مقدمه :

شبکه قدرت همواره در معرض خطاهای گوناگونی قراردارد . از میان همه این خطاها احتمال وقوع خطای زمین بیشتر است . تقریبا بیش از 95 درصد خطاهای شبکه از این نوع است. بنابراین حفاظت تجهیزات شبکه قدرت در برابر این نوع خطاها از اهمیت ویژه ای برخوردار است.
یکی از روش های حفاظت سیستم ها در برابر خطای زمین استفاده از رله های جریان زیاد است این روش که از دیرباز مورد استفاده قرار می گرفته است هنوز هم جزو اصلی  ترین روش های حفاظت زمین محسوب می شود .اگر چه در برخی مواردرله دیستانس به عنوان رله اصلی در این خطاها بکار می رود  اما رله های جریان زیاد زمین در این موارد نقش مهمی ایفا میکنند ،زیرا موارد بسیاری وجود دارد که رله دیستانس در خطاهای زمین عمل نمی کند.
با این حال شرایط و عوامل زیادی وجود دارد که باعث می شود که رله های جریان زیاد زمین ،‌ عملکرد صد در صد درست نداشته باشند . این بیشتر به خاطر شرایطی است که شبکه قدرت بر رله تحمیل میکند . بنابراین آشنایی با این شرایط و هم چنین رویارویی با آن ها از اهمیت ویژه ای برخوردار است ،‌ زیرا با این کار قابلیت اطمینان سیستم های قدرت را می توان بالابرد.
 

فصل اول


اصول  عملکرد رله های زمین

 
در حالیکه مقالات متعددی  در زمینه انواع خاصی از رله های زمین و مشکلات مربوط به آن نوشته شده است ، اما یک بررسی کلی در مورد اصول  عملکرد  این رله ها کمتر یافت می شود .در این فصل سعی بر این است تا مفاهیم اساسی رله های زمین بیان شود و یک آشنایی کلی با طرز کار این رله ها صورت گیرد با این امید که بتوان برای مهندسین حفاظت مفید واقع گردد.
لازم به ذکر است که در این پروژه ، منظور از حفاظت خطوط انتقال حفاظت جریان زیاد است و رله های زمینی که در اینجا بحث می شود ، همگی طبق اصول رله های جریان زیاد عمل می کنند . بنابراین نباید آن ها را با انواع دیگر حفاظت خطوط نظیر  حفاظت دیستانس و یا Pilot Protection اشتباه گرفت.
 
1    : خطاهای زمین (GROUND  FAULTS)
خطاهای زمین به خطاهایی گفته میشود که بین یک یا دو فاز  و زمین صورت می گیرد . رله زمین در چنین مواقع ی باید بتواند در کمترین زمان ممکن این اشکال را احساس کند و فرمان لازم برای عملکرد کلیدهای قدرت را صادر کند.
کمیتی که در رله های زمین برای تشخیص خطا بکار می رود ولتاژ (3V0) یا جریان باقیمانده  (3I0) است کهV0 وI0 مقادیرمولفه صفر ولتاژ و جریان هستند . بیشتر سیستم های قدرت زمین شده اند و این زمین کردن ممکن است بصورت مستقیم باشد و یا از مقاومت یا راکتانس استفاده شده باشد. در نتیجه جز در موارد خاصی ، ولتاژ و جریان های باقیمانده بسیاری وجود دارد که میتوانند توسط رل های زمین مورد استفاده قرار گیرند . البته ولتاژ و جریان مولفه منفی نیز در خطای زمین وجود دارد و با ترکیب آن ها با مقادیر مولفه صفر ، در آشکار نمودن و ایزوله کردن خطاها می توان از آن ها استفاده کرد.
قابل ذکر است که خطای سه فاز به زمین به علت این که مولفه صفر قابل ملاحظه ای ایجاد نمی کند نمی تواند باعث عملکرد رله زمین شود . به همین خاطر عموما این نوع خطا به عنوان یک خطای فاز درنظر گرفته می شود.
هیچکدام از کمیت های مشخص کننده خطای زمین (ولتاژ و جریان مولفه صفر) هنگامیکه سیستم در شرایط نرمال قرار دارد ، به مقدار قابل ملاحظه ای موجود نیستند. این نکته مهم باعث شده است تا بتوان رله های جداگانه ای را برای حفاظت زمین استفاده کرد که حساسیت بیشتری دارند و در مقادیری کمتر از بار سه فاز سیستم تنظیم می شوند.


فهرست مطالب :

فصل اول : اصول عملکرد رله های زمین
1-1    خطاهای زمین    
2-1 اتصالات رله های زمین   
3-1 انواع معمول رله های زمین   
1-3-1 رله های با مشخصه معکوس   
2-3-1 رله های زمان معین   
3-3-1 رله های IDMT    
4-3-1 رله های لحظه ای   
فصل دوم : مطالعه رله های جهت دار زمین
1-2  ضرورت جهت دار بودن   
2-2 هماهنگی رله های جهت دار   
3-2 پلاریزه کردن رله های جهت دار   
1-3-2 پلاریزه کردن توسط جریان   
الف: ترانس های دو سیم پیچه   
ب : ترانس های سه سیم پیچه   
ج : اتو ترانس ها   
2-3-2 پلاریزه کردن توسط ولتاژ   
3-3-2 روش های دیگر پلاریزاسیون   
4-2 مشخصه عمل رله های جهت دار   
1-4-2 جبران سازی در رله های زمین   
فصل سوم : بررسی برخی از مشکلات رله های زمین
1-3    جریان مانده اشتباه   
1-1-3 عملکرد ضعیف ترانس های جریان   
نامساوی بودن بردن و اختلاف بین ترانس های جریان   
اشباع DC ترانس های جریان   
2-3 خطاهای چند مداره   
3-3 نامتقارن باز وبسته شدن کلیدها   
4-3 معکوس شدن جریان در سیم پیچ پلاریزه کننده   
5-3 مشکل رله های حاصل ضربی   
6-3 مشکل جریان القا شده در خطوط موازی   
7-3 کاربرد مشخصه هیبرید   
فصل چهارم : سیستم های حفاظت زمین دیفرانسیلی
1-4    معرفی سیستم دیفرانسیل اصلاح شده   
2-4    انواع سیستم های دیفرانسیلی   
1-2-4 سیستم دیفرانسیل قدیمی   
2-2-4 سیستم دیفرانسیل اصلاح شده   
3-4    تحلیل شبکه قدرت   
1-3-4 مفاهیم اولیه تحیلی شبکه   
2-3-4 روش تجزیه و تحلیل سیستم   
4-4 مطالعه حالت های مختلف سیستم   
5-4 توسعه دیفرانسیل اصلاح شده   
فصل پنجم : تنظیم رله زمین در یک شبکه نمونه
1-5    معرفی شبکه نمونه   
2-5    محاسبات    
3-5    تنظیمات رله    
4-5 نتایج بدست آمده    
نتیجه گیری    
ضمیمه    
مراجع