FAULT INDICATORS
FIYAP 150, 250, 350
دستورالعمل استفاده بهينه از دستگاه‌هاي آشكارساز خطاي هوايی
كاهش آمار حوادث و اتفاقات شبكه و يا كاهش زمان اعمال خاموشي بر اثر وقوع اتصالي در شبكه‌هاي توزيع همواره از دغدغه‌هاي اساسي دست اندركاران صنعت توزيع انرژي برق در جهان بوده است و به اين دليل مدت زمان اعمال خاموشي از مهمترين شاخصه‌هاي سطح رضايت‌مندي مشتركين از شركت‌هاي توزيع در دنيا مي‌باشد.
دستگاه‌هاي آشكارساز خطا بر همين اساس و در راستاي دستيابي به رضايت مشتركين برق ساخته شده و با محدود نمودن منطقه وقوع خطا براي بهره‌بردار سيستم، به كاهش مدت زمان اعمال خاموشي كمك مي‌كند. در متن حاضر ضمن معرفي دستگاه نشانگر خطاي FIYAP250 كه حاصل تلاش واحد تحقيق و توسعه شركت يراق آوران پويا بوده است، نحوه استفاده بهينه از دستگاه‌هاي مذكور مورد بحث و بررسي قرار گرفته است.
1- بررسي كلي دستگاه‌هاي آشكارساز خطا
در اين قسمت دستگاه FIYAP250 از نظر طرز كار، شيوه عملكرد و پارامترهاي قابل تنظيم آن براي شرايط مختلف كاري مورد بررسي قرار گرفته است.
با توجه به مشكلات بهره‌برداري دستگاه‌هاي خارجي، در اين دستگاه سعي شده است تا اين كاستي‌ها و مشكلات برطرف گردد؛ لذا LEDهاي دستگاه بر روي يك برد الكترونيك جداگانه از برد دستگاه نصب شده است و اين نوع طراحي مختص اين دستگاه بوده و در دستگاه‌هاي مشابه خارجي وجود ندارد. اين دستگاه با تكيه بر دو سنسور، خطاهاي خطوط فشار متوسط را آشكار مي‌كند. ميدان الكترومغناطيسي توليد شده توسط جريان خط، جریانی متناسب با آن در سيم‌پيچ داخل دستگاه القاء مي‌كند كه به وسيله آن مي‌توان تشخيص داد كه جريان طبيعي است يا اينكه خطايي ايجاد شده است. سنسور ديگر يك سنسور ولتاژ است كه به منظور تشخيص وجود و يا عدم وجود ولتاژ خط به كار مي‌رود. ريست اتوماتيك ولتاژي و تأييد خطا با ولتاژ به كمك اين سنسور انجام مي‌گيرد.
1-1- پارامترهاي دستگاه
اين دستگاه يك آشكارساز خطاي كاملاً قابل برنامه‌ريزي است به طوري‌كه DipSwitchهاي نشان داده شده در شكل زير به كاربر اين اجازه را مي‌دهد كه هر نوع كاربرد يا ساختار مناسب را بر روي دستگاه انتخاب نمايد؛ بدون اين كه نياز به عودت دستگاه به كارخانه براي تنظيم باشد.
توجه : بعد از هر تغيير در DipSwitchها بايد دكمه فشاري (Push Button) واقع شده بر روي برد را فشار داد تا تنظيم‌هاي جديد اعمال شوند. در غير اين صورت ممكن است نشانگر شروع به اسکن كردن در حالت‌هاي غير ماندگار و ناخواسته کند.
در ادامه پارامترهاي قابل تنظيم دستگاه كه با Dipswitchها تنظيم مي‌شوند توضيح داده شده است:
1-2- سوئیچ‌های تنظیم تریپ
آشكارساز خطاي FIYAP250 به طور پيوسته جريان فاز را اسکن می‌كند و آن را با مقدار از پيش تعيين شده توسط كاربر مقايسه مي‌كند. اين دستگاه داراي اين خصوصيت است كه با پيش تنظيم كاربر نه تنها در مقادير مطلق (Imax) بلكه در مقادير نسبي di/dt نيز عمل مي‌كند:
* مدtrip كردن نسبي (di/dt)
اين مد هميشه فعال است. مقدار ∆t برابر 0 ms2 است و ∆I توسط كاربر يكي از مقادير جدول انتخاب مي‌شود. با تنظیم پایه‌های 4، 5 و 6 از Dipswitch شماره 2 امکان انتخاب یکی از حالت‌های ذکر شده به وجود می‌آید.
* مد trip كردن مطلق ( Imax)
اين مد مي‌تواند فعال يا غير فعال شود. اگر فعال شود مقادير آستانه‌اي آن طبق جدول انتخاب می‌شوند. انتخاب مد فعال يا غير فعال Imax و مقادير آستانه‌اي آن توسط پايه‌هاي 1 و 2 از Dipswitch شماره 1 انجام مي‌شود.
1-3-مد دستگاه
دستگاه دارای دو مد ولتاژ و جریان است که توسط پایه شماره 2 Dipswitch شماره 2 تنظیم می‌شود.
1-4- خطاي گذرا
تشخيص خطاي گذرا از خطاي ماندگار به كمك تست وجود ولتاژ یا جریان خط پس از بروز خطا مي‌تواند صورت گيرد. در واقع اگر پس از بروز خطا ولتاژ یا جریان خط در طي زمان تنظیم شده قطع شود دستگاه آن را به عنوان خطاي ماندگار مي‌شناسد و در غیر این صورت خطاي گذرا مي‌باشد.
در اين دستگاه همواره خطاي ماندگار به صورت تک چشمک نشان داده مي‌شود. اما اگر بخواهيم خطاي گذرا را نيز داشته باشيم بايستي دستگاه را براي خطاي گذرا فعال كرده باشيم. اين عمل با روشن كردن پايه 1 از Dipswitch شماره 2 صورت مي‌گيرد. به منظور تفكيك خطاي گذرا از ماندگار، دستگاه به هنگام خطاي گذرا چشمک دوتایی پي‌درپي می‌زند.
1-5- منع جريان هجومي (Inrush current restraint)
معمولاً پس از وصل شدن ولتاژ خط، جريان هجومي گذراي بزرگي برقرار مي‌شود و پس از گذشت مدت زماني جريان به حالت پايدار خود مي‌رسد. به همين خاطر دستگاه داراي خصوصيت منع جريان هجومي است. زمان‌هاي تأخير قابل انتخاب براي فيلتر كردن جريان هجومي برابر مدت مشخص شده در جدول مي‌باشند كه توسط پايه‌هاي 6 و 7 Dipswitch شماره 1 انتخاب مي‌شود. در اين حالت دستگاه در طي اين زمان هيچ عكس‌العملي نسبت به جريان از خود نشان نمي‌دهد. توجه شود كه با قراردادن اين دو پايه در حالت «off» اين خصوصيت حذف مي‌شود.
1-6- ريست دستگاه
با فعال شدن دستگاه و شروع عمل چشمک‌زنی، دستگاه به سه روش ريست مي‌شود كه در ادامه به آنها اشاره می‌شود. ریست ولتاژی و یا جریانی توسط پایه شماره 3 Dipswitch شماره 1 قابل فعال‌سازی است.
1-6-1- ريست اتوماتيك ولتاژي یا جریانی
ريست اتوماتيك ولتاژي یا جریانی خصوصيتي است كه به كمك سنسور ولتاژ و یا سنسور جریان داخلي انجام مي‌شود. متناسب با مد دستگاه وقتي ولتاژ و یا جریان خط حداقل به مدت زمان 30 ثانیه برقرار مي‌شود بدان معنا است كه خطا رفع شده و دستگاه بايد عمل چشمک‌زنی را قطع كند.
1-6-2- ريست اتوماتيك تايمري
اگر خطايي آشكار شد دستگاه شروع به چشمک‌زنی تا مدت زمان تنظيمي مي‌كند؛ البته تا زماني كه دستگاه ريست ولتاژي يا دستي نشود. تنظيم اين مدت زمان توسط پايه هاي 8، 9 و 10 از Dipswitch شماره 1 انجام مي‌شود.
1 -6-3- ريست‌دستي
عمل ريست دستي را در هر زماني مي‌توان با نزديك كردن يك آهنربا به دستگاه انجام داد. دستگاه با دريافت اين دستور يك چشمک تکی ممتد زده و سپس ريست مي‌شود.
1-7 – تست فعال بودن و سلامت LEDهاي دستگاه
زماني كه دستگاه روشن بوده و چشمک نمی‌زند مي‌توان با نزديك كردن آهنرباي دائمي به دستگاه عمل چشمک‌زنی را فعال كرد. در طي اين مدت، دستگاه سه بار LED را روشن مي‌كند.
2- نصب دستگاه روي هادي
دستگاه روي خط فشار متوسط به سادگي و فقط با استفاده از يك دستگاه استيك هات‌لاين عمومي كه در همه گروه‌هاي خط گرم در سطح كشور استفاده مي‌شود و به نام "گريپ آل كلمپ" معروف است قابل نصب مي‌باشد.
3- ملاحظات نصب دستگاه
- دستگاه‌ها بايد هميشه و در هر نقطه‌اي به صورت 3تايي نصب شود. يعني براي هر فاز يك عدد استفاده شود.
- دستگاه‌ها بايد حتي‌الامكان در محل‌هايي از شبكه كه به راحتي قابل دسترسي هستند (نزديك جاده‌ها) نصب شوند.
- هر ست از دستگاه آشكارساز خطا را در فواصل مناسب از خطوط بلند نصب كنيد و اگر امكان‌پذير نبود، حداقل يك ست را در ابتداي هر انشعاب نصب نماييد. همچنين دستگاه را درست پس از هر نقطه انشعاب نيز نصب كنيد تا احياناً به علت ايجاد چند خطا با هم دچار سردرگرمي نشويد.
- آشكارساز خطا را در ابتدا و پايان هر قسمت غير قابل دسترسي شبكه (مثل كوه، جنگل و ....) نصب كنيد تا بتوانيد سريع محل خطا را مشخص كنيد.
4- شرایط نصب دستگاه
- شبكه‌هاي توزيع از ولتاژ 6 كيلوولت تا 36 كيلوولت (براي ولتاژهاي بزرگتر قطر هادي را چك كنيد)
- هادي‌هاي با قطر 5 تا 30 ميليمتر
- شبكه‌هاي با نول زمين شده مستقیم
- شبکه‌های با نول زمین شده با امپدانس
- شبكه‌هاي شعاعي
5 - جريان برگشتي خازني
شبكه‌هاي هوايي هميشه شامل خطوط هوايي نبوده در بسياري از موارد شامل خطوط زميني منشعب و يا تغذيه كننده نيز مي‌باشند و لازم به توضيح است كه يك كابل زيرزميني روكش‌دار چون سطح بزرگي دارد معادل يك خازن ظرفيت بالا عمل می‌کند. اين خازن در فركانس نامي 50 هرتز شارژ و دشارژ مي‌شود. زماني كه خطاي زمين اتفاق بيفتد تمام توان ذخيره شده در اين خازن پارازيتي از محل وقوع خطا دشارژ مي‌شود. اين جريان خازني براي هر كدام از فيدرها از طريق شبكه برمي‌گردد تا به سمت زمين در محل اتصال كوتاه برود. اين پديده، جريان برگشتي خازني نام دارد.
براي ولتاژ 20 كيلوولت و يك كابل 150 mm2، تقريباً براي هر كيلومتر كابل هر فاز، اين جريان برابر 1 آمپر است (در خطوط هوايي اين جريان 10 برابر كمتر است). بنابراين اين جريان براي شبكه‌هاي زيرزميني با اهميت است. بهره‌بردار بايد هنگام تنظيم وسايل حفاظت شبكه، اين پديده را به حساب آورده و بر اساس يك رابطه تجربي، سطح جریان بايد حداقل 20% بيشتر از جريان خازني تنظيم گردد. براي تخمين جريان برگشتي خازني در يك مكان خط، سهم هر شاخه در اين مكان بايد ارزيابي شود. مقدار trip دستگاه نشانگر نيز بايد بيشتر از جريان برگشتي خازني تنظيم شود. اين به خاطر آن است كه دستگاه نشانگر FIYAP250 قادر به تميز دادن بين جريان خطاي زمين و جريان خازني نيست؛ اگرچه آنها در جهت متفاوتي جاري مي‌شوند.
6- عملکرد در خطوط دارای ریکلوزر
6-1- عملكرد دستگاه در وضعيت وصل برق روي يك خط سالم
ممكن است جريان هجومي به هنگام وصل برق به اندازه‌اي بزرگ باشد كه باعث عملكرد دستگاه نشانگر خطا شود. براي جلوگيري از اين عملكرد اشتباه، خصوصيت منع جريان هجومي در دستگاه تعبيه شده است كه با توجه به پارامترهاي خط مي‌توان تأخيرهاي مورد نیاز را روي دستگاه تنظيم نمود. دستگاه پس از برقرار شدن ولتاژ به مدت تنظيم شده هيچ‌گونه عكس‌العملي نسبت به خطا از خود نشان نمي‌دهد.
6-2- عملكرد دستگاه در وضعيت وصل برق روي يك خط خطادار
6-2-1- وصل برق روي يك خط خطادار هنگامي كه دستگاه نشانگر در حال عملكرد مي‌باشد
وصل برق در زمان برقراري خطا موجب قطع فوري خط مي‌شود. اگر وضعيت ريست ولتاژي یا جریانی نشانگر خطا فعال باشد، چون یک زمان تاخیر جهت حضور ولتاژ یا جریان انتخاب شده است، نشانگر به عملكرد ادامه مي‌دهد و در غیر این صوت، نشانگر تا موقعي كه زمان تايمر تمام نشده است به عملكرد ادامه مي‌دهد.
6-2-2- وصل برق روي يك خط خطادار وقتي دستگاه نشانگر در حال عملكرد نمي‌باشد
دستگاه نشانگر مطابق تنظيم پارامترهايش عمل خواهد كرد كه بستگی به مقدار تنظيمي تأخيرها و مدت زمان برقرار شدن ولتاژ در زمان عملكرد دارد.
6-2-3- وصل برق روی خط سالم توسط ریکلوزر
اگر ريست ولتاژي یا جریانی انتخاب شده باشد، دستگاه نشانگر اساساً با سيكل‌هاي ريكلوزر اتوماتيك تحت تأثير قرار نمي‌گيرد. پس از سيكل reclosing موفق، نشانگر عملكرد را تا مدت تعیین شده ادامه مي‌دهد و سپس متوقف مي‌شود. پس از يك سيكل reclosing ناموفق، نشانگر پس از پديدار شدن خطا به عملكرد ادامه مي‌دهد و تا زمانی كه خط دوباره داراي ولتاژ یا جریان نشود، ريست نمي‌شود.
بعضي مواقع لازم است تا محل خطاهاي ناپايدار (لحظه‌اي) كه تكرار مي‌شوند را پيدا كنيم. در اين حالت به سادگي مد ريست ولتاژي یا جریانی را خاموش كنيد و دستگاه را براي خطاي گذرا فعال كنيد و مدت ريست اتوماتيك تايمري را در حداكثر زمانی كه طول مي‌كشد تا مأمورين به محل خطا برسند قرار دهید. توجه كنيد كه اين مدت عملكرد بر طول عمر مورد انتظار باتري تأثير دارد.
6-2-4- افزايش بار
*اگر يك افزايش ناگهاني بار معادل نرخ‌هاي تنظيمي دستگاه رخ دهد نشانگر می‌تواند آن را به عنوان يك خطاي ممكن ببیند. در اين صورت دو حالت اتفاق می‌افتد:
*اگر خطاي ماندگار انتخاب شده باشد، نشانگر براي مدت تعیین شده صبر مي‌كند تا چك كند كه آيا خط بي‌برق شده است و بنابراين با اين افزايش ناگهاني بار، نشانگر عمل نمي‌كند.
*اگر خطاي گذرا انتخاب شده باشد، دستگاه اين افزايش ناگهاني بار را به شرطی به عنوان خطا در نظر می‌گیرد که خط در زمان کمتر از 1 ثانیه بی‌برق گردد.
6-2-5- خط محافظت شده با فيوز
در خطوط فيوزدار فقط فاز خطادار قطع مي‌شود و فازهاي سالم یک ولتاژ برگشتی روي فاز خطادار ايجاد مي‌كنند كه باعث تشخیص نادرست خط سالم از خط معیوب می‌شود. در این حالت توصیه می‌گردد که یا نشانگر را قبل از فیوز نصب کنید و یا آن را در حالت جریان و به صورت گذرا تنظیم کنید. در این صورت دیگر ولتاژ برگشتی تاثیری در عملکرد آن ندارد و ریست دستگاه با برقراری جریان امکان‌پذیر است.
7- تنظیم دستگاه در شرایط مختلف
به منظور استفاده بهینه از دستگاه نشانگر خطای FIYAP250، تنظیمات پارامترها بایستی متناسب با شرایط خط و معیارهای واحد بهره‌برداری صورت پذیرد. در جدول 2 برخی از شرایط متداول شبکه و تنظیمات پیشنهادی متناسب با آنها آورده شده است.
8- وضعیت نمایش انواع خطا
دستگاه نشانگر خطای FIYAP250 به 3 روش خطا را نمایش می‌دهد:
* خطای گذرا: به صورت چشمک زدن دوتایی قرمز
* خطای ماندگار: به صورت چشمک زدن تکی قرمز
* اتمام باتری: به صورت چشمک زدن تکی زرد
9- نگهداري
توصيه مي‌شود هر دو سال يك بار نشانگرها بازرسي شوند. اين كنترل مي‌تواند هنگامي كه خط برق‌دار است با استفاده از یک آهنرباي قوی انجام شود. نزديك كردن آهنربا به نشانگر با استفاده از استيك هات‌لاين باعث مي‌شود كه دستگاه چشمك قرمز و زرد بزند.
10- تعويض باتري
باتري‌هاي ليتيوم پلیمر داخل دستگاه نشانگر براي طول عمر حداقل 10 سال مناسب‌اند. چون تخمين تعداد چشمك‌هايي كه نشانگر انجام مي‌دهد، امكان‌پذير نيست و چون ظرفيت باتري با دماي ميانگين آن تغيير مي‌كند (هر چه دما بيشتر باشد، ظرفيت آن كمتر مي شود) پيشنهاد مي‌شود كه باتري حداقل هر 5 سال يكبار كنترل شود. توجه شود كه جايگزيني باتري در مكاني انجام شود كه هوا به اندازه كافي خشك باشد.
در صورتی که ظرفیت باتری به 20% مقدار اولیه برسد، دستگاه با یک LED کوچک که مستقل از LEDهای نمایش خطا است، کمبود ظرفیت باتری را نشان می‌دهد.
*توجه: فراموش نشود كه پس از جايگزيني باتري دكمه ريست فشار داده شود.