پایان نامه بررسی ساختار و کاربرد رله های حفاظتی در شبکه های برق
توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد
پایان نامه بررسی ساختار و کاربرد رله های حفاظتی در شبکه های برق دارای ۱۱۰ صفحه می باشد و دارای تنظیمات و فهرست کامل در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است
فایل ورد پایان نامه بررسی ساختار و کاربرد رله های حفاظتی در شبکه های برق کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه و مراکز دولتی می باشد.
توجه : توضیحات زیر بخشی از متن اصلی می باشد که بدون قالب و فرمت بندی کپی شده است
بخشی از فهرست مطالب پروژه پایان نامه بررسی ساختار و کاربرد رله های حفاظتی در شبکه های برق
فصل اول ـ اهداف، کلیات و تعاریف
مقدمه
۱-۱- کلیات
۱-۲- ساختار عملکرد رله
۱-۳- انواع رلهها
۱-۴- تعاریف
فصل دوم ـ مشخصات فنی سیستم و تجهیزات حفاظت
مقدمه
۲-۱- کلیات
۲-۲- حفاظت خطوط انتقال
۲-۳- حفاظت شینه
۲-۴- حفاظت کلید قدرت
۲-۵- حفاظت ترانسفورماتور قدرت
۲-۶- حفاظت راکتور
۲-۷- حفاظت بانک خازنی
۲-۸- طرحهای حفاظتی پیشنهادی
۲-۹- نیازمندیهای ترانسفورماتورهای جریان
۲-۱۰- نمونههایی از انتخاب طرحهای حفاظتی پستهای فوق توزیع و انتقال
پیوست ۲-۱- شماره رلههای حفاظتی و علائم نقشهها
فصل سوم ـ دستورالعمل نصب, راهاندازی و نگهداری سیستم حفاظت
مقدمه
۳-۱- نصب
۳-۲- آزمونهای راهاندازی
۳-۳- آزمونهای دورهای تجهیزات حفاظتی
منابع و مراجع
بخشی از فهرست مطالب پروژه پایان نامه بررسی ساختار و کاربرد رله های حفاظتی در شبکه های برق
[۱] Network protection and automation guide, alstom
[۲] W.A Elmore, “protective relaying theory and applications”, marcel dekker inc
[۳] applied protective relaying, Westinghouse electric corporation relay,
[۴] C.R. mason, “the art and science of protective relaying”, John wiley & sons,
[۵] S. rao, “switchgear and protection”, khana publishers
[۶] IEC 60255, electrical relays
[۷] IEEE std c37.113: IEEE guide for protective relay applications to transmission lines,
[۸] IEEE c37.97: IEEE guide for protective relay applications to power system buses,
[۹] IEEE c37.91: IEEE guide for protective relay applications to power transformers,
[۱۰] استاندارد پستهای ۲۰/۶۳ کیلوولت معمولی: مشخصات فنی، مشانیر
[۱۲] استاندارد پستهای (۳۳) ۲۰/۱۳۲ کیلوولت معمولی، جلد ۱۲۱۹: حفاظت رلهای، مهندسین مشاور قدس نیرو، ۱۳۷۵
[۱۳] استاندارد طراحی بهینه پستهای ۲۳۰ و ۴۰۰ کیلوولت، جلد ۲۱۹: معیارهای طراحی و مهندسی سیستم حفاظتی، مهندسین مشاور نیرو، ۱۳۷۷
[۱۴] استاندارد طراحی بهینه پستهای ۲۳۰ و ۴۰۰ کیلوولت، جلد ۳۱۹: مشخصات فنی سیستم و تجهیزات کنترل، حفاظت، اندازهگیری، ثبات وقایع و اطلاعات، مهندسین مشاور نیرو، ۱۳۷۷
[۱۵] آزمونهای دورهای تجهیزات حفاظت و کنترل پستهای ۲۳۰ و ۴۰۰ کیلوولت، مهندسین مشاور، ۱۳۸۱
۱-۱- کلیات
وظیفه سیستم حفاظت آن است که هر جزء از شبکه الکتریکی که دچار خطا یا اتصالی شده را درکمترین زمان ممکن از مدار خارج سازد، به شکلی که احتمال خطر از بین رفته و کوچکترین بخش از شبکه الکتریکی مجزا گردد. همین امر در شرایط بهرهبرداری غیرعادی نیز صادق است
سیستمهای حفاظتی نقش اساسی در ایمنی، پایداری و قابلیت اطمینان سیستم برقرسانی را عهدهدار بوده و از شروع یا گسترش دامنه خسارت ناشی از خطاهای مختلف جلوگیری مینمایند. همچنین عملکرد مناسب و انتخابی[۱] سیستم حفاظتی باعث کاهش سطح خاموشی میشود چرا که حداقل ناحیهای را که برای رفع عیب کافی است از شبکه جدا نموده و باعث تداوم برقرسانی به قسمتهای دیگر شبکه میشود
اجزاء اصلی یک سیستم حفاظتی شامل رلهها، ترانسهای جریان و ولتاژ و کلیدها هستند که اختلال یا عدم کارکرد صحیح هر یک از این اجزاء باعث عملکرد نادرست سیستم حفاظتی میگردد. در این میان رلهها وظیفه شناسایی خطا را برعهده داشته و مهمترین جزء سیستم حفاظتی میباشند که در ادامه مورد بررسی قرار میگیرند
۱-۲- ساختار عملکرد رله
رلهها از نظر تکنولوژی ساخت به سه نوع الکترومکانیکی، استاتیک و دیجیتال[۲] تقسیم میگردند. نوع الکترومکانیکی رلهها در حال جایگزینشدن با انواع دیجیتال بوده و استفاده از آنها بسیار محدود شده است. در نوع استاتیکی طراحی بر مبنای ادوات الکترونیکی آنالوگ بوده و لذا فاقد امکان برنامهریزی میباشند. در نوع دیجیتال از پردازنده جهت آنالیز جریان خطا و اعمال فرمان مناسب استفاده میشود و با توجه به این امر امکان برنامهریزی رله و داشتن چندین مشخصه عملکردی متفاوت امکانپذیر خواهدبود. در این نوع رلهها چندین عملکرد مختلف که پیش از آن به کمک رلههای مجزا انجام میگرفت را میتوان بصورت مجتمع در یک رله قرارداد که البته این امر میتواند باعث کاهش قابلیت اطمینان سیستم حفاظتی گردد. با این حال استفاده از رلههای دیجیتال در حال حاضر گزینه اصلی حفاظتی بوده و پیشنهادات بر این مبنا ارائه میشوند
۱-۳- انواع رلهها
جهت تشخیص انواع مختلف خطا و با توجه به مشخصههای موردنیاز، انواع مختلفی از رله در سیستم حفاظتی مورد استفاده قرار میگیرد که در ادامه به اجمال معرفی میشوند
۱-۳-۱- رله اضافه جریان[۳]
متداولترین نوع رله که در شبکه استفاده میگردد، رله جریان زیاد است. رلههای جریان زیاد تأخیری دارای چند مشخصه زمان _ جریان بوده و زمان قطع آنها وابسته به مقدار جریان خطا میباشد. مطابق استاندارد IEC سری ۶۰۲۵۵ این نوع رلهها بایستی دارای چها مشخصه مختلف باشند که زمانهای قطع متفاوتی را ارائه میکنند. این رلهها میتوانند از نوع جهتدار باشند که در این صورت رله تنها به خطاهای در یک جهت پاسخ میدهد. رله جریان زیاد تأخیری میتواند به واحد آنی نیز مجهز گردد که در این صورت در جریانهای بسیار زیاد، زمان عملکرد رله ثابت و مقدار کوچکی خواهد بود. رلههای اضافه جریان آنی میتوانند بصورت واحد مجزا نیز مورد استفاده قرار گیرند. شکل شماره (۱-۱) مشخصههای زمان – جریان رله اضافه جریان را مطابق با استاندارد IEC نشان میدهد. رلههای اضافه جریان دارای دو تنظیم زمانی و جریانی میباشند. به کمک تنظیم جریان میتوان حد جریان شروع عملکرد[۴] رله را تنظیم کرد و به کمک تنظیم زمانی هماهنگی بین رلههای مختلف امکانپذیر میگردد
۱-۳-۲- رله دیستانس
رله دیستانس نامی عمومی برای رلههای امپدانسی است که از ورودیهای ولتاژ و جریان استفاده کرده و یک سیگنال خروجی را تهیه مینمایند. فرمان قطع زمانی صادر میشود که فاصله نقطه خطا از محل نصب رله کوچکتر از یک مقدار مشخص باشد
این نوع رله بطور گستردهای برای حفاظت خطوط مورد استفاده قرار میگیرد. رله دیستانس همچنین برای حفاظت اتصال حلقه به حلقه سیمپیچیهای ترانسفورماتورهای قدرت نیز میتواند مورد استفاده قرار گیرد
مشخصه عملکردی رله دیستانس معمولاً بصورت گرافیکی و بر حسب دو متغیر R و X نشان داده میشود. دیاگرام مشخصه رله نشاندهنده امپدانسهایی است که در جهت قطع رله واقع میشوند و هچنین شامل امپدانسهایی است که رله به ازای آنها عمل نمیکند. رلههای دیستانس بر حسب مشخصه عملکردی خود به انواع مختلفی تقسیم میشوند که در ادامه مورد بررسی قرار میگیرد
الف ـ رله دیستانس نوع راکتانسی
این نوع رله جزء موهومی امپدانس یعنی راکتانس (X) را اندازه میگیرد و مشخصه آن در صفحه R-X بصورت یک خط موازی با محور R است. رله راکتانسی هنگامی عمل میکند که مقدار راکتانس خط از محل رله تا نقطه خطا، کوچکتر از مقدار تنظیم شده باشد. این نوع رله نسبت به مقاومت خطا و بالطبع مقاومت جرقه حساس نمیباشد اما لازمست به امکاناتی برای جهتدار شدن و عملکرد مناسب در مقابل امپدانس بار مجهز گردد. این نوع رله جهت حفاظت خطوط کوتاه که مقاومت جرقه در مقایسه با امپدانس خط قابل توجه است مناسب میباشد
ب ـ رله دیستانس نوع امپدانس
رله امپدانسی به اندازه امپدانس )( پاسخ میدهد و به این ترتیب مشخصه این رله بصورت یک دایره به مرکز مبدا مختصات صفحه R-X میباشد. برای اینکه رله جهتدار شود لازم است که دارای امکانات اضافی دیگری باشد تا جهت منفی (ربعهای دوم، سوم و چهارم) را جدا کند
ج ـ رله دیستانس نوع مهو
مشخصه رله مهو همانطور که در شکل (۱-۲) دیده میشود به صورت دایرهای است که قطر آن برابر امپدانس تنظیم شده است. رله مهو هنگامی عمل میکند که امپدانس دیده شده از محل رله تا نقطه خطا درون مشخصه قرار گیرد. از آنجا که قسمت اعظم مشخصه دایرهای شکل در ربع اول واقع میشود این رله جهتدار خواهد بود
این مشخصه بخاطر سادگی و جهتدار بودن بسیار مورد استفاده قرار گرفته و در قیاس با رله امپدانسی دارای حساسیت کمتری در مقابل نوسانات قدرت در شبکه میباشد. این مشخصه همچنین دارای فاصله کافی با امپدانس بار میباشد. با این حال به دلیل آنکه این مشخصه دارای پوشش کمی در جهت محور حقیقی (R) است، در خطوط کوتاه ممکن است دچار مشکل در تشخیص ناحیه حفاظتی گردد (تأثیر مقاومت جرقه میتواند به حدی باشد که رله خطای موجود در یک ناحیه را در ناحیه بعدی ببیند)
در بعضی موارد زون سوم رله مهو کمی به سمت ربع سوم صفحه مختصات تغییر مکان داده میشود که این مشخصه به افست مهو[۵] مشهور است. این موضوع باعث میشود که برای خطاهای حوالی شینه پشت خط حفاظت پشتیبان فراهم شود. نوع دیگری از انواع رلههای مهو که به آن Cross Polarized میگویند دارای مشخصه مهو برای خطاهای سه فاز بوده و برای سایر خطاها، مشخصه در امتداد محور مقاومت باز میشود تا بتواند خطاهای جرقه را پوشش دهد
دـ رله دیستانس با مشخصه چهارضلعی
مشخصه این رله در شکل(۱-۳) نشان داده شده است. تنظیم رله بر روی محور X و R بطور مستقل امکانپذیر بوده و این امر باعث بهبود مشخصه مقاومتی رله در مقایسه با رله مهو میگردد و امکان درنظرگرفتن مقاومت جرقه را به طور موثری فراهم میآورد
هـ ـ سایر مشخصهها
بجز موارد ذکر شده، رلهها میتوانند دارای مشخصه بیضوی، ترکیبی و حالات خاص باشند. در مشخصه ترکیبی معمولاً از نوع راکتانس نظارت شده توسط مشخصه مهو استفاده میشود. رله بیضوی دارای مشخصه بیضوی (عدسی شکل[۶]) در راستای زاویه خط بوده و به این ترتیب در مقابل امپدانس بار از پایداری مناسبی برخوردار است
جهت پایداری بهتر رله دیستانس در مقابل امپدانس بار، میتوان مشخصه چهارگوش رلهها را به نحوی اصلاح کرد که نسبت به امپدانس بار پایداری بیشتری نشان دهد. برای این کار مشخصه چهارگوش با توجه به حدود زاویه امپدانس بار بریده میشود. شکل شماره (۱-۴)این موضوع را نشان میدهد
۱-۳-۳- رله دیفرانسیل
رله دیفرانسیل بر پایه جمع جبری جریانهای ورودی و خروجی در منطقه حفاظت شده عمل مینماید. در حالت عادی، جریانی که به یک نقطه وارد میشود برابر با جریانی است که از آن خارج میگردد، بنابراین تفاضل آنها صفر بوده و جریانی از رله نمیگذرد. اگر در نقطه حفاظت شده اتصالی رخ دهد، قسمتی از جریان به سمت نقطه اتصالی ریخته و جریان خروجی کمتر از جریان ورودی است، بنابراین جریانی از رله عبور میکند. اگر این جریان تفاضلی، بیشتر از مقدار تنظیم شده باشد، رله فرمان قطع را صادر میکند. این نوع حفاظت در اکثر قسمتهای سیستم مورد استفاده قرار میگیرد. قابل ذکر است که این نوع حفاظت، اضافه بار و یا اتصالیهای خارج از منطقه حفاظتشده را نمیبیند و همچنین این رله اتصالیهای بین دورهای سیم پیچی در موتورها، ژنراتورها و ترانسفورماتور را تشخیص نمیدهد
رله دیفرانسیل، حفاظتی با سرعت بالا و حساس را ارائه مینماید و به انواع زیر تقسیم میگردد
– رله دیفرانسیل جریان زیاد
– رله دیفرانسیل درصدی
– رله دیفرانسیل امپدانس زیاد
– رله دیفرانسیل پایلوت
در رلههای دیفرانسیل، انتخاب ترانسفورماتورهای جریان بسیار مهم بوده و برای عملکرد صحیح و مناسب حفاظت حیاتی میباشد
الف ـ رله دیفرانسیل جریان زیاد
رله دیفرانسیل جریان زیاد در یک تفاضل جریان ثابت عمل کرده و براحتی توسط خطاهای ترانسفورماتورهای جریان تأثیر میپذیرد. این نوع رله، در مقایسه با بقیه رلههای دیفرانسیل دارای حساسیت کمتری است بخصوص زمانی که برای اتصالیهای زمین با مقادیر کم مورد استفاده قرار گیرد. در شرایط عادی، جریانی که از ترانسفورماتورهای جریان دو طرف میگذرد برابر است و بنابراین باید جریان ثانویه ترانسفورماتورها نیز یکسان باشند تا جریانی از رله عبور نکند
معمولاً ترانسفورماتورهای جریان دقیقاً نسبت تبدیل نامی را ارائه نمینمایند. بنابراین اگر از رله دیفرانسیل جریان زیاد استفاده میگردد، این رله باید بطریقی تنظیم گردد که ماکزیمم جریان خطای ترانسفورماتورها را تحمل نموده و فرمان قطع صادر نگردد. بهمین خاطر برای بدست آوردن حساسیت موردنظر معمولاً از رله دیفرانسیلی درصدی بهره گرفته میشود
ب ـ رله دیفرانسیل درصدی
رلههای دیفرانسیل درصدی در شینهها، ترانسفورماتورها، موتورها و ژنراتورها مورد استفاده قرار میگیرد. این رلهها به سه نوع تقسیم میشوند. رله با درصد ثابت، رله با درصد متغیر که برای تمام موارد فوق بکار میروندو رله دارای فیلتر هارمونیک که تنها برای ترانسفورماتور بکار میرود
رلههای درصد متغیر برای تشخیص اتصالیهای سطح پایین در منطقه حفاظتی نسبت به رلههای با درصد ثابت حساستر است. رله دیفرانسیل درصدی که برای ترانسفورماتور استفاده میشود، دارای حساسیت کمتری نسبت به رلههایی است که برای شینه، ژنراتور و موتور بکار میرود
جهت بدست آوردن حساسیت مناسب در محدوده جریان خطا، رلههای دیجیتالی دارای مشخصه بایاس متغیر میباشند. در این رلهها هرچه جریان دیفرانسیل ناشی از جریان خطا افزایش یابد، جریان بایاس نیز افزایش مییابد و رله در تمامی جریانها دارای حساسیت مناسب خواهد بود
ج ـ رله دیفرانسیل امپدانس زیاد
رله دیفرانسیل امپدانس زیاد برای حفاظت شینه و سیمپیچی ترانسفورماتور و به صورت رله دیفرانسیل جریانی و یا رله دیفرانسیل ولتاژی بکار میرود. برای اتصالیهای خارج از منطقه حفاظتی خطای زیادی در ترانسفورماتور جریان مربوطه رخ میدهد و ولتاژی بالاتر از حد عادی بر روی رله بوجود میآید و از این رو ولتاژ زیادی بر روی ترانسفروماتور جریان قرار میگیرد و جریان تحریک ترانسفورماتورهای جریان را افزایش میدهد. بنابراین جریانهای خطا ترجیح میدهند بجای عبور از امپدانس بالای رله، از امپدانس مغناطیسی معادل ترانسفورماتورهای جریان عبور کنند و برای جلوگیری از این عمل از مقاومت متغیر موازی با رله استفاده میشود تا این ولتاژ در یک حد قابل قبول باقی بماند
دـ رله دیفرانسیل پایلوت
این نوع رله دارای سرعت بالایی بوده و برای حفاظت اتصالیهای فاز و زمین در خطوط کوتاه، مورد استفاده قرار میگیرد. در این سیستم حفاظتی، پایلوت در حقیقت کانالی است که دو انتهای خط انتقال را به هم ارتباط میدهد. این کانال معمولاً به سه شکل وجود دارد. اولین نوع آن همان پایلوت وایر و یا کانال سیمی (کابل) است و ارتباط جریانی از طریق کابل تامین میگردد
نوع دوم پایلوت جریان کاریر (PLC) است. در این سیستم جریان فرکانس زیاد که فرکانس آن بین ۳ تا ۲۰۰ کیلو هرتز میباشد، از طریق یکی از سیمهای خط انتقال به گیرندهای واقع در سر دیگر خط منتقل میشود. در این سیستم معمولاً زمین و سیم زمین بجای سیم برگشت عمل میکنند
پایلوت میکروویو، سیستم رادیویی با فرکانس بالای ۹۰۰ مگاهرتز است. جهت فواصل کوتاه از حفاظت پایلوت وایر استفاده میشود و برای فواصل بیشتر پایلوت کاریر مورد استعمال دارد. موارد کاربرد پایلوت میکروویو زمانی است که از لحاظ فنی و اقتصادی پایلوت کاریر جوابگو نباشد
این نوع رلهگذاری شامل دو رله در دو انتهای خط است که توسط سیم پایلوت، جریان کاریر و یا میکروویو بهم متصل میشوند. خروجی سه ترانسفورماتور جریان به شبکه توالی اعمال میشود. این شبکه جریانی ترکیبی که متناسب با جریان خط است تولید میکند و پلاریته آن متناسب با جهت جریان است. هر رله شامل یک عضو محدودکننده و یک عضو عملکننده میباشد. عضو محدودکننده با مسیر جریانی پایلوت سری بوده و عضو عملکننده هر رله، موازی با مسیر جریانی پایلوت واقع میشود
در حالت کار عادی و در حالتی که اتصالی در خارج از منطقه حفاظتی رخ دهد جهت جریانها بگونهای است که جریانی از اعضای عملکننده عبور نمیکند
اما زمانی که اتصالی در منطقه حفاظتی رخ دهد، جریان یک طرف در همان جهت باقیمانده ولی جریان طرف دیگر در جهت خلاف جاری میشود و نتیجتاً جریان را به سیمپیچهای اعضای عملکننده تزریق مینماید. اگر جریان اتصالی تنها از یک کلید عبور کند رله واقع در محل آن کلید، جریان را از طریق مسیر پایلوت ارسال میکند و کلید در طرف مقابل نیز عمل میکند
۱-۳-۴ رله ولتاژی
رلههای ولتاژی به دو نوع ولتاژ کم و ولتاژ زیاد تقسیم میشوند که در حالتهای نقصان و ازدیاد ولتاژ در شبکه عمل مینمایند. علاوه بر این، حالت عدم تقارن ولتاژ در سه فاز سیستم را حس نموده و فرمانهای کنترلی لازم را صادر میکنند. در بعضی از موارد، از رله ولتاژ زیاد در ترکیب حفاظت تفاضل ولتاژ بهره گرفته میشود، بنابراین چنانچه اختلاف دو ولتاژ از یک حد مشخص فراتر رود، رله عمل میکند
الف ـ رله ولتاژ کم
رله ولتاژ کم رلهای است که با کاهش ولتاژ مجموعهای از کنتاکتها را متصل میکند و به دو نوع زیر تقسیم میگردد
– رله با تأخیر زمانی: تنظیم ولتاژ با تپهای گسسته قابل انجام است و زمان تأخیر در ارسال فرمان قطع نیز قابل تنظیم میباشد
– رله آنی: در این حالت نیز تنظیم تپهای ولتاژ وجود دارد و زمان در یک محدوده کوچک قابل تغییر میباشد
ب ـ رله ولتاژ زیاد
رله ولتاژ زیاد در مقابل افزایش ولتاژ عمل نموده و فرمانهای کنترلی را صادر مینماید. این نوع رله در موارد زیر بکار میرود
– حفاظت سیستم در مقابل اضافه ولتاژ: این رله میتواند در مقابل افزایش ولتاژ، سیگنال خبردهنده ارسال کند و یا در صورت لزوم بارها و مدارهای حساس به ولتاژ را قطع نماید و از صدمه دیدن آنها جلوگیری نماید
– عدم تقارن ولتاژ فازها: رله ولتاژی، عدم تقارن ولتاژ در فازها را در حالت اتصال کوتاه و اشکال در فیوز ثانویه ترانس ولتاژ حس میکند که این کار با اندازهگیری توالی صفر و منفی ولتاژها انجام میگیرد
رله عدم تقارن ولتاژ برای ایزولهکردن رلهها یا وسایلی که با قطع ولتاژ در یک یا هر سه فاز ثانویه ترانس ولتاژ یا وجود اشکال در فیوز ثانویه ترانس ولتاژ نادرست عمل میکنند، بکار میرود. بعنوان مثال رله دیستانس یا رله سنکرونیزم، در این صورت فرمان نادرست صادر میکنند. بنابراین زمان قطع رله بالانس ولتاژ باید بحدی کوچک باشد تا قبل از اینکه رلههای نامبرده باعث قطع کلید شوند، آنها را از مدار خارج کند
رلههای ولتاژ زیاد نیز دارای دو نوع تأخیری و آنی هستند. در رلههای ولتاژ زیاد آنی تنها تنظیم ولتاژ آستانه مطرح است و پس از افزایش ولتاژ از حد مربوطه، رله بلافاصله عمل خواهد کرد
۱-۳-۵- رله اضافه شار یا اضافه تحریک
[۱] . Selective
[۲] . Digital / Numecrical
[۳] . Overcurrent Relay
[۴] . Pick up Current
[۵] . Offset Mho
[۶] . Lenticular
- در صورتی که به هر دلیلی موفق به دانلود فایل مورد نظر نشدید با ما تماس بگیرید.