نحوه پیاده‌سازی سیستم حفاظت بانک خازنی چگونه است؟
اهمیت حفاظت بانک خازنی و خازن در چه زمینه‌هایی قرار دارد؟ به طور کلی، در هر تناوب ولتاژ و هر ظرفیت و کاربرد، اجرای حفاظت‌های مکانیکی و الکتریکی ضروری است.
حتی در مورد خازن‌های ساده با فشار ضعیف که به طور مستقیم به شبکه برق متصل می‌شوند، حداقل فیوزهای متناسب در مسیر آنها نصب می‌شود.
حفاظت بانک خازنی فشار ضعیف
در مراحل اولیه، حفاظت بانک خازنی فشار ضعیف به وسیله یونیت‌های خازنی انجام می‌شود، ولی بسته به برند سازنده، ما ممکن است شاهد حفاظت‌های مختلفی باشیم. این حفاظت‌ها شامل قطع تحت فشار است که نشانه آن متورم شدن کپ بالای خازن است.
در مرحله بعدی، فیلتر حفاظت هارمونیک‌های اضافی جریان و ولتاژ نیز در مسیر قرار دارد. این فیلترها برای حذف هارمونیک‌ها طراحی شده‌اند.
کنتاکتور در بانک خازنی فشار ضعیف، با استفاده از مکانیزم مخصوص، یونیت‌های خازنی را از افزایش لحظه‌ای جریان استارت محافظت می‌کند.
فیوزها نیز در مرحله بعد با ضریب حدود 2 برابر جریان نامی در مسیر خازن قرار می‌گیرند.
کلید ورودی در بانک‌های خازنی فشار ضعیف از سه حالت، کلید کمپکت MCCB، کلید هوایی ACB و کلید فیوز FUSE SWITCH استفاده می‌شود و به حفاظت از اضافه جریان و اتصال کوتاه اختصاص دارد.
رگولاتور بانک خازنی فشار ضعیف عهده دار حفاظت‌های متعددی مانند قطع جریان و ولتاژ صفر، آلارم و قطع اضافه جریان هارمونیکی است.
استفاده از حفاظت‌های متداول در تابلوهای توزیع فشار ضعیف برای بانک‌های خازنی گاهی اوقات اختیاری است و اجباری نیست.
حفاظت بانک‌های خازنی فشار متوسط که در واحدهای صنعتی به شکل تابلو خازن و پست‌های فشار قوی OUTDOOR مورد استفاده قرار می‌گیرند.
تقویت حفاظت خازنی با استفاده از فیوزها
در حوزه حفاظت از خازن‌ها، از دو روش معمولی فیوز داخلی و فیوز خارجی بهره می‌گیریم.
فیوز داخلی
مشکلات و خطاهای واحدهای خازنی اغلب به شکل شکست المانی مشاهده می‌شوند. استفاده از فیوز داخلی با اختصاص یک فیوز برای هر المان خازنی، امکان پیشگیری از خرابی کلی واحد خازنی در مواقع شکست عایقی را فراهم می‌کند. در این حالت، در صورت بروز خطا، تنها المان متاثر از مدار جدا می‌شود و خازن ادامه به کار خود می‌دهد.
فیوز خارجی
استفاده از فیوز خارجی به طور عمده در مواقعی که شکست عایقی در واحد خازنی رخ می‌دهد، به کار می‌رود. در انتخاب این نوع فیوزها، هدف اصلی کاهش احتمال ترکیدن محفظه خازنی واحد معیوب میباشد.
تصمیم‌گیری در مورد نوع حفاظت فیوزی بر اساس ظرفیت و ولتاژ سیستم و خازن‌های در دسترس انجام می‌شود. واحدهای خازنی مجهز به فیوز داخلی برای ولتاژهای بالاتر از 9 کیلوولت قابل ساخت هستند. در صورت استفاده از این واحدها، برای حصول به ولتاژ سیستم، از ترکیب سری آنها استفاده می‌شود. به عنوان مثال، برای سیستم 20 کیلوولت با ولتاژ فاز به زمین 11.547 کیلوولت، دو واحد خازنی مجهز به فیوز داخلی با ولتاژ نامی 5.7735 کیلوولت با هم سری می‌شوند.
در مورد انتخاب واحدهای خازنی مجهز به فیوز داخلی، باید توجه داشت که این واحدها برای ظرفیت‌های کمتر از 200 کیلووار قابل ساخت نیستند و در صورت استفاده، عملکرد صحیح آنها قابل تضمین نمی‌شود. بنابراین، در صورت استفاده از بانک‌های خازنی با ظرفیت‌های 100، 50 و یا 150 کیلوواری، باید آنها را به فیوز خارجی مجهز کرد.
در استفاده از واحدهای خازنی با ولتاژهای نامی 11.547 و 19.05، نیاز به بانک خازنی مجهز به فیوز خارجی وجود دارد. جریان نامی حداقل برای این فیوزها 1.35 تا 1.65 برابر جریان نامی خازن است. در استاندارد IEC شماره 60549، جریان نامی فیوز حداقل 1.43 برابر جریان نامی خازن تعیین شده است که بین دو مقدار 1.35 و 1.65 قرار دارد.
همچنین، برای جلوگیری از عملکرد نابجای خازن ناشی از گذراهای کلیدزنی و پاسخ‌های مکانیکی، جریان نامی فیوز اغلب بزرگتر از 1.65 برابر جریان نامی خازن انتخاب می‌شود. به عنوان مثال، اگر خازن‌های ولتاژ بالا تنها به یک فیوز 2 آمپری نیاز داشته باشند، اما به دلیل پایداری مکانیکی از فیوز 5 آمپر استفاده می‌شود.
تقویت حفاظت رله‌ای در بانک‌های خازنی
بانک‌های خازنی، با بهره‌گیری از رله‌های حفاظتی، در برابر اضافه ولتاژ و اضافه جریان حفاظت می‌شوند. این رله‌ها عملکردی دارند که در صورت وقوع حوادث، اعلان آلارم یا ارسال دستور به کلیدها را انجام می‌دهند. حفاظت برای خازن‌های فشار قوی باید در برابر جریان‌های گذرا و دائمی و همچنین اضافه ولتاژهای ناشی از شبکه و عدم تعادل فاز در مجموعه خازنی فراهم شود. به همین دلیل، حفاظت‌های زیر برای بانک‌های خازنی ضروری است:
- حفاظت جریان زیاد / اضافه جریان
- حفاظت جریان زمین
- حفاظت اضافه ولتاژ
- حفاظت ولتاژ صفر
- حفاظت عدم تعادل بانک خازنی
- حفاظت عدم تعادل در فازها
در بانک‌های خازنی که به طور مؤثر زمین‌شده‌اند، حفاظت معمولاً با یک ترانس جریان و رله‌های آن در هر فاز تنظیم می‌شود. در صورتی که بانک زمین‌نشده باشد، حفاظت در دو فاز از سه فاز کفایت می‌کند.
برای حفاظت بانک‌های خازنی کوچک با جریان‌های هجومی کوتاه مدت، می‌توان از یک رله مشترک برای حفاظت اضافه بار و حفاظت اتصال کوتاه استفاده کرد.
در صورت بوجودآمدن جریان‌های بالای هجومی ناشی از کلیدزنی بانک‌های خازنی یا حاصل از کلیدزنی بانک‌های موازی، رله‌های اضافه‌بار و حفاظت اتصال کوتاه باید به صورت جداگانه استفاده شوند. در حفاظت اتصال کوتاه، تنظیم جریان رله باید به اندازه کافی بالا باشد تا از فرمان نادرست رله در حالت کلیدزنی جلوگیری شود.
تعیین دقت رله‌ها در رنج فرکانس 50 هرتز تا 1000 هرتز و نسبت تنظیم مجدد حداقل 95% از مواردی هستند که باید مدنظر قرار گیرند.
رله اضافه ولتاژ بانک‌های خازنی
رله اضافه ولتاژ برای بانک‌های خازنی با ولتاژ نامی متناوب 100 یا 110 ولت و ولتاژ نامی DC 110 یا 125 ولت عمل می‌کند. این رله در بین دوفازه بسته می‌شود و خازن باید تا 1.15 برابر ولتاژ نامی پایدار را در مقابل اضافه ولتاژ کوتاه‌مدت تحمل کند. همچنین، باید توانایی تحمل اضافه ولتاژ 10 درصد را به صورت پیوسته به مدت 12 ساعت داشته باشد. بنابراین، حفاظت اضافه ولتاژ باید دارای مشخصه معکوس زمانی مناسبی باشد.
رله جریانی بانک‌های خازنی
رله‌های جریانی برای بانک‌های خازنی دارای ولتاژ نامی DC برابر با ولتاژ تغذیه کمکی پست فشارقوی 110 یا 125 ولت هستند و جریان نامی AC آنها معادل جریان نامی ثانویه ترانسفورماتورهای جریان 5 آمپر است. برای حفاظت از جریان زیاد، استفاده از دو رله در دو فاز کافی است.
محدوده تنظیم جریان معکوس زمانی این رله‌های جریانی از 0.5 تا 2.5 برابر جریان نامی و محدوده تنظیم جریان لحظه‌ای آنها از سه برابر جریان تنظیم‌شده به بالا می‌رسد. این ویژگی‌ها جهت اطمینان از حفاظت کامل و اثربخش برای بانک‌های خازنی ارائه می‌شود.
رله اضافه ولتاژ بانک‌های خازنی
رله افزایش ولتاژ برای بانک‌های خازنی با ولتاژ نامی متناوب، با ولتاژ 100 یا 110 ولت برابر با ولتاژ نامی ثانویه ترانسفورماتورهای ولتاژ و ولتاژ نامی DC 110 یا 125 ولت برابر با ولتاژ تغذیه کمکی عمل می‌کند.
این رله در بین دو فاز بسته می‌شود و خازن باید در مقابل افزایش ولتاژ کوتاه‌مدت تا 1.15 برابر ولتاژ نامی پایدار مقاومت نشان دهد و توانایی تحمل افزایش ولتاژ 10 درصد را به صورت پیوسته برای 12 ساعت داشته باشد. بنابراین، حفاظت از افزایش ولتاژ باید دارای خصوصیت معکوس زمانی باشد.
در این مقاله، به بررسی وظایف و عملکرد رله‌های حفاظتی مختلف برای بانک‌های خازنی پرداخته شد. ابتدا به رله افزایش ولتاژ پرداخته شد که وظیفه حفاظت از بانک خازنی در مقابل افزایش ولتاژهای ناگهانی را دارد. سپس به رله جریانی پرداخته شد که در حفاظت از بانک خازنی در برابر جریان‌های زیاد نقش دارد.
در نهایت، به رله عدم تعادل می‌پردازیم که وظیفه تشخیص عدم تعادل وضعیت در بانک خازنی را بر عهده دارد. این مقاله به تفصیل ویژگی‌ها و عملکرد هر رله پرداخته و اهمیت حفاظت موثر در سیستم‌های بانک خازنی را برجسته کرده است.
