رله دیستانس Distance Relays

رله دیستانس از پرکاربردترین و قابل اطمینان‌ترین رله های حفاظت در شبکه قدرت می‌باشد واز لحاظ کار مانند رله گردش بسیار در برابر اتصال کوتاه می‌باشد و رله دیستانس بر پایه فاصله یا ناگذرایی (امپدانسی) رفتار می‌کند. رله دیستانس را می‌توان برای پناه هر نوع شبکه‌ای با هر سطح ولتاژ بکار برد. کد ANSI رله دیستانس ۲۱ می‌باشد.

رله دیستانس همانطور که از نامش مشخص است بر اساس اندازه گیری فاصله رله تا نقطه خطا کار می کند. به این ترتیب که اگر طول خط اندازه گیری شده از مقدار تنظیم شده برای رله کمتر باشد رله عمل خواهد کرد. رله دیستانس بهترین رله برای حفاظت شبکه‌های انتقال انرژی می‌باشد. زیرا فقط بوسیله چنین دستگاهی هر نوع اتصال در هر کجای شبکه در کمترین مدت قطع می‌شود و بهمین جهت برای حفاظت شبکه‌های فشار قوی و فشار متوسط از رله دیستانس استفاده می‌شود.

رله دیستانس اولین بار در آلمان در سال 1923 در یک شبکه فشار قوی نصب شد. رله دیستانس را می توان جهت حفاظت هر شبکه ای با هر فشار الکتریکی به کار برد. برای حفاظت شبکه های به ولتاژ بالاتر از60000 ولت، امروزه فقط از رله دیستانس استفاده میشود.

عامل مؤثر در رله دیستانس می‌تواند یکی از عوامل :

1.  مقاومت ظاهری ( امپرانس)
2. هدایت ظاهری ( ادمیتانس)
3. مقاومت اهمی ( دزیستانس)
4. هدایت اهمی ( کندوکتانس)
5. مقاومت غیراهمی ( راکتانس)
6. امپدانس اختلاط
7. هدایت غیراهمی ( سوسپتانس ) باشد

حال :
رله‌ای که کمیت Z را می‌سنجد رله امپدانس است و رله‌ای که کمیت X را می‌سنجد رله راکتانس می‌نامند.

رله دیستانس را می‌توان جهت حفاظت هر نوع شبکه‌ای با هر فشار الکتریکی بکار برد. برای حفاظت شبکه‌های با ولتاژ بالاتر از kg60 امروز فقط از رله دیستانس استفاده می‌شود در ضمن می‌توان به کمک رله دیستانس ترانسفورماتورها و ژنراتورها را نیز حفاظت نمود. در شبکه‌های بزرگ اگر برای حفاظت در مقابل جریان‌های زیاد خارجی از رله جریان زیاد زمانی استفاده شود، زمان قطع رله در صورتیکه یک اتصالی حتی اورشین ، بلافاصله بعد از ژانراتور نیز اتفاق افتد، در حدود 8-7 ثانیه طول خواهد کشید و چنانچه دیده می‌شود، زمان عبور جریان اتصال کوتاه از ژنراتور بقدری طولانی می‌شود که ممکن است سبب خراب شدن ایزولاسیون سیم‌پیچی ژنراتور و ایجاد اتصال داخلی شود، لذا از اینجهت است که در شبکه‌های بزرگ برای کوتاه کردن این زمان از رله دیستانس ، امپدانس استفاده می‌شود.

زمان قطع رله دیستانس معمولاً در حدود 0.1 ثانیه است، استفاده از رله امپدانس نیز این برتری را دارد که در موقع اتصالی‌اش ، رله امپدانس بطور سریع در زمان خیلی کوتاه (0.1 ثانیه) ژنراتور را قطع می‌کند.

رله دیستانس برای حفاظت ترانسفورماتور در موقع اتصال خارجی، بخصوص در موقع اتصال یش ، بکار برده شده و در طرفی از ترانسفورماتور که به لیش وصل است نصب می‌شود.

در صورتیکه ترانسفورماتور بین دو شبکه فرعی نصب شده باشد، (ترانسفورماتور کوپلاژ) چون اتصالی در هر یک از شبکه‌ها، سبب عبور انرژی اتصال کوتاه از ترانسفورماتور کوپلاژ می‌شود، باید در هر دو طرف ترانسفورماتور رله دیستانس نصب گردد. برای حفاظت ترانسفورماتور می‌توان از رله دیستانس جهت‌دار که جهت آن بطرف یشن است و یا از رله دیستانس معمولی بدون عضو جهت‌یاب استفاده نمود.
برای حفاظت سلکیتو و تصحیح شبکه‌های خطی که از دو طرف تغذیه می‌شود و یا شبکه حلقه‌ای که از یک محل تغذیه می‌شود، علاوه بر شدت جریان و زمان از عامل دیگری مثل جهت جریان اتصال کوتاه نیز استفاده می‌شود، و حفاظت شبکه‌های تار عنکبوتی و شبکه‌هایی که از چند نقطه تغذیه می‌شوند بوسیله رله جریان زیاد که دارای درجه‌بندی زمانی ثابت و معینی می‌باشد ممکن نیست، بلکه بایستی از رله‌ای که زمان قطع آن متناسب با امپدانس یا فاصله محل اتصالی از مولد باشد استفاده شود که برای این منظور از رله دیستانس استفاده می‌شود. این رله اتصال کوتاه نزدیک به مولد را سریعتر و اتصال کوتاه در فاصله دورتر را دیرتر قطع می‌کند ، عامل موثر مقاومت پس محل اتصالی و مولد می‌باشد.

زمان قطع در رله‌ها مدرن امروزی متناسب با فاصله محل اتصالی از مولد، بطور یکنواخت زیاد نمی‌شود بلکه این تغییرات جهشی و پله‌ای شکل انجام می‌شود و فاصله محل خطا توسط سنجش مقاومت سیم لین محل خطا و محل نصب رله معین می‌شود.

رله دیستانس دارای این مزیت است که اولاً شبکه اتصال شده را در کوتاهترین مدت ممکنه بطور سلکیتو مشخص و از شبکه جدا می‌کند و ثانیاً اگر نزدیکترین را به محل اتصال عمل نکرد، رله بلافاصله بعد آن عمل می‌کند و بطور خودکار شبکه شامل یک یا چند رله رزرو نیز می‌شود بدون اینکه حقیقتاً رله رزروی در شبکه نصب شده باشد.
رله دیستانس بهترین رله برای حفاظت شبکه‌های انتقال انرژی می‌باشد. زیرا فقط بوسیله چنین دستگاهی هر نوع اتصال در هر کجای شبکه در کمترین مدت قطع می‌شود و بهمین جهت برای حفاظت شبکه‌های فشار قوی و فشار متوسط از رله دیستانس استفاده می‌شود.

برای حفاظت سیمهای کوتاه ، مثلاً در داخل نیروگاه و یا پست ترانسفورماتورها بعلت کوچک بودن امپدانس آن نمی‌توان از رله دیستانس استفاده کرد لذا در اینگونه مواقع بیشتر از رله دیفرانسیل استفاده می‌شود.

رله دیفرانسیل براساس مقایسه جریانها ( تراز جریانی) کار می‌کند و بدینوسیله جریان در ابتدا و انتهای وسیله‌ای که باید حفاظت شود سنجیده شده و با هم مقایسه می‌شود این تفاوت جریان در دو طرف محدوده حفاظت شده اغلب در اثر اتصال کوتاه یا اتصال زمین و غیره بوجود می‌آید. در صورتیکه قبل از اتصال شدن مسلماً جریانهای دو طرف با هم برابر هستند. پویاترانس

رله دیفرانسیل فقط محدوده داخل خود را حفاظت می کند و از این جهت از آن بیشتر برای حفاظت ترانسفورماتورها، ژنراتورها و موتورهای فشارقوی و شین‌ها استفاده می‌شود و چون از اول واشهای محدوده حفاظت شده باید سیم‌های سنجش به محل رله کشیده شود.
برای رله دیفرانسیل معمولاً از یک رله جریانی ( رله آمپریک) ساده استفاده می‌شود و جریانی که رله را بکار می‌اندازد. برابر با تفاوت جریانهای زکوندر ترانسفورماتور می‌باشد.

برای نشان دادن اتصال زمین در ژنراتور می‌توان از مدار رله دیفرانسیل استفاده کرد بطوریکه رله اتصال زمین سین نقطه صفر رله دیفرانسیل و نقطه اتصال ستاره ترانسفورماتور جریان بسته می شود و بدینوسیله از بکار بردن ترانسفورماتور جریان اضافی جهت رله اتصال زمین صرفنظر می‌شود.

اگر یک اتصال بدنه در ژنراتور یا اتصال زمین در کابل رابط پس ژنراتور تا ترانسفورماتور جریان اتفاق افتد از هر سه فاز، جریان اتصال زمین عبور می‌کند که از نظر قدر مطلق و فاز با هم برابر هستند لذا این سه جریان در سیم پیچی زکوند ترانسفورماتورها القاء شده و مجموع آنها از رله اتصال زمین می‌گذرد و با زمین مدارش بسته می‌شود. در صورتیکه اتصال زمین بعد از ترانسفورماتور جریان ( در شبکه یا در سیم‌های هوائی) باشد باز هم جریان اتصال زمین از محل اتصال شده عبور می‌کند ولی نتیجه جریانها در طرف زکوندر ترانسفورماتورها جریان صفر یا نزدیک صفر خواهد بود، لذا رله اتصال زمین بدون جریان می‌ماند.

رله دیفرانسیل جریانهای دو طرف ترانسفورماتور را با در نظر گرفتن نسبت تبدیل و نوع اتصال می‌سنجد و مقایسه می‌کند.

همانطور که می‌دانیم مجموع جریانهای ورودی و خروجی ترانسفورماتور بدون عیب با در نظر گرفتن نسبت تبدیل آن باید برابر صفر باشد. ولی بعلت جریان مغناطیسی کننده و متفاوت بودن منحنی مشخصات ترانسفورماتورها و جریان و غیره نتیجه جریانها در دو طرف قدری بزرگتر از صفر خواهد بود.

از آنجا که جریانهای دو طرف ترانسفورماتور توسط رله دیفرانسیل با هم مقایسه می‌شوند باید ترانسفورماتورهای جریانی که در دو طرف فشار قوی و ضعیف‌ ترانسفورماتور بسته می‌شوند، بطریق انتخاب شوند که جریانهای زکوندر ترانسفورماتورها جریان دو طرف ترانسفورماتور از نظر قدر مطلق و فاز با هم کاملاً برابر باشد.

جریانها از نظر قدر مطلق موقعی با هم برابر می‌شوند که نسبت ضریب تبدیل ترانسفورماتورهای جریان دو طرف فشار قوی و ضعیف برابر با عکس ضریب تبدیل ترانسفورماتور قدرت باشد.

رله دیفرانسیل که برای حفاظت ترانسفورماتور بکار برده می‌شود نباید دارای حساسیت زیاد باشد زیرا در ترانسفورماتورهای سالم نیز اغلب تفاوت جریانی در دو طرف سیم‌پیچی زکوندر (ثانیه) ترانسفورماتور جریان ظاهر می‌شود. این جریان ( تفاوت جریان) اولاً توسط جریان مغناطیسی ( جریان بدون بار) و در ثانی توسط برابر نبودن منحنی مغناطیسی ترانسفورماتورهای جریانی که در دو طرف ترانسفورماتور نصب شده است مخصوصاً در جریان خیلی زیاد ایجاد می‌شود.

حفاظت یش توسط رله دیفرانسیل ، در حالت عادی و نرمال، مجموع جریانهایی که از یش گرفته می‌شود برابر جریانهایی است که به سیش وارد می‌شود. یا بعبارت دیگر مجموع برداری جریانهای کلیه انشعابهای شیی صفر است. در موقع بروز خطا درسیش، مجموع جریانها صفر نمی‌شود، بلکه جریان باقیمانده‌ای بوجود می‌آید که می‌توان از آن جهت حفاظت شی استفاده کرد.

از رله ساده دیفرانسیل بعلت ناپایدار بودن آن در مقابل خطاهای ترانسفورماتور جریان در موقع عبور جریان اتصال کوتاه نمی‌توان در حفاظت استفاده کرد از اینجهت برای حفاظت شی از رله دیفرانسیل پایدار مخصوصی استفاده می‌شود. برای پایدار کردن رله، مجموع قدرمطلق تمام جریانها تشکیل داده می‌شود. که این عمل توسط یکسو کردن یکایک جریانها و جمع کردن آنها بوسیله مدار جمع ‌کننده انجام می‌گیرد. در حفاظت شی‌های چندتایی باید نحوه حفاظت طوری باشد که هر کدام از شی ها دارای وسیله حفاظتی مخصوص بخود باشد از این جهت برای حفاظت شینی‌های چندتایی به تعداد سیش‌های رله دیفرانسیل لازم است و هر کدام از این رله‌ها با یک رله فرعی که از سیش مخصوص خود ( توسط سکسیونر همان شی) فرمان می‌گیرد مرتبط است.

حفاظت شبکه فشارقوی توسط رله دیفرانسیل (روش مقایسه) بدو دسته طول، برای سیمهای موازی ( سیش دوبل) تقسیم می‌شود. این طریقه حفاظت به جهت اینکه فقط خطای موجود در محدوده خود را تعیین می‌کند و نمی‌تواند حتی بعنوان رزرو، حفاظت قسمتهای دیگر شبکه را بعهده بگیرد نسبت به رله‌های دیگر مثل رله جریان زیاد زمانی و رله دیستانس در درجه دوم اهمیت قرار دارد. لذا از اینجهت هیچگاه سیمی را فقط با روش مقایسه حفاظت نمی‌کنند. بلکه همیشه این روش حفاظتی در کنار رله جریان زیاد زمانی و یا رله دیستانس در شبکه بکار برده می‌شود.

برای گرفتن مشاوره و سفارش خرید، با ما در تماس باشید