رله جریانی
رله‌های جریانی نقش محوری در سیستم‌های حفاظتی شبکه‌های قدرت ایفا می‌کنند. این رله‌ها به طور مداوم جریان عبوری از مدارهای الکتریکی را پایش می‌کنند و در صورت تشخیص هرگونه وضعیت غیرعادی مانند اضافه‌بار، اتصال کوتاه یا جریان نشتی، بلافاصله فرمان قطع سریع مدار را صادر می‌کنند. این عملکرد قاطع و به‌موقع، از آسیب‌های جدی به تجهیزات گران‌قیمت، بروز حوادث و اختلال در پایداری و عملکرد کلی شبکه جلوگیری می‌نماید.
برای مشاهده انواع رله کلیک کنید.
رله جریانی چیست؟
رله جریانی دستگاهی هوشمند در سیستم‌های حفاظتی الکتریکی است که وظیفه اصلی آن اندازه‌گیری و پایش مداوم جریان عبوری از یک مدار است. این رله بر اساس تنظیمات از پیش تعیین شده برای مقادیر جریان و زمان، در صورت تجاوز جریان از حد مجاز یا وقوع خطاهای مشخص، سیگنال لازم را برای قطع‌کننده مدار (کلید قدرت) ارسال می‌کند تا جریان برق در مدار متوقف شود.
برای نمونه‌برداری دقیق و ایمن از جریان‌های بالا در شبکه‌های قدرت، رله‌های جریانی همواره از ترانسفورماتورهای جریان (CT) استفاده می‌کنند. CTها جریان اصلی را به یک مقدار کوچک‌تر و قابل اندازه‌گیری تبدیل می‌کنند که برای ورودی رله مناسب است.
انواع اصلی رله‌های جریان
رله‌های جریانی بر اساس نحوه واکنش به مقدار جریان و زمان، به چندین دسته اصلی تقسیم می‌شوند:
رله اضافه‌جریان (Overcurrent Relay)
این رله‌ها برای تشخیص جریان‌های غیرعادی که از حد مجاز فراتر می‌روند، طراحی شده‌اند و شایع‌ترین نوع رله حفاظتی هستند.
لحظه‌ای (Instantaneous Overcurrent - IOC): این نوع رله بلافاصله پس از عبور جریان از یک مقدار آستانه تنظیم‌شده، و بدون تأخیر زمانی عمدی، فرمان قطع را صادر می‌کند. از آن‌ها برای حفاظت سریع در برابر خطاهای بزرگ و نزدیک به منبع استفاده می‌شود.
زمان‌معین (Definite Time Overcurrent - DTOC): در این رله‌ها، پس از اینکه جریان از مقدار آستانه تنظیم‌شده عبور کرد، رله با یک تأخیر زمانی ثابت و از پیش تعیین‌شده فرمان قطع را صادر می‌کند. این ویژگی امکان هماهنگی (Coordination) با سایر رله‌ها در نقاط مختلف شبکه را فراهم می‌کند.
زمان معکوس (Inverse Time Overcurrent - ITOC): این نوع رله دارای منحنی عملکردی است که در آن، هرچه مقدار جریان خطا بیشتر باشد، زمان تأخیر در قطع کمتر خواهد بود. این ویژگی باعث می‌شود که برای خطاهای بزرگ و خطرناک، قطع مدار سریع‌تر انجام شود، در حالی که برای اضافه‌بارهای خفیف، فرصت بیشتری برای عملکرد بدون قطع کامل مدار وجود داشته باشد. انواع مختلفی از منحنی‌های زمان معکوس وجود دارد (مانند Standard Inverse, Very Inverse, Extremely Inverse, Ultra Inverse).
رله تفاضلی (Differential Relay)
رله تفاضلی یک رله حفاظتی حساس و سریع است که برای تشخیص خطاهای داخلی در تجهیزات مهمی مانند ترانسفورماتورها، ژنراتورها، موتورهای بزرگ و باس‌بارها طراحی شده است. این رله با مقایسه جریان‌های ورودی و خروجی از یک منطقه حفاظت‌شده عمل می‌کند. در شرایط عادی و بدون خطا، جریان‌های ورودی و خروجی باید برابر باشند (یا تفاوت بسیار جزئی داشته باشند). اما در صورت وقوع خطای داخلی (مانند اتصال کوتاه در سیم‌پیچ ترانسفورماتور)، تعادل جریان‌ها به هم خورده و رله این اختلاف را تشخیص داده و فرمان قطع صادر می‌کند.
انواع رله تفاضلی:
با ضریب درصد (Percentage Differential): رایج‌ترین نوع است که به دلیل در نظر گرفتن یک درصد اختلاف جریان مجاز، از عملکرد ناخواسته ناشی از خطاهای کوچک یا خطاهای CT جلوگیری می‌کند.
با امپدانس بالا/پایین: بسته به طراحی و حساسیت مورد نیاز، رله‌های تفاضلی با امپدانس ورودی بالا یا پایین استفاده می‌شوند
منحنی‌ها و پارامترهای تنظیم
رله‌های جریانی، به ویژه رله‌های زمان معکوس، دارای منحنی‌های قطع مشخصی هستند که رفتار زمان-جریان آن‌ها را تعریف می‌کنند. انواع منحنی‌های قطع شامل Standard Inverse, Very Inverse, Extremely Inverse و Ultra Inverse می‌شود. هر یک از این منحنی‌ها سرعت پاسخ رله را در برابر سطوح مختلف جریان خطا تعیین می‌کنند.
پارامترهای مهمی در تنظیم رله‌های جریانی وجود دارد:
تنظیم جریان شروع به کار (Pickup Setting): حداقل جریانی که رله را فعال می‌کند.
ضریب زمانی (Time Multiplier Setting - TMS): پارامتری برای تنظیم میزان تأخیر زمانی در منحنی‌های زمان معکوس.
اهمیت حساسیت، دقت و پایداری (Stability): در تنظیم رله‌ها، این پارامترها حیاتی هستند. رله باید به اندازه کافی حساس باشد تا خطاهای واقعی را تشخیص دهد، دقیق باشد تا در زمان صحیح عمل کند، و پایدار باشد تا در شرایط غیر خطا (مانند جریان‌های گذرا در هنگام راه‌اندازی موتور یا وصل بار) به اشتباه عمل نکند.
کاربرد در سیستم قدرت
رله‌های جریانی به دلیل انعطاف‌پذیری و کارایی بالا، در حفاظت طیف وسیعی از تجهیزات و خطوط در سیستم قدرت مورد استفاده قرار می‌گیرند:
حفاظت خطوط انتقال و توزیع: رله‌های اضافه‌جریان برای حفاظت خطوط در برابر اتصال کوتاه فاز به فاز یا فاز به زمین و اضافه‌بار استفاده می‌شوند.
حفاظت ترانسفورماتورها: رله‌های تفاضلی برای حفاظت داخلی ترانسفورماتورها در برابر اتصال کوتاه سیم‌پیچ‌ها یا خطاهای هسته به کار می‌روند. رله‌های اضافه‌جریان نیز برای حفاظت پشتیبان (Backup Protection) استفاده می‌شوند.
حفاظت ژنراتورها و موتورها: رله‌های تفاضلی و اضافه‌جریان برای حفاظت ژنراتورها و موتورهای بزرگ در برابر خطاهای داخلی، اضافه‌بار و اتصال کوتاه استفاده می‌شوند.
حفاظت باس‌بارها (Busbars): رله‌های تفاضلی برای حفاظت سریع و انتخاب‌گرایانه باس‌بارها (شین‌ها) در پست‌های برق به کار می‌روند.
حفاظت خازن‌ها و راکتورها: در برابر اضافه‌جریان و اتصال کوتاه.
آزمون و نگهداری
برای تضمین عملکرد صحیح و قابل اعتماد رله‌های جریانی، انجام آزمون‌ها و نگهداری‌های منظم ضروری است:
تنظیم و آزمون منحنی: پس از نصب و در دوره‌های مشخص، منحنی عملکردی رله (به ویژه در رله‌های زمان معکوس) باید با استفاده از تجهیزات تست مناسب مورد آزمون قرار گیرد تا از صحت تنظیمات و عملکرد آن اطمینان حاصل شود.
بررسی CT و صحت عملکرد رله: ترانسفورماتورهای جریان (CT) باید به طور دوره‌ای برای اطمینان از صحت عملکرد و عدم اشباع بررسی شوند. همچنین، اتصال صحیح CT به رله و عدم وجود مدارهای باز در سیم‌پیچ ثانویه CT حیاتی است.
انجام آزمون‌های دوره‌ای: برای تضمین قطع سریع و انتخاب‌گرایانه رله در زمان وقوع خطا، آزمون‌های دوره‌ای عملکردی (Trip Test) باید به طور منظم انجام شوند. این آزمون‌ها شامل تزریق جریان خطا و بررسی زمان واکنش رله است.
نظارت بر آلارم‌ها و ثبت رویدادها: در رله‌های دیجیتال، آلارم‌ها و رویدادهای ثبت‌شده باید به طور منظم بررسی شوند تا مشکلات پنهان یا عملکردهای نامناسب شناسایی گردند.
جمع‌بندی
رله‌های جریانی به عنوان ستون فقرات سیستم‌های حفاظتی در شبکه‌های قدرت، نقشی بی‌بدیل در حفظ ایمنی، قابلیت اطمینان و تداوم کارکرد شبکه ایفا می‌کنند. با انتخاب صحیح نوع رله (اضافه‌جریان، تفاضلی و انواع زیرمجموعه آن‌ها) متناسب با کاربرد خاص (خط، ترانسفورماتور، ژنراتور و غیره) و تنظیم دقیق پارامترهای جریان و زمان بر اساس نیازهای شبکه، می‌توان عملکرد حفاظتی را بهینه‌سازی کرد. انجام آزمون‌های دوره‌ای و نگهداری منظم نیز برای تضمین عملکرد صحیح رله در لحظات حساس وقوع خطا ضروری است.
برای اطمینان از حداکثر ایمنی و قابلیت اطمینان سیستم برق خود، انتخاب رله جریانی متناسب با کاربرد خاص شما، تنظیم دقیق آن بر اساس مطالعات هماهنگی حفاظتی، و انجام آزمون‌های عملی دوره‌ای جهت اطمینان از عملکرد در شرایط واقعی بسیار مهم است. کارشناسان تکان انرژی آماده‌اند تا در انتخاب و پیاده‌سازی بهترین راهکارهای حفاظتی به شما مشاوره دهند.
