رله حفاظتی و apc ups :
رله حفاظتی و apc ups دارای ویژگی هایی هستند که به بررسی آن می پردازیم. منظور از “یو پی اس APC” به طور کلی، دستگاههای منبع تغذیه بدون وقفه (UPS) است که توسط شرکت APC تولید و عرضه میشوند. این یو پی اسها برای محافظت از تجهیزات الکترونیکی در برابر مشکلات برق مانند:
- قطعی برق (Power Outages): مهمترین وظیفه یو پی اس، تأمین برق از باتری در زمان قطع برق است تا تجهیزات فرصت داشته باشند به صورت ایمن خاموش شوند یا تا زمان وصل مجدد برق به کار خود ادامه دهند.
- نوسانات ولتاژ (Voltage Fluctuations): شامل افزایش ناگهانی ولتاژ (Surges)، افت ولتاژ (Sags/Brownouts)، و افزایش یا کاهش مداوم ولتاژ (Over/Under-voltage).
- نویزهای الکتریکی (Electrical Noise): اختلالاتی که میتوانند بر عملکرد صحیح تجهیزات تأثیر بگذارند.
رله حفاظتی چیست؟
رله حفاظتی یک دستگاه الکتریکی است که برای تشخیص خطاها در سیستمهای قدرت الکتریکی و صدور فرمان قطع به کلیدهای قدرت (مدارشکنها) طراحی شده است. هدف اصلی آن محافظت از تجهیزات در برابر آسیب ناشی از جریانهای اضافه، ولتاژهای غیرعادی و سایر شرایط غیرعادی است. با تشخیص سریع خطا و ایزوله کردن بخش معیوب، رله حفاظتی از گسترش آسیب به سایر قسمتهای سیستم جلوگیری کرده و پایداری شبکه را حفظ میکند.
انواع رله حفاظتی کدام است؟
رلههای حفاظتی بر اساس اصل عملکرد، کمیتی که اندازهگیری میکنند و کاربردشان به انواع مختلفی تقسیم میشوند. در ادامه به معرفی برخی از مهمترین و رایجترین انواع رلههای حفاظتی میپردازم:
رلههای جریانی (Overcurrent Relays):
- کاربرد: این رلهها یکی از پرکاربردترین انواع رلهها هستند و برای محافظت در برابر جریانهای اضافه (مانند اتصال کوتاه) استفاده میشوند.
- نحوه عملکرد: افزایش جریان از یک مقدار از پیش تعیین شده را تشخیص داده و فرمان قطع صادر میکنند.
- انواع:
- رلههای جریانی آنی (Instantaneous Overcurrent Relays): بدون تأخیر زمانی قابل توجه، به محض رسیدن جریان به یک آستانه مشخص، عمل میکنند.
- رلههای جریانی با زمان معکوس (Inverse Time Overcurrent Relays): زمان عملکرد این رلهها با افزایش جریان، کاهش مییابد. به عبارت دیگر، هرچه جریان خطا بیشتر باشد، رله سریعتر عمل میکند. این نوع رلهها خود به انواع مختلفی مانند استاندارد معکوس (Standard Inverse)، بسیار معکوس (Very Inverse) و فوقالعاده معکوس (Extremely Inverse) تقسیم میشوند که هر کدام منحنی عملکرد جریان-زمان متفاوتی دارند.
- رلههای جریانی با زمان ثابت (Definite Time Overcurrent Relays): پس از تشخیص جریان اضافه، با یک تأخیر زمانی ثابت و از پیش تعیین شده عمل میکنند، فارغ از بزرگی جریان خطا.
رلههای دیفرانسیل (Differential Relays):
- کاربرد: برای حفاظت از تجهیزات مهم و گرانقیمت مانند ژنراتورها، ترانسفورماتورها و باسبارها استفاده میشوند.
- نحوه عملکرد: این رلهها اختلاف (دیفرانسیل) جریانهای ورودی و خروجی یک ناحیه حفاظتی را مقایسه میکنند. در حالت عادی، جریان ورودی و خروجی برابر است. هرگونه اختلاف قابل توجه نشاندهنده خطایی در داخل آن ناحیه است.
- مزیت: حفاظت بسیار سریع و انتخابی در برابر خطاهای داخلی.
رلههای ولتاژی (Voltage Relays):
- کاربرد: برای محافظت در برابر افزایش یا کاهش غیرعادی ولتاژ استفاده میشوند.
- انواع:
- رلههای کاهش ولتاژ (Undervoltage Relays): در صورت افت ولتاژ به زیر یک حد مشخص، عمل میکنند.
- رلههای افزایش ولتاژ (Overvoltage Relays): در صورت افزایش ولتاژ به بالای یک حد مشخص، عمل میکنند.
رلههای فرکانسی (Frequency Relays):
- کاربرد: برای محافظت در برابر تغییرات غیرمجاز فرکانس سیستم قدرت.
- نحوه عملکرد: تغییرات فرکانس را پایش کرده و در صورت انحراف از محدوده مجاز (مثلاً ۵۰ یا ۶۰ هرتز)، عمل میکنند. این رلهها برای حفظ پایداری شبکه در زمان افزایش یا کاهش بار بسیار مهم هستند.
رلههای امپدانسی/فاصلهای (Distance Relays):
- کاربرد: عمدتاً برای حفاظت از خطوط انتقال طولانی استفاده میشوند.
- نحوه عملکرد: این رلهها نسبت ولتاژ به جریان را در نقطه نصب خود اندازهگیری میکنند که معادل امپدانس خط تا نقطه خطا است. با توجه به امپدانس از پیش تعیین شده هر بخش از خط، میتوانند فاصله تا نقطه خطا را تخمین بزنند و در صورت وقوع خطا در محدوده حفاظتی خود، عمل کنند.
رلههای جهتدار (Directional Relays):
- کاربرد: در سیستمهای حلقهای یا شبکههای مش که جریان خطا میتواند از جهات مختلفی عبور کند، استفاده میشوند.
- نحوه عملکرد: علاوه بر بزرگی جریان یا ولتاژ، جهت جریان خطا را نیز تشخیص میدهند و تنها در صورتی عمل میکنند که جریان خطا در جهت از پیش تعیین شده باشد. این به افزایش انتخابپذیری حفاظت کمک میکند.
رلههای اضافه حرارت (Thermal Overload Relays):
- کاربرد: برای محافظت از موتورها و ترانسفورماتورها در برابر اضافه بار طولانی مدت که منجر به گرم شدن بیش از حد میشود.
- نحوه عملکرد: عملکرد آنها بر اساس اثر حرارتی جریان است و زمان عملکردشان تابعی از میزان اضافه بار و مدت زمان آن است.
رابطه یو پی اس و رله حفاظتی چیست؟
الف)حفاظت از UPS توسط رلهها:
- اضافه بار و اتصال کوتاه در خروجی UPS: خود UPS (مدار داخلی آن یا مدارهای تغذیه شده توسط آن) ممکن است دچار اتصال کوتاه یا اضافه بار شود. در اینجا، رلههای حفاظتی (معمولاً در تابلوهای توزیع خروجی UPS یا حتی مدارهای حفاظتی داخلی خود UPS) میتوانند عمل کرده و برای حفاظت از UPS و بارهای متصل به آن، مدار را قطع کنند.
- ولتاژ و فرکانس ورودی UPS: اگر برق ورودی به UPS دچار نوسانات شدید ولتاژ یا فرکانس شود که فراتر از توانایی اصلاح UPS باشد، رلههای حفاظتی میتوانند ورودی UPS را از منبع اصلی جدا کرده تا از آسیب به آن جلوگیری شود.
- حفاظت ژنراتور در سیستمهای دارای UPS و ژنراتور: در بسیاری از سیستمهای حیاتی، UPS به عنوان خط اول دفاع و ژنراتور به عنوان پشتیبان بلندمدت عمل میکند. رلههای حفاظتی نقش کلیدی در حفاظت از ژنراتور (در برابر اضافه جریان، کاهش ولتاژ، اضافه فرکانس و …) و نیز کنترل عملیات سنکرونسازی و سوئیچینگ بین منابع مختلف (برق شهر، UPS، ژنراتور) دارند.
ب) تأثیر UPS بر عملکرد رلهها (مخصوصاً در حالت باتری):
این یکی از مهمترین چالشها در طراحی سیستمهای حفاظتی است.
- جریان خطای پایینتر از UPS: وقتی UPS در حالت باتری قرار میگیرد و برق را تأمین میکند، ظرفیت تولید جریان اتصال کوتاه آن به مراتب کمتر از شبکه برق اصلی است. این موضوع میتواند برای رلههای جریانی (اورکارنت) مشکلساز باشد:
- عدم تشخیص خطا: جریان اتصال کوتاه تولید شده توسط UPS ممکن است به اندازهای نباشد که آستانه عملکرد رلههای اورکارنت (که برای جریانهای بالای شبکه اصلی تنظیم شدهاند) را تحریک کند. این به این معنی است که رله ممکن است خطا را “نبیند” و عمل نکند، در نتیجه خطا برای مدت طولانیتری در مدار باقی میماند و میتواند به کابلها و تجهیزات آسیب برساند.
- نیاز به تنظیمات خاص: برای رفع این مشکل، باید رلههای حفاظتی پاییندست UPS (در مدارهای تغذیه شده توسط UPS) با دقت بسیار بالا و بر اساس مشخصات جریان خطای UPS (که در دیتاشیت آن ذکر شده) تنظیم شوند. گاهی اوقات از رلههای بسیار حساستر یا روشهای حفاظتی جایگزین استفاده میشود.
- حفاظت افت ولتاژ (Undervoltage Protection): رلههای کاهش ولتاژ میتوانند به عنوان یک لایه حفاظتی مکمل عمل کنند. اگر جریان خطا به اندازهای نباشد که رله جریانی را تحریک کند، افت ولتاژ ناشی از خطا ممکن است توسط رله کاهش ولتاژ تشخیص داده شود و باعث قطع مدار شود.
- هماهنگی (Coordination): هماهنگی صحیح بین رلههای حفاظتی در تابلوهای توزیع و سیستم مدیریت توان UPS بسیار حیاتی است. این هماهنگی تضمین میکند که در صورت خطا، فقط بخش معیوب جدا شود و عملکرد UPS و تأمین بار حساس مختل نشود.
ج) استفاده از رلهها در مدارات کنترل و سوئیچینگ UPS:
- در خود UPS و تابلوهای جانبی آن، رلههای کنترلی (نه فقط حفاظتی) برای انجام عملیات سوئیچینگ بین منابع مختلف (برق شهر، اینورتر، بایپس)، کنترل شارژ باتری و سیگنالینگ وضعیتهای مختلف استفاده میشوند. اینها ممکن است رلههای الکترومکانیکی کوچک یا رلههای حالت جامد باشند که بخشی از مدار کنترلی UPS هستند.
شرکت آروند آویژه پارسیان در زمینه سرویس و نگهداری از یو پی اس های APC و MGE و هووآوی دارای خدمات بسیار جامعی می باشد که در صورت نیاز به مشاوره با متخصصان ما تماس حاصل نمایید.
