كاتاليسها و نقش آنها در حذف نقش مولفه صفر جريان در حفاظت ديفرانسيل ترانسفورماتور
شكل‌گيري نظامهاي اطلاعاتي كارآمد از وجوه مشخصه انقلاب علمي - فني در جوامع‌پيشرفته امروزي است. با اين حال دانش جديد را به هيچ وجه نمي‌توان به انبوه اطلاعات‌گردآوري شده در اشكال متنوع آن يعني كتاب، نشريات و سامانه‌هاي نوين اطلاعاتي ازقبيل اينترنت يا كتب الكترونيكي، كاهش داد. در حقيقت دانش، تنها به موضوع خاصي‌محدود نمي‌شود بلكه شكلهاي متنوع تفكر موجود نيز در گسترش آن موثر است به‌نحوي‌كه شناخت، نمي‌تواند بدون تفكر سازنده تنها بازتاب ساده واقعيت در شعور آدمي‌باشد.اين تفكر سازنده، آفريننده اشكال مختلف فرايند شناخت است. بنابراين نحوه صحيح برخورد با منابع اطلاعاتي خارجي، بي‌شك برخورد نقادانه با هدف باز توليداطلاعات، نزد افراد است.
حجم عظيم اطلاعاتي كه امروزه به دليل انقلاب اطلاعاتي با ابعاد جهاني آن در اختيارما قرار گرفته، تنها در چارچوب روشهاي صحيح علمي قابل استفاده است. تلقي اين‌مجموعه اطلاعات به مثابه گنجينه فنا نشدني از بسته‌هاي اطلاعاتي كاملا درست،برخوردي كاملا ساده انديشانه با فرايند انتقال علم و فن آوري است.بر اين اساس در اين نوشتار به نقد و بررسي يكي از موارد مطرح تحت نام نقش مؤلفه صفر جريان در حفاظت‌ديفرانسيل ترانس خواهيم پرداخت.
پايداري حفاظت ديفرانسيل ترانس قدرت
حفاظت ديفرانسيل ترانس قدرت در رديف‌حفاظتهاي كاملا انتخابي و سريع، يكي ازكارآمدترين حفاظتهاي الكتريكي مرسوم درسيستمهاي كنترل و حفاظت شبكه‌هاي‌الكتريكي است.
به‌دليل اهميت اين نوع حفاظت، تقريباتمام كتابها و منابع تخصصي، فصلي را به‌اين موضوع اختصاص مي‌دهند، با اين حال كمتر منبعي را مي‌توان يافت كه به تمام‌مسائل فني مرتبط با موضوع پرداخته باشد. حتي گاهي پيش مي‌آيد كه مطلب يك منبع‌معتبر، حاوي يك لغزش غير قابل‌چشم‌پوشي در اين زمينه باشد. براي روشن‌شدن مطلب به‌طور خلاصه به اين موضوع‌خواهيم پرداخت.
هر جا سخن از حفاظت موضعي است،خودبه‌خود بحث پايداري در قبال خطاهاي خارج از ناحيه، مطرح مي‌شود به‌نحوي كه‌سمت و سوي انتخاب تجهيزات، فن‌آوري‌ساخت قطعات، همچنين طرحهاي حفاظتي مورد استفاده، عملا تحت الشعاع آن قرار مي‌گيرد.
از آن‌جا كه ترانس قدرت، يك مبدل‌الكترومغناطيسي با امكان تبادل انرژي دراشكال مختلف الكتريكي و مغناطيسي‌است گاهي بعضي از مولفه‌هاي الكتريكي درانتقال از يك سو به سوي ديگر ترانس، تغيير شكل مي‌دهند. براي مثال در ترانسهاي‌حاوي اتصالات مثلث، مولفه صفر جريان‌الكتريكي در سمت ستاره به واسطه ميدان‌مغناطيسي هسته، قابل انتقال به سمت ديگرنيست. در واقع مولفه صفر شار مغناطيسي حاصل از اين جريان توسط جريانهاي‌گردشي كه عمدتا در مسير سيم پيچي مثلث‌جاري مي‌شود قبل از آن‌كه موفق به ايجاد نيروي محركه الكتريكي لازم در ثانويه شود،خنثي مي‌شود. به اين ترتيب با وجود تعادل‌الكترومغناطيسي در طرفين ترانس، تعادل‌جرياني بين اوليه و ثانويه، برقرار نخواهدشد. اين امر مي‌تواند سبب عملكرد ناخواسته حفاظت ديفرانسيل ترانس شود،زيرا اين حفاظت قادر به تشخيص تعادل‌الكترومغناطيسي در طرفين ترانس نيست.
راه حل مرسوم براي رفع اين مشكل،استفاده از فيلترهاي مولفه صفر و به طوركلي، حذف مولفه صفر جريان ازسيستم حفاظتي است. هرچند اين عمل‌سبب كاهش حساسيت سيستم در قبال‌خطاهاي فاز زمين داخل ناحيه حفاظت‌مي‌شود، اما مولفه‌هاي مثبت و منفي جريان‌خطا كه همچنان طي خطاهاي فاز به زمين،حضوري موثر دارند، مي‌توانند عملكردصحيح رله را تضمين كنند. طرح پيشنهادي‌در شكل نشان داده شده است.
آنچه موضوع اصلي بحث در اين‌نوشتاراست نقش نقاط الف و ب در طرح‌ارايه شده و اختلاف پتانسيل ظاهر شده بين‌آنهاست. تصور كنيد حالتي را كه سيستم‌بدون بهره‌گيري از فيلتر مولفه صفر، مورداستفاده قرار مي‌گيرد. در اين حالت چنانچه>نقاط الف< و ب به يكديگر متصل نباشند، مولفه صفر جريان در ثانويه ترانسهاي جريان‌نمي‌تواند مسيري از عنصر عمل كننده رله بيابد، بنابراين ظاهرا رله، عملكرد ناخواسته نخواهد داشت. اما فقدان اين اتصال به معني‌ظهور امپدانس صفر قابل توجه در ثانويه‌ترانسهاي جريان است كه مي‌تواند سبب‌اشباع و به تبع آن ظهور اضافه ولتاژهاي‌مخرب در ثانويه ترانسهاي جريان شود.
به اين ترتيب وجود اين اتصال،ضروري به‌نظر مي‌رسد. ولي آيا با وجود سيم پيچي متعادل كننده كه نقش فيلتر صفردر ثانويه را دارد، وجود چنين اتصالي‌ضروري است؟
واقعيت آن است كه وقتي بناي حفاظت‌بر حذف مولفه صفر جريان است، چنين‌اتصالي ضروري نيست، زيرا اين اتصال‌عملا نقش مفيدي ايفا نمي‌كند. همان‌طوركه‌گفته شد خطاهاي فاز به زمين داخل ناحيه حفاظت، توسط مولفه صفر جريان اتصال‌كوتاه، آشكار نمي‌شوند بلكه به‌وسيله‌مولفه‌هاي ديگر جريان خطا، سنجيده‌مي‌شوند.
با اين حال وجود اين اتصال در شرايطوجود فيلتر صفر، خالي از اشكال نيست. زيرا در رله‌هاي ديفرانسيل مورد استفاده درحفاظت ترانس از خانواده رله‌هاي‌ديفرانسيل موسوم به امپدانس كمLowImpedance هستند. در اين نوع‌رله‌ها وجود عنصرهاي پايدار ساز در ساختمان رلهBias امكان استفاده از عنصرعمل كننده با امپدانس بسيار كم براي به حداكثر رساندن حساسيت رله روي‌جريانهاي نشتي داخل ترانس قدرت راعملي مي‌كند.
امپدانس كم عنصر عمل كننده رله دررقابت مولفه صفر فيلتر كه دو شاخه موازي‌را تشكيل مي‌دهند، مي‌تواند سبب جذب‌بخشي از جريان مولفه صفر ناشي از اتصال‌كوتاههاي فاز زمين خارج از منطقه حفاظت شود و عملكرد ناخواسته رله را به دنبال‌داشته باشد. بنابراين در شرايط استفاده ازفيلتر مولفه صفر، اتصال نقاط الف و ب سبب تضعيف پايداري سيستم در قبال‌خطاهاي خارجي خواهد شد. اين همان‌نكته‌اي است كه در بعضي دستورالعمل‌هابه‌عنوان خودداري از زمين كردن نقطه صفر رله به آن اشاره مي‌شود. زيرا عمل زمين‌كردن نقطه صفر ترانسهاي جريان اصلي به‌دلايل‌حفاظتي از ضروريات است و اين زمين‌دوگانه عملا سبب اتصال نقاط مورد اشاره به‌يكديگر مي‌شود.
نتيجه:
هوشياري و نگاه نقادانه، شرط لازم‌براي استفاده از دستاوردهاي علمي - فني‌ديگران است.
مهندس محمد سعيد جعفرپور
منبع : Protective Relaying Theory andApplication.ABB Co.
نشاني مؤلف نوشتار: mohammad jafar
pour@yahoo.comماهنامه صنعت برق
