رله های حفاظتی

رله چیست؟

حفاظت تجهیزات و دستگاه های سیستم قدرت در مقابل عیوب و اتصالیها ، به وسیله کلید قدرت انجام می گیرد قبل از اینکه کلید قدرت بتواند باز شود ، سیم پیچی عمل کنندة آن باید تغذیه شود این تغذیه به وسیله رله های حفاظتی انجام می پذیرد .

رله به دستگاهی گفته می شود که در اثر تغییر کمیت الکتریکی مانند ولت و جریان و یا کمیت فیزیکی مثل درجه حرارت و حرکت روغن ( در رله بوخهولس ) تحریک شده و باعث به کار افتادن دستگاههای دیگر و نهایتاً قطع مدار به وسیله کلید قدرت ( در سیستم تولید و انتقال و توزیع ) یا دژنکتور می گردد .

​

بنابراین به وسیله رله :

• محل وقوع عیب از شبکه جدا سازی شده باعث می شود که سایر قسمتهای سالم شبکه همچنان به کار خود ادامه دهند و پایداری و ثبات شبکه به همان حالت قبلی محفوظ بماند
• تجهیزات و دستگاهها در مقابل عیوب و اتصالی ها محافظت شده و میزان خسارات وارده به آنها محدود گردد .

سبب به وجود آمدن اتصالی ها و تأثیرات آنبه دو علت زیر اتصالی ها می توانند به وجود آیند :

الف – تأثیرات داخلی: تأثیرات داخلی که باعث خراب شدن و از بین رفتن دستگاهها یا خطوط انتقال و توزیع می شود عبارتند از :فاسد شدن قسمتهای عایق در یک مولد ، ترانسفورماتور ، خط ، کابل و غیره . این ضایعات و امکانات مکن است مربوط به عمر عایق ، عدم تنظیم صحیح ، عدم ساخت صحیح و یا عدم نصب صحیح عایق باشد .

ب – تأثیرات خارجی: تأثیرات خارجی شامل تأثیرات زیادی است از آن جمله رعد و برق ، اضافه بار که باعث به وجود آمدن حرارت شود ، برف و باران ، باد و طوفان ، شاخة درختها ، حیوانات و پرندگان ، سقوط اشیاء اشتباه در عملیات و خسارتهایی که یه وسیله مردم وارد می شود و غیره .

وقتی که یک اتصالی در مداری رخ دهد ، جریان افزایش یافته و ولتاژ ( اختلاف پتانسیل ) نقصان پیدا می کند افزایش جریان حرارت زیادی را به وجود آورده که ممکن است منجر به آتش سوزی یا انفجار شود . اگر اتصالی به صورت جرقه باشد ممکن است خسارت زیادی به بار آورد . برای مثال اگر جرقه ای بر روی خط انتقال نیرو به وجود آمده و سریعاً بر طرف نشود خط را سوزانده و باعث پاره شدن آن خواهد شد و نتیجه سبب قطع برق برای مدت طولانی خواهد شد . نقصان ولتاژ که در اثر یک اتصالی به وجود آید می آید برای دستگاههای الکتریکی بسیار زیان آور است و اگر این ولتاژ ضعیف برای چند ثانیه ایی ادامه داشته باشد ، موتورهای مشترکین از کار باز ایستاده ، دوران مولدهای برق نامنظم و نا مرتب خواهد شد پس در صورت وقوع جریان شدید و ولتاژ ضعیف به سبب اتصالی در مدار می بایست به فوریت اتصالی کشف و برطرف گردد و جریان ولتاژ به حالت عادی باز گردانده شود.

رله های جریانی : رله های جریانی به منظور حفاظت شبکه های الکتریکی در مقابل عیوب ناشی از خطاهای جریان بکار میروند . عمده عیوبی که توسط رله های جریانی تشخیص داده می شوند عبارت است از :

• اتصال کوتاه در شبکه
• اضافه جریان
• اضافه بار
• جریان نشتی (ارت فالت)
• عدم تقارن جریان سه فاز
• کاهش بار ( در مورد موتورها)
• افزایش مدت زمان راه اندازی (در مورد موتورها)
• قفل بودن روتور (در مورد موتورها)

حفاظت اتصال کوتاه و اضافه جریان و اتصالی زمین :

اولین و یکی از مهمترین حفاظت هایی که در یک سیستم وجود دارد حفاظت اتصال کوتاه و اضافه جریان و نشتی زمین می باشد . این حفاظت ها با حفاظت اضافه بار تفاوت آشکاری دارد چون حفاظت اضافه بار بر اساس ظرفیت حرارتی واحد می باشند . در این نوع حفاظت جریان سه فاز توسط سه عدد ترانسفورمر جریان حس می گردند و به رله انتقال می یابند و بر اساس آن حفاظت صورت می گیرد . در مورد حفاظت فوق منحنی قطع رله از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است زیرا حفاظت صحیح بر اساس آن صورت میگیرد .

این رله ها می توانند دارای دو گروه منحنی قطع باشند :

• نوع زمان ثابت که پارامتر جریان و زمان به هم وابستگی ندارند و به صورت جداگانه تنظیم می گردند و رله بر اساس جریان تنظیمی در زمان تنظیم شده فرمان قطع را صادر می کنند .
• نوع زمان کاهشی که در این حالت زمان قطع رله با یک منحنی به جریان عبوری از رله مرتبط می باشد . به این صورت که هر چه جریان عبوری از رله بیشتر گردد زمان قطع رله کمتر خواهد بود .

بسته به عملکرد و نوع استفاده از رله منحنی های استانداردی برای این رله ها تعریف می گردد که بشرح زیر است :

• Standard Inverse Curve (SIT)
• Very Inverse Curve (VIT)
• Extremely Inverse Curve (EIT)
• Ultra Inverse Curve (UIT)

حفاظت سیستم های الکتریکی از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است و امروزه کمپانی های متعددی در حال طراحی و ساخت رله های حفاظتی می باشند . برخی از کمپانی های معتبر که در این زمینه مشغول به فعالیت می باشند را معرفی می کنیم.

Siemens , Alstom , ABB , GE Power , Schneider , CEE , Reyroll

به طور کلی رله های حفاظتی باید دارای مشخصات زیر باشند :

سرعت عملکرد : 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 : این پارامتر به حداقل جریانی که سبب قطع رله می گردد بر میگردد .

تشخیص و انتخاب در شرایط خطا : 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.

پایداری : 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 .

دسته بندی رله های حفاظتی بر اساس پارامترهای اندازه گیری :

الف) رله های جریانی : این رله ها بر اساس میزان جریان ورودی به رله عمل می کند . حال این جریان می تواند جریان فازها , جریان سیم نول , مجموع جبری جریانهای فازها باشد (رله های جریان زیاد – رله های ارت فالت و …. ) و جریان ورودی رله می تواند تفاضل دو یا چند جریان باشد ( رله های دیفرانسیل و رستریکت ارت فالت )

ب) رله های ولتاژی : این رله ها بر اساس ولتاژ ورودی به رله عمل میکند این ولتاژ می تواند ولتاژ فازها باشد (رله های اضافه یا کمبود ولتاژ و ….) و یا میتواند مجموع جبری چند ولتاژ باشد ( رله تغییر مکان نقطه تلاقی بردارهای سه فاز)

ج) رله های فرکانسی : این رله ها بر اساس فرکانس ولتاژ ورودی عمل میکند ( رله های افزایش و کمبود فرکانس)

د) رله های توانی : این رله ها بر اساس توان عمل می کنند به عنوان مثال رله هایی که جهت توان را اندازه گیری می کنند یا رله هایی که توان اکتیو و راکتیو را اندازه گیری می کنند .

ه) رله های جهتی : این رله ها از جنس رله های توانی هستند که بر اساس زاویه بین بردارهای ولتاژ و جریان عمل میکنند مانند رله های اضافه جریان جهتی که در خطوط چند سو تغذیه رینگ و پارالل بکار می روند و یا رله های جهت توان که جهت پرهیز از موتوری شدن ژنراتور هنگام قطع کوپلینگ آن بکار میرود .

و) رله های امپدانسی : مانند رله های دیستانس که در خطوط انتقال کاربرد فراوانی دارند .

ز) رله های وابسته به کمیت های فیزیکی : مانند حرارت – فشار – سطح مایعات و …. مانند رله بوخ هلتس ترانسفورمرها

ح) رله های خاص : رله هایی هستند که برای منظورهای خاص به کار میروند مثلا رله تشخیص خطای بریکر – رله مونیتورینگ مدار تریپ بریکر – رله لاک اوت و …..

مقاله تفاوت کلیدهای MCB، MCCB، RCD و RCBO

 

 

ساختار عملکرد رله های حفاظتی :

رله‌ها از نظر تکنولوژی ساخت به سه نوع الکترومکانیکی، استاتیک و دیجیتال تقسیم می‌گردند. نوع الکترومکانیکی رله‌ها در حال جایگزین‌شدن با انواع دیجیتال بوده و استفاده از آنها بسیار محدود شده است. در نوع استاتیکی طراحی بر مبنای ادوات الکترونیکی آنالوگ بوده و لذا فاقد امکان برنامه‌ریزی می‌باشند. در نوع دیجیتال از پردازنده جهت آنالیز جریان خطا و اعمال فرمان مناسب استفاده می‌شود و با توجه به این امر امکان برنامه‌ریزی رله و داشتن چندین مشخصه عملکردی متفاوت امکانپذیر خواهدبود. در این نوع رله‌ها چندین عملکرد مختلف که پیش از آن به کمک رله‌های مجزا انجام می‌گرفت را می‌توان بصورت مجتمع در یک رله قرارداد که البته این امر می‌تواند باعث کاهش قابلیت اطمینان سیستم حفاظتی گردد. با این حال استفاده از رله‌های دیجیتال در حال حاضر گزینه اصلی حفاظتی بوده و پیشنهادات بر این مبنا ارائه می‌شوند
بنابراین به وسیله رله :
محل وقوع عیب از شبکه جدا سازی شده باعث می شود که سایر قسمتهای سالم شبکه همچنان به کار خود ادامه دهند و پایداری و ثبات شبکه به همان حالت قبلی محفوظ بماند· تجهیزات و دستگاه ها در مقابل عیوب و اتصالی ها محافظت شده و میزان خسارات وارده به آنها محدود گردد . سبب به وجود آمدن اتصالی ها و تأثیرات آن به دو علت زیر اتصالی ها می توانند به وجود آیند :
الف – تأثیرات داخلی
تأثیرات داخلی که باعث خراب شدن و از بین رفتن دستگاهها یا خطوط انتقال و توزیع می شود عبارتند از :
فاسد شدن قسمت های عایق در یک مولد ، ترانسفورماتور ، خط ، کابل و غیره . این ضایعات و امکانات ممکن است مربوط به عمر عایق ، عدم تنظیم صحیح ، عدم ساخت صحیح و یا عدم نصب صحیح عایق باشد .
ب – تأثیرات خارجی
تأثیرات خارجی شامل تأثیرات زیادی است از آن جمله رعد و برق ، اضافه بار که باعث به وجود آمدن حرارت شود . وقتی که یک اتصالی در مداری رخ دهد ، جریان افزایش یافته و ولتاژ ( اختلاف پتانسیل ) نقصان پیدا می کند افزایش جریان حرارت زیادی را به وجود آورده که ممکن است منجر به آتش سوزی یا انفجار شود . اگر اتصالی به صورت جرقه باشد ممکن است خسارت زیادی به بار آورد . برای مثال اگر جرقه ای بر رویخط انتقال نیرو به وجود آمده و سریعاً بر طرف نشود خط را سوزانده و باعث پاره شدن آن خواهد شد و نتیجه سبب قطع برق برای مدت طولانی خواهد شد . نقصان ولتاژ که در اثر یک اتصالی به وجود آید می آید برای دستگاههای الکتریکی بسیار زیان آور است و اگر این ولتاژ ضعیف برای چند ثانیه ایی ادامه داشته باشد ، موتورهای مشترکین از کار باز ایستاده ، دوران مولدهای برق نامنظم و نا مرتب خواهد شد پس در صورت وقوع جریان شدید و ولتاژ ضعیف به سبب اتصالی در مدار می بایست به فوریت اتصالی کشف و برطرف گردد و جریان ولتاژ به حالت عادی باز گردانده شود.رله های حفاظتی

انواع اتصالی

انواع اتصالی ها به قرار زیر است :
الف- اتصال فاز به زمین و فاز به فاز
گرچه اتصالی درسیستم سه فاز مربوط به فازها است ولی بیشتر مربوط به وصل نبودن سیم زمین می باشد جریان در یک اتصالی بین فاز به زمین کمتر از جریان در یک اتصالی فاز به فاز است و این امر به علت مقاومت بیشتر زمین است به همین جهت در بیشتر موارد رله های جدا گانه ایی برای اتصالی های فاز به زمین و فاز به فاز در نظر گرفته می شود.
ب- اتصالی های سه فاز
اتصالی سه فاز با هم شدید ترین نوع اتصالی بوده و اتصالی بین یک فاز و زمین خفیف ترین نوع اتصالی است.

انواع رله های حفاظتی و کاربرد آن

1- رله اضافه جریان
اینگونه رله ها به صورت اندکسیونی و الکترو نیکی در پست های برق کاربرد فراوانی دارند. وظیفه این رله آن است که اگر از خط مربوطه شدت جریان از حدی که در انتظار است و رلة اضافه جریان برای آن مقدار تنظیم شده ، افزایش یابد و یا اینکه اتصالی بین دو فاز و یا سه فاز بین خطوط انتقال پیش آید ، رله تحریک شده و با فرمانی که به کلید دژنکتور می دهد ، باعث قطع خط مزبور می شود . برای تحریک رلة اضافی جریان احتیاج به ترانسفورماتور جریان یا (CT) می باشد . این ترانسفورماتور ، جریان خط را متناسب به نسبت تبدیل آن به رله مزبور انتقال داده و باعث تحریک آن می شود . به عنوان مثال اگر نسبت تبدیل ترانسفورماتور جریان 1/200 باشد و رله برای مقدار شدت جریان 200 آمپر تنظیم شده باشد ، هر گاه شدت جریان خط انتقال از 200 آمپر زیادتر گردد مقدار شدت جریان ورودی به رله از یک آمپر تجاوز می نماید ، و در نتیجه باعث عملکرد رله و قطع کلید دژنکتور می گردد .

به علت اینکه خطوط انتقال انرژی به صورت سه فازه می باشند ، بنابراین برای هر کدام از فازها احتیاج به یک عدد ترانسفورماتور جریان و یک عدد رله اضافه جریان می باشد نحوه قرار گرفتن ترانسفورماتورهای جریان و رله های اضافه جریان در حالت عادی جریان عبوری از رله ها کمتر از حد تنظیمی آنها و در صورتی که هر کدام از خط ها اضافه بار بگیرد و یا اتصالی بین دو فاز و یا سه فاز رخ دهد رله های مربوطه عمل می نماید . مثلاً اگر شدت جریان فاز R بیش از حد معمول آن گردد ، CT آن به باعث تحریک رله اضافه جریان R‌ می شود . هم چنین اگر فازهای B و Y به هم اتصال یابند ، رله های مربوطه آن تحریک و باعث عمل نمودن کلید قطع مدار می گردند . اصولاً این رله ها دارای دکمة نشان دهنده و یا پرچم رنگی کوچکی می باشند که در صورت تحریک رله ، عملکرد آن را اعلان می نماید .

2 – رله اتصال زمین (ارت فالت)
ساختمان و طرز کار این رله ها مانند رله های اضافه جریان بوده و وظیفه اصلی این رله، تشخیص بروز هر گونه اتصالی بین هر کدام از فازها با زمین و یا دو سه فاز با زمین نیز می باشند از نظر عملی ، رله های اضافه جریان سیستم سه فازه و رله اتصال زمین تواماً به صورت یک سیستم حفاظتی واحد بسته می شود . رله اتصال زمین اصولاً حساستر از رله های اضافه جریان بوده و هر گاه یکی از فازها به زمین اتصال یابد ، رله اتصال زمین همراه با رله اضافه جریان همان فاز عمل می نماید . (برای سه فاز فقط احتیاج به یک رله اتصال زمین می باشد .)

3- رله اتصال زمین محدود
وظیفه رله فوق تشخیص هر گونه اتصال خط انتقال با زمین می بود . برای سهولت تشخیص محل اتصال زمین در سیستم قدرت از رله ایی دیگر به نام رله اتصال زمین محدود هم استفاده شده است .

4 – رله جهتی

این رله ها از جنس رله های توانی هستند که بر اساس زاویه بین بردارهای ولتاژ و جریان عمل میکنند مانند رله های اضافه جریان جهتی که در خطوط چند سو تغذیه رینگ و پارالل بکار می روند و یا رله های جهت توان که جهت پرهیز از موتوری شدن ژنراتور هنگام قطع کوپلینگ آن بکار میرود .
بروز اتصالی در جهت جریانی که مدار جاری می شود مؤثر می باشد در بیشتر طراحی ها جهت جریان برای نصب دستگاه رله می بایست مشخص شود در این صورت از رله ها ی جهتی استفاده می شود از نظر ساختمان داخلی و طرز کار ، این رله به صورتهای اندوکسیونی و الکترونیکی ، کاربرد فراوانی دارد . رله های جهتی دارای دو سیم پیچ بوده که یکی از آنها مانند رله های اضافه جریان با شدت جریان ورودی I تحریک شده و سیم پیچ دیگر با ولتاژ مناسبی تحریک می گردد . این رله ها از دو قسمت جهت یاب و اضافه جریان تشکیل شده اند و این بدین معنی است که هر گاه در شبکه تحت حفاظت ، اتصالی رخ دهد ، ابتدا این رله جهت عبور شدت جریان به محل اتصالی را به وسیله قسمت جهت یاب تشخیص داده و سپس اگر جریان در جهت عملکرد رله باشد و هم چنین از نظر مقدار به اندازه ایی باشد که بتواند موجب تحریک قسمت اضافه جریان رله گردد ، رله مزبور تحریک شده و فرمان قطع را صادر می نماید.

5- رله قیاسی یا رله دیفرانسیلی

این رله برای حفاظت مولدها ، ترانسفورماتور ها ، خطوط انتقال نیرو و شین های واقع در ایستگاه های انتقال نیرو به کار می رود . توسط رله دیفرانسیل جریان ورودی و خروجی از دستگاه ، مقایسه می شود در شرایط عادی هنگامی که هیچگونه اتفاق با اتصالی رخ نداده است ، این جریان مساوی و یکسان می باشند . اگر در قسمت مورد حفاظت اتصالی رخ دهد جریان بلافاصله نا مساوی شده و این پدیده باعث عملکرد رله می شود .

6 – رله بوخهلتس

 ​

این رله یکی از مهمترین رله های حفاظتی ترانسفورماتورهای قدرت می باشد ، وظیفه تشخیص بروز هر گونه اتصالی در محفظة داخلی ترانسفورماتور و قطع سریع برق ورودی به آن می باشد . می دانیم که اصولاً ترانسفورماتورهای قدرت به وسیله مایع مخصوصی مانند روغن عایقکاری و خنک می شوند . به خاطر سرد و گرم شدن روغن مزبور ظرف انبساطی برای آن در نظر گرفته شده و این ظرف از طریق لولة رابطی به محفظه داخلی ترانسفورماتور متصل می باشد .رله بوخ هلتس بر روی لولة رابط بین ترانسفورماتور و ظرف انبساط قرار می گیرد و روغن از این لوله عبور می نماید .
بنابراین تمامی محفظه داخلی رله پر از روغن می باشد . هر گاه هر گونه اتصالی در محفظه داخلی ترانسفورماتور پدید آید ، در نقطه اتصالی مقداری جرقه و قوس الکتریکی زده می شود . در نتیجه این عمل کمی از روغن اطراف محل اتصالی سوخته و تولید حباب های گازی شکلی را می نماید . این حباب های گازی به طرف قسمت فوقانی ترانسفورماتور حرکت نموده و از طریق لوله رابطة به رلة بوخ هلتس وارد شده و در قسمت فوقانی رله جمع می گردند . این رله دارای شناوری می باشد که با تجمع حباب های گاز ، سطح روغن در رله پایین آمده و همراه با آن شناور نیز به پایین می آید. پایین آمدن شناور باعث بسته شدن کلید الکتریکی رله و تحریک مدار هشدار و یا قطع می گردد . در بعضی از مدل های این رله از دو شناور استفاده شده که شناور بالایی برای تحریک مدار هشدار و شناور پایینی برای فرمان مدار قطع دستگاه مورد حفاظت می باشد و اگر مقدار جرقه و قوس الکتریکی در محفظه داخلی ترانسفورماتور شدید باشد ، یک موج انفجاری در روغن داخلی ترانسفورماتور به وجود آمده و روغن ترانسفورماتور با سرعت زیادی به رلة بوخ هلهتس وارد می شود همانطوریکه قبلاً گفته شد، سرعت زیاد روغن باعث عملکرد دریچه ورودی رله می گردد . این دریچه با شناور پائینی رله هم محور بوده و مستقیماً باعث تحریک مدار قطع می شود . هر گاه در اثر علت های مختلفی از بدنة ترانسفورماتور مقداری روغن ریزش نماید ، به مرور زمان سطح روغن در ظرف انبساط کاهش یافته و به رله بوخهلس می رسد . در رله بوخ هلتس اگر سطح روغن همچنان کاهش یابد باعث عملکرد و تحریک مدار هشدار و قطع می گردد . در بعضی موارد مقداری هوای نشتی به رله راه یافته و مانند حباب های گاز باعث تحریک رله می شود.
تنظیم درجه حساسیت رله بوخ هولتس کاملاً تجربی است و بستگی به ترانس و رله دارد . در هر حال باید دقت داشت که رله خیلی حساس نباشد ، زیرا اضافه بار کم و جریانهای اتصال کوتاه شدید خارجی و حتی تغییرات درجه حرارت موسمی ، سبب جریان پیدا کردن روغن می شود که نباید رله بوخ هولتس را بکار اندازد

7- رله سنجشی : ‏ ‏ رله ایست که بادقت و حساسیت معینی در موقع تغییر کردن یک کمیت الکتریکی و یا ‏یک کمیت فیزیکی دیگری شروع به کار کند. چنین رله ای برای مقدار معینی از یک ‏کمیت مشخص تنظیم می شود و اگر ان کمیت از مقدار تعیین و تنظیم شده کمتر ویا ‏بیشتر باشد رله ان تفییرات را می سنجد رله سنجشی بر دو نوع است: ساده و مرکب. ‏ ‏ رله سنجشی ساده اغلب دارای یک سیم پیچی تحریک شونده می باشد که در اثر ‏تغییر جریان ویا ولتاژ تحریک و موجب وصل شدن کنتاکتی می شود.(رله حرارتی و رله ‏جریان زیاد و رله فشار کم) رله سنجشی مرکب دارای دو سیم پیچی تحریک شونده ‏میباشد مثل رله ای که نسبت ولتاژ و جریان را می سنجد (رله سنجش مقاومت ظاهری) ‏به کمک چنین سنجشی می توان ان قسمت از شبکه را که اتصالی شده است از مدار جدا ‏کرد.

‏ 8-‏ رله زمانی :‏ ‏ رله زمانی نه تنها در حفاظت تأسیسات الکتریکی بلکه در خود کار کردن انها نیز مورد ‏استعمال بسیار دارد رله زمانی هیچ وقت به تنهایی به کار برده نمی شود بلکه با رله ‏سنجشی با حفاظت شبکه الکتریکی مصرف می شود و مورد استعمال ان در موقعی است ‏که تاخیری عمدی در عمل قطع و وصل مورد نظر باشد.

9- رله جهت یاب :‏
برای کنترل و سنجش جهت توان و نبرو در شبکه الکتریکی و یا قسمتی از شبکه ‏جریان متناوب از رله جهت یاب استفاده می شود تعیین جهت نیرو برای حفاظت محلی و ‏سلکتیو در اغلب شبکه ها کاملاً ضروری و لازم است به کمک رله جهت یاب می توان فقط ‏ان قسمت از شبکه که خسارت دیده و معیوب شده از مدار خارج کرد حتی می توان از این ‏رله جهت حفاظت ژنراتور و توربین در موقع برگشت وات و نیرو نیز استفاده نمود در ‏جریان دائم برای تعیین و مشخص کردن نیرو تنها سنجش جریان کافی است و احتیاج به ‏سنجش توان ندارد. ‏

10- رله های جریانی :
رله های جریانی به منظور حفاظت شبکه های الکتریکی در مقابل عیوب ناشی از خطاهای جریان بکار میروند .

​ عمده عیوبی که توسط رله های جریانی تشخیص داده می شوند عبارت است از:

1. اتصال کوتاه در شبکه
2. اضافه جریان
3. اضافه بار
4. جریان نشتی
5. عدم تقارن جریان سه فاز
6. کاهش بار
7. افزایش مدت زمان راه اندازی
8. قفل بودن روتور
9. رله کنترل فاز

وظایف این رله به شرح زیر است:

1. تشخیص قطع یک یا دو فاز
2. تشخیص جابجایی فازها
3. قطع مدار در صورت متقارن نبودن ولتاژ سه فاز
4. اعلام افزایش ولتاژ
5. اعلام کاهش ولتاژ (با نشانگر >U )
6. قطع مدار در صورت وجود شوک های ناشی از قطع و وصل متوالی برق

عملکرد رله :

پس از وصل شدن سه فاز و نول به ترمینال های L1 و L2 و L3 و MP در صورت مناسببودن ولتاژها و صحیح بودن توالی فازها نشانگر U روشن می شود در صورت صحیح نبودنتوالی فازها ( روشن شدن نشانگر PH) میتوان با عوض کردن جای دو فاز این مشکل را رفعکرد و بعد از طی شدن زمان تاخیر (حوالی 10 ثانیه) با روشن شدن چراغ RLY کنتاکت 15رله از 16 قطع و به 18وصل می شود.

در صورت بروز هر گونه اشکالی در شبکه نشانگر مربوط به آن اشکال روشن میشود(برای مثال برای خطای دو فاز شدن و جابجایی فاز چراغ PH و برای افزایش یا کاهش ولتاژچراغ های U روشن می شود ) و با خاموش شدن نشانگر RLY رله داخلی قطع می شود. ( اتصال 15 از 18 جدا شده و به 16 وصل میشود).

تنظیمات رله :

بر روی اغلب کنترل فازها دو پیچ تنظیم وجود داردکه کاربرد آنها را شرح می دهیم:

زمان عکس العمل : با این پیچ تنظیم می توان زمان تاخیر در قطع را تنظیم نمود که از آن برای پوشش دادن زمان استارت وجلوگیری از عمل رله در مواقع نامطلوب استفاده میشود.

1- حساسیت قطع فاز : با این پیچ تنظیم می توان نامتقارنی و ولتاژ برگشت را جهت قطع خروجی انتخاب کرد. ( در اکثر موارد حساسیت بین 15 تا 20 درصد مناسب است اما در موتور هایی که ولتاژ برگشت زیادی دارندمی توان از حساسیت 5 درصد استفاده کرد و در صورتی که عدم تقارن ولتاژ موجود در شبکه مزاحم عمل عادی رله باشد می توان از حساسیت های 25 تا30 درصد استفاده کرد.)

در انتها برای اطمینان از صحت تنظیم رله می توان در حالی که موتور در حال کار است فیوز یکی از سه فاز را قطع کرد تا شبکه دو فاز شود و رله کنترل فاز عمل کند.

---

مقاله پست کمپکت چیست؟

 

کنتاکتور

در مورد کنتاکتور میتوان گفت که یک کلید مغناطیس است که وقتی ولتاژ مورد نظر به آن اعمال میشود یک سری کنتاکت(یا کلید)باز را بسته و یک سری کنتاکت بسته را باز میکند.که با استفاده از این خاصیت مدارهای مختلفی میتوان مدارهای زیادی رو طراحی کرد.

 ساختمان کنتاکتور:

این کلید از دو هسته به شکل E یا U که یکی ثابت و دیگری متحرک است و در میان هسته ثابت یک بوبین یا سیم پیچ قرار دارد،تشکیل شده است. وقتی بوبین به برق وصل میشود با استفاده از خاصیت مغناطیسی ،نیروی کششی فنر را خنثی میکند و هسته فوقانی را به هسته تحتانی متصل کرده باعث میشود که تعدادی کنتاکت عایق شده از یکدیگر به ترمینال های ورودی و خروجی کلید متصل میشود و یا باعث باز شدن کنتاکت های بسته کنتاکتور بسته کنتاکتور گردد.
در صورتی که مدار تغذیه بوبین کنتاکتور قطع شود ،در اثر نیروی فنری که داخل کلید قرار دارد هسته متحرک دباره به حالت اول باز میگردد.

​

 مزایای استفاده از کنتاکتور

کنتاکتورها نسبت به کلیدهای دستی صنعتی مزایایی به شرح زیر دارند:

1. مصرف کننده می تواند از راه دور کنترل می شود.
2. مصرف کننده میتواند از چند محل کنترل شود.
3. امکان طراحی مدار فرمان اتوماتیک برای مراحل مختلف کار مصرف کننده وجود دارد.
4. سرعت قطع و وصل کلید زیاد و استهلاک آن کم است.
5. از نظر حفاظتی مطمئن ترند و حفاظت مطمئن تر و کامل تری دارند.
6. عمر موثرشان بیشتر است.
7. هنگام قطع برق،مدار مصرف کننده نیز قطع می شود و به استارت مجدد پیدا میکند؛در نتیجه از خطرات وصل ناگهانی دستگاه جلو گیری می کند.

​

تابلوهای دیماندی

 

تابلوهای دیماندی چیست؟

منظور از دیماند در تابلوهای دیماندی، مقدار قدرتی است که از اداره برق خریداری شده است و تجهیزات نصب شده این مقدار توان الکتریکی را می توانند به مصرف کننده با استفاده از تابلو برق ارائه دهند (منظور سیستم انتقال و ترانسفورماتور کاهنده ای است که مشترک از آن استفاده می کند.)

مصرف کننده می تواند در مقاطعی (به مدت یک سال) ازمقدار دیماند خود به صورت قراردادی کاهش دهد(بدون اینکه تجهیزات تغییری کنند) یعنی به عنوان مثال اگر دیماند خریداری شده از شرکت برق 3 مگاوات باشد می تواند مقدار آنرا بصورت قراردادی کاهش دهد. مثلا به یک مگاوات برای مدت یک سال.

این عمل برای مواقعی است که مصرف کننده مطمئن است در طول یک سال از حداکثر قدرت(دیماند) استفاده نخواهد کرد و برای کاهش هزینه ثابت دیماند، آنرا به صورت قراردادی کاهش می دهد.

نقشه و قیمت تابلو برق دیماندی یا دیماند چیست

تابلو برق دیماند تابلوی توزیعی است که یک کنتور سه فاز دیماند جهت مصارف موتور خانه و روشنایی مجتمع های مسکونی یا کارخانجات در آن بسته میشود و مصرف کننده میتواند جریان بالایی را از آن مصرف کند ، چرا که کنتورهای معمولی ساختمانهای معمولی دارای فیوز نهایتا 32 آمپری میباشند.

لذا در مجتمع های مسکونی ، بیمارستانها ، ادارات و… برق مورد نیاز جهت تاسیسات موتورخانه ، روشنایی دستگاه پله و محیط ، آسانسورها و… از تابلوی دیماند تامین میگردد. و هزینه قبض برق دیماند را مشترکین بصورت شارژ ماهیانه پرداخت میکنند.

دیماند قراردادی قبض برق سه فاز ساختمان چیست

مشخصات تابلو برق دیماند: کنتور برق دیماند فقط ولتاژ را میخواند و آمپر مصرفی از روی هر فاز را بوسیله CT یا ترانس جریان میخواند و هزینه برق مصرفی را محاسبه میکند. اجزای آن میتواند از قطعات فیوزهای مینیاتوری ، کنتاکتور ، تایمرها (مثلا جهت کنترل روشنایی) ، کنترل فاز ، شینه کشی و… جهت توزیع برق به محل های مختلف وجود داشته باشد.

این تابلو دارای یک عدد کلید قدرت ورودی است که محاسبه آن به این صورت است که برق (توان) مصرفی تمامی قطعات و المانهایی که در خروجی نیاز داریم را با هم جمع کرده و آمپر ماکزیمم مورد نیاز را محاسبه می نماییم. تابلو متناسب با نقشه طراح ساخته شود و در ورودی و خروجی تابلو برق حتما از گلند مناسب استفاده کنید و مطمان شوید که ارت مناسب به بدنه تابلو برق و خروجیها متصل شود.

محاسبه دیماند برق یا برآورد بار در تاسیسات الکتریکی

برآورد بار در تاسیسات یا محاسبه دیماند برق اولین گام در طراحی تاسیسات الکتریکی است. در این مرحله مشخص می شود که تاسیسات به چه مقدار انرژی الکتریکی نیاز دارد. برآورد بار یا محاسبه دیماند در تمام تاسیسات الکتریکی مانند ساختمان، صنعتی، بیمارستان ها و غیره انجام می شود. در این مقاله روش برآورد بار با در نظر گرفتن ضریب بهره برداری و ضریب هم زمانی شرح داده می شود. در بخش های پایانی مقاله دو مثال از برآورد دیماند ساختمان و تاسیسات صنعتی را مشاهده می کنید. به صورت کلی تعریف دیماند را می توان به انرژی مورد نیاز تاسیسات خلاصه کرد. اطلاعات به دست آمده از دیماند یا توان مورد نیاز تاسیسات در خرید انشعاب، ترانسفورماتور، ژنراتور، طراحی تابلوها، سایزکردن کابل ها و غیره بسیار اهمیت دارد.

توان مورد نیاز تاسیسات الکتریکی

به منظور طراحی تاسیسات الکتریکی و خرید انشعاب باید حداکثر دیماند برق مورد تقاضا از شبکه یا سیستم محاسبه شود. هنگام طراحی تاسیسات الکتریکی صرفا جمع کردن توان بارهای نصب شده غیر مهندسی و غیر اقتصادی است. به عبارت ساده تر نمی توان به منظور محاسبه ی دیماند یا برآورد بار از جمع ساده ی لیست بارها استفاده کرد. هدف این بخش نشان دادن اهمیت برخی فاکتورهای مهم هنگام محاسبه بار مصرفی شامل موارد زیر است:

• ضریب همزمانی: عدم کارکرد تمام تجهیزات الکتریکی در یک گروه خاص
• ضریب بهره برداری یا حداکثر بار: عدم کار کرد تمام تجهیزات مانند موتورهای الکتریکی در بار کامل
• ارزیابی بارهای موجود و پیش بینی شده

مقادیر ارائه شده در این بخش بر اساس تجربه و اطلاعات جمع آوری شده از تاسیسات الکتریکی در حال کار است. در این بخش علاوه بر ارائه‌ی داده‌های اساسی به منظور طراحی مدارهای جداگانه، نتایج و مقادیر جهانی در طراحی تاسیسات الکتریکی نیز آورده شده است. اطلاعات فوق مشخص کننده‌ی الزامات مربوط به منبع تغذیه مانند شبکه توزیع، ترانسفورماتور MV/LV و ژنراتور خواهند بود. در نظر داشته باشید که نحوه محاسبه دیماند به صورت مستقیم در هزینه های انشعاب، کابل ها، رنج بریکرها و غیره تاثیر گذار است.

توان نصب شده یا منصوبه بر اساس کیلو وات

تمام تجهیزات و وسایل الکتریکی دارای مشخصاتی به منظور نشان دادن توان نامی یا Pn هستند. توان نصب شده یا منصوبه، حاصل جمع توان نامی تمام تجهیزات مصرف کننده‌ی موجود در تاسیسات الکتریکی است. این توان را می توان از طریق لیست بار لود لیست به دست آورد. کافی است تمام بارهای الکتریکی موجود در تاسیسات را لیست کرده و مقابل آن توان نامی را ثبت کنید. این روند به منظور به دست آوردن توان نصب شده در ساختمان ها نیز صادق است.

در نظر داشته باشید که جمع توان نصب شده در تاسیسات الکتریکی در عمل به معنی توان حقیقی مورد نیاز نیست. به عنوان مثال موتورهای الکتریکی را در نظر بگیرید:

• توان درج شده روی الکتروموتورها نشان دهنده‌ی توان مکانیکی روی شفت آن‌ها است.
• تجهیزات الکتریکی از جمله الکتروموتورها دارای تلفات و ضریب توان هستند.
• با توجه به دو نکته ی بالا می توان اثبات کرد که توان دریافت شده از شبکه بیشتر توان خروجی خواهد بود.

لامپ‌های فلورسنت و گازی با بالاست از دیگر نمونه‌ها هستند. در این تجهیزات نیز توان درج شده روی لامپ کمتر از توان مصرفی لامپ و بالاست است. روش‌های محاسبه‌ی توان واقعی موتورها و تجهیزات روشنایی در بخش 3 راهنمای تاسیسات الکتریکی اشنایدر شرح داده شده است. توان مورد نیاز بر اساس KW به منظور انتخاب توان نامی ژنراتورها و باطری‌ها ضروری است. این روش در محاسبه‌ی توان یک محرک اولیه مانند دیزل نیز صادق می‌باشد. در تغذیه از شبکه‌ی LV عمومی یا ترانس MV/LV اغلب توان به شکل ظاهری و بر اساس KVA بیان می‌شود.

توان نصب شده یا منصوبه بر اساس کاوا

توان ظاهری نصب شده در تاسیسات الکتریکی معمولا حاصل جمع KVA بارهای مجزا است. با این حال حداکثر توان ظاهری یا KVA مورد نیاز برابر با توان ظاهری منصوبه نیست. حداکثر توان ظاهری مورد تقاضای یک بار که ممکن است یک دستگاه مجزا باشد؛ حاصل توان نامی آن و ضرایب زیر خواهد بود:

• راندمان به صورت واحد یا پریونیت که مساوی با \(\eta  = \frac{{output\;kW}}{{input\;kW}}\) است.
• کسینوس فی یا ضریب توان که مساوی با \(\frac{{kW}}{{kVA}}\) می باشد.

به صورت کلی توان ظاهری مورد تقاضای بار بر اساس kva به صورت \({P_a} = \frac{{{P_n}}}{{\eta  \times Cos\varphi }}\) محاسبه می‌شود.

باتوجه به مطالب فوق حداکثر جریان یا Full-load Current یا همان Ia برای بارهای تکفاز و سه فاز  متعادل به این شکل محاسبه می‌شود:

به منظور دقت بیشتر باید حداکثر میزان بار موتور در نظر گرفته شود. گاهی ممکن است موتور با توانی کمتر از مقدار نامی در حال کار باشد.

\[{I_a} = \frac{{{P_a} \times {{10}^3}}}{V}\]

\[{I_a} = \frac{{{P_a} \times {{10}^3}}}{{\sqrt 3  \times U}}\]

در این فرمول‌ها:

• Pa توان ظاهری یا توان اصلاح شده
• V ولتاژ فاز با نول
• U ولتاژ فاز با فاز

تخمین توان ظاهری نصب شده

لازم به ذکر است که توان ظاهری کل به صورت دقیق حاصل جمع توان ظاهری محاسبه شده برای هر بار مجزا نیست. این نکته در خصوص بارهای با ضریب توان یکسان صدق نمی‌کند. با این حال معمولا توان ظاهری یا KVA تمام بارها به صورت ساده باهم جمع می‌شوند. نتیجه‌ی جمع توان ظاهری بارها یک عدد برحسب KVA بوده که با حاشیه‌ی طراحی قابل قبول، مقداری بالاتر از توان واقعی خواهد بود.

هنگامی که ویژگی برخی یا تمام بارها نامشخص باشد می توان از جدول‌های راهنما به منظور برآورد تقریبی توان مورد نیاز بر اساس VA استفاده کرد. قابل ذکر است که بارهای مجزا معمولا بسیار کوچک بوده و توان آن‌ها با واحدهای kVA یا kW بیان نمی‌شود. در ادامه جدول برآورد توان ظاهری نصب شده را مشاهده می‌کنید. قابل ذکر است که تخمین بارهای روشنایی براساس محیط 500 متر مربعی هستند.

جدول محاسبه دیماند یا بار مصرفی مدارهای روشنایی فلورسنت با ضریب توان اصلاح شده 0/86

نوع تاسیسات یا محیط	توان ظاهری تخمینی به شکل VA بر متر مربع با لامپ فلورسنت و رفلکتور صنعتی (1)	میانگین سطح روشنایی\(Iux = Im/{m^2}\)
راه ها و بزرگ راه ها، محل های ذخیره سازی یا انبار، کارهای شیفتی	7	150
کارهای سنگین مانند ساخت و مونتاژ قطعات بسیار بزرگ	14	300
کارهای روزانه مانند امور اداری	24	500
کارهای ظریف مانند دفترهای طراحی و کارگاه های مونتاژ با دقت بسیار بالا	41	800

(1) به عنوان مثال لامپ 65 وات بدون محاسبه‌ی بالاست و شار نوری 5100 لومن و بازده  نوری 78.5 لومن بر وات

 

جدول محاسبه دیماند یا بار مصرفی مدارهای قدرت:

نوع تاسیسات یا محیط	توان تخمینی VA بر متر مربع
ایستگاه پمپاژ هوای فشرده	3 تا 6
تهویه محیط	23
بخاری‌های الکتریکی با همرفت هوا در:•          خانه‌های شخصی   •          آپارتمان‌ها	115 تا 146   90
دفترها	25
کارگاه‌های توزیع	50
کارگاه‌های مونتاژ	70
کارگاه‌های ماشین سازی	300
کارگاه نقاشی	350
کارخانه‌های ذوب و فلز کاری	700

برآورد حداکثر دیماند واقعی بر اساس کاوا

هنگام محاسبه دیماند یا محاسبه بار مصرف در نظر داشته باشید که تمام بارهای جداگانه لزوما با قدرت اصلی و به صورت همزمان کار نمی‌کنند. به وسیله‌ی فاکتورهای ku و ks می‌توان حداکثر توان و دیماند حقیقی توان ظاهری مورد نیاز تاسیسات را تعیین کرد. این فاکتورها عبارتند از:

• Ku ضریب بهره برداری یا حداکثر بار
• Ks ضریب همزمانی

ضریب بهره برداری

در نظر گرفتن ضریب بهره برداری هنگام محاسبه دیماند بسیار مهم است. همانطور که می دانید در شرایط بهره برداری عادی معمولا میزان توان دریافتی یک بار یا Load کمتر از توان نامی آن است. با توجه به این موضوع استفاده از ضریب بهره برداری یا میزان بار با عنوان ku هنگام برآورد مقدار واقعی بار بسیار رایج است. این ضریب باید برای تمام بارهای جداگانه به ویژه موتورهای الکتریکی در نظر گرفته شود. تاکید می شود که موتورها به ندرت با توان نامی یا بار کامل کار می‌کنند.

ضریب بهره برداری یا فاکتور ku برای موتورهای نصب شده در تاسیسات صنعتی معمولا به صورت متوسط 0.75 است. این ضریب در بارهای روشنایی با لامپ‌های رشته‌ای همیشه برابر با 1 است. برای مدار پریز‌ها این ضریب کاملا به نوع وسایل متصل شده یا تغذیه شده از پریزها بستگی دارد. ضریب بارگیری در خودروهای الکتریکی به صورت سیستماتیک معادل 1 برآورد می‌شود. علت در نظر گرفتن ضریب 1 در خودرو بعلت زمان طولانی معمولا چند ساعت برای شارژ کامل باتری‌ها است. در ضمن برای این تجهیزات به یک مدار اختصاصی یا تابلوهای دیواری در ایستگاه‌های شارژ نیاز است.

 

ضریب همزمانی

گام بعدی هنگام محاسبه بار مصرف در نظر گرفتن ضریب همزمانی است. این یک تجربه‌ی رایج و مهم است که در عمل هرگز تمام بارهای نصب شده در یک تاسیسات مشخص به صورت همزمان کار نمی‌کنند. با توجه به این موضوع همیشه میزانی از تنوع بارها وجود داشته و این قانون باید هنگام برآورد بار در نظر گرفته شود. به همین منظور ضریب همزمانی و تنوع با فاکتور ks هنگام برآورد میزان بار واقعی لحاظ می‌شود. در IEC 600500 با عنوان International Electrotechnical Vocabulary این ضریب به شرح زیر تعریف شده است:

• ضریب تصادفی یا مصرف هم زمان: یک نسبت که به صورت عدد یا درصد از حداکثر دیماند همزمان گروهی از وسایل یا مصرف کننده‌ها در یک زمان مشخص به مجموع حداکثر دیماند آن‌ها به صورت جداگانه در همان زمان بیان می‌شود. طبق تعریف این مقدار همیشه کوچکتر مساوی یک بوده و می‌تواند به شکل درصد محاسبه شود.
• ضریب گوناگونی: این فاکتور برخلاف ضریب تصادفی بوده و همیشه بزرگتر مساوی 1 است.

در عمل اصطلاح رایج فاکتور گوناگونی است اما به جای آن ضریب تصادفی استفاده شده و مقدار آن کمتر مساوی 1 است. اصطلاح پرکاربرد و جایگزین دیگر ضریب همزمانی است. با توجه به این توضیحات باید از ضریب همزمانی در محاسبات توان یا جریان مدارها استفاده کنیم.

نکات مهم جهت تعیین ضریب همزمانی

ضریب همزمانی یا ks به هر گروه از بارهای تغذیه شده از تابلوی توزیع  یا تابلوهای فرعی اعمال می‌شود. تعیین ضریب ks برعهده طراح بوده زیرا مستلزم داشتن اطلاعات دقیق در خصوص تاسیسات است. در این بخش حتما باید به بارهایی که باید از مدارهای جداگانه تغذیه شوند نیز دقت کرد. باتوجه به موارد شرح داده شده نمی‌توان مقادیر دقیق ks را اعلام کرد. در ادامه چند نمونه از جدول‌های ضریب همزمانی آورده شده است.  این جدول ها از استانداردها یا راهنماهای محلی تهیه شده و مربوط به استانداردهای بین المللی نیستند. جداول فقط به عنوان مثال بوده و هدف اصلی آن ها بیان مفهوم ضریب همزمانی است.

 

ضریب همزمانی برای یک بلوک آپارتمان

برخی مقادیر معمول ضریب همزمانی را در جدول زیر مشاهده می‌کنید. این جدول طبق استاندارد NFC14-100  فرانسه برای یک بلوک آپارتمان در نظر گرفته شده است. این ضرایب برای مصرف کننده‌های خانگی، بدون گرمایش الکتریکی با تغذیه از مدار سه فاز 4 سیمه با ولتاژ 400/230 هستند. در صورت استفاده‌ی مشترکین از واحدهای الکتریکی ذخیره‌ی گرما، ضریب 0.8 صرف نظر از تعداد مصرف کننده گان توصیه می‌شود.

تعداد مصرف کننده‌گان پائین دست	ضریب همزمانی یا ks
2 تا 4	1
5 تا 9	0.78
10 تا 14	0.63
15 تا 19	0.53
20 تا 24	0.49
25 تا 29	0.46
30 تا 34	0.44
35 تا 39	0.42
40 تا 49	0.41
50 و بیشتر	0.38

مثال محاسبه دیماند برق ساختمان

طبق تصویر زیر یک آپارتمان دارای 25 مشترک و 6 کاوا بار نصب شده برای هر متقاضی می‌باشد. جمع کل بار نصب شده در ساختمان برابر با 24+36+30+24+36 یعنی 150 کاوا می باشد. طبق جدول فوق ضریب همزمانی در این آپارتمان با 25 مشترک معادل معادل 0.46 خواهد بود. توان ظاهری مورد نیاز این واحد معادل ضرب 150 در 0.46 یعنی 69 کاوا است. باتوجه به شکل می‌توان میزان جریان دریافتی هر بخش از فیدر اصلی را مشخص کرد.

 

می‌توان سطح مقطع کابل تغذیه کننده‌ی ساختمان به صورت عمودی را با افزایش طبقات کاهش داد. در این حالت کابل طبقه‌ی اول بزرگترین سطح مقطع و طبقه‌ی آخر کوچکترین سطح مقطع را دارد. تغییر در سطح مقطع هادی ها حداقل باید 3 طبقه فاصله داشته باشد.

• جریان طبقه همکف تا طبقه سوم:

\[\frac{{150kva \times 0.46 \times {{10}^3}}}{{400\sqrt 3 }} = 100A\]

• جریان وارد شده به طبقه سوم:

\[\frac{{\left( {36 + 24} \right)kva \times 0.63 \times {{10}^3}}}{{400\sqrt 3 }} = 55A\]

ضریب همزمانی در تابلوهای توزیع

استانداردهای IEC61439-1 و 2 ضریب همزمانی در تابلوهای توزیع را به یک شکل تعریف کرده و مقدار آن را همیشه کمتر مساوی یک در نظر گرفته‌اند. IEC61439-2 همچنین بیان می‌کند که در صورت عدم توافق بین سازنده‌ی تابلو و کاربر در خصوص جریان حقیقی بار می‌توان از جدول زیر استفاده کرد. جدول 101 از IEC61439-2 در خصوص تخمین بار مدارهای خروجی یا گروهی از مدارهای خروجی یک تابلو است. اگر مدارها عمدتا روشنایی هستند توصیه می‌شود تا ضریب ks را نزدیک به یک در نظر بگیرید.

نوع بار	ضریب بارگذاری فرض شده
توزیع شامل 2 یا 3 مدار	0.9
توزیع شامل 4 تا 5 مدار	0.8
توزیع شامل 6 تا 9 مدار	0.7
توزیع شامل 10 مدار و بیشتر	0.6
محرک های برقی	0.2
موتورهای کوچکتر مساوی 100 کیلو وات	0.8
موتورهای بزرگتر از 100 کیلو وات	1

ضریب همزمانی با توجه به عملکرد یا نوع مدار

در جدول زیر ks قابل استفاده در مدارهای تغذیه کننده‌ی بارهای متداول آورده شده است. این جدول برگرفته از راهنمای عملی UTEC 15-105 جدول AC فرانسه است. در این جدول باید به اعداد یک و دو توجه شود. عدد (1) به این اشاره می کند که در شرایط خاص مخصوصا تاسیسات صنعتی این ضریب می‌تواند بیشتر باشد. (2) نیز بیانگر این است که جریان درنظر گرفته شده باید معادل جریان نامی موتور بعلاوه ی یک سوم جریان راه انداز آن باشد.

نوع یا کاربرد مدار	ضریب همزمانی
روشنایی	1
گرمایش و تهویه‌ی هوا	1
پریزها	0.1 تا 0.2 (1)
آسانسور و بالابرها (2):•          برای قوی ترین موتور   •          برای دومین موتور قوی •          برای تمام موتورها	10.75   0.6

برآورد با یا نحوه محاسبه دیماند برق در یک بخش صنعتی

در این بخش یک مثال به منظور برآورد حداکثر دیماند ظاهری به شکل kVA در تمام سطوح تاسیسات آورده شده است. نکته ی مهم در در این مثال روش استفاده از فاکتورهای ku و ks در محاسبه بار مصرفی می باشد. محاسبه دیماند این شرکت به صورت مرحله به مرحله بوده و تا نقطه‌ی دریافت انرژی ادامه پیدا می‌کند. با توجه به لیست بارها می توان دید که کل توان ظاهری نصب شده در این تاسیسات 126.6 کاوا است. این مقدار با در نظر گرفته ضرایب همزمان و بهره برداری کاهش یافته و مقدار دیماند واقعی در ترمینال های LV ترانس MV/LV معادل 65 کاوا می شود. در نظر داشته باشید که جمع کردن توان بارها غیر مهندسی بوده و فقط هزینه های دیماند، ترانس، کابل ها و غیره را افزایش می دهد.

 

به منظور انتخاب سایز کابل مدارهای توزیع داخلی در تاسیسات باید مقدار جریان را طبق فرمول \(I = \frac{{kVA \times {{10}^3}}}{{U\sqrt 3 }}\) محاسبه کرد. در این فرمول:

• kVA توان ظاهری واقعی سه فاز نشان داده شده در دیاگرام
• U ولتاژ فاز با فاز برحسب ولت

لیست بارها و دیاگرام تاسیسات به منظور محاسبه ی دیماند در تصویر زیر آورده شده است. فاکتورهای در نظر گرفته شده فقط به عنوان شرح روش محاسبه بار مصرفی هستند. به منظور مشخص کردن فاکتورهای همزمانی و میزان بار باید به استانداردهای منطقه‌ای مراجعه کرد. در نظر داشته باشید که الگوی مصرف و ضرایب فوق با توجه به کشور، شرایط آب و هوایی، استانداردها و غیره متفاوت بوده و ما باید از جداول مربوط به کشور خود استفاده کنیم.

در اولین بخش از سمت چپ لیست بارها و تعداد آن ها آورده شده است. همانطور که مشاهده می کنید این شرکت دارای سه بخش یا کارگاه با عنوان های A و B و C است. در ستون بعدی توان ظاهری یا Apperent Power هر بار را مشاهده می کنید. توان ظاهری در این بخش با Pa و واحد kVA مشخص شده است. ستون بعدی با عنوان ضریب بهره برداری بوده و مقدار توصیه شده برای هر بخش را در یک مربع نمایش می دهد. نتیجه ی ضرب این فاکتور در Pa در ستون بعدی با عنوان حداکثر توان ظاهری دیماند یا Apperent power demand max. kVA آورده شده است.

در بخش اول یا Level 1 بارها دسته بندی شده و به تابلوی توزیع فرعی یا Distribution box متصل می شوند. در این بخش نیز از ضرایب مختلفی برای خروجی ها استفاده شده است. به عنوان مثال در کارگاه A از ضریب 0.75 برای موتورها و ضریب 0.2 برای پریز ها و ضریب 1 برای روشنایی استفاده شده است. ضریب این مقادیر در ستون حداکثر توان ظاهری دیماند یا Apperent power demand max. kVA باعث کاهش مجدد مقادیر می شود. مقادیر جدید با عنوان Apperent power demand kVA در طراحی خروجی های تابلوی سطح دوم یا Level 2 در نظر گرفته خواهد شد. تمام بارهای کارگاه A در نهایت به تابلوی سطح دو یا Level 2 متصل می شوند. در این تابلو نیز از ضریب همزمانی 0.9 استفاده شده و توان کل یا دیماند کل کارگاه معادل 18.9 محاسبه می شود.

مرحله ی بعدی تابلوی اصلی شرکت است. این تابلو در سطح 3 یا Level 3  بوده و دارای سه خروجی برای کارگاه های A تا C می باشد. در این تابلو نیز از ضریب هزمانی 0.9 استفاده شده است. ضریب عدد 0.9 در دیماند مورد نیاز هر کارگاه یعنی 18.9+15.6+37.8 معادل 65 کاوا خواهد شد. همانطور که مشاهده می کنید دیماند مورد نیاز کارگاه 65 کاوا بوده در حالی که لیست بارها معادل 126 کاوا است. اختلاف این دو عدد نشان دهنده ی ضرایب بهره برداری و هزمانی در محاسبه ی دیماند یا بار مصرفی حقیقی می باشد. برای درک بهتر موضوع می توانید سالن های B و C از تصویر زیر را در نظر گرفته و مقادیر را خودتان محاسبه کنید. ضرایب ذکر شده در این بخش ها را می توان از جدول های قبلی به دست آورد.

 

انتخاب سایز ترانسفورماتور

هنگام تغذیه ی تاسیسات به صورت مستقیم از ترانسفورماتور MV/LV باید سایز مناسب آن را انتخاب کنیم. انتخاب سایز مناسب ترانسفورماتور پس از برآورد و محاسبه حداکثر دیماند برق و با توجه به موارد زیر انجام می‌شود:

• امکان ارتقاء ضریب توان تاسیسات با جبران سازی توان راکتیو
• برنامه‌های توسعه و افزایش بار تاسیسات
• محدودیت‌های نصب مانند دما و ارتفاع از سطح دریا
• رنج استاندارد ترانسفورماتورها

 

جریان نامی سمت LV در بار کامل ترانسفورماتور سه فاز با فرمول \({I_n} = \frac{{{P_a} \times {{10}^3}}}{{U\sqrt 3 }}\) محاسبه می‌شود. در این فرمول:

• Pa توان ظاهری ترانسفورماتور بر حسب kVA
• U ولتاژ فاز با فاز در بی باری بر حسب ولت مانند 237 یا 410 ولت
• جریان بر حسب آمپر

در ترانسفورماتورهای 400 ولت سه فاز می توان از ضرب kVA در 1.4 جریان را به صورت تقریبی به دست آورد. جریان در ترانسفورماتورهای تکفاز به شکل \(In = \frac{{Pa \times {{10}^3}}}{V}\) محاسبه می شود. در این فرمول V ولتاژ بین ترمینال های LV در بی باری است.

رنج استاندارد ترانسفورماتورها

این جدول طبق IEC 60076 بیان کننده ی رنج استاندارد ترانسفورماتورهای MV/LV و جریان نامی LV آن ها است. جهت محاسبه‌ی جریان نامی در ولتاژ متفاوت می‌توان از فرمول‌های زیر استفاده کرد:

\[{I_n} = \frac{{{P_a} \times {{10}^3}}}{{U\sqrt 3 }}\]

\[In = \frac{{Pa \times {{10}^3}}}{V}\]

توان ظاهری kVA	جریان در ولتاژ 237	جریان در ولتاژ 410
100	244	141
160	390	255
250	609	352
315	767	444
400	974	563
500	1218	704
630	1535	887
800	1949	1127
1000	2436	1408
1250	3045	1760
1600	3898	2253
2000	4872	2816
2500	6090	3520
3150	7673	4436

انتخاب منابع تغذیه

به منظور افزایش تداوم در تغذیه‌ی تاسیسات الکتریکی می‌توان از منابع آماده به کار یا استندبای نیز استفاده کرد. انتخاب‌ها و مشخصه‌های این منابع جایگزین بخشی از معماری شبکه است که در فصل‌های دیگر کتاب شرح داده شده است. انتخاب منبع اصلی معمولا بین اتصال به شبکه‌های توزیع LV یا MV است. در برخی از تاسیسات منبع اصلی نیز می‌تواند انواع ژنراتورهای گردان باشد. استفاده از ژنراتورها به عنوان منبع اصلی در مناطق بسیار دور افتاده و بدون دسترسی به شبکه‌های LV و MV انجام می‌شود. البته در مواردی که قابلیت اطمینان شبکه از قابلیت اطمینان درخواستی کمتر باشد نیز از ژنراتورها به عنوان منبع اصلی استفاده خواهد شد.

علت های اتصال به شبکه فشار متوسط

در عمل ممکن اتصال به شبکه‌های MV با دلایل مختلفی انجام می‌شود. برخی از مهمترین دلایل عبارتند از:

• بارهای بالا: این مقدار با توجه به قوانین منطقه‌ای تعیین شده ولی به صورت معمول توان‌های بیشتر از 250kVA به شبکه‌ی MV متصل می‌شوند.
• قابلیت اطمینان: در شرایطی که قابلیت اطمینان درخواستی بیشتر از قابلیت اطمینان شبکه LV باشد، تاسیسات به شبکه MV متصل می‌شوند.
• توسعه: در صورتی که تاسیسات در حال راه‌اندازی بوده و نیاز به توان بیشتری در آینده خواهد داشت.
• بروز اشکال و صدمه به دیگران: در صورت تاثیر تاسیسات روی شبکه‌ی LV و ایجاد اختلال در کار دیگر مشترکین معمولا از سطح MV استفاده می‌شود.

 

مزایای اتصال به شبکه‌ی فشار متوسط

مزایای مشترک MV:

• عدم اختلال توسط مشترکین LV
• انتخاب آزادانه‌ی سیستم زمین بخش LV
• تعرفه‌های اقتصادی گسترده
• توانایی افزایش بار در مقیاس‌های بزرگ

 

نکات مهم:

• متقاضی مالک پست MV/LV بوده و در برخی کشورها باید پست را با هزینه‌ی خود ساخته و تجهیز کند.
• نگهداری از پست نیز ممکن است با هزینه‌ی متقاضی انجام شود.
• در برخی از شرایط خاص ممکن است شرکت توزیع در احداث خط MV سرمایه گذاری کند.
• مقداری از هزینه‌های اتصال ممکن است در برخی کشورها به اولین مشترک بازگردانده شود.
• به عنوان مثال پس از اتصال مشترک دوم به شبکه‌ی MV احداث شده توسط اولین متقاضی در زمان مشخص
• متقاضی تنها به بخش LV تاسیسات دسترسی دارد. دسترسی به بخش عملیاتی و اندازه گیری MV تنها مخصوص پرسنل شرکت توزیع است.
• در برخی کشورها امکان کار با حفاظت اصلی مانند بریکر یا سکسیونر فیوزدار توسط متقاضی نیز وجود دارد.
• نوع و محل قرارگیری پست باید با توافق بین شرکت توزیع و متقاضی مشخص شود.