همه ما خواهان یک سیستم الکتریکی هستیم که بدون مشکل کار کند، خواه این دستگاه در خانه باشد و یا در محل کار یا هر جای دیگر. یک مشکل و خطای الکتریکی می‌تواند اجزای سیستمی مانند تابلو برق را تحت تأثیر قرار دهد و مشکلات دیگری نیز ایجاد کند. رله حفاظت به منظور تشخیص هرگونه عیب و نقص در سیستم و جلوگیری از بروز آسیب های ناشی از آن در مدار قرار می‌گیرد. در این مقاله در وبلاگ فرنام الکتریک با ما همراه باشید تا درباره این وسیله الکتریکی ضروری، اطلاعات مفید و بروز کسب نمایید.
رله حفاظتی چیست؟
هنگامی که ولتاژ یا دمای جریان برق بیش از حد مجاز تغییر میکند، رله ها با قطع کردن بخشی از مدار از دستگاه های مصرف کننده حفاظت می‌کنند. رله این کار را با استفاده از بازکردن کلیدهای قدرت انجام می‌دهد.
به صورت کلی میتوان گفت که این دستگاه از مصرف کننده‌های برق در برابر تغییرات کمیت های الکتریکی و فیزیکی محافظت لازم را به عمل آورده و دستگاهی که منجر به وجود این تغییرات شده است را به طول کلی از مدار خارج میکند. در این نوشته برخی از ویژگی‌های رله ها را مقایسه کرده و انواع آن را ذکر می‌کنیم.
دلایل اتصالی در تابلو برق
برخی از عوامل که منجر به ایجاد اتصالی می‌شود، درونی و برخی بیرونی هستند.
عوامل بیرونی : عوامل بیرونی زیاد هستند و تاثیرات بسیار زیادی هم بر شبکه ها دارند. یکی از مهم ترین آن ها رعد و برق است. از دیگر عوامل اضافه ولتاژ است که سبب می‌شود تا گرمای زیاد تولید شود. پدیده های طبیعی دیگری مانند افتادن درختان، پرنده ها، برف و بوران، توفان های سهمگین. هنگامی که یکی از این عوامل رخ می‌دهد با بروز اتصالی جریان در یک نقطه افزایش پیدا کرده و گرما زیاد شده و آتش سوزی رخ می‌دهد.
عوامل درونی: سامانه های توزیع و خطوط انتقال انرژی به این شیوه دچار آسیب می‌شوند. مثلا بافت قدیمی عایق ها و چیده نشدن درست آن ها، بافت قدیمی جداکننده ها در ژنراتور، خطوط و کابل ها و همچنین تراسفورماتورها.
نحوه کار رله حفاظت در تابلو برق
رله محافظت می‌تواند پیکربندی الکتریکی سیستم را اندازه گیری کرده و تشخیص دهد که آیا سیستم دارای شرایط معیوب است یا خیر. برخی از متغیرهای یک سیستم الکتریکی ممکن است شامل فرکانس ، ولتاژ ، جریان ، مقاومت و راویه فاز باشند. هنگامی که مقدار یک متغیر عوض شود، یک سیگنال خطا به رله حفاظت ارسال می شود. هنگامی که رله حفاظت خطایی را تشخیص می‌دهد ، به طور خودکار عمل نموده و مسیر circuit breaker را می بندد. به این ترتیب مدار معیوب از سیستم جدا شده و مدارشکن باز می شود.
![]()
موارد استفاده از رله حفاظت
این لوازم و وسایلی که توضیح آن داده شد نیازمند حفاظت هستند زیرا اگر خطایی بر روی خط فشار قوی اتفاق بی افتد علاوه بر امکان اتش سوزی خسرات بسیار زیاد و جبران ناپذیری ایجاد میکند که وجود حفاظت را بسیار ضروری میکند.
حفاظت رله ها را میتوان به 6 صورت کلی تقسیم بندی کرد
- حفاظت کابل و خط
- حفاظت ترانس
- حفاظت موتور
- حفاظت ژنراتور برق
- حفاظت باسبار
- حفاظت سیستمها قدرت
انواع رله حفاظت
رله های حفاظتی در انواع مختلفی وجود دارند که هر کدام برای تشخیص یک نوع خاص از خطا طراحی شده اند. برخی از انواع رایج رله های حفاظتی عبارتند از:
- رله جریان بیش از حد (Overcurrent relay) : این رله ها برای تشخیص جریان بیش از حد در یک مدار استفاده می شوند.
- رله ولتاژ بیش از حد (Overvoltage relay) : این رله ها برای تشخیص ولتاژ بیش از حد در یک مدار استفاده می شوند.
- رله افت ولتاژ (Undervoltage relay) : این رله ها برای تشخیص افت ولتاژ در یک مدار استفاده می شوند.
- رله اتصال کوتاه (Short-circuit relay) : این رله ها برای تشخیص اتصال کوتاه در یک مدار استفاده می شوند.
- رله جریان برگشتی (Reverse current relay) : این رله ها برای تشخیص جریان برگشتی در یک مدار استفاده می شوند.
- رله دیفرانسیل (Differential relay) : این رله ها برای تشخیص جریان های غیرعادی در یک مدار استفاده می شوند.
مزایای استفاده از رله حفاظت در تابلو برق صنعتی
استفاده از رله حفاظت در مزایای زیادی دارد، از جمله:
- افزایش ایمنی: رله های حفاظت می توانند از خرابی تجهیزات، آتش سوزی و آسیب های شخصی جلوگیری کنند.
- کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری: رله های حفاظت می توانند از خرابی تجهیزات جلوگیری کنند، که می تواند منجر به کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری شود.
- افزایش بهره وری: رله های حفاظت می توانند از خرابی تجهیزات جلوگیری کنند، که می تواند منجر به افزایش بهره وری شود.
مشخصات مهم برای یک رله حفاظتی
سرعت عملکرد:
میانگین زمانی بین تشخیص خطا و نشان دادن عکس العمل مناسب از سمت رله حفاظتی. این پارامتر در رله های حفاظتی بسیار حائز اهمیت است چون رله های حفاظتی هنگام خطا موظفند با سرعت هرچه تمامتر بخش های معیوب را از قسمت های سالم جدا نمایند.
حساسیت:
حداقل جریانی که رله نسبت به آن واکنش دارد.
پایداری:
عکس العمل درست رله حفاظتی در برابر کلیه خطاهای رخ داده در محدوده حفاظتی آن. این پارامتر به این باز میگردد که یک رله حفاظتی به تمامی خطاهایی که در محدوده حفاظتی خود به درستی عکس العمل نشان دهد و در مقابل خطاهای این محدوده عکس العملی نشان ندهد.
تشخیص و انتخاب در شرایط خطا:
تشخیص درست قسمت معیوب و جداسازی آن از شبکه. این پارامتر نیز بسیار مهم است زیرا در شبکه هایی که دارای چند باس بار و رله حفاظتی هستند هنگام وقوع خطا می باید قسمت معیوب به درستی تشخیص داده شده و از شبکه جدا گردد و قسمتهای سالم به کار خود ادامه دهد.
تفاوت رله جهت دار و غیر جهت دار چیست؟
رله های غیر جهت دار می توانند عیوب را در هر جهتی تشخیص دهند. این در حالی است که رله های جهت دار فقط خطاهای جلوی رله را تشخیص می دهند. معمولا از رله های غیر جهت دار استفاده می شود، زیرا می توانند خطاهای بیشتری را نسبت به رله های جهت دار تشخیص دهند و در سیستم های شعاعی استفاده می شوند.
نحوه انتخاب رله و ویژگی های مورد نیاز رله حفاظتی
در ادامه به طور مختصر به ویژگی های مهم یک رله خوب پرداخته شده است:
- گزینش پذیری: توانایی رله برای تشخیص قطعه معیوب و جدا کردن آن از بقیه سیستم را نشان می دهد. هر چه رله در گزینش پذیری دقت بالاتری داشته باشد، احتمال آسیب به مدار ها و سیستم ها کمتر خواهد بود. در نتیجه برای وسایل و مدار های برقی حساس، دقت به این گزینه حائز اهمیت است.
- سرعت: رله حفاظتی باید بتواند خیلی سریع بخش معیوب را از بقیه سیستم جدا کند. در غیر این صورت احتمال آسیب دیدن تجهیزات الکتریکی به دلیل جریان خطا وجود دارد.
- حساسیت: توانایی تشخیص خطا یا وضعیت غیر طبیعی در یک سیستم یا مدار الکتریکی از دیگر ویژگی های رله حفاظتی است.
- قابلیت اطمینان: اساس کار رله حفاظتی برای استفاده در شرایط از پیش تعیین شده است. بنابراین نباید هیچ گونه قطعی در این رله ها وجود داشته باشد
- سادگی: اگر رله حفاظتی ساده باشد، می توان آن را به راحتی نصب کرد. همچنین قابلیت اطمینان آن نیز بالاتر خواهد بود.
- صرفه اقتصادی: اگر دستگاهی که نیاز به محافظت دارد بسیار مهم است، هنگام انتخاب رله محافظ باید عوامل اقتصادی در نظر گرفته شود.
اگر رله های حفاظتی وجود نداشته باشند چه اتفاقی می افتد؟
هیچ سیستم الکتریکی بدون عیب و ایراد نیست و ممکن است در طول عمر و حین عملکرد با نقص یا آسیب روبرو شود. خطای سیستم های الکترونیکی عمدتا ناشی از خرابی عایق بوده و ممکن است در اثر افزایش طول عمر سیستم، جرقه و غیره رخ دهد. اگر در این شرایط هیچ حفاظتی وجود نداشته باشد، تجهیزات ممکن است آسیب ببینند.
در برخی مواقع حتی ممکن است باعث آتش سوزی و از دست دادن جان افراد شود. نحوه اتصال رله محافظ در یک سیستم الکتریکی به این صورت است که ترانسفورماتور در یک سیستم متصل شده و برای اندازه گیری جریان و ولتاژ استفاده می شود. رله با کمک ترانسفورماتور تغییرات جریان، ولتاژ، توان و غیره را تشخیص می‌دهد. اگر ایرادی وجود داشته باشد، رله آن قسمت را از بقیه سیستم جدا میکند.