حفاظت و رله, مقالات, مقالات مادر
حفاظت سیستم قدرت
آگوست
حفاظت سیستم قدرت
در این برگه قصد داریم با بررسی مفهوم حفاظت سیستم قدرت به معرفی انواع خطا و اجزای حفاظتی سیستم قدرت بپردازیم. پس با ما همراه باشید.
فهرست مطالب
1- اجزای اصلی سیستم‌های قدرت
2- حفاظت از سیستم قدرت
3- اجزای حفاظتی سیستم قدرت
4- ایجاد سیستم حفاظتی
——————————
1- اجزای اصلی سیستم‌های قدرت
سیستم قدرت را می‌توان به سه جز اصلی تقسیم بندی کرد که عبارتند از:
تولید: شامل نیروگاههای آبی، حرارتی (گازی و بخار و سیکل ترکیبی)، بادی، خورشیدی و تولیدات پراکنده مانند دیزل ژنراتورها و دیگر منابع تجدید پذیر می‌باشد.
انتقال: شامل خطوط شبکه انتقال (230 و 400)، فوق توزیع (132).
توزیع: شامل فیدرهای توزیع با سطح ولتاژ 0/4 و 20 کیلو می‌باشد.
در این سیستم، خطوط انتقال، انرژی الکتریکی تولیدشده توسط نیروگاه را با سطوح ولتاژ بالا، دریافت می‌کنند و توسط پست‌های فوق توزیع به شبکه توزیع تحویل می‌دهند. شبکه توزیع نزدیکترین جز از سیستم قدرت، به مصرف کننده است. این شبکه با درنظر داشتن نوع تقاضای مشترکین، ولتاژ را تغییر می‌دهد و به مصرف کننده میرساند.
اغتشاشات سیستم قدرت
سیستم قدرت شامل ادوات و تجهیزات الکتریکی بسیاری است که در شرایط عملکرد عادی، در ولتاژ و جریان نامی کار می‌کنند. رخ دادن خطا در این سیستم موجب انحراف مقادیر ولتاژ و جریان نامی تجهیزات و پیامدهایی نظیر اضافه جریان، افت ولتاژ، عدم توازن توان و نامتعادلی فازها می‌شود. بطور معمول خطاهای سیستم قدرت به سه دسته زیر تقسیم می‌شوند:
خطای سیستم قدرت:
خطاهایی که در خود مدار الکتریکی رخ می‌دهد، مانند مدار باز و اتصال کوتاه.
- خطاهای مدار باز
خطای مدارهای باز به دلیل خرابی یک یا چند هادی رخ می‌دهند. چنین خطاهایی ممکن است به دلیل خرابی یک یا چند فاز CB، و یا به دلیل ذوب یک فیوز یا یک هادی در یک فاز یا چند فاز ایجاد شوند.
- خطاهای اتصال کوتاه
یک خطای اتصال کوتاه به دلیل یک مسیر امپدانس کم بین دو فاز مختلف یا بین دو نقطه با پتانسیل متفاوت ایجاد می‌شود و به انواع مختلفی طبقه‌بندی می‌شوند.
خطای غیر سیستم:
قطع کلید در حالتی که هیچ خطایی در شبکه وجود نداشته‌باشد و در اثر خطا درسیستم حفاظت حاصل شده‌است.
خطای شبکه:
اضافه بار، نوسان قدرت، افت ولتاژ یا افت فرکانس
جدول زیر نحوه توزیع خطاها در بخش‌های مختلف یک سیستم قدرت را نشان می‌دهد:
وجود این خطاها و پیامدهای آن ها موجب شده‌است که تدابیری برای حفاظت سیستم قدرت در نظر گرفته‌شود که در ادامه بررسی خواهیم کرد.
——————————
2- حفاظت از سیستم قدرت
حفاظت سیستم‌های قدرت یکی از زیرشاخه‌های مهندسی برق است که بر تکنیک‌ها و روش‌های مورد استفاده برای حفاظت از سیستم‌های قدرت الکتریکی در برابر خطا تمرکز دارد. هدف از حفاظت سیستم قدرت جداسازی یک بخش معیوب از سایر بخش‌های سیستم برق است. به طوریکه بخش باقی مانده بتواند بدون آسیب ناشی از جریان خطا، به طور رضایت بخشی عمل کند.
فلسفه اصلی حفاظت این است که هیچ حفاظتی از سیستم قدرت نمی‌تواند از عبور جریان خطا از سیستم جلوگیری کند، فقط می‌تواند با قطع سریع مسیر اتصال کوتاه از سیستم، از ادامه جریان خطا جلوگیری کند.
نقش حفاظت از سیستم قدرت
- حفاظت از کل سیستم برای اطمینان از تداوم عرضه.
- برای به حداقل رساندن آسیب و هزینه های تعمیر.
- برای اطمینان از ایمنی پرسنل.
تعاریف حفاظتی
تجهیزات حفاظتی: کلیه تجهیزاتی که در امر شناسایی و محل یابی خطا و همچنین صدور فرمان قطع جهت برداشتن خطا از روی سیستم مورد استفاده قرار می گیرد از جمله بریکر، ترانس ولتاژ و جریان
سیستم حفاظتی: ترکیبی از تجهیزات حفاظتی که در شرایط غیرعادی برای ارسال فرمان قطع عنصر معیوب یا ارسال سیگنال آلارم و یا هر دو استفاده می‌شود.
طرح حفاظتی: چند سیستم حفاظتی هماهنگ شده که برای حفاظت یک یا چند عنصر سیستم به کار می‌رود.
——————————
3- اجزای حفاظتی سیستم قدرت
سیستم حفاظتی عموما متشکل از فیوز، قطع کننده مدار، رله و ترانسفورماتورهای حفاظتی می‌باشد. در ادامه به بررسی هر یک پرداخته شده است:
فیوز
در الکترونیک و مهندسی برق، فیوز یک وسیله حفاظت الکتریکی است که از مدار الکتریکی متصل، در برابر اضافه جریان محافظت می‌کند. فیوز در واقع یک قطعه فلزی است که در مدار قرار می‌گیرد. هنگامیکه اضافه جریان اتفاق می‌افتد، عناصر سیم ذوب می‌شوند و در نتیجه جریان در مدار قطع می‌شود.
قطع کننده مدار
قطع کننده مدار یک عنصر حفاظتی است که برای حفاظت از سیستم‌های الکتریکی در مناطق مسکونی و تجاری استفاده می‌شود. این قطعه، یک کلید الکتریکی است که به طور خودکار کار می‌کند و از مدار الکتریکی در برابر آسیب‌های ناشی از جریانهای اضافی محافظت می‌کند.
رله
یک رله وظیفه تشخیص عیب را بر عهده دارد. پس از تشخیص عیب، رله‌ها اطلاعاتی را در اختیار مدارشکن قرار می‌دهند که عمل کرده و مدار را قطع می‌کند.
ترانسفورماتورهای حفاظتی
اصطلاح ترانسفورماتورهای حفاظتی (همچنین به عنوان ترانسفورماتور ابزار دقیق نیز شناخته می‌شود) به ترانسفورماتورهای جریان و ولتاژ اطلاق می‌شود. هر دو ترانسفورماتور جریان و ولتاژ برای پایین آوردن سطح ولتاژ و جریان بالا سیستم قدرت به سطح ایمن (که برای رله‌ها و سایر دستگاه‌های اندازه گیری قابل قبول است) استفاده می‌شوند.
——————————
4- ایجاد سیستم حفاظتی
برای ایجاد یک سیستم حفاظتی صحیح و دقیق، نیاز است که موارد زیر در نظر گرفته شود:
- آرایش شبکه بر اساس دیاگرام تک خطی
- طرح حفاظتی موجود و مسائل متناظر با آن
- درجه حفاظت لازم
- عملکرد فعلی سیستم و استانداردها
- ملاحظات توسعه آینده
- اطلاعات امپدانس خطوط و ترانسفورماتور
- مطالعات خطا بر حسب مقادیر کمینه و بیشینه جریانهای اتصال
- نسبت و مکان نصب ترانسفورماتورهای جریان
- نسبت و مکان نصب ترانسفورماتورهای ولتاژ
- مقادیر حدقل و حداکثر بارهای سیستم
مراجع
مطالب مرتبط