مقاله ۲رله و حفاظت الکتریکی

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

  مقاله ۲رله و حفاظت الکتریکی دارای ۳۰ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله ۲رله و حفاظت الکتریکی  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله ۲رله و حفاظت الکتریکی،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله ۲رله و حفاظت الکتریکی :

۲رله و حفاظت الکتریکی

حفاظت سیستم های الکتریکی ابعاد بسیار گسترده ای دارد از حفاظت یک خانه مسکونی گرفته تا حفاظت یک باس بار در یک پست فشار قوی.
بهتر است ابتدا به تقسیم بندی این موضوع بپردازیم .
الف ) تقسیم بندی حفاظت سیستم های الکتریکی در ابعاد مختلف :

– حفاظت شبکه های فشار ضعیف شامل خطوط توزیع انرژی – ترانسفورمرها – موتورها – خازنها و سایر مصرف کننده ها (تا ۱ کیلو ولت)
حفاظت شبکه های فشار متوسط شامل خطوط توزیع و انتقال انرژی – ژنراتورها – موتورهای فشار متوسط – ترانسفورمرها – خازنها – باس بارهای پست و .. (۱ کیلو ولت تا ۳۶ کیلوولت)
حفاظت شبکه های فشار قوی شامل خطوط انتقال انرژی وخطوط و باس بارهای پست ها (۳۶ کیلو ولت به بالا)
ب) انواع حفاظت در سیستم های الکتریکی
حفاظت خطوط و فیدرها در برابر خطاهای جریانی مانند اتصال کوتاه – جریان زیا

د – اضافه بار و خطاهای نشتی جریان (جهت دار و ساده) ;.
حفاظت در برابر خطاهای ولتاژی شامل اضافه ولتاژ- کاهش و ولتاژ – توالی فاز و ;.
حفاظت موتورها در برابر اتصال کوتاه – اضافه جریان – اضافه بار – کاهش بار – محدودیت دفعات استارت – دیفرانسیل و;..
حفاظت ژنراتورها در برابر خطاهای اتصال کوتاه – اضافه جریان – اضافه بار – دیفرانسیل – اضافه جریان وابسته به ولتاژ – افزایش و کاهش فرکانس و ;.
حفاظت ترانسفورمرها در برابر خطاهای جریانی مانند اتصال کوتاه – جریان زیاد – اضافه بار – دیفرانسیل و خطاهای فیزیکی ترانسفورمر ها شامل اضافه حرارت سیم پیچ و روغن و سطح روغن و بوخهلتس و ..
حفاظت خازنها در برابر خطاهای اتصال کوتاه – اضافه بار – اضافه ولتاژ و ;..
حفاظت باسبارهای پست ها در برابر انواع خطاهای ولتاژی – دیفرانسیل – سنکرون چک و ; و سایر حفاظت ها که جنبه خاص دارند
به طور کلی هر حالت غیر عادی که در عملکرد سیستم به وجود می آید، خطا نامیده می شود. از این حالت های غیر عادی می توان به وقوع اتصال کوتاه، افزایش و یا کاهش بیش از حد ولتاژ، افزایش و یا کاهش بیش از حد فرکانس، افزایش حرارت تجهیزات در اثر توان عبوری بیش از حد از آن ها یا اضافه بار،از سنکرون خارج شدن ژنراتورها و ; اشاره کرد. اتصال کوتاه ها از مهمترین و پراحتما ل ترین خطاهایی هستند که در یک شبکه به وجود می آید. این خطاها ممکن است بر اثر برخورد یک یا دو فاز با زمین، اتصال دو یا سه فاز به یکدیگر و ; به وجود آیند که در این حالت جریان زیادی در حدود ۱۰ تا ۱۰۰ برابر جریان عادی، از شبکه عبور می کند. عبور این جریان می تواند اثرات مختلف و زیانباری روی شبکه داشته باشد که از مهم ترین آن ها می توان به اثرات حرارتی روی تجهیزات اشاره کرد که باعث سوختن و آسیب دیدن عایق آن ها می شود. این امر ممکن است در زمانی در حدود چند ثانیه صورت گیرد. از این رو رفع خطا در یک سیستم باید در کوتاهترین زمان ممکن صورت گیرد. برای تشخیص حالت های غیرعادی در یک شبکه و ایزوله کردن بخش معیوب از سایر بخش ها از سیستم حفاظت استفاده می شود. در اغلب موارد خطاهای به وجود آمده در سیستم قدرت، باعث تغییرات ناخواسته و شدید در اندازه ولتاژ یا جریان می شوند. از این رو تقریبا در تمامی خطاها با اندازه گیری میزان جریان و ولتاژ، می توان وقوع خطا را تشخیص داد . در سیستم های حفاظت و در مرحله اول با استفاده از ترانس های ولتاژ و جریان، اندازه ولتاژ و جریان کاهش پیدا کرده تا به میزان قابل استفاده برای تجهیزات سیستم حفاظت برسد.
از انواع رله ها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
• رله اضافه بار
• رله اضافه جریان
• رله های ولتاژی
• رله خطای زمین
• رله دیفرانسیل
• رله زمین محدود شده
• رله های فرکانسی

• رله بر گشت توان
• رله حفاظت در برابر بار نامتقارن
• رله حفاظتی در برابر زمان استارت طولانی
• رله حفاظتی در برابر تعداد استارت مکرر

• رله بوخهلتز
رله اضافه بار
معمولا هر مصرف کننده الکتریکی دارای توان مشخص و نامی است که توسط سازنده تعیین می گردد. در صورتی که توان مصرفی یک مصرف کننده بیشتر از توان نامی آن باشد، اصطلاحا دچار اضافه بار یا Overload می شود. در این حالت دستگاه جریانی بیشتر از جریان نامی خود از شبکه میکشد که این امر Overload باعث گرم شدن بیش از حد آن می شود. به عنوان نمونه در موتورهای آسنکرون که بیش از ۹۰ درصد موتورهای موجود در صنایع را تشکیل می دهند، بر طبق منحنی جریان – سرعت آن ها، چنانچه بر اثر اضافه بار مکانیکی دور موتور کاهش یابد، جریان استاتور افزایش یافته و حتی تا چند برابر جریان اسمی موتور نیز می رسد. از این رو شرایط اضافه بار برای موتورها بسیار خطرناک بوده و میتواند موجب گرم شدن بیش از حد سیم پیچ استاتور و روتور و در نتیجه سوختن آ نها شود.
تجهیزات مختلف مانند ژنراتورها، ترانسفورماتورها و به ویژه الکتروموتورها را معمولا توسط رله های Overload که در استاندارد ANSI با کد شماره ۴۹ مشخص می شود، حفاظت می کنند. حرارت ایجاد شده در تجهیزات به میزان جریان بستگی دارد و از طرفی هر چه جریان اضافه بار بیشتر باشد الکتروموتور زودتر آسیب میبیند. از این رو منحنی عملکرد جریان-زمان رله های Overload از نوع معکوس بوده تا در جریان های بیشتر زودتر عمل نموده و عملا از ایجاد گرمای زیاد در دستگاه جلوگیری شود. این منحنی عملکرد باید دارای مشخصات زیر باشد:
۱. جریان نامی دستگاه در قسمت سمت چپ خط مجانب عمودی این منحنی قرار گیرد زیرا در غیر اینصورت رله در شرایط کار عادی دستگاه نیز عمل خواهد کرد.

۲. در مورد الکتروموتورها، منحنی عملکرد مربوطه باید اجازه راه اندازی الکترو موتور را بدهد. یعنی زمان عملکرد رله براساس جریان راه اندازی الکتروموتور از زمان استارت موتور بیشتر باشد. به عنوان مثال چنانچه الکتروموتوری در هنگام راه اندازی ۶ برابر جریان نامی را برای مدت ۴ ثانیه از شبکه م یگیرد، در منحنی عملکرد رله حفاظتی، زمان معادل ۶ برابر جریان نامی از ۴ ثانیه بیشتر باشد. معمولاً رله های Overload به گونه ای انتخاب م یشوند که در جریان

ی حدود ۱۱۰ % جریان تنظیمی شروع به زمان گرفتن یا Pick Up کند. در موارد خاص که الکتروموتور دارای جریان استارت زیاد یا زمان را ه اندازی طولانی می باشد ممکن است از رله ها با منحنی های عملکرد خاص استفاده شود.
در رله هایOverload اولیه از یک نوار بی متال استفاده شده که این نوار در اثر حرارت خم شده و باعث عملکرد کنتاکتهای مربوطه م یشود. عملکرد این کنتاکتها موجب ظهور آلارم و یا اعمال تریپ به موتور یا دستگاه مورد نظر م یگردد. امروزه رله های Overload را با منحنی عملکرد معکوس از طریق مدارهای الکترونیکی یا Plc شبیه سازی میکنند. این رله ها قابلیت ارائه چندین منحنی را داشته و کاربر با توجه به مشخصه دستگاه مورد حفاظت، قادر به انتخاب منحنی مناسب خواهد بود. این منحنی ها را منحنی های هم خانواده یا Family Curves می نامند و توسط مختصات یک نقطه که معمولا ۶ برابر جریان نامی می باشد مشخص و توسط تنظیم زمان مورد نظر انتخاب میگردند.
رله اضافه جریان
حفاظت یک شبکه الکتریکی در برابر جریانهای زیاد یکی از اولیه ترین حفاظت ها در شبکه است. باید توجه داشت که حفاظت در برابر اضافه جریان با حفاظت در برابر اضافه بار متفاوت است. در اضافه جریان ها که ناشی از وقوع اتصال کوتاه بین یک یا دو فاز با زمین، اتصال بین دو فاز و ; هستند، جریان به مراتب بیشتری نسبت به حالت های اضافه بار از شبکه می گذرد که این جریان باید در کوتا هترین زمان ممکن تشخیص داده شده و قطع شود.
برای حفاظت در برابر اضافه جریا ن از رله Over current که دراستاندارد ANSI با کد شماره ۵۰ یا ۵۱ مشخص شدهُ استفاده می شود. کد شماره ۵۰، برای زمان عملکرد لحظه ای و کد ۵۱ برای عملکرد با تأخیر زمانی است. در حالت عملکرد لحظه ای پس از این که جریان از، میزان تنظیم شده برای رله بیشتر شد، رله آن را تشخیص داده و بلافاصله تر

یپ می دهد . در عملکرد باتأخیر زمانی، پس از رسیدن ج

ریان به میزان تنظیم شده، رله پس از مدت زمانی که به میزان جریان بستگی دارد، دستور تریپ را صادر می کند. در این حالت معمولا از منحنی های معکوس با شکل و شیب متفاوت استفاده میشود
رله های ولتاژی
معمولا تجهیزات مورد استفاده در یک شبکه الکتریکی برای کار در یک ولتاژ مشخصی طراحی شده اند. از
این رو نباید ولتاژ اعمالی به آن ها از حد مشخصی کمتر و یا بیشتر شود. محدوده این تغییرات به نوع
دستگاه بستگی دارد. برای حفاظت شبکه های الکتریکی در برابر تغییرات ولتاژ، از دو نوع رله به نام رله Under Voltage و رله Over Voltage استفاده میشود.
رله Under Voltage برای حفاظت تجهیزاتی که در اثر افت ولتاژ آسیب می بینند مانند الکتروموتورها به کار برده می شود. این رله معمولا دارای یک تنظیم ولتاژی و یک تنظیم زمانی است و در صورت افت ولتاژ شبکه تا حد تنظیم شده و پس ازطی زمان تنظیم شده عمل می کند. تنظیمات این رله به نوع وسیله مورد حفاظت بستگی دارد. به عنوان مثال در مورد موتورهای الکتریکی، تنظیم ولتاژی این رله در حدود ۷۰ تا ۸۰ درصد ولتاژ نامی و تنظیم زمانی آن در حدود چند ثانیه است.
رله Over voltage برای حفاظت شبکه در برابر اضافه ولتاژ مورد استفاده قرار می گیرد و معمولا دارای دو تنظیم زمانی و ولتاژی است . در صورت افزایش بیش از حد ولتاژ شبکه و رسیدن به حد تنظیم شده، در زمان تنظیم شده عمل می کنند. تنظیم ولتاژی این رله در حدود ۱۲۰ درصد ولتاژ نامی و تنظیم زمانی آن در حدود چند ثانیه است . این رله معمولا در خروجی ژنراتورها و روی با س بار اصلی شبکه نصب میشود.
رله ارت فالت
یکی از عوامل اصلی در بروز خسارات مالی ، صدمات و تلفات جانی به ویژه در منازل مسکونی ، مراکز اداری ، تجاری و مجتمع های صنعتی عدم رعایت مسائل ایمنی در استفاده از انرژی برق میباشد .
بمنظور حفاظت از جان افراد در مقابل خطر برق گرفتگی و جلوگیری از خطرات جریان نشتی از کلیدهای حفاظت از خطر برق گرفتگی ( محافظ جان

) استفاده می شود . این کلیدها که براساس حساسیت خود به دو نوع خانگی و صنعتی تقسیم می شوند ، علاوه بر حفاظت افراد در مقابل تماس مستقیم و یا غیر مستقیم برق ، با جلوگیری از نشتی جریان در حفاظت دستگاه ها و تجهیزات صنعتی نیز موثر می باشند . براین اساس در صورتی که حساسیت کلیدها تا ۳۰ میلی آمپر باشد این کلید به عنوان حفاظت از جان و در صورتی که حساسیت آن بیشتر از ۳۰ میلی آمپر باشد به عنوان حفاظت از تجهیزات صنعتی بکار می رود . اساس کار کلیدهای حفاظت از خطر برق گرفتگی ، مقایسه جریان ورودی با جریان خروجی کلید می باشد به طوری که اگر جریان نشتی در مداری که کلید در آن واقع شده است بیشتر از حساسیت کلید باشد کلید عمل کرده و جریان ورودی و در نتیجه مدار را قطع می نماید .
از مزایای دیگر استفاده از کلیدهای حفاظت از خطر برق گرفتگی جلوگیری از بروز آتش سوزی در اثر وجود جریان نشتی می باشد . باتوجه به اینکه یم جریان ۵/۰ آمپری می توان باعث بروز آتش سوزی شود ، کلید حفاظت از خط برق گرفتگی با تشخیص جریان نشتی و قطع جریان ورودی ، مانع از بروز آتش سوزی می شود . همچنین از آنجا که در صورت وجود جریان نشتی در بدنه وسائل برقی و یا سیستم سیم کشی ساختمان ، این جریان به مرور زمان یاد می شود و احتمال سوختن وسایل برقی و سیستم سیم کشی ساختمان را به وجود می آورد لذا استفاده از کلیدهای حفاظت از خطر برق گرفتگی ، با توجه به کاهش میزان هدر رفتن انرژی الکتریکی و برق مصرفی . صرفه جوئی اقتصادی و حفظ ثروتهای ملی را نیز در بر خواهد داشت

رله اتصال زمین
ساختمان و طرز کار این رله ها مانند رله های اضافه جریان بوده و وظیفه اصلی این رله، تشخیص بروز هر گونه اتصالی بین هر کدام از فازها با زمین و یا دو سه فاز با زمین

نیز می باشند
از نظر عملی ، رله های اضافه جریان سیستم سه فازه و رله اتصال زمین تواماً به صورت یک سیستم حفاظتی واحد بسته می شود . رله اتصال زمین اصولاً حساستر از رله های اضافه جریان بوده و هر گاه یکی از فازها به زمین اتصال یابد ، رله اتصال زمین همراه با رله اضافه جریان همان فاز عمل می نماید . چنانچه مشاهده می گردد ، برای سه فاز فقط احتیاج به یک رله اتصال زمین می باشد
رله جهتی Directional
بروز اتصالی در جهت جریانی که مدار جاری می شود مؤثر می باشد در بیشتر طراحی ها جهت جریان برای نصب دستگاه رله می بایست مشخص شود در این صورت از رله ها ی جهتی استفاده می شود از نظر ساختمان داخلی و طرز کار ، این رله به صورتهای اندوکسیونی و الکترونیکی ، کاربرد فراوانی دارد . رله های جهتی دارای دو سیم پیچ بوده که یکی از آنها مانند رله های اضافه جریان با شدت جریان ورودی I تحریک شده و سیم پیچ دیگر با ولتاژ مناسبی تحریک می گردد . این رله ها از دو قسمت جهت یاب و اضافه جریان تشکیل شده اند و این بدین معنی است که هر گاه در شبکه تحت حفاظت ، اتصالی رخ دهد ، ابتدا این رله جهت عبور شدت جریان به محل اتصالی را به وسیله قسمت جهت یاب تشخیص داده و سپس اگر جریان در جهت عملکرد رله باشد و هم چنین از نظر مقدار به اندازه ایی باشد که بتواند موجب تحریک قسمت اضافه جریان رله گردد ، رله مزبور تحریک شده و فرمان قطع را صادر می نماید.

رله دیفرانسیل:
رله دیفرانسیل یا حفاظت اصلی ترانسفورماتور،مقایسه جریان های طرفین آن به عهده داشته وعملکردآن ناشی از عوامل زیر می باشد:
I) اتصالی در داخل تراسفوماتور(نظیر اتصال فاز به بدنه،فازبه فاز،اتصال حلقه ویا اتصال بین سیم پیچ های اوله وثانویه).
II) اتصالی خارج از ترانسفورماتوربراثر عوامل خارجی در محدوده حفاظت رله یعنی بینC.Tهای طرفین.
III) حالت های کاذب ناشی از اشکال در یاC.T مدارات مربوطه.
رله دیفرانسیل دارای ویژگی قطع سریع ،دقت بالاوقدرت تشخیص و تفکیک عیوب واقع شده در محدوده بینC.Tهای دوطرف ترانسفوماتورقدرت می باشد.
لازم بذکر است رله های دیفرانسیل در جریانهای هجومی ترانسفورماتور،عمل نمی نمایدولی برای تشخیص فالت های واقع شده در محدودهC.Tهای دو طرف ترانسفورماتور قدرت همواره بهترین حفاظت،رله دیفرانسیل می باشد.

رله بوخهلتس
این رله یکی از مهمترین رله های حفاظتی ترانسفورماتورهای قدرت می باشد ، وظیفه تشخیص بروز هر گونه اتصالی در محفظه داخلی ترانسفورماتور و قطع سریع برق ورودی به آن می باشد . می دانیم که اصولاً ترانسفورماتورهای قدرت به وسیله مایع مخصوصی مانند روغن عایقکاری و خنک می شوند . به خاطر سرد و گرم شدن روغن مزبور ظرف انبساطی برای آن در نظر گرفته شده و این ظرف از طریق لوله رابطی به محفظه داخلی ترانسفورماتور متصل می باشد .
رله بوخهلس بر روی لوله رابط بین ترانسفورماتور و ظرف انبساط قرار می گیرد و روغن از این لوله عبور می نماید . بنابراین تمامی محفظه داخلی رله پر از روغن می باشد . هر گاه هر گونه اتصالی در محفظه داخلی ترانسفورماتور پدید آید ، در نقطه اتصالی مقداری جرقه و قوس الکتریکی زده می شود . در نتیجه این عمل کمی از روغن اطراف محل اتصالی سوخته و تولید حبابهای گازی شکلی را می نماید . این حبابهای گازی به طرف قسمت فوقانی ترانسفورماتور حرکت نموده و از طریق لوله رابطه به رله بوخهلس وارد شده و در قسمت فوقانی رله جمع می گردند . این رله دارای شناوری می باشد که با تجمع حبابهای گاز ، سطح روغن در رله پایین آمده و همراه با آن شناور نیز به پایین می آید.
پایین آمدن شناور باعث بسته شدن کلید الکتریکی رله و تحریک مدار

هشدار و یا قطع می گردد . در بعضی از مدلهای این رله از دو شناور استفاده شده که شناور بالایی برای تحریک مدار هشدار و شناور پایینی برای فرمان مدار قطع دستگاه مورد حفاظت می باشد و اگر مقدار جرقه و قوس الکتریکی در محفظه داخلی ترانسفورماتور شدید باشد ، یک موج انفجاری در روغن داخلی ترانسفورماتور به وجود آمده و روغن ترانسفورماتور با سرعت زیادی به رله بوخلهس وارد می شود همانطوریکه قبلاً گفته شد، سرعت زیاد روغن باعث عملکرد دریچه ورودی رله می گردد . این دریچه با شناور پائینی رله هم محور بوده و مستقیماً باعث تحریک مدار قطع می شود . هر گاه در اثر علت های مختلفی از بدنه
ترانسفورماتور مقداری روغن ریزش نماید ، به مرور زمان سطح روغن در ظرف انبساط کاهش یافته و به رله بوخهلس می رسد . در رله بوخهلس اگر سطح روغن همچنان کاهش یابد باعث عملکرد و تحریک مدار هشدار و قطع می گردد . در بعضی موارد مقداری هوای نشتی به رله راه یافته و مانند حبابهای گاز باعث تحریک رله می شود
-رله سنکرون چک:
زمانی که دو خط از شبکه بخواهند به یکدیگر متصل گردند این رله رابطه فازی و ولتاژ دو خط را مقایسه نموده و در صورت تطابق (تمایز نباید بیش از ۱۰% باشد.) اجازه اتصال آنها را می دهد.
این رله زمانی بکار می‌رود که دو یا چند فیدر به یک باس مشترک متصل می‌گردند. اتصال موفقیت‌آمیز دو منبع به یکدیگر بستگی به اختلاف دامنه‌های ولتاژ طرفین، زاویه‌های فاز و فرکانسهای دو منبع در زمان اتصال دارد. رله کنترل سنکرونیزم در صورت نزدیک بودن مقادیر دو طرف، اجازه اتصال را خواهد داد.
رله سنکرون‌کننده، رله‌ای است که در رابطه با اتصال ژنراتور به شبکه و یا اتصال دو شبکه مجزا مورد استفاده قرار می‌گیرد. این رله سنکرون‌کننده برای کنترل یک یا چند کلید در یک نیروگاه و ارتباط با سیستم کنترل نیز بکار می‌رود. بر خلاف رله کنترل سنکرونیزم، رله سنکرون‌کننده می‌تواند فرمان وصل کلید را در نقطه دقیق سنکرونیزم صادر نماید.
سنکرون‌کردن دستی نیازمند آموزش، استفاده از قدرت تشخیص، تجربه و دقت کافی از طرف اپراتور است. کلیدها و ژنراتورها در صورت عدم دقت اپراتور دچار صدمه می‌شوند. بنابراین فرمان وصل کلید، تنها وقتی که رله سنکرونیزم اجازه دهد، صادر می‌گردد.
رله کنترل سنکرونیزم برای نظارت بر اتصال دستی کلید بکار می‌رود. بنابراین اپراتور مقادیر سنکرونیزم را کنترل کرده و بطور دستی فرمان وصل می‌دهد ولی کنتاکت باز رله

سنکرونیزم که بصورت سری قرار گرفته است از اتصال جلوگیری می‌کند. کنتاکت باز رله سنکرونیزم وقتی بسته می‌شود که اختلاف زاویه فاز در دو طرف کلید از مقدار مشخص کمتر بوده و همچنین اختلاف ولتاژ بین دو طرف مقدار کمی را دارا باشد.
رله سنکرونیزم به دو طریق مورد استفاده قرار می‌گیرد. می‌توان این رله را بعنوان ناظر در اتصال دستی ژنراتور به شبکه مورد استفاده قرار داد. طریق دیگر استفاده از رله سنکرونیزم در اتصال اتوماتیک ژنراتور به شبکه است که در این حالت علاوه بر اینکه شرایط سنکرونیزم مورد ارزیابی قرار می‌گیرد، فرمانهایی از طرف رله سنکرونیزم به سیستمهای

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.

حفاظتهای خط :
— حفاظت دیستانس

رله های دیستانس برای حفاظت خطوط انتقال به کار می روند و از آنجا که فاصله عیب را با اندازه گیری امپدانس مشخص می کنند، بدین نام مشهور شده اند. به طور کلی وقتی اتصالی در شبکه رخ می دهد اینگونه رله ها نقش حفاظتی خط و تعیین فاصله اتصالی تا رله را به عهده دارند. معمولا حفاظت اصلی خطوط انتقال رله های دیستانس و حفاظت پشتیبان این خطوط رله های اضافه جریان هستند. دلیل این امر آن است که زمان عملکرد رله های دیستانس بر روی خطی که رله روی آن است بسیار کم و زمان عملکرد رله جریان زیاد نسبتا زیاد است.

-اصول کار رله‌های دیستانس:
رله های دیستانس صرف نظر از انواع مختلف آنها بر مبنای اندازه گیری فاصله الکتریکی رله تا محل خطا کار می کنند. در مواقعی که حداقل جریان خطا قابل مقایسه با جریان بار باشد، این رله ها کاربرد وسیعی پیدا می کنند و این از آنجا ناشی می شود که رله های دیستانس به جریان حساس نیستند، بلکه امپدانس ظاهری (فاصله الکتریکی) تا محل خطا را می سنجند. رله های دیستانس دارای یک امپدانس داخلی به نام امپدانس تنظیم رله می باشند. این امپدانس (Z0) برابر امپدانس قسمتی از خط است که رله باید آن قسمت را مورد حفاظت قرار دهد.
-ساختمان رله دیستانس:
این رله با دو عنصر ولتاژ و جریان سروکار دارد و نسبت این دو پارامتر را می سنجد. یعنی در اصل از دو ترانس ولتاژ و جریان تشکیل شده است. به طور کلی می توان گفت که یک رله دیستانس از قسمتهای زیر تشکیل شده است:
۱- عضو تحریک کننده ۲- عضو سنجشی رله دیستانس (عضو زمانی) ۳- عضو جهت یاب ۴- تعداد زیادی رله کمکی
طرز کار بدین صورت است که از سیم پیچ عمل کننده (شکل ۲ ) جریانی متناسب با جریان اتصال کوتاه می گذرد و هنگامیکه جریان خطا به یک آستانه رسید، این سیم پیچ تحریک شده و کنتاکتهای مربوطه را به هم وصل می کند در نتیجه رله عمل کرده و مدار قطع می گردد و در ضمن سیم پیچی که سیم پیچی بازدارنده نام دارد نیروی مقاوم یا نیروی بازدارنده را تولید می کند و باعث تولید گشتاور در خلاف جهت گشتاور حاصل از سیم پیچ عمل کننده می گردد. لذا هر چه ولتاژ بیشتر باشد یا نقطه اتصال کوتاه از رله دورتر باشد نیروی سیم پیچ بازدارنده بیشتر شده و در اصل مقاومت ظاهری خط تا نقطه اتصالی بیشتر می شود.
به طور کلی در یک رله دیستانس از یک تحریک جریان زیاد و یک تحریک ولتاژ کم و در نتیجه از تحریک توسط امپدانس کم استفاده می شود. در تحریک توسط جریان زیاد از یک رله جریان زیاد که برای ۰۸ تا ۲ برابر جریان نامی ترانسفورماتور جریان قابل تنظیم است، استفاده می شود و می توان با توجه به نوع شبکه، در مواقعی که نقطه صفر ستاره آن ایزوله باشد، از دو رله استفاده کرد. در مواقعی که شبکه مستقیما به زمین وصل شده باشد از

ن کار عادی و نرمال شبکه بیشتر باشد. ولی در تحریک توسط امپدانس کم نباید حداقل جریان اتصال کوتاه از ماکزیمم جریان عادی شبکه بیشتر شود. تحریک کننده امپدانس کم نسبت ولتا‍ژ و جریان را می سنجد.
-انواع رله های دیستانس:
رله های دیستانس با توجه به «امپدانس تنظیم» عمل می کنند. این امپدانس مقداری مختلط است در نتیجه دارای دامنه و فاز خواهد بود. با توجه به این موضوع می توان محدوده عملکرد رله ها را در صفحه مختلط R-X توسط یک منحنی بیان نمود.
یک رله دیستانس با هر نوع منحنی مشخصه ای دارای سه ناحیه حفاظتی می باشد. در ناحیه ۱ معمولا امپدانس معادل ۸۰ % خط اول (خط اصلی) تنظیم می شود و زمان عملکرد آن خیلی سریع یعنی حدود ۰۰۱ ثانیه است و به عنوان حفاظت اصلی خط به کار می رود. علت اینکه کل خط اصلی به عنوان ناحیه اول انتخاب نمی شود آن است که به واسطه خطاهای ناشی از ترانسفورماتور جریان به عنوان تنظیم ناحیه اول انتخاب نمی شود آنست که به واسطه خطاهای ناشی از ترانسفورماتور جریان یا ولتاژ عملکرد این رله با رله روی خط بعدی همزمان نباشد.
امپدانس تنظیم ناحیه دوم رله معمولا برابر کل امپدانس خط اصلی به اضافه حدود ۵۰% امپدانس خط بعدی است و زمان عملکرد آن حدود ۰۴ ثانیه است. ناحیه سوم رله دیستانس دارای امپدانس تنظیمی برابر کل خط به اضافه کل خط دوم به علاوه حدود ۲۵% خط سوم است. بدیهی است زمان عملکرد این ناحیه حدود ۰۸ ثانیه است.
در زیر انواع مختلف مشخصه ها را مختصرا ذکر می کنیم:
۱- رله دیستانس با مشخصه امپدانسی یا تخت
این رله ساده ترین رله از نظر ساختمان و عملکرد می باشد. مشخصه این رله دایره ای است که مرکز آن مبدا مختصات و شعاع آن به اندازه قدر مطلق امپدانس تنظیم آن (ZS) می باشد. در شکل (۳) مشخصه این رله نشان داده شده است. در این شکل زاویه امپدانس خط AB است. این رله فقط به دامنه امپدانس رله تا محل خطا حساس است و برای خطاهاییکه قدر مطلق امپدانس رله تا آن خطا کمتر از l ZS l باشند صرفنظر از جهت جریان خطا عمل می کند.
با توجه به شکل رله برای خطاهای AB (در جهت دید رله ) و BC (در پشت سر رله) عمل می نماید که این عملکرد بزرگترین عیب این رله است زیرا همانند رله های غیر جهت دار عمل می کند. از اینرو هماهنگی این رله ها با یکدیگر مشکل و در بعضی موارد غیر ممکن است به همین دلیل این رله را هیچگاه به تنهایی مورد استفاده قرار نمی دهند و همواره به همراه رله های دیگر که در ادامه شرح داده می شود از آن استفاده می گردد. معادله این رله عبارت است از Z= l ZS l ؛ این معادله دایره ای است که در شکل (۳) نشان داده شده است.
برای آنکه بتوان این رله را به تنهایی مورد استفاده قرار داد باید آنرا جهت دار کرد. برای اینکار باید محدوده عملکرد این رله را تا حد ممکن در ناحیه اول مختصات قرار دهیم. بهترین زاویه مشخصه المان جهت دار با امپدانس تنظیمی خط مورد حفاظت در حدود ۹۰ درجه می باشد. شکل (۴) مشخصه رله امپدانسی جهت دار را نشان می دهد.

معایب این رله را میتوان در موارد زیر خلاصه نمود:
۱- این رله جهت خطا را تشخیص نمی دهد و در نتیجه استفاده از یک المان جهت دار در آن ضروری است.
۲- این رلهع بر اثر مقاومت قوس محل خهطا می تواند عملکرد اشتباه داشته باشد، زیرا بر اثر مقاومت قوس، بردار امپدانس خطا در روی محور R ها در جهت مثبت کشیده می شود و با این کار ممکن است خطا از محدوده عمل این رله خارج شود.
۳- به علت پوشانده شدن محدوده وسیعی از صفحه

اخل مشخصه عملکرد رله قرار می گیرد و سبب عملکرد رله می شود.
۴- رله دیستانس با مشخصه افست مهو
همانطور که از مشخصه این رله پیداست، علاوه بر در بر گرفتن خط مورد حفاظت در جهت دید خود، قسمتی از خط پشت سر خود را نیز می پوشاند. مشخصه افست (قسمتی که پشت سر خود را می بیند) معمولا برای هنگامی استفاده می شود که رله می خواهد پشت سر خود را نیز ببیند و آن وقتی است که مثلا رله اصلی شینه عمل نکرده است و این رله به عنوان پشتیبان برای ناحیه پشت سر خود عمل می کند. بنابراین لازم است فقط ناحیه سوم رله مطابق شکل۸ دارای افست باشد.
۵- رله دیستانس با مشخصه راکتانسی
مشخصه این رله یک خط مستقیم موازی با محور افقی است که دارای راکتانس ثابتی می باشد و در صورتیکه راکتانس محل وقوع خطا تا رله کمتر از رآکتانس تنظیمی باشد، رله عمل خواهد کرد. به علت وجود مشخصه خاص این رله فقط حساس به راکتانس بوده و مقاومت خطا روی آن هیچگونه اثری ندارد. رله به صورت معمولی آن برای تمام خطاهای پشت سر خود و حتی برای شرایط کار نرمال و نوسان قدرت عمل خواهد کرد. در واقع این رله برای محدود کردن گستره عملکرد رله های دیگر نظیر رله امپدانسی بکار می رود. معادله این رله X=XS=Cte می باشد؛ X راکتانس امپدانس خطا و XS راکتانس امپدانس تنظیم رله است. منحنی مشخصه رله راکتانسی مطابق شکل (۹-۵) می باشد و تنظیم رله متناسب با راکتانس درصد پوشش خط (XS ) است. در اینجا اگر راکتانس دیده شده به وسیله رله کمتر از XS باشد، رله عمل می کند و اگر بیشتر از آن باشد، رله عمل نخواهد کرد. همانطور که از مشخصه این رله استنباط می شود افزایش مقاومت دیده شده خطا، تاثیری در عملکرد رله نخواهد داشت. افزایش مقدار مقاومت باعث می شود که انتهای بردار امپدانس، انتقال پیدا کند و در نتیجه باز هم در ناحیه عملکرد رله قرار می گیرد. به همین دلیل این رله نسبت به مقاومت خط یا اثر مقاومت جرقه حساس نمی باشد.
۶- رله دیستانس با مشخصه اهمی

مشخصه این رله یک خط مستقیم می باشد که ضریب زاویه آن می تواند تغییر کند. همانند رله رآکتانسی این رله به تنهایی به کار نمی رود بلکه برای محدود کردن مشخصه دیگر رله ها به کار برده می شود.

۷- رله دیستانس با مشخصه کواد (چهارگوش)
رله کواد یک رله راکتانسی محدود شده است. اگر تعداد ورودیهای رله استاتیکگی را زیاد کنیم مشخصه رله چهار گوش را بدست می آوریم. شکل (۱۱-۵) مشخصه رله کواد یا چهار گوش را نشان می دهد. همانگونه که در شکل دیده می شود یکی از محاسن این رله آن است که به راکتانس خطا تا محل رله حساس می باشد که البته با توجه به امتداد این مشخصه در جهت محور R ها می توان مقاومت محل قوس را نیز در تنظیم رله در نظر گرفت.

-رله وصل مجدد(Auto recloser) :
اتصالی های شبکه سیم هوایی انتقال انرژی همیشه در اثر برخورد و تماس دائم دو سیم یا سیم و زمین بوجود نمی آید، بلکه عامل بیشتر اتصالی ها جرقه و قوس الکتریکی می باشد. چنین جرقه هایی اغلب با قطع آنی و کوتاه مدت فشار شبکه از بین رفته و خاموش می شود. باید به محض وقوه اتصالی در شبکه، سیم اتصالی شده را از شبکه قطع کرد ولی اگر همین قطع ولتاژ سبب بر طرف شدن اتصالی شود، لازم نیست که شبکه برای مدت درازی به حالت قطع باقی بماند، بلکه باید بوسیله ای پس از گذشت زمان کوتاهی مجددا مدار را وصل کرد و چون اغلب نمی توان تشخیص داد که اتصالی در اثر برخورد دو سیم و یا در اثر جرقه بوجود آمده است، لذا عمل قطع و وصل به کمک کلید قدرت مخصوص که از دستگاهی به نام رله وصل مجدد فرمان می گیرد انجام می شود.
البته در پست های فشار قوی مازندران عمدتا رله وصل مجدد به گونه ای تنظیم می شود تا دفعات وصل مجدد تنها به یک بار محدود شود و در صورت باقی ماندن خطا برای همیشه به حالت قطع در می آید.
-رله اضافه جریان Over Current:
رله اضافه جریان در خط به عنوان رله پشتیبان برای رله دیستانس استفاده می شود، بر خلاف باسبار که در آنجا این رله یک حفاظت اصلی می باشد. اصول این حفاظت بر اساس جریان می باشد و در ظاهر ساده به نظر می رسد اما در تنظیمات این رله و مخصوصا هماهنگی آن در شبکه دقت زیادی کرد.
این حفاظت می تواند به عنوان حفاظت اصلی و پشتیبان در شبکه استفاده گردد که معمولا در شبکه های فشار ضعیف به عنوان حفاظت اصلی استفاده می گردند

-رله سنکرون چک:
زمانی که دو خط از شبکه بخواهند به یکدیگر متصل گردند این رله رابطه فازی و ولتاژ دو خط را مقایسه نموده و در صورت تطابق (تمایز نباید بیش از ۱۰% باشد.) اجازه اتصال آنها را می دهد.
این رله زمانی بکار می‌رود که دو یا چند فیدر به یک باس مشترک متصل می‌گردند. اتصال موفقیت‌آمیز دو منبع به یکدیگر بستگی به اختلاف دامنه‌های ولتاژ طرفین، زاویه‌های فاز و فرکانسهای دو منبع در زمان اتصال دارد. رله کنترل سنکرونیزم در صورت نزدیک بودن مقادیر دو طرف، اجازه اتصال را خواهد داد.
رله سنکرون‌کننده، رله‌ای است که در رابطه با اتصال ژنراتور به شبکه و یا اتصال دو شبکه مجزا مورد استفاده قرار می‌گیرد. این رله سنکرون‌کننده برای کنترل یک یا چند کلید در یک نیروگاه و ارتباط با سیستم کنترل نیز بکار می‌رود. بر خلاف رله کنترل

سنکرونیزم، رله سنکرون‌کننده می‌تواند فرمان وصل

کلید را در نقطه دقیق سنکرونیزم صادر نماید.
سنکرون‌کردن دستی نیازمند آموزش، استفاده از قدرت تشخیص، تجربه و دقت کافی از طرف اپراتور است. کلیدها و ژنراتورها در صورت عدم دقت اپراتور دچار صدمه می‌شوند. بنابراین فرمان وصل کلید، تنها وقتی که رله سنکرونیزم اجازه دهد، صادر می‌گردد.
رله کنترل سنکرونیزم برای نظارت بر اتصال دستی کلید بکار می‌رود. بنابراین اپراتور مقادیر سنکرونیزم را کنترل کرده و بطور دستی فرمان وصل می‌دهد ولی کنتاکت باز رله سنکرونیزم که بصورت سری قرار گرفته است از اتصال جلوگیری می‌کند. کنتاکت باز رله سنکرونیزم وقتی بسته می‌شود که اختلاف زاویه فاز در دو طرف کلید از مقدار مشخص کمتر بوده و همچنین اختلاف ولتاژ بین دو طرف مقدار کمی را دارا باشد.
رله سنکرونیزم به دو طریق مورد استفاده قرار می‌گیرد. می‌توان این رله را بعنوان ناظر در اتصال دستی ژنراتور به شبکه مورد استفاده قرار داد. طریق دیگر استفاده از رله سنکرونیزم در اتصال اتوماتیک ژنراتور به شبکه است که در این حالت علاوه بر اینکه شرایط سنکرونیزم مورد ارزیابی قرار می‌گیرد، فرمانهایی از طرف رله سنکرونیزم به سیستمهای تنظیم فرکانس و ولتاژ ژنراتور ارسال می‌گردد و اتصال کاملاً اتوماتیک صورت می گیرد.
– 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 مجموع

ه‌ای 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.

– رله اضافه شار یا اضافه تحریک:
از آنجا که شار هسته ترانسفورماتور وابسته به نسبت ولتاژ به فرکانس است، رله اضافه شار نیز بر مبنای اندازه‌گیری نسبت ولتاژ به فرکانس (V/HZ) عمل می‌نماید. این رله دارای مشخصه عملکرد زمان معکوس می‌باشد، به این معنی که برای تغییرات زیاد (V/HZ)، در زمان کوتاهتری عمل می‌کند و تغییرات کوچک ولتاژ به فرکانس دارای تأخیری بیشتری خواهد بود. از آنجا که فرکانس در شبکه تقریباً ثابت است لذا افزایش ولتاژ در شبکه به معنی افزایش شار خواهد بود. به همین دلیل در بسیاری از موارد بجز در ترانسفورماتورهای نیروگاهی از این نوع رله استفاده نمی‌شود.
– حفاظت کلید قدرت:
بواسطه اهمیت نقش کلید و اشکالاتی که ممکن است در عملکرد صحیح آن بروز کند، یک سری حفاظت جهت تشخیص عملکرد نامناسب کلید و انجام اعمال اصلاحی درنظر گرفته می‌شود. از جمله مسائلی که ممکن است برای یک کلید قدرت پیش آید، ناموفق بودن کلید در برطرف کردن جریان اتصالی و یا عدم همزمانی بازشدن کنتاکتهای اصلی فازها مختلف کلید به هنگام قطع جریان می‌باشد. بنابراین حفاظتهای مورد استفاده جهت کلیدهای قدرت عبارتند از:
– حفاظت اشکال کلید
– نظارت بر مدار تریپ
– حفاظت ناهماهنگی در باز شدن کنتاکتهای کلید
در طرح استاندارد حفاظتی پستهای ایران، حفاظت اشکال کلید منحصر به پستهای ۲۳۰ و ۴۰۰ کیلوولت می‌باشد.