دستگاه بستن خودکار برای کلاهک‌های مدار کم فشار بر اساس رله‌های زمانی
برای اطمینان از عملکرد ایمن و پایدار شبکه و جلوگیری از آسیب رساندن به تجهیزات الکتریکی در زمان بازگشت برق، تمامی بارها که به ترانسفورماتورهای توزیع متصل هستند باید قبل از تغذیه قطع شوند.
بنابراین، دیودهای مدار نیمه‌رسانا با قابلیت آزادسازی تحت فشار کم مجهز شده‌اند: وقتی ترانسفورماتور به دلیل نگهداری یا خطا در خطوط تغذیه قطع می‌شود، از دست دادن ولتاژ در شین ولتاژ کم باعث می‌شود که دیودهای مدار نیمه‌رسانا به طور خودکار قطع شوند. پس از بازگشت تغذیه به ترانسفورماتور، چون دیودهای مدار نیمه‌رسانا عموماً قابلیت بسته شدن خودکار ندارند، اپراتورها باید به صورت دستی دیود را در محل ببندند تا برق بازگردد. با توجه به موقعیت دیود، ترافیک و شرایط آب و هوایی، این عملیات دستی زمان قابل توجهی (متوسط ۳۳ دقیقه) طول می‌کشد که منجر به قطعی طولانی مدت و تأثیر زیاد بر قابلیت اطمینان تامین برق می‌شود.
برای حل این مشکل، یک دستگاه بسته شدن خودکار برای دیودهای مدار نیمه‌رسانا بر اساس رله زمانی توسعه یافته است. خروجی ولتاژ کم ترانسفورماتور به سیم پیچ رله تغذیه می‌کند. پس از تغذیه ترانسفورماتور، سیم پیچ رله تغذیه می‌شود و پس از یک تأخیر تنظیم شده، تماس لغزشی آن به طور موقت مدار بسته شدن را بسته و باعث می‌شود دیود ولتاژ کم به طور خودکار بسته شود. تأخیر زمانی از جریان اضافی ترانسفورماتور جلوگیری می‌کند و ایمنی تجهیزات را تضمین می‌کند. از طریق منطق کنترل مناسب، بسته شدن خودکار پس از قطع شدن به دلیل جریان اضافی یا قطع دستی جلوگیری می‌شود.
۱. نیازهای طراحی و راه‌حل
بر اساس مقررات عملیات شبکه، نیازهای طراحی خاصی برای دستگاه انتقال خودکار تحت فشار کم تعیین شده است:
هنگامی که سمت فشار بالا ترانسفورماتور توزیع به دلیل نگهداری یا خطا تغذیه قطع می‌شود، ترانسفورماتور ولتاژ را از دست می‌دهد و دیود مدار نیمه‌رسانا از طریق آزادسازی تحت فشار کم قطع می‌شود. پس از بازگشت تغذیه به ترانسفورماتور، دیود به طور خودکار پس از یک تأخیر تنظیم شده بسته می‌شود.
اگر خطا در پایین دیود مدار نیمه‌رسانا رخ دهد، دیود به طور قابل اعتماد قطع می‌شود و نباید به طور خودکار بسته شود.
اگر دیود مدار نیمه‌رسانا به صورت دستی باز شود، نباید به طور خودکار بسته شود.
برای تأمین این نیازها، یک راه‌حل قابل اعتماد با استفاده از رله زمانی به عنوان هسته کنترلی پیشنهاد شده است که از ویژگی‌های تأخیر زمانی و تماس‌های لغزشی آن برای دستیابی به بسته شدن خودکار استفاده می‌کند. مدل رله زمانی انتخاب شده DS-28 است.
رله زمانی DS-28 استفاده شده در دستگاه شامل یک الکترومغناطیس که یک مکانیسم زمان‌سنجی مکانیکی را می‌راند. سیم پیچ الکترومغناطیسی از خروجی ولتاژ کم ترانسفورماتور تغذیه می‌شود و یک رله زمانی مداوم تغذیه می‌کند. رله شامل یک جفت تماس لغزشی تأخیری و یک جفت تماس اصلی تأخیری (تماس‌های پایانی) است. مدار داخلی رله زمانی برای دستگاه انتقال خودکار تحت فشار کم در شکل ۱ نشان داده شده است.
برای جلوگیری از سوختن سیم پیچ به دلیل تغذیه طولانی مدت، یک مقاومت محافظ حرارتی به عنوان یک مقاومت محافظ خارجی اضافه شده است. در طراحی، اتصالات ۱ و ۱۳–۳ به عنوان سیگنال‌های تحریک به مدار تغذیه متصل شده‌اند، در حالی که اتصالات ۵ و ۶، و ۱۶–۳ و ۱۷ به ترتیب به عنوان تماس لغزشی تأخیری و تماس بسته فوری استفاده می‌شوند. شکل ۲ مدار رله زمانی برای دستگاه بسته شدن خودکار دیودهای مدار نیمه‌رسانا را نشان می‌دهد.
۲.استراتژی کنترل دستگاه انتقال خودکار تحت فشار کم
۲.۱ فشار کم ترانسفورماتور
هنگامی که ترانسفورماتور تحت فشار کم قرار می‌گیرد، دیود مدار نیمه‌رسانا قطع می‌شود. چون شین ولتاژ کم تغذیه نمی‌شود، رله زمانی در حالت اولیه خود باقی می‌ماند، با تماس‌های لغزشی تأخیری و تماس‌های اصلی تأخیری باز و تماس‌های بسته فوری بسته.
در زمان بازگشت تغذیه به خط، خروجی ولتاژ کم ترانسفورماتور تغذیه می‌شود و به رله زمانی تغذیه می‌کند. در این زمان، تماس‌های بسته فوری باز می‌شوند، مقاومت تقسیم ولتاژ را به مدار سیم پیچ می‌آورند، باعث می‌شود الکترومغناطیس تغذیه شده و مدت طولانی در حالت تحریک باقی بماند. مکانیسم زمان‌سنجی شروع به کار می‌کند و تماس لغزشی تأخیری شروع به حرکت به سمت وضعیت بسته می‌کند.
پس از تأخیر تنظیم شده (معمولاً از طریق دستگاه تنظیم زمان روی پنل رله زمانی بین ۱۰ تا ۱۵ ثانیه تنظیم می‌شود تا از جریان اضافی ترانسفورماتور جلوگیری شود)، تماس لغزشی تأخیری به طور موقت بسته و سپس باز می‌شود. این عملیات شبیه به فشردن و رها کردن دکمه بسته شدن دستی است که مطمئن می‌شود مدار بسته شدن به طور مداوم تغذیه نشود که می‌تواند جلوگیری از قطع دستی یا بسته شدن دیود به نقطه خطا را ایجاد کند.
عموماً ترانسفورماتورهای توزیع ظرفیت تا ۲۰۰۰ کیلووات دارند و مدت جریان اضافی ترانسفورماتور حدود ۶ تا ۱۰ ثانیه است. برای جلوگیری از تأثیر جریان اضافی ترانسفورماتور، زمان تأخیر در نصب به ۱۰ تا ۱۵ ثانیه تنظیم می‌شود. مدار بسته شدن در شکل ۳ نشان داده شده است.
تماس اصلی (تماس پایانی) پس از تماس لغزشی بسته و در مکان توقف مکانیکی متوقف می‌شود. تا زمانی که خروجی ولتاژ کم ترانسفورماتور تغذیه شده باشد، رله در این حالت باقی خواهد ماند. وقتی خروجی ولتاژ کم ولتاژ از دست دهد (یعنی سیم پیچ الکترومغناطیس تغذیه نشده باشد)، تمام تماس‌ها به سرعت به وضعیت اولیه خود بازمی‌گردند.
۲.۲ قطع شدن دیود به دلیل خطا
هنگامی که خطا در خط یا تجهیزات پایین دیود مدار نیمه‌رسانا رخ دهد، دیود به دلیل جریان اضافی قطع می‌شود. چون خروجی ولتاژ کم ترانسفورماتور همچنان تغذیه شده است، تماس‌های رله در وضعیت فعلی خود باقی می‌مانند و مطمئن می‌شود که دیود به طور خودکار بسته نشود.
۲.۳ قطع شدن دستی
هنگامی که دیود مدار نیمه‌رسانا به صورت دستی باز شود، خروجی ولتاژ کم ترانسفورماتور همچنان تغذیه شده است. تماس‌های رله تغییر نمی‌کنند و مدار بسته شدن توسط رله زمانی تأثیر نمی‌بیند و بسته شدن خودکار دیود جلوگیری می‌شود.
۳. تست عملکرد دستگاه
پس از مونتاژ دستگاه انتقال خودکار تحت فشار کم بر اساس رله زمانی، آزمایش‌های عملکردی جامع انجام شد. پس از موفقیت در آزمایش‌ها، یک روش نصب استاندارد و مدارهای نصبی تعیین شد، همراه با تدابیر ایمنی و فنی دقیق. دستگاه در ۱۰ منطقه نصب شد. پس از شش ماه عملکرد، دستگاه به طور قابل اعتماد و صحیح در زمان قطعی برنامه‌ریزی شده و قطعی ناشی از خطا عمل کرد. مدت بازگشت برق از ۳۳ دقیقه قبل از نصب به ۱۰ تا ۱۵ ثانیه کاهش یافت.
نتایج آزمایش‌های میدانی تأیید می‌کند که دستگاه انتقال خودکار تحت فشار کم برای دیودهای مدار نیمه‌رسانا همه نیازهای طراحی را برآورده می‌کند.
۴. نتیجه‌گیری
دستگاه انتقال خودکار تحت فشار کم پیشنهادی برای دیودهای مدار نیمه‌رسانا از تماس لغزشی تأخیری رله زمانی برای حل مجموعه‌ای از مشکلات ناشی از نصب سیم‌پیچ‌های آزادسازی تحت فشار کم استفاده می‌کند. این دستگاه به دیودهای مدار نیمه‌رسانا اجازه می‌دهد تا پس از وقوع فشار کم به طور خودکار بسته شوند. دستگاه در زمان‌های قطعی عادی به طور قابل اعتماد عمل می‌کند و در شرایط غیرعادی غیرفعال می‌ماند. با اصل ساده، مدار نصبی راحت و هزینه کم، دستگاه در آزمایش‌های میدانی توانسته است به طور ایمن و قابل اعتماد برق را پس از قطعی تحت فشار کم بازگرداند و مدت بسته شدن دیود را از ۳۳ دقیقه به ۱۰ تا ۱۵ ثانیه کاهش دهد. این به طور قابل توجهی کارایی و قابلیت اطمینان تامین برق را بهبود می‌بخشد و ارزش عملی بالایی در کاربردهای واقعی دارد.
