آشنایی با رله‌های لاک‌اوت (Lockout)

مدارات حفاظتی در تابلوهای برق و پست‌های فشارمتوسط و فشارقوی از اهمیّت زیادی برخوردار است و توجه به طراحی صحیح آنها ، بسیار مهم است و دارای ظرافت‌های خاصی می‌باشد.

رله‌های کمکی و مانیتورینگ در مدارات حفاظتی نقش مهمی داشته که در پست‌هایی به بررسی آنها می‌پردازیم.

رله قفل‌شو یا لاک‌اوت ، یکی از رله‌های کمکی بکار رفته در سیستم‌های حفاظتی و تابلوهای برق است که وظیفه آن فانکشن Latch یا قفل الکتریکی هنگام عملکرد رله‌های حفاظتی می‌باشد تا پس از عملکرد آن کلید قدرت قادر به عملکرد نباشد تا هنگامی که بهره‌بردار بتواند این رله را ری‌ست نماید.

در استاندارد IEEE Std C37.2 عملکرد (Function) لاک‌اوت با کد Ansi شماره ۸۶ شناخته می‌گردد که در نقشه‌های تک‌خطی حفاظتی ، از این کد به شکل معمول استفاده می‌گردد.

رله‌های لاک‌اوت دارای دو عملکرد می‌باشند :

۱- عمل گرفتن فرمان از رله‌های حفاظتی و قفل‌شدن
۲- عمل ری‌ست و آزادسازی پس از رفع خطا

چرا از رله‌های لاک‌اوت استفاده می‌گردد؟

استفاده از رله‌های لاک‌اوت به زمان استفاده از رله‌های حفاظتی الکترومکانیکی و حرارتی قدیمی باز می‌گردد که هر کدام برای تابع حفاظتی خاصی به شکل جداگانه مورد استفاده قرار می‌گرفت که در این شرایط برای ارتباط آنها با بوبین قطع کلید‌ها از این نوع رله‌ها استفاده می‌شد که فرمان تمامی رله‌ها به این رله متصل‌شده و در نهایت این رله فرمان قطع به کلید قدرت ارسال می‌کرد که این فرمان بروی کلید‌ها باقی می‌ماند تا پس از رفع خطا توسط بهره‌بردار آزاد می‌شد (Reset)

این رله در وضعیت عملکرد ، فرمان قطع به بوبین قطع کلید ارسال می‌کرد و از طرفی از وصل کلید در حالت خطا جلوگیری می‌کرد (Permission for closing)

در شکل شماره ۲ ، عملکرد رله لاک‌اوت در یک سیستم حفاظتی نمایش داده شده است.

بخش‌های تشکیل‌دهنده یک رله لاک‌اوت

رله‌های لاک‌اوت معمولاً از بخش‌های زیر تشکیل می‌شوند :

۱- بوبین Set
با تغذیه بوبین Set رله فعال‌شده و با قطع ورودی ، رله در همان وضعیت وصل باقی‌مانده تا ری‌ست گردد

۲- دکمه Reset
با فشردن دکمه Reset روی رله ، پس از عملکرد رله برای رها‌سازی با فشردن آن ، در صورت عدم فعال‌بودن بوبین Set ، باعث بازگشت رله و کنتاکت‌های آن به شرایط اولیه می‌گردد.

۳- بوبین Reset
این بوبین همان عملکرد دکمه Reset را دارا می‌باشد که در برخی از رله‌ها وجود ندارد و با تغذیه آن ، در صورت غیر‌فعال‌بودن بوبین Set ، رله و کنتاکت‌های آن به وضعیت اولیه خود باز می‌گردند.

۴- کنتاکت‌های رله لاک‌اوت
کنتاکت‌هایی که به شکل NO یا NC یا Changeover به تعداد مشخص که وظیفه ارسال فرامین مختلف را به کلید‌قدرت و بخش‌های دیگر سیستم ، عهده‌دار می‌باشند.

در شکل شماره ۳ ، نقشه داخلی یک نمونه رله کمکی لاک‌اوت نمایش داده شده است.

انواع رله‌های لاک‌اوت از نظر ساختار

۱- رله‌هایی که بروی ریل DIN نصب‌ می‌گردند
این نوع رله‌ها عموماً داخل تابلوها نصب می‌باشند و بهره‌بردار برای دسترسی به آنها لازم است درب تابلو را باز نماید که در پاره‌ای از موارد این نوع رله‌ها با استفاده از قاب‌های فلزی بروی درب نیز قابل نصب هستند

۲- رله‌هایی که بروی درب تابلو به شکل روکار (Flush mounting) نصب می‌گردند
برای نصب این نوع رله‌ها لازم است شکافی بروی درب تابلو ایجاد گردد (Cutout) تا رله داخل آن قرار گرفته و نصب گردد و در این حالت بهره‌بردار بدون باز‌کردن درب تابلو به آنها دسترسی دارد.

رله‌های لاک‌اوت به دو شکل اصلی در صنعت وجود دارند

۱- رله‌های لاک‌اوت به شکل جداگانه
۲- رله‌های لاک‌اوت به عنوان یک فانکشن داخل رله‌های حفاظتی چند‌ فانکشنه (Multi-Function)

عملکرد رله‌ لاک‌اوت در سیستم‌های حفاظتی

۱- عملکرد فرمان به بوبین قطع شانت (Shunt trip coil)
۲- عملکرد فرمان به بوبین قطع آندر ولتاژ (Under Voltage Coil)
۳- عملکرد جلوگیری از عملکرد بوبین وصل کلید (Closing Coil)

در شکل شماره ۶ ، کنتاکت‌های رله لاک‌اوت برای موارد زیر مورد استفاده قرار گرفته‌اند:

86-1 در مدار وصل کلید برای جلوگیری از وصل کلید در حالت عملکرد رله لاک‌اوت
86-2 در مدار قطع کلید برای اعمال فرمان قطع به کلید هنگام عملکرد رله لاک‌اوت
86-3 برای فرمان به چراغ سیگنال وضعیت خطا در حالت عملکرد رله لاک‌اوت

 مواردی که لازم است برای انتخاب رله‌های لاک‌اوت در نظر گرفته شود

۱- ولتاژ بوبین‌های Set و Reset
۲- توان بوبین‌های Set و Reset
۳- تعداد کنتاکت‌های باز و بسته رله که با توجه به مدارات کنترل لازم است در سفارش آنها مدّ نظر قرار گیرد

به عنوان حداقل نیازمندی ، لازم است کنتاکت‌های زیر در رله‌های لاک‌اوت در نظرگرفته شود:

• کنتاکت باز برای فرمان به بوبین قطع شنت تریپ کلید
• کنتاکت بسته برای قرار‌گیری برای جلوگیری از وصل کلید در مدار وصل کلید
• کنتاکت باز برای سیگنال نشاندهنده
• کنتاکت باز برای ارسال سیگنال خطا به سیستم‌های کنترلی

۴- مشخصات کنتاکت‌های رله از نظر ولتاژ و جریان عملکرد با توجه به توان و خاصیت القایی قابل توجه بوبین‌های قطع و وصل کلید‌های قدرت

۵- سرعت عملکرد رله که در صورت در نظر‌گرفتن رله به عنوان واسط بین رله‌ حفاظتی و بوبین قطع کلید مؤلفه مهمی می‌باشد.

استفاده از رله‌های لاک‌اوت در مدارات کلید‌های قدرت

با توجه به این که رله‌های لاک‌اوت به عنوان واسطه بین رله‌های حفاظتی و کلید‌های قدرت قرار می‌گیرند ، زمان عملکرد آنها به زمان برطرف‌شدن خطا اضافه می‌گردد در برخی موارد طراحان سیستم‌های حفاظتی بر قرارگیری این رله‌ها تنها در مدار وصل کلید برای جلوگیری از وصل کلید هنگام خطا تأکید داشته و سیگنال خطای رله‌های حفاظتی را از طریق رله‌های کمکی سرعت بالا (High Speed Auxiliary Relay) به کلید‌های قدرت اعمال می‌کنند.

لزوم استفاده از رله‌های لاک‌اوت با توجه به وجود رله‌های حفاظتی مولتی‌فانکشن (Multi-Function)

با توجه به ظهور و گسترش رله‌های چند فانکشنی (Multi-Function) در تابلوهای برق و سیستم‌های حفاظتی ، رله لاک‌اوت به شکل یک گیت منطقی در داخل رله‌های حفاظتی برای اکثر توابع رله به شکل جداگانه و مشترک قابل تعریف است به این شکل که در صورت عملکرد هر یک از توابع حفاظتی ، حتی پس از رفع خطا ، وضعیت کنتاکت‌های خروجی رله‌ها باقی‌مانده تا این که دکمه ری‌ست رله فشرده شود.

با توجه به مجهز‌بودن رله‌های حفاظتی جدید به باتری بک‌آپ ، وضعیت آنها پس از قطع مدار تغدیه نیز حفظ می‌گردد که برای اطمینان از این موضوع می‌توان به مشخصات فنی آنها مراجعه کرد.

با مواردی که عنوان گردید ،‌لزومی به استفاده از رله‌های لاک‌اوت جداگانه وجود ندارد ولی بسیاری از طراحان با توجه به ساختار مکانیکی رله‌های لاک‌اوت و ضریب اطمینان بالای آنها بر استفاده از آنها اصرار می‌ورزند.