بخشی از مقاله
اینترلاک و اینترتریپ در پست های فشار قوی
چکیده
بدلیل اهمیت استمرار تامین انرژی الکتریکی و همچنین هزینه های بالایی که در سرمایه گذاری های اولیه جهت احداث مراکز تولید و سیستم های انتقال انرژی الکتریکی صرف می گردند، همواره نگهداری و حفاظت از این سیستم ها در مقابل اتفاقات و حوادث بصورت یک امر اجتناب ناپذیر مطرح بوده و میباشند و به همین دلیل وجود سیستمی که حافظ وسایل و تجهیزات صنعت برق در مقابل حوادث باشد، ضروری می باشد.
کلمات کلیدی : اینترلاک ؛ اینتر تریپ ؛ دیستانس ؛ راکتو
مقدمه
هدف از این مقاله معرفی و شناخت تکنیکهای اینترتریپ و اینترلاک میباشد. طرحهای اینتر تریپ نقش اساسی در عملکرد مناسب سیستم حفاظتی دارند و اینتر لاکها چه در بهره برداری عادی از سیستم و چه در حفظ ایمنی پرسنل در فرایند تعمیر و نگهداری مورد نیاز است.
-1 تعاریف
1-1اینترتریپ
در این مقاله مقصود از اینتر تریپ کلیه طرحهای حفاظتی است که هماهمگی انها از طریق ارتباطات مخابراتی کانال PLC انجام میگرد.
دلایل عمده استفاده از طرحهای اینترتریپ شامل ارسال و دریافت فرمان قطع مناسب ,بالا بردن قدرت انتخاب سیستم حفاظتی ودر نهایت حفظ و بهبود پایداری شبکه میباشد.بطور معمول طرحهای اینترتریپ زیر در پستهای فشار قوی بکار میروند.
-1-1-1طرحهای مورد استفاده در حفاظت دیستانس
هماهنگی رله های دیستانس دو طرف خط انتقال توسط ارسال و دریافت سیگنالهای اینترتریپ انجام میگیرد.سه طرح عمده تسریع عملکرد رله دیستانس , سد کردن عملکرد رله دیستانس و گسترش محدوده حفاظتی ناحیه اول رله دیستانس جهت عملکرد مناسب و همزمان رله های دو طرف خط مورد استفاده قرار میگیرند.
ارتباط رله های دیستانس دو طرف خط, در واقع باعث تشکیل یک واحد برای خط انتقال میشود که شباهت زیادی با حفاظت دیفرانسیل دارد. به کمک طرحهای اینترتریپ رله های دو طرف خط انتقال بین خطاهای داخل محروده و خارج از ان تمایز قائل شوند ودر صورت قطع به طور همزمان عمل کنند.
-2-1-1حفاظت اتصال زمین جهت دار
در این نوع از حفاظت, جهت هماهنگی رله های اتصال زمین واقع در رله دیستانس دو طرف خط از تکنیک اینتر تریپ مجاز بهره گرفته می شود.در این طرح ,رله ها با ارسال و دریافت سیگنال اینترتریپ از وجود خطا بر روی خط اطمینان حاصل کرده و بطور همزمان فرمان قطع صادر می کنند.((3
-3-1-1حفاظت راکتورها و ترانسفورماتورهایی که مستقیما به خط انتقال متصل هستند
جهت حفظ ولتاژدر محدوده مجاز در خطوط فشار قوی معمولا از راکتور موازی استفاده می شود.از انجا که سرعت عملکرد سیستم کنترل پایین است ترجیح داده میشود که این راکتورها همواره به خط انتقال متصل باشند.دراین موارد رله های مورد نیاز جهت حفاظت راکتور پیش بینی می شود اما از انجا که کلیدی راکتور را به خط متصل نکرده ,فرمان قطع از طریق کانالplc کلید پایانه دور خط را در صورت بروز خطا قطع می کند.((6
-4-1-1حفاظت اشکال کلید
هنگام بروز خرابی ,رله حفاظت اشکال کلید با ارسال فرمان قطع از طریق کانال PLC در مرحله دوم, کلید پایانه دور را قطع میکند.به کمک این تکنیک در واقع حفاظت پشتیبان بدون تاخیر عمل می کند.
-5-1-1جلوگیری از اضافه ولتاؤهای خط ناشی از تولید توان راکتیو زیاد
در مواقعی که بار خطوط کاهش می یابد تاثیر ظرفیت خازنی خط به صورت اضافه ولتاژ بروز می کند.در صورتیکه طرحهای جبرانسازی مناسب توان راکتیو برای خط در نظر گرفته نشده باشد این اضافه ولتاژها می تواند بیشتر از حد مجاز گردد که در چنین حالاتی بایستی از وقوع انها جلوگیری کرد.در این مواقع حفاظت اضافه ولتاژ خط علاوه ب باز کردن کلید های مناسب در پست ,سیگنالهای اینترتریپ را بر روی کانال PLC ارسال می کند تا کلید های مناسب در پایانه دور نیز به طور همزمان باز شوند.
-2-1اینترلاک
بطور کلی هر گونه کلید زنی ترتیبی و یا وابستگی عملکرد کلیدها به همدیگر توسط طرحهای اینتر لاک عملی می شود. در پستهای فشارقوی ,تعدادی از کلید نی ها به ترکیب و حالات تجهیزات پست بستگی داشته و ترتیبی هستند.طرحهای اینترلاک از نظر مکانیزم عملکرد به دو دسته اینترلاکهای مکانیکی و الکتریکی تقسیم می شوند.در پستهای فشارقوی اینترلاک کمکی طرح ریزی میگردند.((1
از نظر بهره برداری,اینترلاکهای عملیاتی تعمیر و نگهداری تقسیم می شوند.اینترلاکهای عملیاتی جهت بهره برداری عادی پست مورد نیاز هستند و از کلیدزنی های غیر مجاز جلوگیری میکنند.مننظور از کلید زنی غیر مجاز در این حالت, کلید زنی های هستند هستند که بهره برداری عادی و نرمال شبکه را به خطر می اندازند, مانند موازی کردن منابع قدرت غیر سنکرون ویا کلید زنی های که سطح اتصال کوتاه را به مقادیر غیر مجاز افزایش می دهند.
اینترلاکهای تعمیر و نگهداری در پستهای فشارقوی تضمین کننده حفظ ایمنی پرسنل درفرایند تعمیر و نگهداری است. به عنوان یک قانون کلی ,هر بخشی که عملیات تعمیر ونگهداری بر روی ان انجام میگیرد بایستی از کلیه منابع تغذیه ایزوله شده و زمین گردد.این عمل توسط طرحهای مناسب اینترلاک تعمیر و نگهداری انجام میشود.لازم به ذکر است که اینترلاکهای تعمیر و نگهداری که به منظور تامین ایمنی تجهیزات و پرسنل در سیستم کنترل اعمال می گردند نباید مانع انجام مانورهای لازم در بهره برداری پست باشندویا انجام این مانورها را مشکل سازند.
-2معیارهای طراحی طرحهای اینتر تریپ و اینتر لاک
در این بخش طرحهای مختلف اینتر لاک و اینتر تریپ به طور مفصل تری مورد بررسی قرار گرفته و نیازمندیهای سیستم که منجر به انتخاب طرحهای مناسب میگردد ارائه می شود.
-1-2انتخاب طرح مناسب اینتر تریپ
جهت طراحی اینتر تریپ مناسب لازم است اطلاعات کاملی از سیستم حفاظتی پست و پستهای مجاور در دسترس باشد.در کنار این مساله ,نوع ارایش شینه بندی پست در نوع و منبع ایجاد سیگنال مربوط به اشکال کلید,حفاظت ناحیه کور,حفاظت اضافه ولتاژخط و حفاظتهای ترانسفورماتورها یا راکتورها یی که بدون کلید به خط انتقال متصل هستند و باید توسط سیستم PLC ارسال و دریافت گرددتاثیر مستقیم دارد.((2
-1-1-2طراحی اینتر تریپ در حفاظت دیستانس
استفاده از تکنیک اینتر تریپ در حفاظت دیستانس دو هدف عمده زیر را در نظر دارد: -تمایز بین خطاهای داخل محدوده حفاظتی و خارج ان -قطع همزمان رله های دو طرف خط در صورت بروز خطا در محدوده حفاظتی
بطور معمول سه طرح کلی زیر برای براورده سازی اهداف فوق مورد استفاده قرار می گیرد: الف)سیگنال توسعه عملکرد رله دیستانس
محدوده حفاظتی رله دیستانس 80, درصد طول خط انتقال را پوشش می دهد.در این حالت اگر خطا در محدوده تقریبا وسط خط انتقال رخ دهد, هر دو رله دیستانس طرفین خط ,خطا را در محدوده حفاظتی اول خود دیده و همزمان دو طرف خط را باز می کنند.در صورتیکه خطا در نزدیکی یکی از طرفین خط رخ دهد ,یک رله انرا در محدوده حفاظتی
خود دیده و رله دیگر ان در محدوده دوم.به این ترتیب رله پایانه دور با زمان محدوده دوم عمل کرده و رله پایانه نزدیک در زمان محدوده اول کلید خود را قطع می گند.در این وضعیت باز شدن غیر همزمان کلیدها ی دو طرف خط, رله پایانه نزدیک در زمان محدوده اول کلید خود را قطع می کند. در این وضعیت باز شدن غیر همزمان کلیدها در دو پایانه ,شرایط پایداری و وصل مجدد اتوماتیک را به مخاطره می اندازد.
در این حالت جهت قطع همزمان کلیدهای دو طرف خط ,رله پایانه نزدیک سیگنال اینترتریپ مستقیمی را به رله پایانه دور ارسال کرده و در نتیجه رله پایانه دور نیز با زمان محدوده اول حفاظتی خود عمل می کند.(شکل (1-2 نحوه عملکرد این طرح را نشان می دهد.
همان طور که در شکل دیده می شود خطای F برای رله B در محدوده اول و برای رله A در محدوده دوم حفاظتی قرار گرفته و بدون استفاده از اینترتریپ این رله غیر همزمان عمل خواهد کرد.
ب-سیگنال حامل بلوک کننده
جهت قطع همزمان رله های دو طرف خط در همه موارد می توان محدوده حفاظتی اول رله های دیستانس را به جای 80 درصد طول خط به بیش از 100 درصد طول خط گسترش داد(پدیده فرادسترسی) در این حالت کلیه خطا های خط توسط هر دو رله در محدوده اول حفاظتی دیده شده و در نتیجه کلیدهای دو طرف خط بطور همزمان عمل می کنند. با این حال مشکل این طرح ان است که رله برای خطاهای خارج از محدوده خط نیز در محدوده اول عمل کرده که باعث از بین رفتن هماهنگی کلی طرح حفاظتی خطوط میگردد.برای جلوگیری از این امر از سیگنال حامل بلوک کننده استفاده می شود.شمای این طرح حفاظتی در شکل 2)؛(2 نشان داده شده است.همانطور که در شکل دیده میشود محدوده اول حفاظتی رله A علاوه بر کل خط AB شامل بخشی از خط مجاور نیز می شود و خطای اتفاق افتاده در خط مجاور در محدوده اول رله A دیده میشود. در این حالت جهت توان انتقالی در دو پایانه خط توسط رله های جهت دار مقایسه می شود و در شرایط وقوع خطای خارج از محدوده ِ سیگنالی توسط رله B به رله A ارسال شده و مانع از عملکرد ان می شود. در این حالت لازم است که عملکرد محدوده اول رله A به ان به اندازه کافی تاخیر داشته باشد تا قبل از عملکرد ِ سیگنال حامل بلوک کننده را دریافت نماید.
لازم به ذکر است که با وقوعخطای خارج از خط ِ جهت توان در یک پایانه به سمت داخل و در پایانه دیگر به سمت خارج از محدوده است حال انکه در شرایط وقوع خطای داخلمحدوده َ توان انتقالی از دو پایانه به سمت داخل محدوده می باشد.
ج- سیگنال حامل تسریع عملکرد رله دیستانس
این طرح تا حدود زیادی شبیه طرح سیگنال توسعه محدوده حفاظتی می باشد.در این طرح نیز رله های دیستانس بصورت معمول تنظیم می شوند .یعنی محدوده اول حفاظتی انها 80 درصد خط انتقال خواهد بود.در این حالت در صورتی که خطایی که در داخل محدوده حفاظتی دوم باشد.سیگنالی از طرف پایانه نزدیک ارسال شده و محدوده حفاظتی اول رله A را از 80 درصد خط به 150 درصد افزایش می دهد. در این حالت هر دو رله در محدوده اول حفاظتی خود عمل کرده و کلیدهای دو طرف خط به طور همزمان باز می شوند.
×
در طرح سیگنال سد کننده بر روی خط بدون خطا انتقال می یابد در حالیکه در دو طرح دیگر سیگنال بر روی خطی که دچار خطا شده است ,منتقل می شود.با این حال تجربه متداول در شبکه برق ایران ,استفاده از طرح تسریع عملکرد رله دیستانس است.
لازم به ذکر است که طرحهای اینترتریپ حفاظت دیستانس معمولا در سطوح 230 و 400 کیلو ولت مورد استفاده قرار گیرند. هرچند که کاربرد این طرحها صرفا مربوط به این سطوح ولتاژی نبوده ودر پستهای 132 و 63 کیلو ولت نیز می توانند مورد استفاده قرار گیرند.در سطوح ولتاژ 230و400 کیلو ولت ,کوپلاژ عموما از نوع فاز به فاز می باشد و لذا تا حدودی مشکل انتقال اطلاعات از روی ,,خط دچار خطا شده؛؛ مرتفع می گردد.((7
-2-1-2راکتور و ترانسفورماتور متصل به بدون کلید
همان طور که در فصل قبل گفته شد راکتورها در خطوط فشار قوی معمولا بدون کلید به خط انتقال متصل می شوند . در این حالت راکتور با خط وارد مدار شده و یا از مدار خارج می شود . کلیه طرحهای حفاظتی در این حالت فرمان قطع خود را به کلیدهای دو سر خطی که راکتور به آن متصل است ارسال می کنند و راکتور و خط با هم قطع می شوند .
در صورتیکه ترانسفورماتور بدون کلید به خط متصل شود دارای حفاظت کافی بوده اما فرمانهای حفاظتی بجای فرمان به کلید ترانسفورماتور از طریق PLC به کلید سرخط منتقل می شود و با باز شدن کلید ، خط و ترانس مجموعأ بدون برق قطع خواهد شد .
این روش با وجود صرفه جوئی در خرید یک کلید به خاطر عدم اهتماد به سیستم مخابراتی جهت حفاظت چندان مطلوب نمی باشد. مظافأ به اینکه در صورت باز شدن کلید سرخط سایر پستها و ترانسفورماتورهایی که از این خط تغذیه می شوند نیز بی جهت بی برق می شوند .
-3-1-2 اضافه ولتاژهای خط ناشی از تولید توان راکتیو زیاد
جهت حفاظت در مقابل اضافه ولتاژهای ناشی از تولید بیش از حد توان راکتیو در خطوط انتقال ،لازمست که خط از هر دو سو قطع شود. در این حالت رله اضافه ولتاژ همزمان با قطع کلید خط می بایستی سیگنال مستقیم قطع را از طریق کانال PLC برای کلید طرف دیگر خط ارسال کند . حفاظت ولتاژ زیاد خط بین 100 تا 120 درصد ولتاژ نامی قابل تنظیم است و تاخیر زمانی آن از 2 تا 20 ثانیه می باشد. این رله گذاری به صورت تک فاز انجام گرفته و حفاظت فرمان قطع خط را داده و سیگنال اینترتریپ را برای پایانه دور ارسال می کند.
-4-1-2 شرایط خرابی کلید
زمانی که خرابی کلید رخ دهد ، برای باز کردن کلید در پایانه دور از اینترتریپ مستقیم استفاده می گردد. در این حالت رله اشکال کلید ابتدا به مدارات قطع کلید فرمان داده و سپس در مرحله دوم کلیه کلیدهایی که قطع آنها موجب قطع تغذیه کلید خراب می شود را وادار به قطع می کند. در این حالت در صورتیکه لازم باشد کلید پایانه دور قطع شود سیگنال قطع از طریق کانال PLC ارسال می شود. در زمان خرابی کلید، در صورت نیاز علاوه بر باز کردن کلیدهای محلی از اینترتریپ برای باز کردن تریپ در پست های مجاور نیز بهره گرفته می شود . (1)
چنانچه در سیستم 1/5 کلیدی خطایی بین کلید و ترانسفورماتور جریان در بخش میانی رخ دهد، حفاظت خطای کلید، علاوه بر تریپ کردن کلیدهای محلی مناسب ، سیگنال اینترتریپ مستقیم را برای قطع کلید پایانه دور ارسال می نماید.
-5-1-2 هماهنگی رله های اتصال زمین جهت دار
جهت هماهنگ نمودن عملکرد رله ای اتصال زمین جهت دار ، از تکنیک اینترتریپ مجاز بهره گرفته می شود. بدین ترتیب که توسط ارسال و دریافت سیگنال ، رله های اتصال زمین جهت دار دو طرف خط اطمینان یافته که خطای اتصال زمین در روی خط وجود دارد و کلیدهای هر دو طرف خط باز می شوند .
در شرایطی که خط انتقال از یک طرف باز باشد ، حضور اتصالی بر روی خط اطمینان یافته که خطای اتصال زمین در روی خط وجود دارد و کلیدهای هر دو طرف خط باز می شوند.
در شرایطی که خط انتقال از یک طرف باز باشد ، حضور اتصالی بر روی خط توسط رله اتصال زمین جهت دار سمت دیگر خط احساس می گردد . باتوجه به اینکه باز شدن کلید خط موکول به تایید اتصالی از رله اتصال زمین سمت باز خط است و رله مربوطه خطایی را حس نمی کند ، لذا برای تایید سیگنال اینترتریپ مجاز از دو مسیر موازی استفاده می گردد ، یکی عملکرد رله اتصال زمین جهت دار و دیگری کنتاکت باز بودن سکسیونر خط .
-2-2 طرحهای اینترلاک
اینترلاکها توسط به کارگیری کنتاکتهای کمکی تجهیزات که نشان دهنده حالت آنها می باشد، انجام می گیرند. ادغام این کنتاکتها در مدار فرمان تجهیزات مورد نیاز ، از وقوع کلید زنی نامناسب جلوگیری می نماید. با استفاده از
اینترلاکهای مناسب می توان احتمال خطای ناشی از اشتباه شخصی را به حداقل رسانده و تجهیزات مورد نظر را حفاظت نمود و به عملکرد صحیح کلیده و سکسیونرها دست یافت .
کلیه کلیدها ، سکسیونرها و تیغه های زمین باید دارای اینترلاک صحیح باشند تا از عملکرد غیرمطلوب آنها جلوگیری بعمل آید . اینترلاک عملیاتی متناسب با عملکرد کلید زنی در سیستم است و مجموعه ای از کلیدزنی های مناسب را اعمال می نماید . در اینترلاک تعمیر و نگهداری ، تعدادی کلیدزنی برای امنیت تجهیزات پرسنل فراهم می شود .
