كاتالیسها و نقش آنها در حذف نقش مولفه صفر جریان در حفاظت دیفرانسیل ترانسفورماتور

شكل‌گیری‌ نظامهای‌ اطلاعاتی‌ كارآمد از وجوه‌ مشخصه‌ انقلاب‌ علمی‌ - فنی‌ در جوامع‌پیشرفته‌ امروزی‌ است‌. با این‌ حال‌ دانش‌ جدید را به‌ هیچ‌ وجه‌ نمی‌توان‌ به‌ انبوه‌ اطلاعات‌گردآوری‌ شده‌ در اشكال‌ متنوع‌ آن‌ یعنی‌ كتاب‌، نشریات‌ و سامانه‌های‌ نوین‌ اطلاعاتی‌ ازقبیل‌ اینترنت‌ یا كتب‌ الكترونیكی‌، كاهش‌ داد.
در حقیقت‌ دانش‌، تنها به‌ موضوع‌ خاصی‌محدود نمی‌شود بلكه‌ شكلهای‌ متنوع‌ تفكر موجود نیز در گسترش‌ آن‌ موثر است‌ به‌نحوی‌كه‌ شناخت‌، نمی‌تواند بدون‌ تفكر سازنده‌ تنها بازتاب‌ ساده‌ واقعیت‌ در شعور آدمی‌باشد.این‌ تفكر سازنده‌، آفریننده‌ اشكال‌ مختلف‌ فرایند شناخت‌ است‌. بنابراین‌ نحوه‌ صحیح‌ برخورد با منابع‌ اطلاعاتی‌ خارجی‌، بی‌شك‌ برخورد نقادانه‌ با هدف‌ باز تولیداطلاعات‌، نزد افراد است‌.
حجم‌ عظیم‌ اطلاعاتی‌ كه‌ امروزه‌ به‌ دلیل‌ انقلاب‌ اطلاعاتی‌ با ابعاد جهانی‌ آن‌ در اختیارما قرار گرفته‌، تنها در چارچوب‌ روشهای‌ صحیح‌ علمی‌ قابل‌ استفاده‌ است‌. تلقی‌ این‌مجموعه‌ اطلاعات‌ به‌ مثابه‌ گنجینه‌ فنا نشدنی‌ از بسته‌های‌ اطلاعاتی‌ كاملا درست‌،برخوردی‌ كاملا ساده‌ اندیشانه‌ با فرایند انتقال‌ علم‌ و فن‌ آوری‌ است‌.بر این‌ اساس‌ در این‌ نوشتار به‌ نقد و بررسی‌ یكی‌ از موارد مطرح‌ تحت‌ نام‌ نقش‌ مؤلفه‌ صفر جریان‌ در حفاظت‌دیفرانسیل‌ ترانس‌ خواهیم‌ پرداخت‌.
● پایداری‌ حفاظت‌ دیفرانسیل‌ ترانس‌ قدرت‌
حفاظت‌ دیفرانسیل‌ ترانس‌ قدرت‌ در ردیف‌حفاظتهای‌ كاملا انتخابی‌ و سریع‌، یكی‌ ازكارآمدترین‌ حفاظتهای‌ الكتریكی‌ مرسوم‌ درسیستمهای‌ كنترل‌ و حفاظت‌ شبكه‌های‌الكتریكی‌ است‌.
به‌دلیل‌ اهمیت‌ این‌ نوع‌ حفاظت‌، تقریباتمام‌ كتابها و منابع‌ تخصصی‌، فصلی‌ را به‌این‌ موضوع‌ اختصاص‌ می‌دهند، با این‌ حال ‌كمتر منبعی‌ را می‌توان‌ یافت‌ كه‌ به‌ تمام‌مسائل‌ فنی‌ مرتبط با موضوع‌ پرداخته‌ باشد.
حتی‌ گاهی‌ پیش‌ می‌آید كه‌ مطلب‌ یك‌ منبع‌معتبر، حاوی‌ یك‌ لغزش‌ غیر قابل‌چشم‌پوشی‌ در این‌ زمینه‌ باشد. برای‌ روشن‌شدن‌ مطلب‌ به‌طور خلاصه‌ به‌ این‌ موضوع‌خواهیم‌ پرداخت‌.
هر جا سخن‌ از حفاظت‌ موضعی‌ است‌،خودبه‌خود بحث‌ پایداری‌ در قبال‌ خطاهای ‌خارج‌ از ناحیه‌، مطرح‌ می‌شود به‌نحوی‌ كه‌سمت‌ و سوی‌ انتخاب‌ تجهیزات‌، فن‌آوری‌ساخت‌ قطعات‌، همچنین‌ طرحهای‌ حفاظتی‌ مورد استفاده‌، عملا تحت‌ الشعاع‌ آن‌ قرار می‌گیرد.
از آن‌جا كه‌ ترانس‌ قدرت‌، یك‌ مبدل‌الكترومغناطیسی‌ با امكان‌ تبادل‌ انرژی‌ دراشكال‌ مختلف‌ الكتریكی‌ و مغناطیسی‌است‌ گاهی‌ بعضی‌ از مولفه‌های‌ الكتریكی‌ درانتقال‌ از یك‌ سو به‌ سوی‌ دیگر ترانس‌، تغییر شكل‌ می‌دهند.
برای‌ مثال‌ در ترانسهای‌حاوی‌ اتصالات‌ مثلث‌، مولفه‌ صفر جریان‌الكتریكی‌ در سمت‌ ستاره‌ به‌ واسطه‌ میدان‌مغناطیسی‌ هسته‌، قابل‌ انتقال‌ به‌ سمت‌ دیگرنیست‌. در واقع‌ مولفه‌ صفر شار مغناطیسی ‌حاصل‌ از این‌ جریان‌ توسط جریانهای‌گردشی‌ كه‌ عمدتا در مسیر سیم‌ پیچی‌ مثلث‌جاری‌ می‌شود قبل‌ از آن‌كه‌ موفق‌ به‌ ایجاد نیروی‌ محركه‌ الكتریكی‌ لازم‌ در ثانویه‌ شود،خنثی‌ می‌شود.
به‌ این‌ ترتیب‌ با وجود تعادل‌الكترومغناطیسی‌ در طرفین‌ ترانس‌، تعادل‌جریانی‌ بین‌ اولیه‌ و ثانویه‌، برقرار نخواهدشد. این‌ امر می‌تواند سبب‌ عملكرد ناخواسته‌ حفاظت‌ دیفرانسیل‌ ترانس‌ شود،زیرا این‌ حفاظت‌ قادر به‌ تشخیص‌ تعادل‌الكترومغناطیسی‌ در طرفین‌ ترانس‌ نیست‌.
راه‌ حل‌ مرسوم‌ برای‌ رفع‌ این‌ مشكل‌،استفاده‌ از فیلترهای‌ مولفه‌ صفر و به ‌طوركلی‌، حذف‌ مولفه‌ صفر جریان‌ ازسیستم‌ حفاظتی‌ است‌.
هرچند این‌ عمل‌سبب‌ كاهش‌ حساسیت‌ سیستم‌ در قبال‌خطاهای‌ فاز زمین‌ داخل‌ ناحیه‌ حفاظت‌می‌شود، اما مولفه‌های‌ مثبت‌ و منفی‌ جریان‌خطا كه‌ همچنان‌ طی‌ خطاهای‌ فاز به‌ زمین‌،حضوری‌ موثر دارند، می‌توانند عملكردصحیح‌ رله‌ را تضمین‌ كنند. طرح‌ پیشنهادی‌در شكل‌ نشان‌ داده‌ شده‌ است‌.
آنچه‌ موضوع‌ اصلی‌ بحث‌ در این‌نوشتاراست‌ نقش‌ نقاط الف‌ و ب‌ در طرح‌ارایه‌ شده‌ و اختلاف‌ پتانسیل‌ ظاهر شده‌ بین‌آنهاست‌. تصور كنید حالتی‌ را كه‌ سیستم‌بدون‌ بهره‌گیری‌ از فیلتر مولفه‌ صفر، مورداستفاده‌ قرار می‌گیرد.
در این‌ حالت‌ چنانچه‌>نقاط الف‌< و ب‌ به‌ یكدیگر متصل‌ نباشند، مولفه‌ صفر جریان‌ در ثانویه‌ ترانسهای‌ جریان‌نمی‌تواند مسیری‌ از عنصر عمل‌ كننده‌ رله‌ بیابد، بنابراین‌ ظاهرا رله‌، عملكرد ناخواسته ‌نخواهد داشت‌. اما فقدان‌ این‌ اتصال‌ به‌ معنی‌ظهور امپدانس‌ صفر قابل‌ توجه‌ در ثانویه‌ترانسهای‌ جریان‌ است‌ كه‌ می‌تواند سبب‌اشباع‌ و به‌ تبع‌ آن‌ ظهور اضافه‌ ولتاژهای‌مخرب‌ در ثانویه‌ ترانسهای‌ جریان‌ شود.
به‌ این‌ ترتیب‌ وجود این‌ اتصال‌،ضروری‌ به‌نظر می‌رسد. ولی‌ آیا با وجود سیم‌ پیچی‌ متعادل‌ كننده‌ كه‌ نقش‌ فیلتر صفردر ثانویه‌ را دارد، وجود چنین‌ اتصالی‌ضروری‌ است‌؟
واقعیت‌ آن‌ است‌ كه‌ وقتی‌ بنای‌ حفاظت‌بر حذف‌ مولفه‌ صفر جریان‌ است‌، چنین‌اتصالی‌ ضروری‌ نیست‌، زیرا این‌ اتصال‌عملا نقش‌ مفیدی‌ ایفا نمی‌كند. همان‌طوركه‌گفته‌ شد خطاهای‌ فاز به‌ زمین‌ داخل‌ ناحیه‌ حفاظت‌، توسط مولفه‌ صفر جریان‌ اتصال‌كوتاه‌، آشكار نمی‌شوند بلكه‌ به‌وسیله‌مولفه‌های‌ دیگر جریان‌ خطا، سنجیده‌می‌شوند.
با این‌ حال‌ وجود این‌ اتصال‌ در شرایطوجود فیلتر صفر، خالی‌ از اشكال‌ نیست‌. زیرا در رله‌های‌ دیفرانسیل‌ مورد استفاده‌ درحفاظت‌ ترانس‌ از خانواده‌ رله‌های‌دیفرانسیل‌ موسوم‌ به‌ امپدانس‌ كم‌LowImpedance هستند. در این‌ نوع‌رله‌ها وجود عنصرهای‌ پایدار ساز در ساختمان‌ رله‌Bias امكان‌ استفاده‌ از عنصرعمل‌ كننده‌ با امپدانس‌ بسیار كم‌ برای‌ به ‌حداكثر رساندن‌ حساسیت‌ رله‌ روی‌جریانهای‌ نشتی‌ داخل‌ ترانس‌ قدرت‌ راعملی‌ می‌كند.
امپدانس‌ كم‌ عنصر عمل‌ كننده‌ رله‌ دررقابت‌ مولفه‌ صفر فیلتر كه‌ دو شاخه‌ موازی‌را تشكیل‌ می‌دهند، می‌تواند سبب‌ جذب‌بخشی‌ از جریان‌ مولفه‌ صفر ناشی‌ از اتصال‌كوتاههای‌ فاز زمین‌ خارج‌ از منطقه‌ حفاظت‌ شود و عملكرد ناخواسته‌ رله‌ را به‌ دنبال‌داشته‌ باشد.
بنابراین‌ در شرایط استفاده‌ ازفیلتر مولفه‌ صفر، اتصال‌ نقاط الف‌ و ب سبب‌ تضعیف‌ پایداری‌ سیستم‌ در قبال‌خطاهای‌ خارجی‌ خواهد شد.
این‌ همان‌نكته‌ای‌ است‌ كه‌ در بعضی‌ دستورالعمل‌هابه‌عنوان‌ خودداری‌ از زمین‌ كردن‌ نقطه‌ صفر رله‌ به‌ آن‌ اشاره‌ می‌شود. زیرا عمل‌ زمین‌كردن ‌نقطه‌ صفر ترانسهای‌ جریان‌ اصلی‌ به‌دلایل‌حفاظتی‌ از ضروریات‌ است‌ و این‌ زمین‌دوگانه‌ عملا سبب‌ اتصال‌ نقاط مورد اشاره‌ به‌یكدیگر می‌شود.
● نتیجه‌:
هوشیاری‌ و نگاه‌ نقادانه‌، شرط لازم‌برای‌ استفاده‌ از دستاوردهای‌ علمی‌ - فنی‌دیگران است.
​

منبع: مهندس‌ محمد سعید جعفرپور
بانک اطلاعات مهندسی برق
​