حفاظ برگذاری
حفاظت از خطوط فیدر
تعریف
حفاظت از خطوط فیدر به معنای محافظت از خطوط الکتریکی فیدر در برابر خرابی‌ها برای تضمین تامین برق بدون وقفه شبکه است. خطوط فیدر انرژی الکتریکی را از زیرстанسیون‌ها به سمت مصرف‌کنندگان منتقل می‌کنند. با توجه به نقش حیاتی آنها در شبکه توزیع برق، محافظت از خطوط فیدر از انواع مختلف خرابی‌ها از اهمیت بالایی برخوردار است. نیازهای اصلی حفاظت از خطوط فیدر عبارتند از:
قطع کنترل‌شده: در زمان وقوع قطع کوتاه مدت، فقط شیرکننده‌ای که نزدیک‌ترین به محل خرابی است باید باز شود، در حالی که تمام شیرکننده‌های دیگر بسته می‌مانند. این کار تأثیر منفی بر تامین برق را به حداقل می‌رساند و محدوده قطع برق را کاهش می‌دهد.
حفاظت پشتیبان: در صورت عدم باز شدن شیرکننده نزدیک‌ترین به محل خرابی، شیرکننده‌های مجاور باید به عنوان حفاظت پشتیبان عمل کرده و بخش خراب را جدا کنند. این امنیت اطمینان از قابلیت اطمینان کل سیستم را فراهم می‌کند.
پاسخ بهینه رله‌ها: زمان عمل رله‌های حفاظتی باید به حداقل رسید تا ثبات سیستم حفظ شود و قطع ناخواسته مسیرهای سالم جلوگیری شود. این تعادل برای مدیریت مؤثر خرابی‌ها ضروری است.
حفاظت زمان‌بندی‌شده
حفاظت زمان‌بندی‌شده یک طرح است که شامل تنظیم زمان‌های عمل رله‌ها به صورت متوالی است. این رویکرد مطمئن می‌کند که در صورت وقوع خرابی، فقط کوچک‌ترین بخش ممکن از سیستم الکتریکی جدا شود و بنابراین اختلال به تامین برق کلی به حداقل می‌رسد. کاربردهای عملی حفاظت زمان‌بندی‌شده در ادامه توصیف شده‌اند.
حفاظت از خطوط فیدر شعاعی
یک سیستم برق شعاعی با جریان تک‌جهته مشخص می‌شود که از ژنراتور یا منبع تغذیه به سمت مصرف‌کننده حرکت می‌کند. با این حال، این سیستم یک ضعف مهم دارد: در صورت وقوع خرابی، حفظ تداوم تامین برق در سمت مصرف‌کننده دشوار می‌شود.
در یک سیستم شعاعی که چندین خط فیدر به صورت متوالی متصل شده‌اند، هدف در صورت وقوع خرابی جدا کردن کوچک‌ترین بخش ممکن از سیستم است. حفاظت زمان‌بندی‌شده به طور موثر این هدف را انجام می‌دهد. سیستم حفاظت از جریان بیش از حد به گونه‌ای تنظیم شده که هرچه یک رله از ایستگاه تولید دورتر باشد، زمان عمل آن کوتاه‌تر است. این مکانیزم زمان‌بندی سلسله‌مراتبی مطمئن می‌کند که خرابی‌ها به نزدیک‌ترین منبع مسئله ممکن رفع شوند و تأثیر آنها بر بخش‌های دیگر سیستم کاهش یابد.
وقتی خرابی در SS4 رخ می‌دهد، رله OC5 باید اولین رله‌ای باشد که عمل می‌کند، نه هر رله دیگری. این بدان معناست که زمان عمل رله OC4 باید کوتاه‌تر از زمان عمل رله OC3 باشد و به همین ترتیب. این به وضوح نشان می‌دهد که تنظیم صحیح زمان‌بندی برای این رله‌ها ضروری است. فاصله زمانی حداقل بین دو شیرکننده مجاور با توجه به مجموع زمان‌های خودشان و یک حاشیه ایمنی کوچک تعیین می‌شود.
برای شیرکننده‌های معمولاً استفاده شده، زمان تمایز حداقل بین شیرکننده‌ها در هنگام تنظیم حدود 0.4 ثانیه است. زمان‌های تنظیم رله‌های OC1، OC2، OC3، OC4 و OC5 به ترتیب 0.2 ثانیه، 1.5 ثانیه، 1.5 ثانیه، 1.0 ثانیه، 0.5 ثانیه و فوری هستند. علاوه بر سیستم زمان‌بندی، کاهش زمان عمل برای خرابی‌های شدید بسیار مهم است. این امر با اتصال فیوزهای محدودکننده زمان به موازات با کاتушки قطع کننده قابل دستیابی است.
حفاظت از خطوط فیدر موازی
اتصالات خطوط فیدر موازی عمدتاً برای تضمین تامین برق مداوم و توزیع بار استفاده می‌شود. وقتی خرابی در یک خط فیدر محافظت شده رخ می‌دهد، دستگاه محافظتی خرابی را شناسایی و خط فیدر خراب را جدا می‌کند و خطوط فیدر باقی‌مانده بلافاصله بار اضافی را پذیرفته می‌شود.
یکی از ساده‌ترین و موثرترین روش‌های حفاظت از رله‌ها در سیستم‌های خطوط فیدر موازی، استفاده از رله‌های بیش از حد با ویژگی‌های زمانی معکوس در سمت ارسال و رله‌های فوری معکوس جهت یا جهت‌دار در سمت دریافت است، مانند آنچه در شکل زیر نشان داده شده است. این پیکربندی امکان تشخیص و جدا کردن سریع و دقیق خرابی را فراهم می‌کند و قابلیت اطمینان و ثبات کل سیستم خطوط فیدر موازی را افزایش می‌دهد.
وقتی خرابی شدید F در یکی از خطوط رخ می‌دهد، انرژی از هر دو سمت ارسال و دریافت به خرابی جریان می‌یابد. به عنوان نتیجه، جهت جریان انرژی از طریق رله در نقطه D معکوس می‌شود و رله باز می‌شود.
جریان بیش از حد سپس تا زمانی که رله بیش از حد در نقطه B فعال شده و شیرکننده را قطع می‌کند، در نقطه B محدود می‌شود. این عمل خط فیدر خراب را کاملاً جدا می‌کند و تأمین برق از طریق خط فیدر سالم ادامه می‌یابد. با این حال، این روش فقط زمانی مؤثر است که خرابی شدید به اندازه کافی باشد تا جهت جریان انرژی در D معکوس شود. بنابراین، حفاظت دیفرانسیل علاوه بر حفاظت از بیش از حد در هر دو سمت خط اعمال می‌شود تا قابلیت اطمینان سیستم حفاظتی افزایش یابد.
حفاظت از سیستم حلقه اصلی
سیستم حلقه اصلی یک شبکه ارتباطی است که یک سری از ایستگاه‌های تولید برق را از طریق چندین مسیر متصل می‌کند. در این سیستم، جهت جریان انرژی می‌تواند به صورت مورد نیاز تنظیم شود، به ویژه زمانی که ارتباطات استفاده می‌شوند.
طرح اساسی چنین سیستمی در شکل زیر نشان داده شده است، که G نشان‌دهنده ایستگاه تولید و A، B، C و D نشان‌دهنده زیرستانسیون‌ها هستند. در ایستگاه تولید، جریان انرژی در یک جهت واحد حرکت می‌کند، بنابراین نیازی به رله‌های بیش از حد با تأخیر زمانی نیست. رله‌های بیش از حد با تأخیر زمانی در انتهای زیرستانسیون‌ها نصب شده‌اند. این رله‌ها فقط زمانی عمل می‌کنند که جریان بیش از حد از زیرستانسیون‌هایی که در حال محافظت از آنها هستند، دور می‌شود و این امر اطمینان می‌دهد که خرابی‌ها به طور انتخابی جدا شوند و ثبات سیستم حلقه اصلی حفظ شود.
هنگام عبور از حلقه در جهت GABCD، رله‌های سمت دور هر ایستگاه با تأخیرهای زمانی کاهشی تنظیم شده‌اند. در ایستگاه تولید، تأخیر زمانی به 2 ثانیه تنظیم شده است؛ در ایستگاه‌های A، B و C، تنظیمات به ترتیب 1.5 ثانیه، 1.0 ثانیه و 0.5 ثانیه هستند، در حالی که رله در نقطه بعدی فوری عمل می‌کند. به همین ترتیب، هنگام حرکت در جهت مخالف حلقه، رله‌های سمت خروجی با الگوی تأخیر زمانی متناظر تنظیم شده‌اند.
در صورت وقوع خرابی در نقطه F، انرژی از طریق دو مسیر مجزا ABF و DCF به خرابی جریان می‌یابد. رله‌هایی که فعال می‌شوند، رله‌هایی هستند که بین زیرستانسیون B و نقطه خرابی F و همچنین بین زیرستانسیون C و نقطه خرابی F واقع شده‌اند. این پیکربندی مطمئن می‌کند که خرابی در هر بخش خاصی از سیستم حلقه اصلی فقط رله‌های مربوط به آن بخش خاص را فعال می‌کند. بنابراین، بخش‌های غیرتأثیرگذار سیستم می‌توانند بدون وقفه عمل کنند و کامل بودن و قابلیت اطمینان شبکه توزیع برق کلی حفظ می‌شود.
