بر اساس تنظيم ، تعيين مي كند. براي بستن اتصالات در باز بست هاي با مكانيزم عملكرد الكترونيكي ، از يك سيم پيچ با يك مكانيزم موتوري استفاده مي شود. در بازبست هاي روغني ، از روغن براي خاموش كردن قوس و نيز به عنوان عايق اصلي استفاده مي شود و مي توان همان روغن را در مكانيزم كنترلي نيز به كار برد. بازبست هاي sf6 و خلاء داراي اين مزيت هستند كه تعمير و نگهداري كمتري لازم دارند.
در يك شبكة توزيع از بازبست ها در نقاط زير استفاده مي شود :
§ در پست ها ، براي ايجاد حفاظت اوليه در يك مدار.
§ در مدارهاي فيدر اصلي ، براي تقسيم خطوط طولاني و بنابراين جلوگيري از خروج تمام خط در اثر رخ داد خطايي در انتهاي آن.در شاخه ها يا خروجي هاي انتهايي خط ، براي پيشگيري از باز شدن مدار اصلي در اثر خطاهاي رخ داده در شاخه ها.

سكسيونرها
سكسيونر ، ابزاري است كه پس از عملكرد يك كليد يا بازبست كه در بالادست آن قرار دارد ، بخش آسيب ديدة يك مدار توزيع زا به طور خودكار از مدار جدا مي كند و معمولاً در پايين دست يك بازبست نصب مي شود. از آن جا كه يك سكسيونر ، تحمل و توان قطع جريان اتصال كوتاه را ندارد ، بايد همواره به همراه يك ابزار پشتيبان كه از توان قطع در زير بار برخوردار است ، مورد استفاده قرار گيرد. سكسيونرها مقدار عملكردهاي بازبست در مدت زمان اتصال كوتاه را مي شمارند و پس از آن كه تعداد باز شدن هاي بازبست به تعداد از پيش تعيين شده اي رسيد و به هنگام باز بودن بازبست ، سكسيونر باز مي شود و بخش اتصالي شده را به كلي از مدار جدا مي كند. اين امر باعث مي شود كه بازبست دوباره در شرايط كار عادي قرار گيرد و بنابراين ارتباط منبع تغذيه با بخش هاي سالم مدار مجدداً تنظيم مي شود.
سكسيونرها در آرايش هاي تك فاز و سه فاز و با مكانيزم هاي عملكرد هيدروليكي و الكترونيكي ساخته مي شوند. يك سكسيونر داراي مشخصة عملكرد زمان/جريان نيست و مي تواند در فاصلة دو وسيلة حفاظتي با منحني هاي عملكردي بسيار نزديك به هم و در جايي كه افزودن يك پلة اضافي در ميان آن ها عملي نيست ، مورد استفاده قرار گيرد.
در سكسيونرهاي با مكانيزم هيدروليكي ، يك سيم پيچ به صورت سري با خط قرار مي گيرد. هرگاه اضافه جرياني در خط پديد آيد ، سيم پيچ يك پيستون را به حركت در مي آورد و اين نيز با باز شدن مدار و صفر شدن جريان از طريق جابجايي روغن در مخازن سكسيونر ، يك مكانيزم شمارش را تحريك مي كند. پس از تعداد معيني باز شدن مدار ، پيوندهاي سكسيونر از طريق فنرهاي از پيش تنش يافته ، باز مي شود، اين نوع از سكسيونرها را مي توان به كمك دست مجدداً بست . سكسيونرهاي الكترونيكي در عمل انعطاف پذيرتر و از نظر تنظيم ساده تر هستند. جريان بار از طريق CT ها اندازه گيري و از جريان ثانويه به عنوان تغذيه براي مدار كنترل كه تعداد عملكردهاي بازبست و با هر وسيلة قطع كنندة ديگري را مي شمارد ، استفاده مي شود. سپس در صورت لزوم يك سيگنال قطع براي پخش بازكننده فرستاده مي شود. اين نوع سكسيونرها از طريق مكانيزم هاي دستي يا موتوري قابل وصل مجدد هستند.
به هنگام انتخاب يك سكسيونر بايد عوامل زير را در نظر گرفت :
1- ولتاژ سيستم
2- حداكثر جريان بار
3- حداكثر سطح اتصال كوتاه
4- ايجاد تمايز ابزارهاي بالادستي و پايين دستي
ولتاژ نامي و جريان يك سكسيونر ، بايد با حداكثر مقدار ولتاژ يا بار در نقطة نصب برابر يا از آن بزرگتر باشد. ظرفيت اتصال كوتاه ( گشتاور نامي ) يك سكسيونر نيز بايد از سطح اتصال كوتاه در نقطة نصب بيشتر يا با آن مساوي باشد. حداكثر زمان برطرف سازي خطا در ابزار قطع كنندة همراه با سكسيونر نبايد از شرايط نامي اتصال كوتاه سكسيونر بيشتر شود. عواملي كه در زمينة ايجاد تمايز بايد مورد توجه قرار گيرد ، عبارتند از تنظيم جريان شروع و تعداد عملكردهاي ابزار قطع كنندة سكسيونر پيش از باز شدن آن.

 

فيوزها
فيوز ، يكي از ابزار حفاظت در برابر اضافه جريان است ؛ در فيوز عنصري وجود دارد كه در اثر عبور جريان ، مستقيماً گرم و در صورت بيشتر شدن آن از يك مقدار از پيش تعيين شده ، كاملاً ذوب مي شود. فيوزي كه به طور مناسب انتخاب شده است بايد پس از ذوب شدن عضو مورد نظر ، مدار را به كلي قطع كند ، قوس الكتريكي پديد آمده در لحظة قطع را از ميان بردارد و سپس مدار را در شرايط باز ، با حضور ولتاژ نامي در پايانه هايش ، همچنان نگاه دارد ( يعني در دو سر عضو فيوز ، قوس الكتريكي وجود نداشته باشد )
بيشتر فيوزهاي به كار رفته در سيستم هاي توزيع بر اساس اصل رانش عمل مي كنند ، يعني داراي لوله اي براي از بين بردن قوس الكتريكي هستند ، كه درون آن يك فيبر غير يونيزه و يك عنصر ذوب شونده وجود دارد. به هنگام رخ داد خطا ، همراه با ذوب شدن عنصر فلزي ، فيبر دروني گرم مي شود و گازهاي غيريونيزه اي توليد مي كند كه در درون لوله جمع مي شوند. در اين شرايط قوس فشرده شده و به بيرون لوله هدايت مي شود. علاوه بر اين ، فرار گاز از دو سر لوله باعث پديد آمدن ذراتي مي شود كه قوس را در شرايط بيرون شدگي نگاه مي دارد. با اين روش ، قوس درست در لحظة صفر شدن جريان ، خاموش مي شود. حضور گازهاي غير يوني و رانش در درون لوله ، عدم بازيابي مجدد جريان اتصال كوتاه پس از لحظة عبور جريان در نقطة صفر را تضمين مي كند.ناحية عملكرد از طريق دو عامل محدود مي شود : حد پاييني يا حداقل زمان لازم براي ذوب شدن فيوز ( زمان ذوب كمينه ) و حد بالايي كه به كمك حداكثر زمان كل لازم براي برطرف شدن خطا توسط فيوز تعيين مي شود.
براي دسته بندي فيوزها بر اساس ولتاژ نامي ، جريان نامي ، مشخصه جريان بر حسب زمان ، خصوصيات ساختماني و ديگر عوامل ، استانداردهاي گوناگوني وجود دارد. به عنوان مثال بخش هاي مختلفي از استانداردهاي ANSI/UL 198-1982
در مورد فيوزهاي ولتاژ پايين در حدود 600 ولت يا كمتر هستند. در مورد فيوزهاي ولتاژ متوسط يا ولتاژ بالا در بازة 3/2 كيوولت تا 138 كيلوولت ، بايد استانداردهايي مانند ANSI/IEEE ( 37.40.41.42.46.47.48 ) را به كار برد. سازمان ها و كشورهاي ديگر از استانداردهاي خود استفاده مي كنند و علاوه بر اين كارخانجات سازندة فيوز نيز علائم و دسته بندي هاي خاص خود را دارند.
در سيستم هاي توزيع ، در شاخه هاي فيوز استفاده از حروف K و T به ترتيب براي انواع تند و كند بر اساس نرخ سرعت عملكرد آنها امري عمومي است. نرخ سرعت ، نسبت به جريان ذوب كمينه اي كه در s 1/0 باعث عملكرد فيوز مي شود به جريان كمينه اي است كه در s 300 باعث عملكرد آن مي شود. در شاخه هاي K ، SR ( نرخ سرعت ) در حدود 6 تا 8 و در شاخه هاي T در حدود 10 تا 13 تعريف مي شود.
براي انتخاب فيوز مناسب براي استفاده در يك سيستم توزيع ، اطلاعات زير ضروري است :
1- سطح ولتاژ سطح عايقي
2- نوع سيستم
3- سطح اتصال كوتاه بيشينه
4- جريان بار
چهار عامل فوق جريان و ولتاژ نامي و ظرفيت اتصال كوتاه فيوز را تعيين مي كنند.

 

 

بر خلاف کلید های هوایی ،سکسیونرها قادر به قطع هیچ جریانی نیستند .آنها فقط در جریان صفر باز و بسته می شوند . این کلیدها اصولا جدا کننده هستند که ما را به جدا کردن کلیدهای قدرت روغنی ، ترانسفورماتوها، خطوط انمتقال و امثال آنها از شبکه زنده قادر می سازند .سکسیونرها از لوازمات تعمیراتی و تغیی مسیر جریان میباشند. 1- سکسیونر تیغه ای یا اره ای 2- سکسیونر کشویی 3- سکسیونر دورانی 4- سکسیونر قیچی ای یا پانتوگراف سکسیونر تیغه ای یا اره ای برای قطع و وصل ولتاز و حفاظت مطمئن در زمان عملکرد استفاده می شود و بیشتر برای فشار متوسط کاربرد دارد . بر حسب میبزان جریانی که از آن عبور می کند تیغه های آن می تواند از ساده به دوبل و از نوع تسمه ای به پروفیلی و میله ای و لوله ای تغییر یابد . نوع اهرمی آن در فشار قوی وفوق فشار قوی کاربرد دارد . این سکسیونر ها به دلیل وجود شرایط جوی و وجود تنش های مختلف بایستی طوری نسب شود که در اثر نیروی برف یا باد به راحتی وصل نگردد. سکسیونر کشویی برای عملکرد ،سکسیونر در جایی استفاده می شود که عمق تابلو کم باشد . این سکسیونرها بیشتر به صورت میله ای در جهت عمودی قطع و وصل می شود و بیشتر در فشار متوسط کار برد دارد . سکسیونر دورانی بیشتر در شبکه های 60kv به بالا استفاده می شود و عملکرد این سکسیونر به صورت دو بازو در یک پل که جهت چرخش آنها 90 درجه معکوس همدیگر می باشند این نوع کلید در شرایط جوی نا مناسب مقاومت خوبی از خود نشان میدهد. سکسیونر قیچی ای یا پانتوگراف این نونوع سکسیونرها بیشتر در شبکه فوق فشار قوی کاربرد دارند و به لحاظ آنکه هر قطب روی یک پایه سوار است لذا از نظر جایگیری در پست حجم کمتری اشغال می کند و بیشتر زیر خط فشار قوی نصب می گردد. سکسیونر با قطع زیر بار این سکسیونرها بدلیل جلوگیری از حجم زیاد پست و جلوگیری از مانور اپراتور و همچنین برای جلوگیری از اینترلاک (تنش) بین سکسیونر و دیزنکتور طوری طراحی می شوند که برای قطع و وصل خطی کوچک و یا فیدرهای تغذیه و یا راه اندازی موتورهای فشار قوی و همچنین وصل آنها حدود 5/2 تا10 برابر قدرت قطع آنهاست و جریان قطع این کلیدها 2تا 5/2 برابر جریان نامی است . این نوع سکسیونرها دارای محفظه قطع ضعیفی می باشند که از نوع هوایی می باشند. سکسیونر باید در حالت بسته یک ارتباط گالوانیکی محکم و مطمئن در کنتاکت هر قطب برقرار می سازد و مانع افت ولتاز می شود.لذا باید مقاومت عبور جریان در محدوده سکسیونر کوچک باشد تا حرارتی که در اثر کار مداوم در کلید ایجاد میشود از حد مجاز تجاوز نکند .این حرارت توسط ضخیم کردن تیغه و بزرگ کردن سطح تماس در کنتاکت و فشار تیغه در کنتاکت دهنده کوچک نگهداشته می شود .در ضمن موقع بسته بودن کلید نیروی دینامیکی شدیدی که در اثر عبور جریان اتصال کوتاه بوجود می آید .باعث لرزش تیغه یا احتمالاباز شدن آن نگردد.از این جهت در موقع شین کشی و نصب سکسیونر دقت باید کرد تا تیغه سکسیونر در امتداد شین قرار گیرد .بدین وسیله از ایجاد نیروی دینامیکی حوزه الکترومغناطیسی جریان اتصال کوتاه جلوگیری بعمل آید. موارد استعمال سکسیونر همانطور که گفته شد اصولا سکسیونر ها وسائل ارتباط دهنده مکانیکی وگالوانیکی قطعات وسیستمهای مختلف می باشندودر درجه اول بمنظظور حفاظت اشخاص و متصدیان مربوطه در مقابل در مقابل برق زدگی بکار برده میشوند.بدین جهت طوری ساخته میشوند که در حالت قطع یا وصل محل قطعشدگی یا چسبندگی بطور واضح واشکار قابل رویت باشد سعنی عمل قطع شدگی در هوای ازاد انجام گیرد. از انجاییکه سکسینر باعث بستن یا باز کردن مدارالکتریکی نمیشود برای باز کردن یا بستن هر مدار الکتریکی فشار قوی احتیاج به یک کلید دیگری بنام کلید قدرت خواهیم داشتکه قادر است مدار را تحت هر شرایطی باز کند و سکسیونر وسیله ای برای ارتباط کلید قدرت ویا هر قسمت دیگری از شبکه که دارای پتانسیل است به شین میباشد .طبق قوانین متداول الکتریکی جلوی هر کلید قدرتی از 1کیلوولت ببالا ویاهردو طرف در صورتیکه ان خط از هر دو طرف پتانسیل می گیردسکسیونر نصب می گردد. برای جلوگیری از قطع ویا وصل بی موقع ودر زیر بار سکسیونر معمولا بین سکسیونر وکلید قدرت چفت وبست(مکانیکی یا الکتریکی)بنحوی برقرار می شود که با وصل بودن کلید قدرت نتوان سکسیونر را قطع ویا وصل کرد

نظرات شما عزیزان: