پیمانکار رتبه یک تاسیسات

مصرف انرژی-آنالیز مصرف انرژی سیستم پمپ حرارتی زمین گرمایی با بهره گیری از انرژی خورشیدی
1397-03-23
کنترل روشنایی ساختمان هوشمند-کاهش انرژی مصرفی از طریق کنترل سطح روشنایی
1397-03-27
Show all

حفاظت تجهیزات الکتریکی-نکات مهم برای انتخاب ادوات حفاظتی مناسب

حفاظت تجهیزات الکتریکی

گردآورنده: محمد حسین جعفری
خرداد ماه 97

در این مقاله (حفاظت تجهیزات الکتریکی)به ملاحظاتی که لازم است یک مهندس طراح تأسیسات الکتریکی به هنگام انتخاب ادوات حفاظتی مناسب در تأسیساتی شامل مدارهای روشنایی، ژنراتورها، موتورهای الکتریکی و ترانسفورمر در نظر داشته باشد، پرداخته‌شده است.

حفاظت مدارهای روشنایی:

حفاظت تجهیزات الکتریکی

حفاظت تجهیزات الکتریکی

در انتخاب حفاظت مناسب برای مدارهای روشنایی بایست به این نکته توجه کرد که در لحظات آغازین اتصال مدار روشنایی به منبع انرژی، جریانی بیش از جریان نامی لامپ‌ها از منبع کشیده خواهد شد. این جریان که بسته به نوع لامپ عموما برای چند میلی‌ثانیه تداوم خواهد داشت، ممکن است به ۱۵ تا ۲۰ برابر جریان نامی لامپ نیز برسد. البته در مواردی برای چند دقیقه، جریانی ۱٫۵ تا ۳ برابر جریان نامی هم از مدار عبور خواهد کرد. این دو وضعیت در نمودارهای زیر مشاهده می‌شود.

حفاظت تجهیزات الکتریکی

حفاظت تجهیزات الکتریکی

حفاظت تجهیزات الکتریکی

حفاظت تجهیزات الکتریکی

 

لامپ های رشته ای:

در آغاز به علت سرد بودن فیلامان، لامپ مقاومت کمی از خود نشان داده و جریان بسیار زیادی تا ۱۵ برابر جریان نامی برای چند میلی ثانیه از مدار کشیده خواد شد که با عبور این جریان و گرم شدن سریع فیلامان، مقاومت ان افزایش یافته و این جریان افت می نماید.

لامپ های هالوژن:

همان طور که پیش از این در مقاله ای با عنوان تجهیزات روشنایی گفته شد، لامپ های هالوژن که ساختاری مشابه با لامپ های التهابی دارند تنها با این تفاوت که داخل حباب با گازی پر شده تا مانع از تبخیر سریع فیلامان تنگستنی شود از نظر جریان راه اندازی مشابه لامپ های التهابی عمل می کنند.

لامپ های فلوئورسنت:

در این نوع از لامپ ها که بر اساس تخلیه الکتریکی در گاز عمل می کنند به علت مقاومت کم گاز نیاز به یک سلف (بالاست) در مسیر تغذیه برای محدود کردن مقدار جریان وجود دارد، البته بالاست وظیفه تامین ولتاژ اولیه لازم برای شروع تخلیه الکتریکی را نیز بر عهده دارد. حضور سلف ضریب توان را تا مقدار ۴ تا ۶ دهم کاهش می دهد که عموما با استفاده از خازنی به موازات لامپ ضریب توان اصلاح و به حدود ۹ دهم نزدیک می گردد.

میزان جریان اولیه لامپ به حضور و یا عدم حضور این خازن اصلاح کننده ضریب توان بستگی دارد

لامپ های بدون PFC، جریان راه اندازی ای تا دو برابر جریان نامی برای حدود ده ثانیه دارند در حالی که در لامپ های با PFC هر چند حضور خازن، زمان راه اندازی را تا چند ثانیه کاهش می دهد، اما شارژ همین خازن جریان راه اندازی را تا ۲۰ برابر جریان نامی افزایش می دهد. البته استفاده از بالاست های الکترونیکی جریان راه اندازی را به حدود ده برابر جریان نامی محدود می کند.

لامپ های تخلیه فشار بالا:

این نوع از لامپ ها که بسته به فلز مخلوط در گاز رنگ نور و بازده متفاوتی دارند، در ۳ دسته ی بخارجیوه، بخار سدیم و متال هالید قرار می گیرند. این لامپ ها برای رسیدن به مقدار نور نامی خود به چند دقیقه زمان نیاز دارند. نوع بدون PFC آن ها تقریبا مدت ۵ دقیقه جریانی در حدود دوبرابر جریان نامی خود از شبکه می کشد، در حالی که در نوع دارای PFC جریان گذرای اولیه در حدود ۲۰ برابر جریان نامی و در طی زمان برای ۵ دقیقه جریان دو برابر مقدار نامی خواهد بود.

حفاظت تجهیزات الکتریکی

حفاظت تجهیزات الکتریکی

حفاظت ژتراتورها:

حفاظت تجهیزات الکتریکی

حفاظت تجهیزات الکتریکی

نیاز به تامین مداوم انرژی باعث شده است تا استفاده از ژنراتورهای اضطراری افزایش یابد، که به دو صورت جزیره ای و یا موازی با شبکه می توانند به کار گرفته شوند. بر خلاف شبکه که به هنگام وقوع اتصال کوتاه مشارکت مشخصی در میزان جریان دارد، جریان اتصال کوتاه در حضور ژنراتورها، بستگی به پارامترهای آن داشته و با گذر زمان افت می نماید.

ژنراتور پس از وقوع اتصال کوتاه ترتیب حالت های زیر را طی می نماید:

حالت زیرگذرا: با دوره ۱۰ تا ۵۰ میلی ثانیه ای پس از وقوع اتصال کوتاه که با راکتانس زیرگذرای  ( ۵ تا ۲۰ درصد امپدانس مبنا) و ثابت زمانی زیرگذرای  ( حدود ۵ تا ۳۰ ثانیه) مشخص می شود.

حالت گذرا: این حالت ۰٫۵ تا ۲٫۵ ثانیه طول می کشد و با راکتانس گذرای  ( ۱۵ تا ۴۰ درصد امپدانس مبنا) و ثابت زمانی گذرای  ( حدود ۰٫۰۳ تا ۲٫۵ ثانیه) مشخص می شود.

حالت سنکرون: این وضعیت تا زمان عملکرد حفاطت ژنراتور ادامه خواهد یافت و با راکتانس سنکرون  ( ۸۰ تا ۳۰۰ درصد امپدانس مبنا) مشخص می شود.

حفاظت تجهیزات الکتریکی

حفاظت تجهیزات الکتریکی

nnn

حفاظت موتورهای الکتریکی:

حفاظت تجهیزات الکتریکی

راه اندازهای الکترومکانیکی:

راه اندازها بدین هدف تعبیه می شوند که در عین به راه افتادن نرم موتور، از کار پیوسته ی آن نیز اطمینان حاصل شود و در عین حال در صورت لزوم امکان قطع تغذیه موتور وجود داشته باشد و  حفاطت مناسبی نیز از موتور در مقابل اضافه بار به عمل آید.

راه انداز معمولا شامل یک کلید قطع و وصل ( کنتاکتور )، بخشی برای حفاطت در مقابل اضافه بار ( رله ی حرارتی ) و المانی برای محافطت در مقابل اتصال کوتاه است.

برای راه اندازی موتورهای القایی از روش های متفاوتی استفاده می شود:

  • راه اندازی مستقیم
  • راه اندازی ستاره مثلث
  • راه اندازی با اتوترانسفورمر
  • راه اندازی با مقاومت یا سلف واسطه

که در هر روش جریان راه اندازی متفاوتی از شبکه کشیده خواهد شد که در هنگام اتتخاب ادوات حفاظتی لازم است مد نظر قرار گیرد.

راه اندازها را بر مبنای زمان قطع می توان از هم تفکیک کرد بدین صورت که:

۶۶

که  زمان قطع رله از وضعیت سرد خود است در شرایطی که ۷٫۲ برابر جریان تنظیمی از آن بگذرد. (برای نمونه رله ای از کلاس ۱۰ در ۷٫۲ برابر جریان تنظیمی خود نباید در کمتر از ۴ ثانیه قطع نماید و باید در بیش از ۱۰ ثانیه حتما قطع کرده باشد). به طور معمول از کلاس ۱۰ برای راه اندازی های عادی و از کلاس ۳۰ برای راه اندازی های مکرر استفاده می شود.

حفاظت ترانس:

در انتخاب ادوات حفاظتی مناسب برای ترانس بایست به جریان گذرای اولیه ( جریان هجومی ) آن حین اتصال به شبکه، که برای چند ثانیه هم تداوم خواهد داشت، توجه لازم صورت گیرد. این جریان که با فرض سطح اتصال کوتاه بی‌نهایت شبکه، با رابطه‌ی زیر قابل‌بیان است کاملاً به ظرفیت ترانس وابسته است.

حفاظت تجهیزات الکتریکی

علاوه بر لحاظ جریان هجومی، تجهیزات حفاظتی ترانس در مقابل جریان اتصال کوتاه هم به‌گونه‌ای باید عمل نمایند که ترانس دمایی بیش از اضافه‌بار حرارتی مجاز خود پیدا نکند. این میزان که طبق استاندارد IEC 60076-5 بر منحنی جریان-زمان تعریف می شود، با مقدار جریان اتصال کوتاهی که برای مدت ۲ ثانیه قابل تحمل بوده، معادل است.

که برای نمونه در شکل زیر این نقطه تحمل لازم حرارتی در مقابل جریان اتصال کوتاه در کنار منحنی جریان هجومی برای یک ترانس KVA 400 با  رسم شده است.

۵۶۵

در انتخاب حفاظت مناسب برای ترانس به‌منظور جلوگیری از قطع ناخواسته، باید در نظر داشت که مشخصه قطع تجهیز حفاظتی همچون شکل بالا بالاتر از منحنی مربوط به جریان هجومی قرار بگیرد و همچنین برای قطع بجا در مقابل خطای اتصال کوتاه، مشخصه قطع پایین‌تر از نقطه‌ی اضافه‌بار مجاز قرار داشته باشد آن چنان که در شکل بالا مشاهده می شود.

منبع:

www.ABB.com

یک دیدگاه