پاسخ‌هاي فصل چهارم

268ـ نظر به اينكه ساخت كليه دستگاه‌هاي حفاظتي و اندازه‌گيري به صورت پرايمري به دلائل فني تقريباً غيرممكن و غيراقتصادي مي‌باشد، لذا اين ترانسفورماتور، جريان شبكه را به مقادير استاندارد 1 يا 5 آمپر كاهش مي‌دهد تا قابل استفاده در دستگاه‌هاي حفاظتي و اندازه‌گيري در مدارات ثانويه گردد.

269ـ ترانسفورماتور ولتاژ براي پايين آوردن ولتاژ به منظور اندازه‌گيري و استفاده در سيستم‌هاي حفاظت و همچنين سنكرونيزاسيون (براي پارالل كردن خطوط و ژنراتور با شبكه) به كار مي‌رود.

270ـ به دو دليل:

الف) به لحاظ اقتصادي (عايق‌بندي ترانسفورماتور ولتاژ ساده‌تر مي‌شود).

ب) امكان بهره‌گيري از آن براي دستگاه مخابراتي پي ال سي.

271ـ C.T. به طور سري، P.T. به طور موازي، راكتور و خازن هم به طور سري و هم به طور موازي و برقگير به طور موازي در مدار قرار داده مي‌شوند.

272ـ براي اندازه‌گيري كميت‌هايي چون جريان، ولتاژ، ، توان اكتيو، توان راكتيو و همچنين حفاظت، مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

273ـ در صورت باز شدن ثانويه C.T. حين كار، فقط جريان مدار اوليه حضور خواهد داشت و E.M.T. يا نيروي الكتروموتوري بزرگي در ثانويه توليد و در ترمينالهاي ثانويه ظاهر خواهد شد و علاوه بر ايجاد خطرات جاني، انهدام عايقي مدار ثانويه را بدنبال خواهد آورد. به عبارت ساده‌تر، در هر دو سيم پيچ اوليه و ثانويه، نيروي محركه مغناطيسي (Magneto Motive Force) M.M.F توليد مي‌شود كه برخلاف هم هستند. M.M.F ثانويه قدري كوچكتر از M.M.F اوليه است و در نتيجه برآيند اين دو اندك است و همين برآيند است كه در هسته شار ايجاد مي‌كند و اين شار در حالت كار عادي C.T كوچك بوده و ولتاژ كمي در ثانويه بوجود مي‌آورد. وقتي ثانويه C.T در حال كار باز شود، M.M.F ثانويه صفر مي‌شود در حاليكه M.M.F اوليه ثابت باقي مانده است. در نتيجه M.M.F برآيند برابر با M.M.F اوليه خواهد شد كه بسيار بزرگ است. اين M.M.F شار زيادي در هسته C.T مي‌بندد كه خود باعث به اشباع رفتن آن مي‌شود. در عين آنكه ولتاژ زيادي در ثانويه ايجاد مي‌كند، از حد تحمل عايقي آن مي‌گذرد و مي‌تواند ترانسفورماتور جريان را منهدم كند. ولتاژ زياد بوجود آمده نيز مي‌تواند خطرناك باشد. در اين وضعيت، جريان‌هاي فوكو و هيسترزيس نيز زياد شده و ايجاد تلفات حرارتي و سبب آتش گرفتن C.T مي‌شود. همه اين مسائل اگر موجبات انهدام C.T را فراهم نياورد، كلاً باعث كاهش كيفيت C.T و تغيير نسبت تبديل و افزايش خطاي زاويه مي‌شود.

274ـ ترانسفورماتور جريان، مدار ثانويه را از مدار اوليه (كه داراي ولتاژ و جريان بالا است) ايزوله مي‌كند، ضمن آنكه از جريان بالاي اوليه مقداري فراهم مي‌آورد كه اولاً قابل اندازه‌گيري بوده و ثانياً بطور خطي و متناسب با مقدار مدار اوليه باشد. البته نقش C.T اندازه‌گيري همانند C.T حفاظتي نيست. يك C.T اندازه‌گيري فقط در شرايط عادي خط، مقادير متناسب با اوليه را مي‌سازد و در صورت بروز اتصالي در شبكه، به اشباع مي‌رود و با ثابت نگهداشتن جريان در ثانويه، از سوختن وسائل اندازه‌گيري جلوگيري مي‌كند. در حاليكه يك C.T حفاظتي وظيفه دارد در مواقع اتصالي مقدار جريان ثانويه را متناسب با مقدار اوليه به رله منتقل كند. هرگونه قصور C.T حفاظتي باعث مي‌شود كه عملكرد سلكتيو (انتخابي) رله‌هاي متوالي، بدرستي صورت نگيرد. بنابراين بايد C.T حفاظتي را به تناسب سيستم حفاظتي انتخاب نمود بنحوي كه به دقت با رله‌ها منطبق بوده و توأماً حفاظت كاملي را بوجود آورد.

275ـ يك ترانسفورماتور جريان طوري طراحي مي‌شود كه نسبت تبديل آن در محدوده‌اي از جريان اوليه ثابت باقي بماند. اين محدوده، چندين برابر جريان نامي است. همچنين چندين برابر، در حقيقت ضريبي است كه حد دقت C.T را بيان مي‌كند و ضريب حد دقت ناميده مي‌شود.

276ـ حاصلضرب ضريب حد دقت در جريان نامي C.T، جريان حد دقت را بدست مي‌دهد و آن جرياني است كه بيشتر از آن، C.T به اشباع مي‌رود و خطاي نسبت تبديل به سرعت زياد مي‌شود. مطابق تعريف، رابطه زير را مي‌توان نوشت:

(A.L.C) = In. (A.L.F)

در اين رابطه:

جريان حد دقت = (A.L.C) = ACCURACY LIMIT CURRENT

ضريب حد دقت = (A.L.F) = ACCURACY LIMIT FACTOR

277ـ جريان ايجاد شده در ثانويه در حالت اتصالي

400/5 = 80

600/80 = 7.5 AMP

278ـ مصرف بسته شده روي يك ترانسفورماتور جريان و ضريب حد دقت آن (در آن مصرف) با يكديگر رابطه معكوس دارند: A.L.F = 1/Zload

بطور كلي، اگر از تأثير سيم‌هاي رابط صرفنظر كنيم، رابطه ضرايب حد دقت در دو بار (امپدانس) مصرفي متفاوت را مي‌توان به صورت زير نوشت:

(A.L.F)1 Z1 = (A.L.F)2 Z2

در اين رابطه:

(A.L.F)1: ضريب حد دقت در بار Z1

(A.L.F)2: ضريب حد دقت در بار Z2

بنابراين هرچه امپدانس بار بيشتر شود، ضريب حد دقت كاهش پيدا مي‌كند. لذا مي‌توان فهميد كه اتصالات شل (Loose Connections) در ثانويه، چه تأثير مخربي در به اشباع رفتن ترانسفورماتور جريان خواهد داشت، زيرا كه اين اتصالات شل، بر امپدانس مدار ثانويه خواهد افزود.

279ـ جهت جلوگيري از ظهور پتانسيل زياد نسبت به زمين در اثر القاء ولتاژهاي بالا (كه در پست وجود دارند)، لازم است كه مدارهاي ثانويه زمين شوند و طبيعي است که زمين شدن ثانويه ترانسفورماتور جريان فقط بايد در يك نقطه باشد، اگر چنانچه بيش از يك نقطه زمين شود، جريان‌هاي اتصالي با زمين و همينطور جريان‌هاي سرگردان پديد آمده در زمين پست (Stray Currents) بين اين نقاط، مسير تازه‌اي خواهند يافت و در مواردي باعث تحريك بي‌مورد رله خواهند شد.

280ـ الف) C.T نوع H براي:

1ـ آمپرمترها و احياناً دستگاه‌هاي اندازه‌گيري.

2ـ رله ديستانس.

3ـ حفاظت اوركارنت و يا ساير رله‌ها كه براي هر كدام از كور (CORE يا هسته) جداگانه استفاده مي‌گردد.

ب) C.T نوع M براي:

1ـ حفاظت اوركارنت و ارت فالت

2ـ حفاظت ديفرانسيل

ج) C.T نوع U براي:

1ـ حفاظت رله‌هاي اوركارنت و ارت فالت

2ـ حفاظت رله ديفرانسيل

3ـ براي آمپرمترها و اندازه‌گيري

281ـ ترانسفورماتور جريان به منظور تبديل جريان‌هاي زياد به مقادير كم و قابل اندازه‌گيري و همچنين ايزوله نمودن شبكه فشار قوي با شبكه فشار ضعيف استفاده مي‌شود و شامل قسمت‌هاي زير است:

الف) سيم پيچ اوليه ب) سيم پيچ ثانويه ج) هسته د) عايق

282ـ الف) قدرت اسمي: قدرت اسمي ترانسفورماتور عبارت است از تواني كه در وضعيت نرمال توليد مي‌كند و بر حسب ولت آمپر است.

ب) كلاس دقت: گوياي ميزان خطاي ترانسفورماتور در جريان حد دقت است.

283ـ 1ـ تست نسبت تبديل 2ـ تست پلاريته 3ـ تست نقطه زانويي 4ـ تست عايقي 5ـ تست منحني اشباع 6ـ تست مقاومت داخلي 7ـ تست فشار قوي

284ـ الف) ترانسفورماتور جريان كور بالا: در اين گونه ترانسفورماتورها، هسته سيم پيچ ثانويه و اوليه در قسمت بالا و در امتداد تجهيزات شبكه قرار مي‌گيرند.

ب) ترانسفورماتور جريان كور پايين: در اين گونه ترانسفورماتورها، هسته سيم پيچ ثانويه و اوليه در قسمت پايين قرار مي‌گيرد.

285ـ مزاياي يك ترانسفورماتور جريان كور بالا: ميدان الكتريكي يكنواخت، عدم امكان به اشباع رفتن موضعي هسته، طراحي و ساخت آسان و هزينه كم.

معايب ترانسفورماتور كور بالا: امكان شكستن تحت تأثير نيروهاي ناشي از باد يا زلزله و يا ديگر نيروهاي مكانيكي (به علت قرار گرفتن وزن ترانسفورماتور در قسمت فوقاني)

286ـ امپدانس داخلي يك C.T حدوداً صفر و براي P.T بسيار زياد است.

287ـ اين نوع ترانسفورماتورها هم كار ترانسفورماتور ولتاژ و هم كار ترانسفورماتور جريان را انجام مي‌دهد و سمبل شماتيك آن به صورت زير است:

سمبل شماتيك ترانسفورماتور تركيبي P.C.T





288ـ برعكس ترانسفورماتور جريان كه ثانويه براي حالت اتصال كوتاه طراحي مي‌شود، طراحي ثانويه ترانسفورماتور ولتاژ براي وضعيت مدار باز (امپدانس بينهايت) صورت مي‌گيرد و از آنجا كه در حكم يك منبع ولتاژ است، در صورت اتصال كوتاه شدن ثانويه، جريان بسيار بزرگي در آن برقرار شده و باعث ذوب سيم پيچ‌هاي ثانويه و مشتعل شدن ترانسفورماتور ولتاژ خواهد گشت.

289ـ يك رله جرياني، امپدانس بسيار كوچكي دارد و اتصال آن به ثانويه يك ترانسفورماتور ولتاژ، همانند ايجاد اتصال كوتاه در مدار ثانويه P.T خواهد بود و اشتعال P.T را بدنبال خواهد داشت.

290ـ امپدانس ثانويه يك P.T بسيار زياد است و همين امپدانس موجب پيدايش ولتاژ مطلوب و موردنظر در ثانويه P.T مي‌شود و آن را بصورت يك منبع ولتاژ ظاهر مي‌سازد. C.T عكس اين وضعيت را دارد. يعني امپدانس كمي در ثانويه خود داشته و همين امر موجب سهولت برقراري جريان (به مشابه منبع جريان) مي‌شود. به همين جهت مصرف كننده متصل شده در ثانويه يك P.T مي‌بايد متناسباً امپدانس بالايي داشته باشد در حالي كه امپدانس مصرف كننده متصل شده در ثانويه C.T مي‌بايد بسيار كوچك انتخاب شود.

291ـ اتصال مثلث باز سه ترانسفورماتور ولتاژ (كه روي سه فاز بسته شده‌اند)، عبارت است از اتصال سري ثانويه‌هاي آنها، به نحوي كه در يك نقطه باز بماند (مطابق شكل زير) و طبيعي است كه ولتاژ مجموع اين سه ولتاژ براي يك شبكه سه فازه متعادل، صفر باشد. در صورت پيدايش نامتعادلي ولتاژ در اين شبكه، اين ولتاژ مجموع يا ولتاژ مثلث باز، صفر نشده و مقداري خواهد يافت كه به ولتاژ نامتعادلي معروف است. بر سر راه اين ولتاژ مجموع، يك رله ولتمتريك قرار مي‌دهند تا اگر مقدار نامتعادلي از حد موردنظر زيادتر شود، فرمان آلارم يا قطع صادر كند.



292ـ در سطوح ولتاژ بالا به دليل آنكه ترانسفورماتور ولتاژ مغناطيسي، بسيار حجيم و سنگين شده و گران تمام مي‌شود از ترانسفورماتور ولتاژ خازني (Capacitance Voltage Tr. = C.V.T) استفاده مي‌شود. اساس كار C.V.T آن است كه ولتاژ مدار اوليه، به دو سر تعدادي خازن كاملاً مشابه اعمال مي‌شود و اندازه‌گيري ولتاژ در بخش يا درصدي از اين خازن‌ها (به عنوان نمونه‌اي از كل) انجام مي‌گيرد و اين ولتاژ نمونه به دو سر يك ترانسفورماتور ولتاژ منتقل مي‌گردد و بقيه موارد كار شبيه يك ترانسفورماتور ولتاژ معمولي خواهد بود.





نسبت ظرفيت خازني كل مجموعه به بخش مورد اندازه‌گيري:



نسبت ولتاژه در ترانسفورماتور مياني:

و نسبت كل:

K = K1 K2

K1 معمولاً طوري انتخاب مي‌شود كه شود. بنابراين در طراحي C.V.T براي سطح ولتاژهاي مختلف، فقط مدار C1 تغيير مي‌كند و براي تمامي سطوح ولتاژي مي‌توان از يك ترانسفورماتور مياني استاندارد استفاده كرد.

293ـ مزيت C.V.T در حجم كمتر و ارزانتر بودن آن است ضمن آنكه از آن مي‌توان به عنوان وسيله‌اي در مخابرات شبكه قدرت (Power Line Carrier = P.L.C) نيز استفاده كرد.

294ـ از اشكالات عمده، آن دسته از المان‌هاي مورد استفاده در شبكه فشار قوي كه به طور آشكار يا پنهان، تركيبي از راكتانس سلفي (XL) و راكتانس خازني (Xc) هستند، در مقابل بعضي فركانس‌ها و بسته به شرايط شبكه، دچار رزونانس و در مواقعي فرورزونانس مي‌شوند و در مواردي منفجر شده و يا آسيب جدي مي‌بينند. ترانسفورماتورها، ژنراتورها و موتورهاي بزرگ در اين دسته قرار مي‌گيرند.

295ـ الف) C.V.T نوع B براي:

1ـ ولتمترهاي خط

2ـ حفاظت رله ديستانس

3ـ دستگاه مخابره نوع پي ال سي با استفاده از صفحات خازني داخل آن

ب) C.V.T نوع J براي:

1ـ ولتمترهاي باس (در صورت موجود بودن)

2ـ حفاظت رله اور ولتاژ و آندر ولتاژ

296ـ بِردن به معناي توان، مصرف يا بار مي‌باشد و در مورد C.Tها به عنوان توان خروجي C.T يا ولت آمپر (V.A) آن به كار مي‌رود.

با توجه به اين كه هميشه مصرف از توليد بايد كمتر باشد جواب منفي است. بنابراين از دقت خود خارج خواهد شد.

297ـ 1ـ كلاس دقت كُر يك، 5/0 مي‌باشد.

2ـ به ازاي 20 برابر جريان نامي 5% خطا داريم.

3ـ C.T فوق داراي دو كُر در ثانويه با جريان 5 آمپر مي‌باشد.

298ـ به دو جهت مورد استفاده قرار مي‌گيرد:

1ـ ايجاد خروجي بدون جريان مؤلفه صفر

2ـ براي اصلاح نسبت تبديل C.Tهاي اصلي

299ـ به منظور جلوگيري از القاء ولتاژهاي زياد و نيز حفاظت كاركنان، سيم پيچ ثانويه ترانسفورماتور ولتاژ، زمين مي‌شود. از طرف ديگر احتمال شكسته شدن عايق‌بندي (Insulation) بين سيم‌پيچ‌هاي اوليه و ثانويه از بين مي‌رود.

300ـ

4000/I2 = 200 I2 = 20A = نسبت تبديل ISC = 4000 A

جريان اوليه ـ (نسبت تبديل * جريان ثانويه)

جريان اوليه
جريان ثانويه در صورت ايده‌آل بودن C.T

= درصد خطاي جريان C.T

جريان ثانويه C.T با درنظر گرفتن خطاي داخلي و كلاس دقت آن، 18 آمپر مي‌باشد.

301ـ خير، اگر در ثانويه C.Tها فيوز به كار رود در هنگام سوختن يا باز شن آن مدار ثانويه باز مي‌ماند كه براي C.T خطرناك است.

302ـ از آنجايي كه شبكه انتقال نيرو سه سيمه است، با درنظر گرفتن آنكه طرف ثانويه ترانسفورماتورهاي قدرت اتصال مثلث مي‌باشد، بنابراين در صورت بروز اتصالي فاز به زمين، مسير برگشت جريان به شبكه را نخواهد داشت و اشكال شبكه آشكار نخواهد شد و لذا لازم است كه براي چنين شبكه‌اي يك نوترال مصنوعي ايجاد كرد. اين كار را مي‌توان با اتصال سه سيم پيچ مشابه كه به صورت ستاره با هم مرتبط و نقطه صفر آنها به زمين متصل شده باشد انجام داد ولي اشكال اين طرح در آن است كه در صورت وجود نامتعادلي ولتاژ در سه فاز، نقطه صفر اتصال ستاره، حاوي ولتاژ خواهد شد. البته مي‌توان با اضافه كردن سه سيم پيچ كه به صورت مثلث بسته شده باشند، تعادل را در سيم پيچ‌هاي ستاره بوجود آورد. اين طرح در برخي موارد بكار گرفته مي‌شود اما بهتر از آن، اتصال زيگزاگ است كه به آن ترانسفورماتور نوتر يا بوبين نوتر اتلاق مي‌شود. حسن اين اتصال در آن است كه نوترالي با ولتاژ نزديك به صفر فراهم مي‌آورد ضمن آنكه مي‌توان امپدانس ساقها را به نحوي محاسبه كرد كه در موقع اتصالي فاز به زمين، جريان اتصالي از مقدار معيني بيشتر نشود. بنابراين بوبين نوتر بجز آنكه نقطه صفر مصنوعي فراهم مي‌آورد، جريان اتصال كوتاه با زمين را هم محدود مي‌كند، ضمناً با نصب رله بر سر راه نوترال، مي‌توان اتصالي‌هايي با زمين را تشخيص داده و بر آنها كنترل داشت.

303ـ خير، از نقطه نوترال، تنها هنگامي جريان عبور مي‌كند كه در نقطه يا نقاطي ديگر از شبكه (قبل از ترانسفورماتور بعدي) اتصال با زمين بوجود آيد و به اين ترتيب مسير بسته جریان با زمين كامل شود.

304ـ خير، از نوترال و يا از نقطه صفر ترانسفورماتور نوتر، زماني جريان عبور مي‌كند كه نشت يا اتصال با زمين بوجود آمده باشد. اتصالي‌هاي دو فاز، سه فاز و بطور كلي اتصاي‌هاي فازي بدون ارتباط با زمين، جرياني در زمين نمي‌ريزند كه از نقطه نوترال به شبكه باز گردد. بايد توجه داشت كه براي برقراري جريان، همواره بايد مسير بسته شود. نقطه نوترال، يك نقطه از ارتباط شبكه با زمين است. نقطه دوم، نقطه اتصالي با زمين خواهد بود و در اين صورت است كه جريان از طريق زمين و نوترال به شبكه باز خواهد گشت.

305ـ نسبت راكتانس سلفي (XL) به رزيستانس (R) در بوبين نوتر بسيار بزرگ است (حدوداً 97% در مقابل 3%) و بنابراين در محاسبات، معمولاً بوبين نوتر را راكتانس خالص به حساب مي‌آورند.

306ـ مقاومت مايع درون تانك رزيستانس را آب مقطر و مقدار بسيار كمي كربنات سديم خالص (Na2Co3) تشكيل مي‌دهد. خاصيت اين محلول آن است كه با افزايش درجه حرارت، مقاومت الكتريكي آن كاهش مي‌يابد و بالعكس. منحني اين تغييرات به صورت شكل صفحه بعد خواهد بود.



307ـ اين خاصيت باعث مي‌شود كه با عبور جريانهاي نشت با زمين، مايع درون تانك رزيستانس گرم شده و با كاهش مقاومت، راه را براي عبور جريان نشتي بازتر و موجب افزايش جريان نشتي مي‌شود كه به اين ترتيب حرارت بيشتري توليد مي‌گردد. اين تأثير متقابل جريان و حرارت، جريان نشتي را با سرعت بيشتري افزايش داده و به حد عملكرد رله حساس به جريان‌هاي كم زمين (Sensitive Earth Fault) رسانده و باعث قطع خروجي ترانسفورماتور مي‌شود.

308ـ به اين علت تانك رزيستانس با نوترال ترانسفورماتور زمين سري مي‌شود كه علاوه بر آشكارسازي جريان‌هاي نشت با زمين، جريان‌هاي اتصال با زمين را هم محدود نمايد. البته مي‌توان با افزايش راكتانس ترانسفورماتور نوتر، اين جريان را محدود نمود اما افزايش راكتانس نوتر، به همراه راكتانس سلفي ترانسفورماتور قدرت، مجموعه راكتانس سلفي پست را افزايش داده، خاصيت هارمونيك‌زايي را زياد خواهد كرد و رله‌هاي فاقد فيلتر هارمونيك را به اشتباه خواهد انداخت.

چنين مشكلي در پست‌هاي فاقد تانك رزيستانس و بويژه پست‌هايي كه در آنها از رله‌هاي زمان ثابت قديمي استفادهش ده است به وفور به چشم مي‌خورد. اما با كاستن از راكتانس سلفي ترانسفورماتور نوتر (با انتخاب ترانسفورماتور با جريان بالاتر) و نصب تانك رزيستانس و كنترل رزيستانس آن به نحوي كه امپدانس مجموع اين دو، يعني جريان اتصال كوتاه با زمين را به مقدار دلخواه محدود مي‌نمايد و مي‌توان خاصيت هارمونيك‌زايي پست را كاهش داد.

309ـ اصولاً لازم است مقاومت مسير زمين (در اتصالي‌ها با زمين) در محدوده معيني (به لحاظ مقدار) قرار گيرد تا جريان اتصالي نيز به تبعيت از آن در محدوده معيني تغيير يابد. اين محدوده جرياني،‌ حدوداً به اندازه جريان نرمال يك فاز ترانسفورماتور است. در زمستان كه هوا بسيار سرد مي‌شود، اولاً امكان دارد كه مايع درون تانك يخ ببندد و جداره تانك را بشكند، ثانياً مقاومت آن را افزايش داده و جريان‌هاي نشتي كم، توان گرم كردن مايع را نخواهد داشت تا از مقاومت آن كاسته و باعث افزايش جرياني، به حد تحريك رله حساس به جريان‌هاي كم زمين (Sensetive Earth Fault) برسد. بنابراين لازم است كه مايع تانك با گرم‌كن يا هيتري كه درون تانك تعبيه شده است هميشه به مقار معيني گرم نگهداشته شود.

310ـ يكي از مواردي كه در تست‌ها و بازديدهاي فني ساليانه مي‌بايد انجام شود (علاوه بر اطمينان از سلامت هيتر و ترموكوپل مربوطه)، اندازه‌گيري مقاومت مايع و تطبيق آن با مقداري است كه در دماي زمان اندازه‌گيري، از منحني مربوطه به دست مي‌آيد.

311ـ الف) خطرات ايجاد قوس الكتريكي با زمين را به حداقل مي‌رساند.

ب) جريان اتصال كوتاه كاهش مي‌يابد بنابراين از اثرات زيان‌بخش ناشي از جريان‌هاي اتصالي زياد نظير سوختن هادي‌ها جلوگيري مي‌كند.

ج) جريان‌هاي نشت با زمين را بتدريج افزايش داده، آشكار مي‌كند.

د) امپدانس سلفي پست را كاهش مي‌دهد.

312ـ براي از بين بردن نامتعادلي فلوي مغناطيسي در اتصال ستاره و نيز جلوگيري از انتقال جريان مؤلفة صفر

313ـ از ولتاژهاي 110 و 127 ولت D.C استفاده مي‌شود.

314ـ قطع كننده‌ها بر دو نوعند:

الف) قطع كنند پريمر: در اين قطع كننده سيم پيچ جريان مستقيماً در مدار جريان قرار مي‌گيرد.

ب) قطع كننده زگوندر: در چنين قطع كننده‌اي سيم پيچ تحريك مستقيماً به مدار جريان دستگاهي كه حفاظت مي‌شود وصل نمي‌باشد بلكه به كمك ترانسفورماتور جريان يا ولتاژ با شبكه اصلي مرتبط است.

315ـ رله اصولاً به دستگاهي گفته مي‌شود كه در اثر تغيير كميت الكتريكي و يا كميت فيزيكي مشخصي تحريك مي‌شود و موجب به كار افتادن دستگاه و يا دستگاه‌اي الكتريكي مي‌گردد.

316ـ الف) شدت جريان الكتريكي رله آمپرمتريك

ب) ولتاژ الكتريكي رله ولتمتريك

ج) فركانس رله فركانسي

د) قدرت الكتريكي رله واتمتريك

هـ) جهت جريان رله جهتي

و) شدت جريان و ولتاژ رله امپدانس

317ـ الف) رله سنجش: با دقت و حساسيت معيني پس از آنكه توسط يك كميت الكتريكي و يا فيزيكي تحريك شد شروع به بكار مي‌كند.

ب) رله زماني: رله‌اي است كه پس از تحريك بر اساس زمان تنظيم شده روي آن فرمان صادر مي‌كند

ج) رله جهتي: وقتي جريان بوبين آن در جهت تنظيم شده تحريك مي‌شود شروع به كار مي‌كند مثلاً براي حفاظت ژنراتور و توربين‌ها از تنظيم جهتي استفاده مي‌شود تا از برگشت جريان به آن جلوگيري نمايد.

د) رله خبر دهنده: مشخص كننده تغييرات بوجود آمده در مدارات حفاظتي است. به طور مثال كليد قدرتي كه مي‌بايد قطع شود، قطع نشده و يا به عللي فرمان قطع به كليد نرسيده و كليد به حالت وصل باقي مانده است.

هـ) رله كمكي: كار اين رله، ارسال فرمان رله اصلي است و از نظر ساختمان قوي و محكم ساخته مي‌شود تا پيام دريافت شده را به اجرا درآورد.

318ـ آلارم‌ها به دو دسته تقسيم مي‌گردند: 1) آلارم تريپ (قطع)، 2) آلارم غيرتريپ (هشدار دهنده) هر يك از اينها نيز به دو دسته زودگذر و پايدار تقسيم مي‌شوند. آلارم‌هاي زودگذر كه با ريست شدن (Reset) برطرف مي‌شوند و ‌آلارم‌هاي پايدار مثل عملكرد رله بوخهلتس و يك سري آلارم‌هاي ديگر، باقي مي‌مانند تا رفع عيب به عمل آيد.

319ـ الف) رله الكترومغناطيسي، ب) رله با آهنرباي دائم (آهنربايي)، ج) رل الكترو ديناميكي، د) رله اندوكسيوني، هـ) رله حرارتي، و) رله كمكي تأخيري، ز) رله حفاظتي روغني (رله با تحريك غير الكتريكي)

320ـ تنظيم جريان يك رله زمان ثابت را حدوداً 2/1 برابر جريان نامي فيدر قرار مي‌دهند تا در صورت اضافه بار يا بروز اتصال كوتاه، فيدر را قطع كند. البته اين رله‌ها هر دو نوع اضافه بار يا اتصال كوتاه را با تأخير يكسان (زمان تنظيمي روي رله) قطع مي‌كند و اين مورد يكي از اشكالات رله‌هاي زمان ثابت محسوب مي‌شود.

321ـ پله زماني و يا Margin. اين فاصله زماني براي آن است كه هر رله فرصت داشته باشد اتصال بوجود آمده در پيش روي خود را پاك كند و در صورت عدم قطع كليد مربوط به خود، رله هماهنگ شده بعدي پس از گذشت زمان تأخيري خود، كليد مربوطه را قطع نمايد.

322ـ رله جرياني زمان ثابت (Definite – Time) بين اضافه بارها و جريان‌هاي اتصال كوتاه به لحاظ زمان تأخير در قطع تفاوتي قايل نمي‌شود. اما رله جرياني زمان معكوس زمان عملكرد خود را معكوس با شدت جريان تنظيم مي‌كند و لذا جريان‌هاي اتصال كوتاه شديد را در زماني بسيار كم و اضافه بارها (حداقل 135% بار نرمال فيدر) را پس از زماني نسبتاً طولاني (چندين ثانيه) قطع مي‌كند و اين تشخيص، از مزيت‌هاي رله جرياني زمان معكوس است كه اجازه نمي‌دهد جريان‌هاي شديد براي مدت طولاني از كابل، بريكر و ترانسفورماتور بگذرد و خسارت عمده وارد كند.

323ـ پله زماني بين منحني‌هاي رله‌هاي جرياني زمان معكوس كه در يك مدار پشت سر هم و بطور هماهنگ قرار گرفته‌اند، حتي براي يك جريان اتصالي مشخص، يكسان نيست و لذا در جريان‌هاي اتصال كوتاه متفاوت هم، اين پله‌هاي زماني تغيير مي‌كند. البته اين تفاوت‌ها زياد نيست و مشكلي هم بوجود نمي‌آورد. اين دقت تنظيم‌گذار است كه منحني‌هاي مناسب براي رله‌هاي پشت سر هم را به درستي انتخاب كند و به هر حال، اين منحني‌هاي انتخاب شده بايد بگونه‌اي كنار هم قرار گيرند كه در ضعيف‌ترين و شديدترين جريان‌هاي اتصالي، فاصله‌هاي زماني هر دو رله پشت سر هم كمتر از حداقل لازم (4/0 ثانيه) نشود. در رله‌هاي ديجيتال جديد كه دقت بيشتري دارند گاهي اين فاصله زماني را تا 3/0 ثانيه هم تقليل مي‌دهند.

324ـ استفاده از دو رله جرياني براي دو فاز (فازهاي كناري)، به جهت صرفه‌جويي معمول شده است و البته اين وضعيت، معمولاً در فيدرهاي 20 كيلو ولت (و سطوح پايين‌تر) مشاهده مي‌شود و چندان اشكالي را هم در تشخيص فاز مورد اتصالي بوجود نمي‌آورد. زيرا، اگر اتصالي در فاز وسط با زمين باشد، رله زمين و اگر اتصالي بين فاز وسط و يكي از فازهاي كناري باشد، رله مربوط به همان فاز كناري عمل كرده و پرچم خواهد انداخت و اپراتور از نوع عملكرد انديكاتور (پرچم) خواهد فهميد كه اتصالي در فاز وسط رخ داده است.

325ـ رله نامتعادلي (رله زمين) فقط زماني عمل خواهد كرد كه اتصال باز مين رخ داده باشد. در اتصالي‌هاي فاز با فاز (دو فازو يا سه فاز بدون ارتباط با زمين)، با تنظيمي كه رله زمين دارد، هيچگاه عملكرد نخواهد داشت مگر آنكه نامتعادلي جريان‌ها به گونه‌اي باشد كه از حد تنظيمي رله زمين بگذرد.

326ـ تانك رزيستانس باعث مي‌شود كه جريان نشتي بتدريج زياد شده و به حدي برسد كه رله نوترال را تحريك كند. در پست‌هاي فاقد تانك رزيستانس جريان نشتي اگر به مقدار كم باشد مقدار آن ثابت مانده و علاوه بر ايجاد تلفات، باعث گرم شدن ترانسفورماتور نوتر مي‌شود. در اين پست‌ها براي آشكار نمودن جريان‌هاي كم اين تمهيد بكار گرفته شده است كه يك رله جرياني با تنظيم پايين كه بر سر راه جريان نوترال قرار گرفته تحريك مي‌شود و فرمان به يك رله تأخير زماني مي‌دهد. زمان تأخيري اين رله يك دقيقه است و چنانچه ظرف اين مدت نشتي برطرف نشده باشد، فرمان آلارم مي‌دهد.

اين آلارم براي هوشيار كردن اپراتور است كه اگر به فيدر خاصي از لحاظ سابقه جريان نشتي مظنون است، آن را قطع كند و جريان نشتي از نوترال حذف شده و رله به وضعيت عادي خود برگردد. اگر چنين اقدامي صورت نگيرد و جريان نشتي ادامه پيدا كند، رله زماني، فرمان به يك رله زماني ديگر با تأخير 3 دقيقه مي‌دهد و در صورت ادامه داشتن جريان نشتي فرمان قطع طرف ثانويه ترانسفورماتور صادر مي‌شود. به اين مجموعه، رله دو مرحله‌اي گفته مي‌شود. پيش از بكارگيري اين طرح در اينگونه پست‌ها از يك نوع رله مجهز استفاده مي‌شد كه همه فيدرهاي خروجي را زيرنظر داشت و جريان نشتي آنها را مي‌سنجيد و اين سنجش را به صورت چرخشي انجام مي‌داد و در صورت احساس وجود جريان نشتي در هر يك از آنها فرمان قطع آن فيدر را صادر مي‌كرد. اما اين رله‌ها بدلايلي از مدار خارج شده‌اند.

327ـ رله R.E.F عبارت است از يك رله جرياني حساس، كه بر سر راه دو جريان قرار گرفته است: يك جريان از نوترال ترانسفورماتور مي‌آيد و جريان ديگر باقيمانده جريان‌هاي سه فاز فيدر ترانس است. اين باقيمانده در حقيقت عبارت است از جريان رزيجوال (Residual) سه فاز فيدر ترانس خواهد بود. از آنجا كه رله R.E.F اتصال به زمين كابل يا باسبار خروجي از ترانسفورماتور تا فيدر ترانس را مي‌بيند، بنابراين در حالت نرمال نه جريان رزيجوال وجود دارد و نه جريان برگشتي از نوترال و لذا رله نيز بدون عمل خواهد بود. اما در صورت بروز اتصال زمين در محوده نوترال تا فيدر ترانس مربوطه، از نوترال جرياني عبور خواهد كرد، در حالي كه جريان رزيجوال فيدر ترانس ناچيز بوده و تفاوت اين دو موجب عملكرد R.E.F خواهد شد.

با توجه به شكل صفحه بعد چنانچه اتصالي بعد از فيدر ترانس رخ داده باشد، R.E.F عملكرد نخواهد داشت زيرا كه جريان رزيجوال و جريان نوترال با هم برابر بوده و مازادي نخواهند داشت تا باعث تحريك R.E.F شود.



328ـ زمان عملكرد رله R.E.F نبايد تأخيري باشد و فلسفه قرار دادن اين رله براي محدوده باس يا كابل بعد از ترانسفورماتور آن است كه اتصالي‌هاي رخداده در محدوده نزديك ترانسفورماتور قدرت را كه مي‌تواند بسيار شديد باشد، بلافاصله و بدون فوت وقت قطع كند تا ترانسفورماتور و همينطور كابل يا باسبار متصل به ترانسفورماتور آسيب كمتري ببيند. توضيح آنكه اتصالي‌هاي واقع در محدوده عملكرد رله R.E.F به دليل كم بودن امپدانس مسير، از شدت بيشتري برخوردار خواهد بود و دليلي براي تأخير در قطع وجود نخواهد داشت.

329ـ خير، با عملكرد رله R.E.F هر دو طرف ترانسفورماتور قطع مي‌شود زيرا كه كابل يا باسبار متصل به ترانسفورماتور قدرت بدون واسطه بريكر به آن متصل شده است و قطع فيدر ترانس به تنهايي براي رفع اتصالي از ترانسفورماتور بي‌فايده خواهد بود.

330ـ ظاهراً بنظر مي‌رسد كه عكس‌العمل رله بوخهلتس در برابر مشكلات داخلي ترانسفورماتور از قبيل اتصال حلقه يا اتصال سيم پيچ به بدنه و يا توليد گاز (به هر علت كه باشد)، كد باشد اما چنين نيست و عملكرد رله بوخهلتس در اين موارد سرعتي حدود عملكرد رله ديفرنسيال را دارد و لذا در بعضي از كشورها، حفاظت اصلي ترانسفورماتور قدرت به شمار مي‌آيد.

331ـ عملكرد رله بوخهلتس غالباً خبر از بروز اشكال عمده در ترانسفورماتور مي‌دهد؛ به جز مواردي كه در اثر تبخير رطوبت موجود در روغن ترانسفورماتور، آلارم يا فرمان قطع از جانب بوخهلتس صادر شود، در بقيه موارد مبين مسأله‌اي حاد در ترانسفورماتور خواهد بود و بنابراين تا بررسي عيب و مشخص شدن آن، اجازه نخواهيم داشت ترانسفورماتور را برقدار كنيم. عملكرد رله بوخهلتس، در بسياري از طرح‌ها، رلة قفل شدگي (Blocking) را تحريك كرده و از اين طريق، فرمان وصل ترانسفورماتور قفل مي‌شود تا پس از بررسي و رفع قفل شدگي (Deblocking) توسط متخصص يا اپراتور، ترانسفورماتور اجازه وصل يابد.

332ـ بله، معمولاً چنين اتفاقي مي‌افتد. زيرا كه باز يا بسته شدن دريچه‌هاي روغن، با ضربه همراه بوده و ايجاد موج در روغن ترانسفورماتور و هواي بالاي محفظه روغن نموده، گاهاً عملكرد كاذب رله بوخهلتس را فراهم مي‌آورد. براي رفع اين مشكل در اين ترانسفورماتورها، از يك نوع كنتاكتور بسيار ظريف و حساس استفاده مي‌شود تا به هنگام عملكرد دريچه‌هاي روغن، مدار فرمان قطع رله بوخهلتس، براي مدت زماني كوتاه (كسري از ثاني) بلوكه شود تا از صدور فرمان بيمورد جلوگيري شود، پس از گذشت اين پريود، مدار فرمان بوخهلتس نرمال شده و در صورت وجود اشكال واقعي در ترانسفورماور، فرمان قطع صادر خواهد شد.