1- چکیده:

رله های دیفرانسیل در بخش انتقال نیروی الکتریکی، یکی از رله های اصلی ترانسهای قدرت بوده که اساس کارکرد آن بر مبنای جریان گردشی در مدار بوده که در آن اختلاف جریان در ترانسهای جریان در هر فاز (و یا سه ترانس جریان در ترانسفورماتورهای سه سیم پیچه) با هم مقایسه شده و تحت شرایط اتصالی در داخل ترانس و یا محدوده مشخص شده بین دو ترانس جریان با سرعت خیلی زیادی عمل نموده و منجر به بی برق شدن ترانس تحت شرایط خطا شده تا از آسیب دیدن بیشتر ترانس جلوگیری بعمل آید.  در این مقاله کاربرد این نوع رله را مرور کرده و علت یک مورد عملکرد ناصحیح رله دیفرانسیل ناشی از طراحی نامناسب و کاربرد ناصحیح آن بررسی می گردد.

2- مقدمه:

معمولاً از رله دیفرانسیل (87) برای ترانسفورماتورهای با قدرت 90مگاوات آمپر و ظرفیت های بالاتر از آن بعنوان حفاظت اصلی استفاده می گردد. معمولاً تمام اتصالیهایی که بوسیله رله بوخهلتس یکی دیگر از معمول ترین رله های مورد استفاده در حفاظت ترانسفورماتور که در آن روغن، مثل اتصالی در بوشینگ ترانس که عمدتاً همراه با اتصال به زمین نیز می باشند بوسیله رله بوخهلتس در مراحل اولیه آن قابل تشخیص نخواهد بود. در همین راستا جهت تامین حفاظت ترانس در مقابل خطاهای ذکر شده از رله های الکتریکی مثل رله های دیفرانسیل استفاده نمود که اینگونه رله ها علاوه بر اینکه دارای سرعت عملکرد خیلی زیادی بوده، می تواند دیگر انواع خطاها را نیز خیلی سریعتر از رله بوخهلتز (90) تشخیص دهند. البته کاربرد حفاظت دیفرانسیل از نظر قیمت در مورد ترانسهای کوچک توجیه چندانی نداشته و در مورد اخیر عملاً از رله های اتصال زمین آنی جهت این منظور استفاده می گردد.

رله های دیفرانسیل ورود و خروج جریان سیم پیچهای ترانسفورماتور را با استفاده از ترانس های جریان مقایسه نموده بنابراین لازم است نسبت تبدیل این ترانس های جریان، طوری انتخاب شود که جریان ثانویه آنها (بغیر از جریان شارژ مغناطیسی ترانسفورماتور که مقدار آنهم معمولاً کم است) با هم مساوی باشد. شکل (1) رله دیفرانسیل را در ساده ترین فرم کاربرد نشان میدهد. در این شکل پلاریته ترانسهای جریان طوری انتخاب می شود که جریان در شرایط عبور جریان بار و یا برای اتصالهای خارجی بدون عبور از رله در مدار ثانویه ترانس های جریان گردش نماید یعنی در این شرایط هیچ جریانی از کوئیل رله که بایستی جمع برداری جریانهای CT از آن عبور نماید، وجود نخواهد داشت. هر خطایی در داخل ترانسفورماتور تعادل جریانی مدار را بهم زده و رله عمل می نماید. در عمل مدار ساده در شکل (1) به سه دلیل زیر جهت استفاده بعنوان حفاظت ترانسفورماتور دارای اشکال خواهد بود.[1]

·        یکنواخت نبودن نسبت تبدیل ترانس های جریان

مشخصات ترانسهای جریان بغیر از مورد شرایط اشباع مغناطیسی، بعلت یکنواخت نبودن کامل نسبت تبدیل و تفاوت خیلی جزئی در آن هر چند در شرایط عبور جریان بار هیچگونه جریانی از رله عبور نکرده ولی بهنگام وقوع خطا می تواند یکی از عوامل ایجاد اختلاف جریان قابل توجهی در مقدار ثانویه ترانس جریان گردیده که از رله عبور می کند.

·        تغییر نسبت تبدیل ترانسفورماتور بوسیله تپ چنجر

تقریباً تمام ترانسفورماتورهای مدرن امروزی به ابزار تغییر زیر بار (ON-LOADTAPCHANGER) نسبت تبدیل ترانس یعنی تپ چنجر مجهز می باشند. در این ترانسها نسبت تبدیل ترانسهای جریان در سمت اولیه و سمت ثانویه آنرا فقط می توان در یک نقطه از کار تپ چنجر (معمولاً تپ وسط و یا نرمال) تعیین نمود. در دیگر موقعیت های تپ چنجر نامتعادلی باعث عبور جریان از رله دیفرانسیل خواهد شد.