رله خطاي زمين

رله خطاي زمين

در شبكه هاي زمين شده يعني شبكه هايي كه نقطه نول يا Neutral ترانسفورماتورها و يا ژنراتورهاي آن ها به صورت مستقيم و يا با استفاده از يك مقاومت به زمين متصل شده اند، اتصال يك فاز با زمين همراه با عبور جريان از نقطه زمين شده خواهد بود . به عنوان مثال چنانچه سيم پيچ يك الكتروموتور به بدنه موتور اتصال پيدا كند، جريان از طريق فاز مربوطه وارد بدنه موتور و از آنجا وارد زمين شده و از طريق نقطه نول ترانسفورمر يا ژنراتور مسير خود را م يبندد و بدين ترتيب مسير بسته اي براي عبور جريان ايجاد مي گردد. در سيستم هاي سه فاز ايده ال به دليل متقارن بودن ولتاژ ها و جريان ها، جمع برداري جريان هاي عبوري از سه فاز برابر صفر خواهد بود . در شرايط اتصال كوتاه يك يا دو فاز به زمين، تعادل جريان هاي عبوري از فازهاي مختلف به هم خورده و از اين رو جمع برداري جريان هاي سه فاز برابر با صفر نخواهد بود . بدين ترتيب با اندازه گيري جمع برداري جريان هاي سه فاز، مي توان وقوع اتصا ل كوتاه هاي يك يا دوفاز با زمين را تشخيص داد.
براي اندازه گيري جمع جريان هاي سه فاز و به عبارتي ديگر آشكارسازي خ طاي زمين از رله اتصال زمين يا Earth Fault relay استفاده می شود. براي آشكارسازي اين خطا سه روش وجود دارد كه به اين شرح است:

• استفاده از سه ترانس جريان بر روي هر فاز:

در اين روش با استفاده از سه ترانس جريان كه بر روي فازهاي مختلف قرار گرفته اند، مقدار جريان هر فاز اندازه گيري مي شود. اين ترانس ها به صورت موازي با يكديگر اتصال پيدا كرده اند به گونه اي كه در خروجي آن ها، جمع جريان هاي سه فاز ظاهر مي شود. جمع اين سه جريان به يك رله جرياني وارد شده و در صورتي كه مقدار آن از حد مشخص و آستانه اي بيشتر شد، رله ، خطاي زمين را تشخيص داده و دستور تريپ را صادر مي كند. بايد توجه داشت كه اگر در مصرف كننده از سيم نول يا خنثي استفاده شده باشد، جريان اين سيم نيز بايد در محاسبات لحاظ شده و از اين رو يك ترانس جريان ديگر بايد روي سيم نول قرار گيرد . در واقع در اين حالت جمع برداري جريان هاي سه فاز و نيز جريان سيم نول بايد برابر صفر باشد.
از مزاياي اين روش را مي توان قابل اجرا بودن آن در اغلب محل ها دانست . تريپ كاذب در برخي از موارد يكي از معايب اين روش است. عدم هماهنگي ترانس هاي جريان و احتمال خطاي آن ها در اندازه گيري به خصوص در جريان هاي بالا و نيز اشباع شدن آن ها باعث مي شود تا در برخي از موارد جمع برداري جريان ها را غير صفر تشخيص داده و باعث تريپ ب يمورد و اشتباه سيستم شود.

• استفاده از يك ترانس جريان بر روي سه فاز:

در اين روش به جاي نصب سه دستگاه ترانسفورمر جريان و اتصا ل خروجي آنها به يكديگر، يك دستگاه ترانسفورمر جريان روي هر سه فاز مصرف كننده قرار داده شده و به يك رله جرياني وصل مي شود . همچنين در صورتي كه در مصرف كننده از سيم نول استفاده شده باشد، اين سيم نيز بايد از داخل ترانس جريان عبور داده شود . در اين روش نيز در حا لت عادي جرياني از رله عبور نمي كند ليكن در مواردي كه در مصرف كننده اتصال زمين رخ داده باشد، عملاً جمع جريان هاي سه فاز صفر نشده و باعث عمل كردن رله ميشود. اين گونه ترانسفورمرهاي جريان Core Balance Ct ناميده مي شوند. بايد توجه داشت كه اين روش همواره قابل اجرا نيست و فقط در مواردي كه مصرف كننده توسط تعداد محدودي كابل تغذيه مي شود، قابل انجام است و در غير اين صورت ممكن است فضاي كافي براي عبور كابل ها يا با سبارها از داخل CT وجود نداشته باشد.

• استفاده از يك ترانس جريان بر روي نقطه نول:

همان گونه كه گفته شد، جريان خطاي اتصال زمين در طول مسير خود الزاماً از نول ترانسفورمر تغذيه يا ژنراتور شبكه مي گذرد. پس بنابر اين چنانچه يك دستگاه ترانسفورمر جريان روي نقطه نول ترانس يا ژنراتور قرار دهيم و خروجي آن را به يك رله جرياني وصل كنيم، مي توانيم خطاي اتصال زمين را در نقاط تحت تغذيه اين ترانس يا ژنراتور مشخص كنيم. معمولاً از اين روش براي آشكارسازي اتصال زمين در
سطح شبكه اصلي استفاده مي شود و براي حفاظت مصرف كننده ها در مقابل اتصال زمين، حفاظت هاي جداگانه اي طراحي مي شود.
در استاندارد ANSI رل ههاي حفاظت در برابر خطاي زمين را براساس نحوه اتصال و زمان عملكرد، با شماره هاي ،51G ،51N , 50N , 50G نمايش داده مي شوند.