کاتالیسها و نقش آنها در حذف نقش مولفه صفر جریان در حفاظت دیفرانسیل ترانسفورماتور

0
2505

شکل‌گیری‌ نظامهای‌ اطلاعاتی‌ کارآمد از وجوه‌ مشخصه‌ انقلاب‌ علمی‌ – فنی‌ در جوامع‌پیشرفته‌ امروزی‌ است‌. با این‌ حال‌ دانش‌ جدید را به‌ هیچ‌ وجه‌ نمی‌توان‌ به‌ انبوه‌ اطلاعات‌گردآوری‌ شده‌ در اشکال‌ متنوع‌ آن‌ یعنی‌ کتاب‌، نشریات‌ و سامانه‌های‌ نوین‌ اطلاعاتی‌ ازقبیل‌ اینترنت‌ یا کتب‌ الکترونیکی‌، کاهش‌ داد. در حقیقت‌ دانش‌، تنها به‌ موضوع‌ خاصی‌محدود نمی‌شود بلکه‌ شکلهای‌ متنوع‌ تفکر موجود نیز در گسترش‌ آن‌ موثر است‌ به‌نحوی‌که‌ شناخت‌، نمی‌تواند بدون‌ تفکر سازنده‌ تنها بازتاب‌ ساده‌ واقعیت‌ در شعور آدمی‌باشد.این‌ تفکر سازنده‌، آفریننده‌ اشکال‌ مختلف‌ فرایند شناخت‌ است‌. بنابراین‌ نحوه‌ صحیح‌ برخورد با منابع‌ اطلاعاتی‌ خارجی‌، بی‌شک‌ برخورد نقادانه‌ با هدف‌ باز تولیداطلاعات‌، نزد افراد است‌.
حجم‌ عظیم‌ اطلاعاتی‌ که‌ امروزه‌ به‌ دلیل‌ انقلاب‌ اطلاعاتی‌ با ابعاد جهانی‌ آن‌ در اختیارما قرار گرفته‌، تنها در چارچوب‌ روشهای‌ صحیح‌ علمی‌ قابل‌ استفاده‌ است‌. تلقی‌ این‌مجموعه‌ اطلاعات‌ به‌ مثابه‌ گنجینه‌ فنا نشدنی‌ از بسته‌های‌ اطلاعاتی‌ کاملا درست‌،برخوردی‌ کاملا ساده‌ اندیشانه‌ با فرایند انتقال‌ علم‌ و فن‌ آوری‌ است‌.بر این‌ اساس‌ در این‌ نوشتار به‌ نقد و بررسی‌ یکی‌ از موارد مطرح‌ تحت‌ نام‌ نقش‌ مؤلفه‌ صفر جریان‌ در حفاظت‌دیفرانسیل‌ ترانس‌ خواهیم‌ پرداخت‌.

پایداری‌ حفاظت‌ دیفرانسیل‌ ترانس‌ قدرت‌
حفاظت‌ دیفرانسیل‌ ترانس‌ قدرت‌ در ردیف‌حفاظتهای‌ کاملا انتخابی‌ و سریع‌، یکی‌ ازکارآمدترین‌ حفاظتهای‌ الکتریکی‌ مرسوم‌ درسیستمهای‌ کنترل‌ و حفاظت‌ شبکه‌های‌الکتریکی‌ است‌.
به‌دلیل‌ اهمیت‌ این‌ نوع‌ حفاظت‌، تقریباتمام‌ کتابها و منابع‌ تخصصی‌، فصلی‌ را به‌این‌ موضوع‌ اختصاص‌ می‌دهند، با این‌ حال ‌کمتر منبعی‌ را می‌توان‌ یافت‌ که‌ به‌ تمام‌مسائل‌ فنی‌ مرتبط با موضوع‌ پرداخته‌ باشد. حتی‌ گاهی‌ پیش‌ می‌آید که‌ مطلب‌ یک‌ منبع‌معتبر، حاوی‌ یک‌ لغزش‌ غیر قابل‌چشم‌پوشی‌ در این‌ زمینه‌ باشد. برای‌ روشن‌شدن‌ مطلب‌ به‌طور خلاصه‌ به‌ این‌ موضوع‌خواهیم‌ پرداخت‌.
هر جا سخن‌ از حفاظت‌ موضعی‌ است‌،خودبه‌خود بحث‌ پایداری‌ در قبال‌ خطاهای ‌خارج‌ از ناحیه‌، مطرح‌ می‌شود به‌نحوی‌ که‌سمت‌ و سوی‌ انتخاب‌ تجهیزات‌، فن‌آوری‌ساخت‌ قطعات‌، همچنین‌ طرحهای‌ حفاظتی‌ مورد استفاده‌، عملا تحت‌ الشعاع‌ آن‌ قرار می‌گیرد.
از آن‌جا که‌ ترانس‌ قدرت‌، یک‌ مبدل‌الکترومغناطیسی‌ با امکان‌ تبادل‌ انرژی‌ دراشکال‌ مختلف‌ الکتریکی‌ و مغناطیسی‌است‌ گاهی‌ بعضی‌ از مولفه‌های‌ الکتریکی‌ درانتقال‌ از یک‌ سو به‌ سوی‌ دیگر ترانس‌، تغییر شکل‌ می‌دهند. برای‌ مثال‌ در ترانسهای‌حاوی‌ اتصالات‌ مثلث‌، مولفه‌ صفر جریان‌الکتریکی‌ در سمت‌ ستاره‌ به‌ واسطه‌ میدان‌مغناطیسی‌ هسته‌، قابل‌ انتقال‌ به‌ سمت‌ دیگرنیست‌. در واقع‌ مولفه‌ صفر شار مغناطیسی ‌حاصل‌ از این‌ جریان‌ توسط جریانهای‌گردشی‌ که‌ عمدتا در مسیر سیم‌ پیچی‌ مثلث‌جاری‌ می‌شود قبل‌ از آن‌که‌ موفق‌ به‌ ایجاد نیروی‌ محرکه‌ الکتریکی‌ لازم‌ در ثانویه‌ شود،خنثی‌ می‌شود. به‌ این‌ ترتیب‌ با وجود تعادل‌الکترومغناطیسی‌ در طرفین‌ ترانس‌، تعادل‌جریانی‌ بین‌ اولیه‌ و ثانویه‌، برقرار نخواهدشد. این‌ امر می‌تواند سبب‌ عملکرد ناخواسته‌ حفاظت‌ دیفرانسیل‌ ترانس‌ شود،زیرا این‌ حفاظت‌ قادر به‌ تشخیص‌ تعادل‌الکترومغناطیسی‌ در طرفین‌ ترانس‌ نیست‌.
راه‌ حل‌ مرسوم‌ برای‌ رفع‌ این‌ مشکل‌،استفاده‌ از فیلترهای‌ مولفه‌ صفر و به ‌طورکلی‌، حذف‌ مولفه‌ صفر جریان‌ ازسیستم‌ حفاظتی‌ است‌. هرچند این‌ عمل‌سبب‌ کاهش‌ حساسیت‌ سیستم‌ در قبال‌خطاهای‌ فاز زمین‌ داخل‌ ناحیه‌ حفاظت‌می‌شود، اما مولفه‌های‌ مثبت‌ و منفی‌ جریان‌خطا که‌ همچنان‌ طی‌ خطاهای‌ فاز به‌ زمین‌،حضوری‌ موثر دارند، می‌توانند عملکردصحیح‌ رله‌ را تضمین‌ کنند. طرح‌ پیشنهادی‌در شکل‌ نشان‌ داده‌ شده‌ است‌.
آنچه‌ موضوع‌ اصلی‌ بحث‌ در این‌نوشتاراست‌ نقش‌ نقاط الف‌ و ب‌ در طرح‌ارایه‌ شده‌ و اختلاف‌ پتانسیل‌ ظاهر شده‌ بین‌آنهاست‌. تصور کنید حالتی‌ را که‌ سیستم‌بدون‌ بهره‌گیری‌ از فیلتر مولفه‌ صفر، مورداستفاده‌ قرار می‌گیرد. در این‌ حالت‌ چنانچه‌>نقاط الف‌< و ب‌ به‌ یکدیگر متصل‌ نباشند، مولفه‌ صفر جریان‌ در ثانویه‌ ترانسهای‌ جریان‌نمی‌تواند مسیری‌ از عنصر عمل‌ کننده‌ رله‌ بیابد، بنابراین‌ ظاهرا رله‌، عملکرد ناخواسته ‌نخواهد داشت‌. اما فقدان‌ این‌ اتصال‌ به‌ معنی‌ظهور امپدانس‌ صفر قابل‌ توجه‌ در ثانویه‌ترانسهای‌ جریان‌ است‌ که‌ می‌تواند سبب‌اشباع‌ و به‌ تبع‌ آن‌ ظهور اضافه‌ ولتاژهای‌مخرب‌ در ثانویه‌ ترانسهای‌ جریان‌ شود.
به‌ این‌ ترتیب‌ وجود این‌ اتصال‌،ضروری‌ به‌نظر می‌رسد. ولی‌ آیا با وجود سیم‌ پیچی‌ متعادل‌ کننده‌ که‌ نقش‌ فیلتر صفردر ثانویه‌ را دارد، وجود چنین‌ اتصالی‌ضروری‌ است‌؟
واقعیت‌ آن‌ است‌ که‌ وقتی‌ بنای‌ حفاظت‌بر حذف‌ مولفه‌ صفر جریان‌ است‌، چنین‌اتصالی‌ ضروری‌ نیست‌، زیرا این‌ اتصال‌عملا نقش‌ مفیدی‌ ایفا نمی‌کند. همان‌طورکه‌گفته‌ شد خطاهای‌ فاز به‌ زمین‌ داخل‌ ناحیه‌ حفاظت‌، توسط مولفه‌ صفر جریان‌ اتصال‌کوتاه‌، آشکار نمی‌شوند بلکه‌ به‌وسیله‌مولفه‌های‌ دیگر جریان‌ خطا، سنجیده‌می‌شوند.
با این‌ حال‌ وجود این‌ اتصال‌ در شرایطوجود فیلتر صفر، خالی‌ از اشکال‌ نیست‌. زیرا در رله‌های‌ دیفرانسیل‌ مورد استفاده‌ درحفاظت‌ ترانس‌ از خانواده‌ رله‌های‌دیفرانسیل‌ موسوم‌ به‌ امپدانس‌ کم‌LowImpedance هستند. در این‌ نوع‌رله‌ها وجود عنصرهای‌ پایدار ساز در ساختمان‌ رله‌Bias امکان‌ استفاده‌ از عنصرعمل‌ کننده‌ با امپدانس‌ بسیار کم‌ برای‌ به ‌حداکثر رساندن‌ حساسیت‌ رله‌ روی‌جریانهای‌ نشتی‌ داخل‌ ترانس‌ قدرت‌ راعملی‌ می‌کند.
امپدانس‌ کم‌ عنصر عمل‌ کننده‌ رله‌ دررقابت‌ مولفه‌ صفر فیلتر که‌ دو شاخه‌ موازی‌را تشکیل‌ می‌دهند، می‌تواند سبب‌ جذب‌بخشی‌ از جریان‌ مولفه‌ صفر ناشی‌ از اتصال‌کوتاههای‌ فاز زمین‌ خارج‌ از منطقه‌ حفاظت‌ شود و عملکرد ناخواسته‌ رله‌ را به‌ دنبال‌داشته‌ باشد. بنابراین‌ در شرایط استفاده‌ ازفیلتر مولفه‌ صفر، اتصال‌ نقاط الف‌ و ب سبب‌ تضعیف‌ پایداری‌ سیستم‌ در قبال‌خطاهای‌ خارجی‌ خواهد شد. این‌ همان‌نکته‌ای‌ است‌ که‌ در بعضی‌ دستورالعمل‌هابه‌عنوان‌ خودداری‌ از زمین‌ کردن‌ نقطه‌ صفر رله‌ به‌ آن‌ اشاره‌ می‌شود. زیرا عمل‌ زمین‌کردن ‌نقطه‌ صفر ترانسهای‌ جریان‌ اصلی‌ به‌دلایل‌حفاظتی‌ از ضروریات‌ است‌ و این‌ زمین‌دوگانه‌ عملا سبب‌ اتصال‌ نقاط مورد اشاره‌ به‌یکدیگر می‌شود.
نتیجه‌:
هوشیاری‌ و نگاه‌ نقادانه‌، شرط لازم‌برای‌ استفاده‌ از دستاوردهای‌ علمی‌ – فنی‌دیگران‌ است‌.


مهندس‌ محمد سعید جعفرپور
منبع‌ : Protective Relaying Theory andApplication.ABB Co.
نشانی‌ مؤلف‌ نوشتار: mohammad jafar pour@yahoo.com


ماهنامه صنعت برق

دیدگاه خود را بیان کنید

لطفا پیام خود را وارد نمایید
لطفا نام خود را در این قسمت وارد نمایید