رله حفاظتی چیست و انواع آن کدامند؟
قبل از اینکه بدانیم رله حفاظتی چیست باید بدانیم که سیستم‌های قدرت وظیفه تأمین انرژی الکتریکی مورد نیاز برای مصرف کننده‌های الکتریکی را به عهده دارند.
این سیستم‌ها، همانند بقیه سیستم‌های مهندسی باید به گونه‌ای طراحی شوند که ضمن اقتصادی بودن از قابلیت اطمینان بالایی برخوردار باشند.
بالا بودن قابلیت اطمینان یک سیستم، بدین معنا نیست که در آن هیچ گونه ایرادی به وجود نخواهد آمد بلکه همواره احتمال وقوع حالت‌های ناخواسته و غیر عادی که موجب اختلال در عملکرد سیستم می‌شوند، وجود دارد.
در سیستم‌های قدرت نیز حالت‌های بسیاری وجود دارد که می‌تواند باعث قطع تغذیه مصرف کننده‌ها، آسیب رسیدن به اجزاء سیستم، آسیب رسیدن به افراد و…شود.
به طور کلی هر حالت غیر عادی که در عملکرد سیستم به وجود می‌آید، خطا نامیده می‌شود. از این حالت‌های غیرعادی می‌توان به وقوع اتصال کوتاه، افزایش و یا کاهش بیش از حد ولتاژ، افزایش و یا کاهش بیش از حد فرکانس،افزایش حرارت تجهیزات در اثر توان عبوری بیش از حد از آنها یا اضافه بار،از سنکرون خارج شدن ژنراتورها و … اشاره کرد.
اتصال کوتاه‌ها از مهمترین و پر احتمال ترین خطاهایی هستند که در یک شبکه به وجود می‌آید. این خطاها ممکن است بر اثر برخورد یک یا دو فاز با زمین، اتصال دو یا سه فاز به یکدیگر و … به وجود آیند که در این حالت جریان زیادی در حدود ۱۰ تا ۱۰۰ برابر جریان عادی، از شبکه عبور می‌کند.
عبور این جریان می‌تواند اثرات مختلف و زیانباری روی شبکه داشته باشد که از مهم ترین آنها می‌توان به اثرات حرارتی روی تجهیزات اشاره کرد که باعث سوختن و آسیب دیدن عایق آنها می‌شود.
این امر ممکن است در زمانی در حدود چند ثانیه صورت گیرد. از این رو رفع خطا در یک سیستم باید در کوتاهترین زمان ممکن صورت گیرد. برای تشخیص حالت‌های غیرعادی در یک شبکه و ایزوله کردن بخش معیوب از سایر بخش‌ها از سیستم حفاظت یا همان رله حفاظتی استفاده می‌شود.
در اغلب موارد خطاهای به وجود آمده در سیستم قدرت، باعث تغییرات ناخواسته و شدید در اندازه ولتاژ یا جریان می‌شوند. از این رو تقریبا در تمامی خطاها با اندازه گیری میزان جریان و ولتاژ، می‌توان وقوع خطا را تشخیص داد.
به طور کلی رله حفاظتی به دستگاهی گفته می‌شود که در اثر تغییر کمیت الکتریکی مانند ولت و جریان و یا کمیت فیزیکی مثل درجه حرارت و حرکت روغن تحریک شده و باعث به کار افتادن دستگاه‌های دیگر و نهایتاً قطع مدار به وسیله کلید قدرت یا دژنکتور می‌شود. جهت حفاظت فیدرهای هوایی یا زمینی در سیستم‌های توزیع، نیروگاه‌ها و پست‌ها در سطح ولتاژی مختلف از این رله‌ها استفاده می‌شود. جهت حفاظت موتورهای فشار ضعیف یا فشار متوسط در صنایع، از جمله پالایشگاه‌ها و نیروگاه‌ها از این رله حفاظتی استفاده می‌شود.
در سیستم‌های حفاظت و در مرحله اول با استفاده از ترانس‌های ولتاژ و جریان، اندازه ولتاژ و جریان کاهش پیدا کرده تا به میزان قابل استفاده برای تجهیزات سیستم حفاظت برسد. از انواع رله حفاظتی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
۱. رله حفاظتی اضافه جریان
۲. رله حفاظتی ولتاژی
۳. رله حفاظتی خطای زمین
۴. رله حفاظتی دیفرانسیل
۵. رله زمین محدود شده
۶. رله‌های فرکانسی
۷. رله بر گشت توان
۸. رله حفاظت در برابر بار نامتقارن