آشنایی با سیستم‌های نظارت بر سلامت مدار تریپ کلید‌های قدرت

مدار تریپ کلیدهای قدرت خصوصاً در سطوح فشارمتوسط و فشارقوی از اهمیّت زیادی برخوردار است و معمولاً کنتاکت رله‌های حفاظتی در مسیر مدار تریپ کلید‌های قدرت قرار گرفته و فرمان قطع را به بوبین قطع کلید‌های قدرت (Shunt Trip Coil) ارسال می‌کنند.

در شکل شماره یک ، یک مدار تریپ ساده کلید قدرت نمایش داده شده‌ است و همانطوری که مشاهده می‌گردد یکی از کنتاکت‌های کلید قدرت در مسیر بوبین قطع قرار گرفته است و در حالتی که کلید قدرت بسته می‌باشد ،‌ آن کنتاکت بسته بوده و مسیر بوبین قطع کلید تا کنتاکت‌های رله حفاظتی بسته بوده و با ارسال فرمان قطع از طرف رله حفاظتی ، بوبین قطع تغذیه شده و کلید قدرت باز می‌گردد و این کنتاکت به این دلیل در مسیر قطع بوبین قطع قرار دارد که پس از ارسال فرمان قطع توسط رله ، بوبین به شکل دائم تغذیه نشده و صدمه نبیند.

در شکل شماره ۲ مراحل وصل کلید و ارسال فرمان قطع به آن مشخص شده است.

حال تصور کنید مسیر مدار تریپ یک کلید قدرت به هر دلیلی قطع گردد یا خود بوبین قطع دچار آسیب‌ شده و یا بسوزد چه اتفاقی می‌افتد.

پس از وقوع یک خطا و عملکرد رله‌های حفاظتی ، فرمان قطع به کلید ارسال می‌گردد ولی کلید قطع نمی‌گردد و خطا برداشته نمی‌گردد و مشکلاتی را بوجود می‌آورند که باعث تحمیل تأثیرات حرارتی و دینامیکی به تابلوها و تجهیزات آن‌ها تا زمان عملکرد رله‌های پشتیبان و بالا دستی می‌گردند.

در چنین شرایط لازم است سیستم‌های مانیتورینگ مدارات تریپ کلیدهای قدرت به شکل دائمی ، صحت مدارات قطع کلید‌ها را کنترل کرده و در شرایطی که قطعی مدارات و سوختن بوبین‌های قطع بوجود بیاید ، آلارم‌های لازم را به بهره‌برداران بدهد و اگر در این شرایط کلید باز باشد ، به کلیدی که مدار تریپ آن دچار مشکل می‌باشد اجازه وصل ندهد.

چگونگی عملکرد سیستم‌های نظارت بر سلامت مدارات تریپ کلید‌های قدرت (Trip Circuit Supervision Relay)

راه مشخص شدن سلامت مدار تریپ کلید‌های قدرت مطابق شکل شماره ۳ ،‌ اندازه‌گیری ولتاژ دو سر کنتاکت‌های رله‌های حفاظتی می‌باشد.

در عمل این اندازه‌گیری ولتاژ توسط رله‌های مخصوصی بنام رله‌های مانیتورینگ مدار تریپ یا Trip circuit supervision relay  انجام می‌گردد که در شکل شماره ۴ ، یک نمونه رله به همراه دیاگرام داخلی آنها مشخص شده است.

یکی از چالش‌های این سیستم این است که اگر مدار تریپ سالم باشد ولی کلید در حالت باز باشد ، به دلیل قرارگیری کنتاکت کلید در مسیر مدار تریپ و باز‌بودن آن ، ولتاژ اندازه‌گیری شده دوسر کنتاکت رله حفاظتی باز هم صفر است و نشاندهنده وضعیت ناسالم مدار تریپ می‌باشد که البته تشخیصی اشتباه است.
برای رفع این مشکل راه‌های مختلفی توسط سازندگان رله‌های مختلف پیشنهاد شده است که دو راه اصلی در این مورد اشاره می‌کنیم.

روش اول : استفاده از یک مقاومت در مسیری موازی با مسیر قبلی

برای تشریح این روش به شکل شماره ۶ توجه نمایید

همانطوری که در شکل شماره ۶ ،‌مشخص شده است ، یک مسیر از طریق کنتاکت NC کلید قدرت و یک مقاومت به شکل موازی با کنتاکت NO کلید اضافه‌شده است که مقدار مقاومت تقریباً بالا بوده و به اندازه‌ای است که ولتاژ دوسر کنتاکت رله حفاظتی در حالت باز بودن کلید قدرت و در مدار بودن مقاومت برای رله TCSR قابل تشخیص باشد.
در این شرایط در حالت بسته بودن کلید از طریق مسیر اصلی مدار برقرار است و رله ولتاژ دوسر کنتاکت رله‌حفاظتی را اندازه‌گیری می‌کند ولی در حالت باز بودن کلید مسیر کمکی از طریق مقاومت بسته می‌گردد و باز هم ولتاژ دوسر کنتاکت رله حفاظتی اندازه‌گیری می‌گردد و در صورتی که ولتاژی توسط رله TCSRحس نگردد به معنی اشکال در مدار تریپ می‌باشد.
لازم به ذکر است که به دلیل تسهیل در سیم‌بندی رله‌های TCSR ، در اکثر کلید‌های قدرت ، اتصال کنتاکت‌های باز و بسته به شکل داخلی در کلید توسط سازندگان کلید‌های قدرت انجام شده است.

روش دوم :‌ استفاده از رله‌های TCSR با دو ورودی

در این نوع سیستم‌های تشخیص سلامت مدار تریپ ، رله‌هایی استفاده می‌گردد که دارای دو ورودی جداگانه برای وضعیت باز و بسته کلید می‌باشد.
در شکل شماره ۷ ، یک نمونه از چنین رله‌هایی‌ مشخص شده است.

در این نوع رله‌ها ، وضعیت مدار تریپ کلید در دو حالت باز و بسته توسط دو ورودی مختلف سنجیده می‌گردد که یک نظارت کامل به شمار می‌رود و در شکل شماره ۸ ،‌ دیاگرام سیم‌بندی این رله در مدار تریپ یک کلید قدرت به نمایش در آمده است.

توجه گردد که دیاگرام سیم‌بندی رله‌های TCSR با تیپ‌ها و سازندگان مختلف ممکن است تفاوت‌هایی با یکدیگر داشته باشند که اصول عملکرد تمامی آنها معمولاً بر دو راه‌حلّی که عنوان شد استوار است و لازم است به دو نکته کلیدی در این خصوص توجه گردد:

۱- مقدار مقاومت‌هایی که لازم است در مدار قرار گیرد معمولاً توسط سازندگان رله بر اساس مقاومت داخلی بوبین قطع کلید پیشنهاد می‌گردد

۲- مهمترین نکته‌ای که در استفاده از رله‌های TCSR در مدارات تریپ وجود دارد محل‌های نمونه برداری از ولتاژها است تا بتواند محدوده (Zone) گسترده‌تری از مدار تریپ را تحت پوشش نظارتی قرار دهد.

روش سوم :‌ استفاده از رله‌های TCSR داخل رله‌های حفاظتی چند تابعی (Multi-function)

امروزه با متداول‌شدن رله‌های حفاظتی چند تابعی (Multi-function) ، امکاناتی نظیر سیستم نظارت بر سلامت مدار تریپ کلید‌های قدرت در داخل آنها وجود دارد که در این شرایط می‌توان بدون نیاز به رله‌های نظارتی جداگانه از امکانات آن رله‌ها استفاده کرد.

در شکل شماره ۹ ، یک نمونه رله رله حفاظتی چند تابعی (Multi-fucntion) به نمایش در‌آمده و در شکل شماره ۱۰ دیاگرام سیم‌بندی آن در مدار تریپ مشخص‌شده است.

توجه گردد که رله‌های TCS پس از تشخیص خطای مدار تریپ ، لازم است دو کار مجزا انجام دهند ، اول که در صورتی که کلید باز باشد ، از بسته‌شدن کلید جلوگیری می‌کنند که این کار با اضافه کردن کنتاکت این کلید در مسیر وصل کلید قدرت انجام می‌گیرد و دومین وظیفه‌اش ارسال سیگنال آلارم به بهره‌برداران می‌باشد.

و همانطوری که عنوان شد امکان دارد که دیاگرام سیم‌بندی مدارات TCSرله‌های حفاظتی مختلف با یکدیگر تفاوت داشته باشد ولی نکته مهم این است که در این مقاله سعی گردید که خواننده با اصول کلی مدارات نظارت بر سلامت مدارات تریپ کلیدهای قدرت آشنا شود و پس از مواجه‌شدن با یک رله حفاظتی و دیاگرام TCS متفاوت قادر باشد با تکیه بر اطلاعات قبلی ، سیستم جدید را مورد تجزیه و تحلیل قرار دهد.

در صورت علاقه‌مندی به مقالات مرتبط با این مقاله پیشنهاد می‌گردد مقاله آشنایی با رله‌های Lockout در همین سایت مطالعه گردد.