انواع رله ها و کاربرد آنها

انواع رله ها و کاربرد آنها

حفاظت:

كليه تجهيزات مورد استفاده جهت تشخيص و مكان يابی خطا و همچنين ايجاد فرمان برای برطرف كردن خطا از سيستم قدرت جزو وسايل حفاظتی محسوب می شوند. ونيز بر همين مبنا وسيله ای را كه برای تشخيص قسمت معيوب تاسيسات الكتريكی و يا برای توليد سيگنال خطر در حالت وقوع خطا يا شرايط غيرعادی طراحی شده باشد، رله حفاظتی می نامند. یا به عبارتی رله اصولاً به دستگاهی گفته می شود که در اثر کمیت الکتریکی و یا کمیت فیزیکی مشخصی، تحریک می شود و موجب به کار افتادن دستگاه یا دستگاه های الکتریکی دیگری می شود.

همچنين تركيبی ازوسائل حفاظتی كه درشرايط غيرعادی برای ارسال فرمان قطع عنصرمعيوب ويا دادن سيگنال آلارم يا هر دو استفاده می شود، سيستم حفاظت ناميده می شود.

طرح حفاظتی مجموعه ايستگاه:

به چند سيستم حفاظتی هماهنگ شده می گويند كه برای حفاظت يک يا چند عنصر سيستم بكار می رود.

ويژگي های يک سيستم حفاظت به اختصار:

1. اطمينان بخشی: قابل اطمينان بودن وسايل حفاظتی يا اطمينان ازعملكرد درست آن.

2. انتخابگری: توانايی تشخيص يک خطا و قطع نمودن كمترين تعداد كليد برای برطرف كردن خطا.

3. سرعت كافی: از آنجا كه سرعت عمل اثرمستقيمی بر پايداری كلی سيستم دارد، سيستم حفاظتی بايد بتواند در كمترين زمان ممكن عمل كرده و خطا را برطرف كند.

4. ثبات: پايداری سيستم حفاظتی.

5. حساسيت: سيستمی كه جريان عملكرد آن پايين باشد.

در يک ايستگاه برای حفاظت از تجهيزات و همچنين خطوط انتقال بطور كلی دو نوع حفاظت وجود دارد. اول حفاظت اصلی كه وظيفه آن قطع كردن كليد قدرت روی قسمت دچار خطا شده با سرعت هر چه تمامترميباشد، دوم حفاظت پشتيبان كه هدف آن كمک به حفاظت اصلی است، البته وقتی كه به هر دليل حفاظت اصلی عمل نكند، هنگام بروز اتصالی به طور معمول رله های اصلی و پشتيبان با هم بكار می افتند ولی انتظار می رود رله های اصلی كليد مربوطه را قطع و جزء معيوب را از سيستم جدا كند. بنا براين رله های پشتيبان بايد با تاخير زمانی كافی به كار افتد تا در صورتی كه حفاظت اصلی عمل نكرد به عنوان پشتيبان عمل كند.

به عنوان مثال درژنراتورها از رله ديفرانسيل به عنوان حفاظت اصلی و از رله های امپدانس زياد) ref (يا رله اضافه جريان(over current) (برای حفاظت اظافه جريان)، ((back up به عنوان پشتيبان استفاده می شود.

بطور كلی اتصال كوتاه به چهار صورت رخ می دهد:

1ــ اتصال كوتاه سه فاز

2ــ اتصال كوتاه دو فاز

3ــ اتصال كوتاه دو فاز به هم به زمين

4ــ اتصال كوتاه فاز به زمين

اصولاً برای تشخيص و در نتيجه حفاظت از سيستم در مقابل خطای اتصال كوتاه از رله استفاده می شود. رله دستگاهی است كه به موقع خطا را تشخيص داده وبه وسيله دادن آلارم ويا قطع يک دي‍‍ژنگتور قسمت معيوب را ازمدارخارج می كند (صدور فرمان تريپ به قسمت های مختلف قدرت).

اجزای تشكيل دهندۀ سيستم حفاظت در ايستگاه معمولاً شامل:

1ــ CT 2ــPT 3ــ سيستم برق dc

4ــ انواع رله ها 5ــ انواع فيوز ها 6ــ انواع ديژنگتورها

7ــ بوبين ها می باشد.

انواع رله های مورد استفاده در پست جهت حفاظت نيز شامل :

1ــ رله ريكلوزر

2ــ رله ديستانس

3ــ رله حرارتی

4ــ رله ولتاژزياد

5ــ رله جهتی

6ــ رله فشاری

7ــ رله آمبولانسی

8ــ رله اضافه شار

9ــ رله جانسون و رله بوخهلتس

10ــ ارت فالت وغيره مي باشد.

　

　

　

رله بوخهلتس:

در صورتي كه مقدار گاز ذخيره شده در رله بوخهلتس از حد معين تجاوز كند،اولين شناور آن(شناور آژير)بحركت در آمده و با وصل كردن كليد مخصوص آژير خطر را به صدا در مي آورد. اگر ترانسفورماتور را با وجود بصدا در آمدن آژير خطر شخصاً قطع نكنيم و عاملي كه سبب متصاعد شدن گاز از ترانس شده نيز بر طرف نگردد، رله به قدري از گاز پر مي شود كه نيروي لازم براي بكار افتادن دومين شناور (شناور قطع)را نيز پيدا مي كند و در نتيجه شناور قطع بطور خود كار ترانس مذبور را از شبكه قطع مي كند.

اگر خطاي بزرگي بطور غير مترقبه ترانسي را تهديد كند، متصاعد شدن گاز بحدي شديد مي شود كه حركت گاز با جريان شديد روغن توأم مي شود و اين دو باعث به حركت در آوردن شناور قطع و در نتيجه قطع فوري ترانس از شبكه برق مي گردد.

در ترانس هايي كه بدون داشتن نقص فني در ضمن بار توليد كاز مي كند، مثل ترانس هاي با تنظيم كننده اتوماتيك ولتاژ كه در موقع عمل كردن توليد جرقه الكتريكي بين كنتاكت ها مي كند، نمي توان از رله بوخهلتس دو شناوري كه داراي محلي براي ذخيره گاز مي باشد استفاده كرد، بلكه به علت اينكه ايجاد گاز علامت وقوع عيبي در ترانس نيست، مي توان فقط از حركت روعن جهت حفاظت ترانس استفاده كرد و به اين جهت در اينگونه ترانس ها از رله بوخهلتس با شناور قطع كننده استفاده مي شود. محل نصب رله بوخهلتس در لوله رابط بين ترانس و ظرف انبساط روغن مي باشد.

در ترانس هاي خيلي بزرگ كه داراي محفظه متعدد براي روغن مي باشد، مانند محفظه سيم پيچي، محفظه تنظيم كننده ولتاژو محفظه مقره ي عبور بايد هر محفظه اي به طور جداگانه با رله بوخهلتس مجهز شود.

تنظيم درجه حرارت رله بوخهلتس كاملاً تجربي است و بستگي به ترانس و رله دارد در هر حال بايد دقت شود كه رله خيلي حساس نباشد، زيرا اضافه بار و جريان هاي اتصال كوتاه و شديد خارجي و حتي تغيير حرارت موسمي سبب جربان پيدا كردن روغن مي شود كه نبايد رله بوخهلتس را به كار بيندازد.

پس از قطع شدن ترانس در اثر رله بوخهلتس، بايد گاز هايي كه در محفظه كاز رله جمع شده است خارج نمود تا شناور آژير مجدداً به محل اوليه خود باز گردد.

در ضمن گازهايي كه از محفظه گاز رله ي بوخهلتس، بايد از نظر قابليت اشتعال مورد آزمايش قرار گيرد، زيرا اغلب در صورتي كه ترانس خوب تخليه نشده باشد هواي موجود در داخل روغن، كم كم خارج شده و در رله بوخهلتس جمع مي گردد و سبب به كار افتادن آژير مي شود، در ثاني ممكن است بنحوي هوا در داخل ترانس نفوذ كرده باشد.اين عمل در ترانس هايي كه روغن آن جديداً تعويض شده است پيش مي آيد.

اولين كنترل جهت قابليت سوخت گاز، كبريت مشتعل مي باشد.

خصوصیات سویچ های رله (کنتاکتها) به شرح زیر است:

1ــ مقاومت زیاد در برابر زلزله

2ــ امکان قفل نمودن شناور رله هنگام حمل و نقل

3ــ آسانی کنترل سویچ ها ی آلارم و تریپ

4ــ شیر تخلیه قابل دسترسی در سطح زمین (در برخی از مدل ها)

سویچ مربوط به اتصالی شدید: در این حالت شناور منحرف شده و اگر سرعت حرکت روغن از درون تانک ترانسفورماتور به طرف کنسرواتور (به علت تولید سریع گاز و اتصالی

　

شدید) از مقدار حدود 100 با تلرانس 15% سانتی متر بر ثانیه بیشتر شود باعث عملکرد کنتاکت تریپ می گردد.

کنترل و سرویس و نگهداری: طبق جدول زیر صورت می گیرد.

آیتم کنترل	مدت	روش و معیار
کنترل تولید گاز	روزانه یا هنگام قطع ترانس	از درون شیشه دریچه رله ــ در صورت وجود گاز، از طریق پیچ مربوطه گاز را تخلیه، ثبت و گزارش نمایید.
کنترل عملکردسویچها	هر سال یک بار	از طریق فشار دادن شاسی مربوط به آلارم و تریپ، شاسی را به آرامی فشار دهید. ابتدا بایستی آلارم ظاهر شده و سپس تریپ لاک اوت گردد.
اندازه گیری مقاومت عایقی	هر سال یک بار	اندازه گیری مقاومت عایقی بین ترمینالها و بین ترمینال و بدنه که از میگر v500 که نباید کمتر از2 مگا اهم باشد استفاده میگردد.

نکات مهم:

ــ در صورتی که همه یا قسمتی از روغن ترانس تخلیه شده باشد و روغن اضافه نماییم و ترانس را مجدداً در مدار قرار دهیم امکان جمع شدن حباب هوا در درون رله وجود دارد. لذا تا 24 ساعت احتمال آلارم رله وجود دارد .

ــ در صورت تغییر سریع درجه حرارت محیط مثلاً از گرما به سرما احتمال جمع شدن حباب هوا درون رله وجود دارد.

ــ در صورت ظهور آلارم رله بوخهلس از درون دریچه بایستی حباب یا هوا مشاهده شود. سپس نسبت به هوا گیری و تخلیه گاز اقدام گردد. در صورتیکه هوایی وجود نداشت امکان عملکرد کاذب رله وجود دارد برای اطمینان از سالم بودن کنتاکتها بایستی تستهای کنترل عملکرد سویچ و اندازه گیری مقاومت عایقی کنتاکت رله انجام شود.

ــ در صورتیکه سطح روغن ترانس از رله بوخهلتس پایین تر بیاید، رله عمل خواهد کرد.

ــ بایستی ابتدا آلارم ظاهر شود و سپس کنتاکت تریپ عمل نماید.

ــ امکان رفتن باران و رطوبت در قسمت ترمینال های رله بوخهلس بررسی شود.

ــ اگر اتصالی مربوط به کاغذهای عایق باشد رنگ گتز تولید شده سفید یا زرد می باشد و اگر اتصالی مربوط به روغن باشد رنگ گاز سیاه یا خاکستری می باشد و غیر قابل اشتعال.

ــ لاستیک فلنج های رله بوخهلس مناسب باشند تا باعث گرفتگی لوله های عبور روغن نگردد.

ــ درخلال عملیات سیر کوله روغن (جهت تصفیه فیزیکی روغن ترانسفورماتور) احتمال دارد که هوای ایجاد شده به وسیله ی گردش روغن در رله بوخهلس جع گردد. در چنین حالتی اگر سیر کوله روغن در حالت برفدار بودن ترانس صورت گیرد، بهتر است فرمان تریپ رله بوخهلس حذف گردد و فقط آلارم وجود داشته باشد. همچنین بعد از عملیات تصفیه نیز تا 24 ساعت این احتمال وجود دارد.

ــ در مورد ترانس های بزرگ که مجهز به پمپ گردش روغن جهت خنک کنندگی هستند، هنگام روشن شدن پمپ روغن نبایستی رله بوخهلس عمل نماید لذا رله نباید خیلی حساس باشد.

تفاوت رله بوخلهس و رله جانسون:

1ــ رله بوخهلس برای حفاظت سیم پیچ و تانک اصلی ترانسفورماتور کاربرد دارد ولی رله ی جانسون وظیفه ی حفاظت تاپ چنجر را بر عهده دارد.

2ــ رله بوخهلس نسبت به حرکت روغن و ایجاد گاز حساس می باشد ولی رله جانسون بدلیل اینکه در مخزن تاپ چنجر دائماً در اثر تغییر تپ گاز متصاعد می گردد نسبت به گاز دارای حساسیت کمتر می باشد.

3ــ رله بوخهلس دارای دو کنتاکت یکی مربوط به آلارم و دیگری مربوط به تریپ است ولی رله جانسون دارای یک کنتاکت تریپ می باشد.

　

یک تجربه:

ترانسفورماتور 20/132 کیلوولت ایستگاه کنگان بر اثر تریپ رله بوخهلس ترانس نولساز2 بار قطع می گردد. در این خصوص بررسی هایی صورت پذیرفت تا نهایتاً علت مشخص گردید.

اولاً: قبل از تریپ آلارم ظاهر نشده است که نشان دهنده ی عملکرد کاذب و یا اشکال کنتاکت آلارم رله می باشد.

ثانیاً: هنگام کنترل رله مشخص گردید که هیچ هوا یا گازی درون رله بوخهلس جمع نشده است. لذا احتمال اشکال رله افزایش یافته است.

در مرحله ی بعدی سیمهای ترمینال آلارم و تریپ رله بوخهلس باز گردیدند تا کنتاکت آنها از نظر قطع و وصل چک شود. که موردی مشاهده نگردید. منتها هنگام تست مقاومتی عایق مشخص گردید که مقاومت عایقی بین کنتاکت و بدنه رله بوخهلس صفر می باشد و همین موضوع باعث عملکرد اشتباه رله شده است.

ديفرانسيل:

رله ديفرانسيل جريان هاي دو طرف ترانس را با در نظر گرفتن نسبت تبديل و نوع اتصال مي سنجد و مقايسه مي كند.

همانطور كه مي دانيد مجموع جريان هاي ورودي و خروجي ترانس بدون عيب با در نظر گرفتن نسبت تبديل آن بايد صفر باشد.

با اين تفسير ، صفر نشدن مجوع جريان هاي دو طرف ترانس نشانه اي از اتصال داخلي ترانس مي باشد. اين اتصالي ممكن است دو طبقه يا سه طبقه باشد.در ضمن اتصال حلقه نسبت تبديل را تغيير داده و ممكن است تعادل جريان را در دو طرف ترانس به هم بزند. در اتصال زمين دوبل در صورتي كه يك اتصالي در داخل و ديگري خارج ترانس باشد عمل كردن و جواب دادن رله بستگي به طرز اتصال رله ديفرانسيل دارد.

از آنجا كه جريان هاي دو طرف ترانس توسط رله ديفرانسيل با هم مقايسه مي شوند بايد ترانس هاي جرياني كه كه در دو طرف فشار قوي و فشار ضعيف بسته مي شود مي شوندبه طريقي انتخاب شوند كه جريان هاي زكوندر ترانس هاي جريان دو طرف ترانس از نظر قدر مطلق و فاز با هم كاملاً برابرباشد.

جريان ها از نظر قدر مطلق زماني با هم برابر مي شوند كه نسبت ضريب تبديل ترانس هاي جريان دو طرف فشار قوي و فشار ضعيف برابر با عكس ضريب تبديل ترانس قدرت باشد.

رله ی دیفرانسیل یک رله ی حفاظتی با ناحیه ی محدود می باشد یعنی به خطاهای داخل محدوده ی خود پاسخ می دهد و در مقابل خطاهای خارج از محدوده حفاظت عکس العمل نشان نمی دهد. بنابراین تاخیر زمان در این رله نیاز نمی باشد.

کاربرد رله ی دیفرانسیل بیشتر در حفاظت ترانس فورماتورها، ژنراتورها، الکتروموتورها و در برخی موارد روی باسبار می باشد.

انتخاب رله دیفرانسیل جهت حفاظت ترانسفورماتور:

در انتخاب رله دیفرانسیل جهت حفاظت ترانسفورماتورها بایستی موارد زیر را در نظر گرفت:

1ــ نسبت تبدیل ترانسفورماتور: چون مقدار جریان اولیه و ثانویه ترانسفورمانورها یکسان نمی باشد بایستی در انتخاب نسبت تبدیل CTها دقت نمود و طوری انتخاب شوند که تعادل در جریان ورودی رله حفظ شود.

2ــ گروه اتصال: چون هر ترانسفورماتور دارای گروه اتصال خاصی است بنابراین، اختلاف فازی بین جریان اولیه و ثانویه وجود دارد. لذا بایستی اتصالات CTها را طوری انتخاب نمود که اثر این اختلاف فاز ازبین برود. مثلاً چنانچه ترانس قدرت به صورت اتصال ستاره ـــ مثلث می باشد بایستس CTها را به صورت مثلث ـــ ستاره بست تا اختلاف فاز از بین برود.

خطای رله دیفرانسیل:

رله دیفرانسیل شرح داده شده در بالا دربعضی مواقع اشتباهاً فرمان قطع صادر کرده و باعث قطع بی مورد دستگاه حفاظت شده می گردد. این موارد که خطای رله ی دیفرانسیل نامیده می شود

عبارتند از:

1ــ اشباع مدار مغناطیسی ترانسهای جریان در حین اتصال کوتاه

2ــ وجود تاپ چنجر در ترانسفورماتورها (خطای نسبت تبدیل)

3ــ جریان هجومی (Inrush Current)

1ــ اشباع مدار مغناطیسی ترانسهای جریان در حین اتصال کوتاه:

دراثرعبورجریان زیاد ناشی ازاتصال کوتاه خارج ازمحدوده حفاظت، ترانسهای جریان به اشباع می رسند به علت عدم تطبیق منحنی مغناطیسی دوترانس جریان درناحیه اشباع، اختلافی در مقدار جریانهای ثانویه بوجود می آید. این اختلاف جریان با وجود مساوی بودن جریانهای اولیه، به علت اشباع ترانسهای جریان به وجود می آید و باعث عمل کردن رله در برابر اتصالی های خارج از محدوده حفاظتی می شود. برای جلوگیری از عملکرد رله دیفرانسیل در برابر اتصالی های خارج از محدوده، رله را پایدار می سازند. بدین ترتیب که از سیم پیچ هایی استفاده می کنند که نیروی مقاومی در مقابل نیروی عمل کننده بوجود می آورد که درحالت های اتصالی خارج از محدوده مقدار نیروی مقاوم از نیروی عمل کننده بیشتر می باشد و مانع از عمل کردن رله می گردد.

2ــ وجود تاپ چنجر در ترانسفورماتورها (خطای نسبت تبدیل):

تاپ چنجر در ترانسهای قدرت در اصل باعث تغییر نسبت تبدیل ترانس در شرایط مختلف می شود. از طرفی همانطور که در قسمت ترانس جریان کمکی توضیح داده شد در حفاظت ترانس قدرت جهت جبران نسبت تبدیل از ترانس جریان کمکی استفاده می شود که محاسبه ی نسبت تبدیل آن بر اساس نسبت تبدیل نامی ترانس قدرت می باشد. بنابراین با تغییر نسبت تبدیل ترانسفورماتور بر اثر تغییر پله تپ چنجر مجدداً اختلاف فاز در دو جریان ثانویه به وجود آمده که باعث عملکرد رله می شود.

نسبت تبدیل ترانس جریان کمکی بر اساس نسبت تبدیل ترانس قدرت در تپ نرمال تعیین می شود، مثلاً یک ترانس قدرت MVA15 با نسبت تبدیل 20/63 کیلوولت در تپ نرمال 10 در ثانویه ترانس قدرت 433 آمپر و در اولیه ترانس قدرت 131 آمپر وجود دارد که با توجه به نسبت تبدیل ترانسهای جریان 20 و 63 کیلوولت، نسبت تبدیل ترانس جریان کمکی تعیین می شود. حال اگر تپ ترانس قدرت را از 10 به 15 تغییر دهیم و با فرض ثابت بودن جریا بار (433آمپر)، جریان اولیه بجای 131آمپر حالت قبل به 140 آمپر تغییر می کند. این تغییر باعث می شود که از رله جریان عبور کرده و عمل کند. لذا رله دیفرانسیل را جهت جلوگیری از این عملکرد اشتباه در اثر تغییرات تپ، تنظیم می نمایند (در صورتی که اختلاف جریانها از اختلاف ناشی از تغییرات تپ بیشتر شد رله عمل نماید).

3ــ جریان هجومی (Inrush Current):

در زمان وصل ترانسفورماتور قدرت به شبکه (ثانویه ترانس بی بار می باشد) جریان شدیدی که تا ده برابر جریان نامی نیز ممکن است برسد، از اولیه عبور می کند و پس از مدت کوتاهی به جریان بی باری که بسیار هم کوچک است می رسد (در این حالت چون ثانویه ترانس باز است هیچ جریانی از ثانویه عبورنمی کند). این جریان به جریان هجومی موسوم استو چون در این لحظه از ثانویه هیچ جریانی عبور نمی کند برای رله به منزله ی اتصال کوتاه داخل محدوده بوده و عمل خواهد نمود.

برای جلوگیری از عملکرد رله دیفرانسیل در برابر جریان هجومی دو روش زیر وجود دارد:

الف) ایجاد تاخیر زمانی درصدورفرمان رله: به دلیل اینکه جریان هجومی پس ازمدت کوتاهی از بین می رود می توان از یک المان تاخیری استفاده نمود. این عضو زمانی برای مدت بیشتر از زمان موج جریان هجومی تنظیم می شود و رله بر اثر این جریان عمل نخواهد کرد. اما به دلیل اینکه رله برای جریان اتصال کوتاه نیز همین مدت زمان تاخیر می کند و سپس فرمان قطع صادر می کند، باعث صدمه به ترانس می گردد و روش مناسبی نمی باشد.

ب) استفاده از هارمونی دوم: ازآنجایی که روش الف از نظر سرعت مناسب نبوده و حتی اگر تاخیر زمانی فقط در موقع وصل ترانس وجود داشته باشد باز چون امکان دارد ترانس در موقع وصل اتصالی داشته باشد با تاخیر مواجه خواهد شد و لذا روش فوق مناسب نمی باشد. روش دیگری که مورد استفاده قرار می گیرد استفاده از هارمونی نوع دوم می باشد. زیرا از تفاوتهای اساسی جریان هجومی با جریان اتصال کوتاه درصد هارمونی نوع دوم می باشد در جریان هجومی حدود 60% هارمونی دوم وجود دارد و در جریان اتصالی حدود 3% هارمونی دوم وجود دارد. لذا اگر در رله نیروی مقاومی از هارمونی دوم بوجود آید در جریان هجومی بدلیل بزرگ بودن مقدارآن از عملکرد رله جلوگیری خواهد شد.

عملکرد رله دیفرانسیل:

رله دیفرانسیل یکی از مهمترین رله های نصب شده بر روی ترانس قدرت می باشد و در صورت عملکرد باعث قطع کامل ترانس می گرد. از آنجایی که این رله بسیار دقیق می باشد و عملکرد آن نشانه وجود خطا در محدوده حفاظتی می باشد لذا درصورت عملکرد رله به هیچ عنوان نبایستی اقدام به وصل ترانس نمود مگراینکه گروه تعمیرات آزمایشات لازم را انجام داده و مجوزلازم جهت وصل ترانس داده شود.

　

تركيب رله ديفرانسيل با رله زماني:

در اين طريقه رله ديفرانسيل با يك رله زماني مجهز مي شود و زمان كار رله زماني قدري بيشتر از زماني انتخاب مي شود كه رله ديفرانسيل در اثر موج جريان زياد عمل مي كند.

به اين طريق كه هسته رله ديفرانسيل در اثر موج جريان ضربه اي جذب شده و سبب بستن مدار رله زماني مي شود. ولي قبل از اين كه رله زماني مدار رله قطع كننده ترانس را ببندد،موج جريان ضربه اي مستهلك شده و رله ديفرانسيل مدار رله زماني را مجدداً قطع مي كند. در نتيجه رله زماني مهلت كافي براي عمل كردن پيدا نكرده و به حالت اوليه خود بر مي گردد.

رله زماني مربوط به رله ديفزانسيل را مي توان بين حدود 3،0و2 ثانيه تنظيم كرد. استفاده از چنين رله اي باعث از بين رفتن حفاظت صحيح و قطع سريع ترانس در موقع عيب داخلي مي گردد. براي برطرف كردن اين عيب از رله زماني فقط در موقع وصل ترانس استفاده مي شود.

　

تفاوت رله ديفرانسل و REF :

استفاده از رله ی REF در ترانس هايی كه نقطه نول آنها به مقاومت زمين شده مناسب تراست رله ی REF بسيار حساس ترازرله ديفرانسيل بوده و پوشش بيشتری به سيم پيچ می دهد. بنابراين بهترين حفاظت برای سيم پيچ بوده و پوشش بیشتری به آن می دهد. بنابراين بهترين حفاظت برای سيم پيچی مثلث ترانس های ستاره به مثلث كه توسط ترانس زيگزاگ زمين شده، حفاظت REF خواهد بود. با توجه به اين كه در تنظيم رلهREF خطای ناشی از تپ چنجر تأثير ندارد لذا تنظيم رله REF حساس تر می شود. و مقدار بيشتری از سيم پيچ ترانس را حفاظت می كند.

حفاظت های پشتيبان ترانس :

كليه اشكالاتی كه در خارج از ترانس و در شبكه متصل به آن اتفاق می افتد بايستی تشخيص داده شده و قبل از آنكه بتواند آسيبی به ترانس وارد نمايد قطع گردد. علاوه بر اين اگر به هر دليلی رله های اصلی ترانس مثل رله ديفرانسيل يا REF خراب بوده و عمل نكنند اين وظيفه رله های پشتيبان است كه عمل نموده و از بروز خسارت های بيشتر جلوگيری نمايد.

رله ديستانس:

اين رله، اتصال كوتاه نزديك به مولد را سريع تر و اتصال كوتاه در فاصله دورتر قطع مي كند. زيرا در اين رله عامل مؤثر مقاومت محل اتصالي و مولد مي باشد.

از آنجا كه فاصله ي دو رله ي ديستانس كه در يك پست تبديلگاه نصب شده است نسبت به نيروكاه برابر ويكسان مي باشد ، براي اين كه اتصال كوتاه در سيم رابط بين دو شين را رله مربوط به آن قطع كند و رله بعد از شين ها فرمان قطع راصادر نكند بايد از توان اتصال كوتاه نيز كمك گرفته شودو به عبارت ديگربايد رله قادر به تشخيص حهت جريان اتصال كوتاه نيز باشد.به اين ترتيب بايد آن رله اي فرمان قطع را صادر كند كه جهت انرژي اتصال كوتاه در سيم مربوط به آن از شين، به طرف محل اتصال كوتاه در سيم باشد.به اين جهت بايد رله ديستانس به يك عضو جهت ياب نيز مجهز گردد.

زمان قطع در رله هاي ديستانس امروزي متناسب با فاصله محل اتصالي از مولد به طور يكنواخت زياد نمي شود. بلكه اين تغييرات جهشي و پله اي شكل انجام مي شود و فاصله محل خطا توسط سنجش مقاومت سيم بين محل خطا و محل نصب رله معين مي شود. در موقع اي كه در يك شبكه طولاني چندين رله ديستانس به كار رفته باشد به محض اينكه اتصالي در شبكه به وجود آمد، رله هايي كه در جهت انرژي اتصال كوتاه هستند شروع به كار مي كنند و عضو سنجشي آنها مقدار مقاومت بين محل نصب رله و محل اتصالي را مي سنجد و چون اولين رله ي دو طرف محل اتصال كوتاه كمترين مقاومت را مي سنجد و زمان قطع آن نيز متناسب با مقاومت سنجيده شده از بقيه ي رله ها كمتر است در كوتاه ترين مدت، كليد مربوط را قطع مي كند.

بعد از قطع شدن محل اتصالي،بقيه ي رله ها به محل قبلي خود برمي گردندو از كار باز مي ايستند.

رله ديستانس داراي اين مزيت است كه اولاً شبكه اتصالي شده را در كوتاه ترين مدت ممكن به طور سلكتيو مشخص و از شبكه جدا مي كند و در ثاني اگر نزديكترين رله به محض اتصالي عمل نكرد، رله بلافاصله بعد آن عمل مي كند و به طور خود كار شبكه داراي يك يا چند رله رزرو نيز مي شود بدون اينكه رله رزروي در شبكه نصب شده باشد.

رله ديستانس بهترين رله براي حفاظت شبكه هاي انتقال انرژي مي باشد زيرا فقط به وسيله چنين دستگاهي هر نوع اتصالي در هر كجاي شبكه در كمترين مدت قطع مي شود و به همين جهتبراي حفاظت شبكه هاي فشار قوي و فشار متوسط از رله ديستانس استفاده مي شود.

اين رله براساس سنجش فاصله يا به عبارت بهتر امپدانس فاصله عمل می كند. معمولاً هر رله ديستانس دارای سه محدوده عمل كرد ميباشد كه با زونهای Z1، Z2وZ3 نشان داده می شوند. در صورتی كه رله بتواند ناحيه پشت خود راحفاظت نمايد در اين صورت رله دارای ZR يا زون برگشتی می باشد. همانطور كه مشخص شد، خط دارای سه قسمت می باشد، معمولاً 80% قسمت اول خط بوسيله زون يک حفاظت شده و تمام قسمت اول بعلاوه 20% قسمت دوم بوسيله زون دوم حفاظت شده و تمامی قسمت اول و دوم بعلاوه 20% قسمت سوم خط بوسيله زون سوم حفاظت می شود در صورتيكه زون معكوس برای رله داشته باشيم بنا براين زون سوم ناحيه معكوس يا به عبارت ديگر پشت رله را تا 20% خط می بيند. زمان های اول، دوم و سوم با هم متفاوت بوده،ZR هم زمانش با Z3 يكسان می باشد. یا به عبارتی دررله دیستانس زمان قطع تابع مقاومت طول سیم می باشد. بنابراین هرچه محل اتصالی دورتر ازرله دیستانس باشد مقاومت سیم بیشترمی شود.

عوامل مؤثر در رله دیستانس:

1- مقاومت ظاهری (امپدانس):

2- هدایت ظاهری (ادمیتانس):

3- مقاومت اهمی (رزیستانس):

4 - هدایت اهمی (کندوکتانس):

5- مقاومت غیر اهمی (راکتانس):

6- هدایت غیر اهمی (سوپستانس):

7- امپدانس مخلوط :

از رله دیستانس برای حفاظت ژنراتور، ترانسفورماتورو شبکه استفاده می شود.

رله ولتمتری: در شبکه ها و مدارهای الکتریکی اغلب افت ولتاژ و یا ازدیاد ولتاژ پیش می آید که هر دو برای اغلب دستگاه های الکتریکی زیان آور است و باید دستگاه های الکتریکی در مقابل این تغییرات ولتاژ، حفاظت شوند. این دو نوع رله را رله افت ولتاژ و رله ازدیاد ولتاژ می نامیم.

1- رله افت ولتاژ: رله افت ولتاژ شبیه رله جریانی است و اغلب بصورت رله الکترومغناطیسی ساخته می شود. رله الکترومغناطیسی بر اساس نیروی بوبین جریان دار بر روی قطعه آهن متحرک ساخته شده است. در رله افت ولتاژ، هسته آهن ربا تا موقعی که ولتاژ از حد مجاز و معینی کمتر نشده باشد به حالت جذب باقی می ماند و به محض افت ولتاژ، رها و سبب بستن کنتاکت به خصوصی می شود که به مدار فرمان متصل است. رله افت ولتاژ الکتریکی معمولاً به محض رسیدن ولتاژ به 70% ولتاژ نامی شروع به کار می کند. رله افت ولتاژ دارای انواع مختلفی به شرح زیر می باشد:

1-1- رله افت ولتاژ برای جریان دائم: این رله اغلب برای به کار انداختن دستگاه خبر و یا قطع کلید در موقع افت ولتاژ شبکه از مقدار معیین و پیش تنظیم شده ای به کار برده می شود. ضریب جذب این رله زیاد و مورد استفاده آن در کار بدون تأخیر است. به محض رسیدن شدت فشار به حد معین، هسته آهن رله رها و سبب بستن مدار لامپ و زیگنال می شود. رها شدن هسته آن توسط نیروی کشش فنر مکانیکی انجام می گیرد.

برای کوچک کردن ضریب جذب رله که اغلب خیلی ضروری است از یک مقاومت اهمی که در مدار رله ولتمتری قرار می گیرد استفاده می شود. این مقاومت در موقع رها شدن هسته متحرک رله، اتصال کوتاه می شود. برای تأخیر در کار رله و یا تأخیر در قطع مدار جریان دائم، از یک عضو زمانی استفاده می شود.

2-1- رله افت ولتاژ برای جریان متناوب: در این رله، قطع کننده توسط جریان دائم از یک مدار فرعی نیرو می گیرد. برای موقعی که از رله به عنوان رله تأخیر یا زمانی استفاده شود باید یک عضو زمانی نیز به آن اضافه گردد.

3-1- رله افت تأخیری: این وسیله حفاظتی یک رله ولتمتری است که زمان قطع آن تابع اختلاف سطح الکتریکی می باشد و هر چه افت ولتاژ بیشتر، زمان قطع کوتاهتر می باشد. رله افت ولتاژ تأخیری معمولاً از نوع اندکسیونی است. رله اندکسیونی رله ای است که قسمت گردان آن در اثر نیروی بین بوبین جریان دار ثابت و جریانی که توسط حوزه بوبین ثابت در بوبین، سیم هادی متحرک، القا می شود به گردش در می آید. بطوریکه در موقع افت ولتاژ نیروی نگهدارنده صفحه دوار رله از نیروی الکترومغناطیسی بیشتر می شود و صفحه را بطرف خود می کشد و باعث گرداندن صفحه می گردد. سرعت گردش صفحه بستگی مقدار افت ولتاژ دارد بطوریکه هر چه افت ولتاژ بیشتر باشد، صفحه سریعتر می گردد و در زمان کمتر، رله مدار را قطع می کند. اگر در ضمن حرکت صفحه به علت افت ولتاژ، ولتاژ ثابت بماند، صفحه تا آخر مسیر خود به حرکت ادامه می دهد و سبب وصل کنتاکت فرمان می شود. در صورتی که در ضمن گردش صفحه ولتاژ مجدداً به مقدار نرمال و واقعی خود برگردد صفحه از حرکت باز می ماند و با محل اولیه سکون خود باز می گردد.

4-1- رله افت ولتاژ زمانی: اصول کار رله زمانی شبیه رله افت ولتاژ تأخیری است با این تفاوت که این رله با یک عضو زمانی نیز مجهز می باشد، عضو سنجشی این رله، به محض رسیدن ولتاژ به مقدار قابل تنظیم و پیش تعیین شده ای، عضو زمانی را به کار می اندازد. عضو زمانی پس از گذشت زمان تنظیم شده و کاملاً مشخصی توسط عضو قطع کننده کلید اصلی را قطع می کند، لذا زمان قطع کلید در این نوع رله بستگی به ولتاژ ندارد و از آنجا که عضو زمانی رله درست در موقعی که ولتاژ کم شد باید کار کند، لذا عضو زمانی این دستگاه نمی تواند از جریان سنجش فرمان بگیرد، پس نمی تواند ساعت الکتریکی با موتور سنکرون باشد و به این جهت در رله افت ولتاژ زمانی از عضو زمانی استفاده می شود که بطور مکانیکی کار کند و یا از یک شبکه جریان دائم فرعی نیروی لازم را دریافت نماید. رله افت ولتاژ، بخصوص رله تأخیری برای حفاظت موتورها و مبدل ها به کار برده می شود تا بتوان در موقع کم شدن ولتاژ یا قطع ولتاژ آنها را از مدار خارج کرد. رله افت ولتاژ زمانی یا تأخیری باید موقعی مدار را قطع کند که فشار الکتریکی شبکه چندین ثانیه متوالی قطع شده باشد و یا اصولاً بخصوص برای حفاظت موتورها بسیار لازم و مهم است. رله افت ولتاژی که بلافاصله پس از افت ولتاژ کار می کند و عامل زمان در آن دخالت ندارد، جهت حفاظت موتورها به کار برده نمی شود. برای حفاظت موتورهای آسنکرون با رتور سیم پیچی شده پس از قطع کوتاه مدت برق، باید جاروها دوباره به محل ابتدایی قبل از راه انداختن موتور برگردانده شود و سیم پیچی موتور از حالت اتصال کوتاه خارج گردد تا از سوختن و زیان دیدن سیم پیچی استاتور موتور جلوگیری شود.

2- رله ازدیاد ولتاژ: عضو سنجشی رله ازدیاد ولتاژ دارای بوبینی است که بر روی ولتاژ بسته می شود و به همین علت یک رله ولتمتری است. به علت اینکه رله چرخشی دارای خواص خوب در موقع قطع می باشد از آن به عنوان رله ازدیاد ولتاژ استفاده می شود. رله ازدیاد ولتاژ پریمر تقریباً بدون استفاده می باشد ولی رله زکوندر آن که ولتاژ نامی ترانسفورماتور یعنی V100 است مورد استعمال زیاد دارد. این رله برای ولتاژهای 8/0 تا 2 برابر ولتاژ نامی قابل تنظیم است. رله ازدیاد ولتاژ احتیاج به عضو زمانی ندارد و اگر برای منظور خاصی احتیاج به تأخیر در قطع باشد از یک رله زمانی استفاده می شود. مورد استفاده اصلی رله ازدیاد ولتاژ در حفاظت ژنراتورها و شبکه است.

رله جریان زیاد: فقط در صورتی می توان تنها به کمک سنجش جریان، شبکه ای را بطور موضعی و سلکتور حفاظت کرد که جریان در محل اتصالی و خطا، بزرگتر از بقیه قسمت های شبکه باشد. رله جریان زیاد دارای دو نوع است.

1- رله جریان زیاد تأخیری: در این نوع رله جریان زیاد، زمان قطع با شدت جریان نسبت عکس دارد یعنی هرچه جریان بیشتر شود زمان قطع کمتر می شود و برعکس. رله های جریان زیاد تأخیری دارای این عیب هستند که منحنی مشخصات آنها در جریان های خیلی زیاد تقریباً مماس با هم می شوند و ممکن است منحنی مشخصات دو رله مختلف همدیگر را قطع کنند. در اینصورت این دو رله سبب قطع بی موقع و غلط در جریان های زیاد می شوند. این حالت بیشتر در مواقعی که دو رله جریان زیاد تأخیری ساخت کارخانه های مختلف برای حفاظت شبکه، بطور متوالی استفاده شده باشد، روی می دهد.

2- رله جریان زیاد زمانی: در صنعت حفاظت تأسیسات برقی رله هایی به کار برده می شود که زمان قطع رله تابع شدت جریان نمی باشد بلکه مقداری ثابت و قابل تنظیم است. چنین رله ای را رله جریان زیاد زمانی می نامند. در این نوع رله، زمان کمیت سنجشی است. بنابراین جریان مشخص و معینی که قبلاً تنظیم شده است باعث به کار انداختن یک سیستم زمانی می شود و فرمان قطع پس از سپری شدن زمان معین تنظیم شده توسط سیستم زمانی به قطع کننده کلید اصلی داده می شود. رله جریان زیاد زمانی بیشتر در شبکه های شعاعی کاربرد دارد.

موارد استفاده رله جریان زیاد:

از این رله برای حفاظت ژنراتور، ترانسفورماتور و شبکه استفاده می شود

　

　

رله فوق جرياني : Over Current relays

اصول رله هاي فوق جرياني:

در اين رله ها يك ديسك آلومينيومي مي تواند در حوزۀ مغناطيسي يك فاصلۀ هوايي كه عامل بوجودآورده اين حوزه مي تواند جريان و يا ولتاژ يا تركيب دو تا باشد. عامل بوجود آورنده فلو جرياني است كه در سيم پيچ A جاري مي شود

واحدهاي تشخيص دهندۀ يك رلۀ فوق جرياني:

1- واحد آني : در صورتي كه جريان خيلي شديد روي شبكه حادث شود فرمان تريپ بصورت آني صادر مي شود و اساس كار بدين صورت است كه وقتي جريان خيلي شديد باشد فلوي بوجود آمده در هسته باعث بوجود آمدن نيروي الكترومغناطيسي شده و در نتيجه سبب جذب اهرمي مي گردد و جذب اين اهرم باعث بسته شدن كنتاكت ودر نتيجه فرمان قطع صادر مي شود اين واحد بصورت عنصري از جريان تنظيمي بصورت X In است.

2- واحد جرياني : در صورتي كه مقدار جريان ورودي به رله از ميزان جريان تنظيمي واحد آني كمتر ولي از مقدار جريان تنظيمي واحد جرياني بيشتر باشد اين واحد پيك آپ كرده و باعث فعال شدن واحد جرياني مي گردد.

3- واحد زماني: پس از اينكه واحد جرياني پيك آپ كرد واحد زماني فعال مي شود و پس از سپري شدن زمان تنظيمي Time Dealy فرمان تريپ صادر مي شود آنچه در واحد زماني تنظيم مي شود پارامتري است بنام T.M.S( ضريب تنظيم زماني) كه در رله هاي الكترومغناطيسي با تغيير فاصلۀ كنتاكتهاي ثابت و متحرك و رله هاي الكترونيكي با تغيير يك المان مثل يك مقاومت صورت مي گيرد.

　

رله جهت ياب:

براي كنترل و سنجش جهت توان و نيرو در شبكه الكتريكي ويا قسمتي از شبكه جريان متناوب از رله جهت ياب استفاده مي شود.تعيين جهت نيرو براي حفاظت محلي در اغلب شبكه ها كاملاً ضروري و لازم است. به كمك رله جهت ياب مي توان فقط آن قسمت از شبكه كه خسارت ديده و معيوب شده است از مدار خارج كرد. حتي مي توان از اين رله جهت حفاظت ژنراتور و توربين در موقع برگشت وات و نيرو استفاده كرد.

در جريان دائم براي تعيين و مشخص كردن جهت نيرو تنها سنجش جريان كافي است و احتياجي به سنجش توان ندارد.

در صنعت حفاظت،رله جهت ياببراي تعيين محل اتصال كوتاه و يا محل اتصال زمين در كنار رله ي جريان زياد نصب مي شود.با اين كه رله حهت ياب در هر دو حالت (اتصال كوتاه و اتصال زمين)جهت توان يا جهت جريان را مشخص مي كند، ولي شرايط كار رله براي اين دو حالت به كلي با هم متفاوت است. زيرا در محل اتصال كوتاه، ولتاژ صفر و جريان بسيار بزرگ استلذا نزديك ترين رله به محل اتصال كوتاه داراي ولتاژ كم و جريان زياد مي باشد. در صورتي كه بر عكس در موقع اتصال به زمين شدن شبكه،رله داراي ولتاژي بيشتر از ولتاژ نامي شبكه (ولتاژ جابه جا شده)و جرياني معادل مجموع جريان شبكه مي باشد . در اين صورت نزديك ترين رله بهمحل اتصال زمين درراي جريان كم و ولتاژ زياد مي باشد.

رله كمكي:

رله ي سنجشي اغلب در موقعي كه خطائي در شبكه پيش مي آمد عامل بستن كليد يا كنتاكتي است كه توسط آن مدار فرمان قطع بسته مي شود، زيرا نيروي مكانيكي رله ي سنجشي براي قطع كردن كليد هاي قدرت با فنر هاي سنگين و محكم به هيچ وجه كافي نمي باشد. از اين جهت است كه رله سنجشي مستيماً كليد قدرت را قطع نمي كند،بلكه موجب تحريك رله ديگري به اسم رله فرعي يا رله كمكي مي شود.

اين رله داراي مدار تغذيه ي جداگانه و مستقلي است و به وسيله جريان دائم با فشار 110ولت تغذيه مي شود و داراي چنان نيرويي است كه مي تواند كليد هاي فشار قوي با قدرت زياد را قطع و وصل كند در ضمن مي توان از رله كمكي براي نشان دادن نوع خطا نيز استفاده كرد.

يك رله حفاظتي اغلب براي اين كه بتواند وظيفه محافظت خود را بنحو كامل انجام دهد، بايد از تعداد زيادي رله سنجشي و رله كمكي و ترانس جريان و ولتاژ ومقاومت سري و يكسو كننده تشكيل شده باشد. اين رله هاي مختلف اعضاي يك رله كامل را تشكيل مي دهد. اين اعضا بر حسب عملي كه انجام مي دهند به نام هاي مختلف از قبيل عضو تحريك كننده، عضو جهت دعنده،عضو خبردهنده و غيره مشخص مي شوند.