רלאי הגנה על מזין: מדריך מקיף
רֶלֵי מִשְׁמָר תַּזְבִּיב הוא אביזר המגן על קווי תַּזְבִּיב של מערכת חשמל מסוגים שונים של תקלות, כגון קצר-مدار, עומס יתר, תקלות קרקע וקונדוקטורים שבורים. תַּזְבִּיב הוא קו העברה או הפצה הנושא חשמל מאגף אחד למשתמש או לאגף אחר. רֶלֵי מִשְׁמָר תַּזְבִּיב הם חיוניים להבטיח את האמינות והאבטחה של מערכות חשמל, כיוון שהם יכולים לזהות ולהפריד במהירות תקלות, למנוע נזק לעודפי ציוד ולמזער שיבושים בחשמל.
מהו רֶלֵי הגנה מרחק?
אחד מהסוגים הנפוצים ביותר של רֶלֵי מִשְׁמָר תַּזְבִּיב הוא רֶלֵי הגנה מרחק, הידוע גם בשם רֶלֵי התנגדות. רֶלֵי הגנה מרחק מדד את ההתנגדות (Z) של קו התַּזְבִּיב באמצעות מתח (V) וזרם (I) מהטרנספורמר הפוטנציאלי (PT) והטרנספורמר זרם (CT) המתאימים. ההתנגדות מחושבת על ידי חלוקת המתח בזרם: Z = V/I.
רֶלֵי הגנה מרחק משווה את ההתנגדות הנמדדת עם ערך הגדרה מוגדר מראש, המייצג את ההתנגדות המותרת המקסימלית עבור פעילות תקינה. אם ההתנגדות הנמדדת היא נמוכה מהערך המוגדר, זה אומר שיש תקלה בקו התַּזְבִּיב, והרֶלֵי ישלח אות טריפ למפסק החשמל כדי להפריד את התקלה. הרֶלֵי יכול גם להציג את פרמטרי התקלה, כגון זרם התקלה, מתח, התנגדות, ריאקטנס ומיקום התקלה, על מסך הרֶלֵי.
מיקום התקלה הוא המרחק מהמקום שבו נמצא הרֶלֵי למקום שבו יש תקלה, שניתן לחשב אותו על ידי הכפלת ההתנגדות הנמדדת בהתנגדות לקילומטר של הקו. למשל, אם ההתנגדות הנמדדת היא 10 אוהמים והתנגדות לקילומטר של הקו היא 0.4 אוהמים/ק"מ, אז המרחק של התקלה הוא 10 x 0.4 = 4 ק"מ. הכרת מיקום התקלה יכולה לעזור לאתר ולתקן את התקלה במהירות.
איך עובדת תכונה מרובעת?
רֶלֵי הגנה מרחק יכול להיות עם תכונות פעולה שונות, כגון מעגליות, מוהו, מרובעות או מצולעות. תכונה מרובעת היא בחירה פופולרית עבור רֶלֵי מספריים מודרניים כי היא מציעה גמישות ודיוק גדולים יותר בהגדרת אזורים הגנתיים.
תכונה מרובעת היא גרף בצורת מקבילית המגדיר את אזור ההגנה של הרֶלֵי. לגרף יש ארבע צירים: התנגדות קדמית (R F), התנגדות אחורה (R B), ריאקטנס קדמי (X F) וריאקטנס אחורי (X B). לגרף יש גם זווית שיפוע שנקראת זווית תכונה של הרֶלֵי (RCA), המגדירה את צורת המקבילית.
התכונה המרובעת ניתן לשרטט אותה באמצעות השלבים הבאים:
קבע את ערך R F על ציר X חיובי ואת ערך R B על ציר X שלילי.
קבע את ערך X F על ציר Y חיובי ואת ערך X B על ציר Y שלילי.
שרטט קו מ-R F ל-X F עם שיפוע RCA.
שרטט קו מ-R B ל-X B עם שיפוע RCA.
שלים את המקבילית על ידי חיבור R F ל-R B ו-X F ל-X B.
אזור ההגנה נמצא בתוך המקבילית, מה שאומר שאם ההתנגדות הנמדדת נמצאת באזור הזה, הרֶלֵי יבצע טריפ. התכונה המרובעת יכולה לכסות ארבעה רביעים של פעולה:
רביע ראשון (ערכים של R ו-X חיוביים): זה מייצג מטען אינדוקטיבי ותקלה קדמית מהרֶלֵי.
רביע שני (ערך של R שלילי וערך של X חיובי): זה מייצג מטען קONDENSI ותקלה אחורה מהרֶלֵי.
רביע שלישי (ערכים של R ו-X שליליים): זה מייצג מטען אינדוקטיבי ותקלה אחורה מהרֶלֵי.
רביע רביעי (ערך של R חיובי וערך של X שלילי): זה מייצג מטען קONDENSI ותקלה קדמית מהרֶלֵי.
מהן אזורים שונים של פעולה?
רֶלֵי הגנה מרחק יכול להיות עם אזורים שונים של פעולה, המוגדרים ערכים שונים של התנגדות ועיכוב זמן. האזורים מתוכננים להתאים לרֶלֵי אחרים במערכת ולספק הגנה משנית לקווי תַּזְבִּיב סמוכים.
האזורים השכיחים של פעולה עבור רֶלֵי הגנה מרחק הם:
אזור 1: זה מכוסה 80% עד 90% מהאורך של הקו ואין לו עיכוב זמן. הוא מספק הגנה ראשונית לתקלות באזור הזה ומבצע טריפ באופן מיידי.
אזור 2: זה מכוסה 100% עד 120% מהאורך של הקו ויש לו עיכוב זמן קצר (בדרך כלל 0.3 עד 0.5 שניות). הוא מספק הגנה משנית לתקלות מעבר לאזור 1 או בקווים סמוכים.
אזור 3: זה מכוסה 120% עד 150% מהאורך של הקו ויש לו עיכוב זמן ארוך יותר (בדרך כלל 1 עד 2 שניות). הוא מספק הגנה משנית לתקלות מעבר לאזור 2 או בקווים רחוקים.
רֶלֵי מסוימים עשויים גם להכיל אזורים נוספים, כגון אזור 4 עבור פלישה של מטען או אזור 5 עבור תקלות של עקיפה.
מהן סוגים אחרים של רֶלֵי הגנה על קווי תַּזְבִּיב?
לבד מרֶלֵי הגנה מרחק, ישנם סוגים אחרים של רֶלֵי הגנה על קווי תַּזְבִּיב שניתן להשתמש בהם לשימושים שונים או בשילוב עם רֶלֵי הגנה מרחק. כמה דוגמאות הן:
רֶלֵי הגנה על זרם: רֶלֵי אלה מדדים רק זרם ומבצעים טריפ כאשר הוא עובר ערך מוגדר מראש. הם פשוטים, זולים ונפוצים לקווי תַּזְבִּיב רדיאליים.
רֶלֵי הגנה דיפרנציאלי: רֶלֵי אלה משווים קלט זרם משני קצות הקו ומבצעים טריפ כאשר יש אי-איזון ביניהם. הם מהירים, ברורים ורגישים לקווי תַּזְבִּיב קצרים או למסילות.
רֶלֵי הגנה כיוונית: רֶלֵי אלה מדדים גם זרם וגם מתח וקובעים את הפרש הזוויות שלהם. הם מבצעים טריפ רק כאשר הזרם זורם בכיוון מסוים יחסי למתח. הם שימושיים לקווי תַּזְבִּיב מעגליים או מקבילים.
רֶלֵי הגנה על פלאש-קשת: רֶלֵי אלה משתמשים חיישני אור וחיישני זרם מהירים כדי לזהות אירועים של פלאש-קשת על קווי תַּזְבִּיב. הם מבצעים טריפ מהר יותר מרֶלֵי קונבנציונליים ומגדילים את הבטיחות לעובדים.
איך לבחור רֶלֵי הגנה על קווי תַּזְבִּיב?
הבחירה של רֶלֵי הגנה על קווי תַּזְבִּיב תלויה בגורמים שונים, כגון:
הסוג, האורך, הקונפיגורציה, ההטענה, הדחיקה והרמת ההבודדות של קווי תַּזְבִּיב
הזמינות, הדיוק, המחיר,يانוח, תקשורת ואינטגרציה של רֶלֵי
ההסכמה, הבחירה, הרגישות, המהירות, האמינות, הבטיחות והיציבות של תוכניות הגנה
הסטנדרטים, החוקים, הקודים, המדיניות והשיטות של מפעילי מערכת חשמל
כמה הנחיות כלליות לבחירת רֶלֵי הגנה על קווי תַּזְבִּיב הן:
בחר רֶלֵי מספריים מעל רֶלֵי אלקטרומכניים או סטטיים עבור ביצוע טוב יותר, פונקציונליות, גמישות ודיאגנוזה טובה יותר
בחר רֶלֵי הגנה מרחק מעל רֶלֵי הגנה על זרם או רֶלֵי דיפרנציאלי עבור קווי תַּזְבִּיב ארוכים או מורכבים
בחר תכונה מרובעת מעל תכונה מעגלית או מוהו עבור דיוק וגמישות טובים יותר
בחר קלט חיישנים אנלוגיים בעוצמה נמוכה מעל קלט זרם/מתח קונבנציונלי עבור ירידה בגודל, במשקל ובסיכונים לבטיחות
בחר רֶלֵי הגנה על פלאש-קשת מעל רֶלֵי קונבנציונלי עבור טריפ מהיר יותר ובטיחות לעובדים.
סיכום
רֶלֵי הגנה על קווי תַּזְבִּיב הם אביזרים חיוניים המגנים על קווי תַּזְבִּיב של מערכת חשמל מתקלות
