تجهیزات حفاظتی تکفاز

بسیاری وسائل حفاظتی شبکه های توزیع بصورت تکفاز بوده و یا بصورت تکفاز شامل ریکلوزر ، فیوز و سکشنلایزر در دسترس میباشند. این وسائل به وفور در شبکه های توزیع بالاخص در شاخه های جانبی ( تپ ها ) استفاده میشوند. در تپ های تکفاز طویل وصل ، ریکلوزرهای تکفاز مورد استفاده قرار میگیرد. برخی شبکه ها نیز از فیوز برای تپ های سه فاز استفاده میکنند. دلیل عدم استفاده برخی موسسات از فیوز در تپ های سه فاز ، مشکلات ناشی از تکفاز شدن موتورها یا مشترکین سه فاز میباشد. برخی از شبکه ها از ریکلوزرهای تکفاز برای حفاظت مدارهای سه فاز استفاده میکنند. ( حتی در پست ها )
استفاده از وسائل حفاظتی تکفاز در تپ های تکفاز به شدت رایج بوده و منافع این کار روشن شده است. فیوز یک راه ارزان قیمت جهت ایزوله کردن قسمت مدار آسیب دیده فراهم میکند. فیوز همچنین به یافتن خطا کمک میکند.
استفاده از قطع کننده تکفاز در مدارهای سه فاز برای قطع خطای فاز به زمین مفید میباشد. در جدول زیر تأثیر بر مصرف کننده های جداگانه با بررسی تعداد فازهای آسیب دیده تخمین زده شده است. مجموعاً استفاده از وسائل حفاظتی تکفاز تعداد قطعی ها را به نصف تقلیل میدهد. در این تخمین فرض شده است که مشترکین تکفاز بوده و بین فازها تقسیم شده اند.

سرویس دهی به مشترکین سه فاز پائین دست قطع کننده تکفاز عموماً بهبود پیدا میکند. مشترکین سه فاز بارهای تکفاز متعدد دارند و بارهای روی فازهای سالم تحت تأثیر قطعی های تکفاز قرار نخواهند گرفت. وسائل سه فاز ممکن است در شرایط قطع تکفاز به کار خود ادامه دهند ( اگر چه موتورها بر اثر عدم تعادل ولتاژ میتوانند گرم شوند. )
وسائل حفاظتی تکفاز معایبی نیز دارند که مهمترین آنها عبارتند از :
* فرورزونانس : ( فرورزونانس اغلب در کلید زنی دستی و سوئیچ های تک قطبی صورت میگیرد که بار اغلب شامل یک ترانسفورمر بدون بار است. رویداد فرورزونانس در پائین دست یک وسیله حفاظتی تکفاز که به دلیل خطا باز شده ، خیلی محتمل نمیباشد. دلیل این موضوع این است که اگر خطا در یک مدار باز شده باشد ، خطا از ایجاد اضافه ولتاژ روی فاز باز شده ممانعت به عمل می آورد. همچنین هر لار روی قسمت جدا شده مدار از بروز فرورزونانس جلوگیری میکند. چون فرورزونانس به دلیل وجود وسائل حفاظتی تکفاز محتمل نمیباشد ، یک عامل تأثیرگذار در انتخاب وسائل حفاظتی نمیباشد. )
* تکفاز شدن موتورها : ( تکفاز شدن میتواند مشکلاتی را به دلیل تغذیه معکوس بوجود آورد. برخی موسسات با این وجود از وسائل حفاظتی تکفاز و برخی دیگر از فیوزها در مدارهای سه فاز استفاده میکنند. در عمل تکفاز ، موتورها میتوانند دچار افزایش حرارت و شکست گردند. موتورها دارای امپدانس نسبتاً کم منفی میباشند و بنابراین یک مولفه کوچک ولتاژ توالی منفی ، جریان توالی منفی زیادی تولید میکند. از دست رفتن یک یا دو فاز باعث عدم تعادل زیاد میشود. با باز شدن یکفاز ، ولتاژ فاز به فاز به ۰٫۵۷ ، ۱٫۰ و ۰٫۵۷ برای یک ترانسفورمر ستاره – ستاره و ۰٫۸۸ ، ۰٫۸۸ و ۰٫۳۳ برای ترانسفورمر مثلث – ستاره میشود. در هر دو حالت ، ولتاژ توالی منفی ۰٫۶۶ پریونیت خواهد بود. با این عدم تعادل زیاد ، موتور به سرعت گرم خواهد شد. امپدانس توالی منفی موتور حدود ۱۵% میباشد و بنابراین با ۶۶% ولتاژ توالی منفی ، موتور جریان توالی منفی ۴۴۰% میکشد. بسیاری از موسسات با مشترکین به توافق میرسند که حفاظت در برابر مشکلات قطع تکفاز بر عهده مشتری است و یک راه ساده این حفاظت استفاده از رله فاز است. در غیر اینصورت برخی موسسات از امکان تکفاز شدن مشتریان به روش های گوناگون جلوگیری میکنند و استفاده از وسائل حفاظتی تکفاز را محدود میکند. )
* تغذیه معکوس : ( با وسائل حفاظتی تکفاز ، تغذیه معکوس میتواند خطرآفرین باشد. در ضمن یک خطای فاز به زمین که وسیله تکفاز مدار را باز میکند ، تغذیه معکوس از طریق بار سه فاز میتواند باعث شکل گیری ولتاژ در سمت بار وسیله حفاظتی تکفاز گردد. تغذیه معکوس با عمده اتصالات ترانسفورمرهای سه فاز توزیع میتواند شکل گیرد ( حتی با ستاره زمین شده – ستاره زمین شده ) ولتاژ تغذیه معکوس به اندازه ای است که برای کارگران یا عموم خطرناک باشد. این ولتاژ برای ایجاد یک قوس در فواصل کم کافی است. این قوس میتواند ادامه داشته باشد و باعث تخریب در محل خطا در ضمن شرایط تغذیه معکوس گردد. )
ریکلوزر تکفاز با قفل سه فاز :
در بسیاری از مواقع ، ریکلوزرهای تکفاز و کنترل های ریکلوزرها با هم امکانی بوجود می آورند که قطع تکفاز و قفل کردن سه فاز را امکان پذیر میکنند. ریکلوزرهای سه فازی نیز وجود دارند که برای هر فاز جداگانه عمل میکنند. برای خطاهای تکفاز ، تنها فاز آسیب دیده قطع میشود. برای خطاهای گذرا ، ریکلوزر خطا را رفع کرده و تنها فازهای آسیب دیده در معرض قطعی لحظه ای قرار میگیرند. در صورتی که هنوز خطا برقرار است ( بعد از آخرین وصل مجدد ) ریکلوزر همه فازها را قطع خواهد کرد و عمل وصل مجدد دیگری صورت نمیپذیرد. در اینصورت مشکلات تکفاز شدن موتورها ، تغذیه محکوس و فرورزونانس برطرف میشود. تکفاز شدن موتورها و فرورزونانس باعث گرم شدن میگردد و گرما اغلب جهت آسیب زدن به زمان حدود چند دقیقه نیاز دارد. تکفاز شدن در ضمن یک سیکل باعث افزایش حرارت که منجر به تخریب شود ، نمیگردد. اگر خطا ماندگار باشد ، هر سه فاز قطع شده و قفل میشود و زمانی زیاد مدار در معرض تکفاز بودن قرار میگیرد.
عامل دیگر در مقایسه ریکلوزرهای تکفاز در مقابل ریکلوزرهای سه فاز عدم در دسترس بودن رله زمین در ریکلوزرهای تکفاز میباشد. یک رله زمین حساسیت بیشتری برای خطای زمین فراهم میکند. عدم وجود رله زمین یک عیب استفاده از وسائل حفاظتی تکفاز است. حتی اگر رله زمین در واحد قطع تکفاز وجود داشته باشد و رله عمل کند ، همه فازها را قطع خواهد کرد که اثرات مثبت قطع تکفاز را محو خواهد کرد.