انواع تسترهای رله

هدف از تست رله‌های حفاظت

رله‌های حفاظت بخش مهمی از سيستم‌های انرژی هستند. هدف آن ها دادن دستور قطع به بريکرها در صورت بروز خطا است تا از گسترش خطا به ديگر بخش‌های سيستم قدرت جلوگيری شود. مدل کردن سيستم قدرت نه تنها برای تست و ارزشيابی عملکرد رله، بلکه برای آموزش پرسنل در صورت بروز خطا ضروری است. یکی از روش های تست استفاده از شبيه ساز است که قابليت ايجاد طول موج هایی در فرکانس نامی و هارمونيک های بالاتر را ايجاد کند.

مدل بايد نزديک به واقعيت باشد و پارامتر های مختلف بايد شرايط خطا را برای رله ايجاد کنند. تست رله ميتواند ديناميک و استاتيک باشد.

تست رله‌های حفاظت مشکلاتی به همراه دارد. علت آن اين است که رله های حفاظت برای عمل کردن پس از رخ دادن خطا طراحی شده‌اند و رله ها را نميتوان تحت ولتاژ نامی تست کرد. اين مشکل با پيچيده تر شدن ساختار رله ها و جایگزینی رله های الکترومغناطیسی با رله‌های دیجیتال که با نرم افزار های مختلف همراه هستند سخت تر شده است.

تست استاتیک

برای تست پيکاپ يا جريان لازم برای عملکرد رله استفاده مي‌شود. جريان يا ولتاژ يا فرکانس به رله تزريق ميشود و مقدار آن کاهش يا افزايش مي‌يابد و رله طبق عمل انجام شده واکنش نشان مي‌دهد.

تست دايناميک

ساده ترين راه شبيه سازی خطا است شرايط خطا به صورت ناگهانی با بستن کليد بين منبع تغذيه و رله و قطع رله اعمال مي‌شود.

تست های اصلی انجام شده برای رله ها

-تست تايپ

-تست در حالت دائمی کارخانه

-تست راه اندازی

-تست نگهداری

تست تایپ: برای اثبات آن است که رله‌ی مورد نظر مطابق با استانداردهای داده شده کار ميکند. به اين علت که کار رله‌ی حفاظت عمل کردن در قدرت غير نرمال است و عمليات تست نیز باید تحت همين شرايط صورت گيرد.

انجام اين تست برای رله های ديجيتال نيازمند دو مرحله تست نرم‌افزاری و سخت‌افزاری است و چالش برانگيزتر از تست رله‌های استاتيک و الکترومکانيکی است.

تست شرايط دائمی : اين تست برای اطمينان از عمل نکردن رله تحت شرايط دائمی که خطا رخ نداده است صورت مي‌گيرد. تا اطمينان حاصل شود که رله در کار دائمی کارخانه اختلال ايجاد نمي‌کند. اين تست در چند مرحله در حالی که کارخانه مشغول به کار است انجام مي‌گيرد تا اگر مشکلی وجود دارد در اسرع وقت شناسایی و اصلاح شود.

تست راه اندازی : هدف از انجام تست راه اندازی اثبات آن است که وسيله‌ی حفاظت بعد از به کار افتادن به درستی مورد استفاده قرار گيرد. تمام جنبه های دستگاه چون سيم‌بندی داخلی و درستی نصب چک ميشود.

تست نگهداری: به صورت مرتب در طی بازه های زمانی انجام مي‌شود تا در صورت وجود، عملکرد غلط دستگاه و يا تنزل کار آن تشخيص داده شده و اصلاح شود. از آن جایی که رله‌ی حفاظت تنها تحت خطا کار ميکند، در صورت بروز عيب ممکن است تا مدت زمانی طولانی خود را نشان ندهد و تنها در لحظه‌ی رخ دادن خطا مشخص شود و موجب خسارت دیدن تجهیزات است. تست های مداوم به ما کمک مي‌کند که نقص را قبل از رخ دادن خطا بیابیم و از بين ببریم.

انواع تسترهای استفاده شده در صنعت

تستر رله ی تک فاز، تستر رله ی چندفاز ، تستر با تزریق جریان

انواع رله‌های حفاظت و نکات مربوط به تست هر نوع رله:

رله‌های الکترومکانيکی ، رله‌های استاتيک‌، رله حالت جامد، رله‎‌ی دیجیتال، رله‌ی ریزپردازنده‌ای

رله‌های الکترومکانيکی نسل اول رله‌های حفاظت هستند. کار اصلی رله را بخش مکانيکی آن انجام ميدهد. اين رله‌ها توانایی انجام تست اوتوماتيک و يا اعلام خطا در صورت بروز مشکل را ندارند.

تسترهای رله‌های الکترومکانيکی

این نوع رله ها دارای قابلیت سلف-چک نیستند و به همین دلیل تست بايد بطور کامل انجام گيرد و تمام مشخصه های رله بايد تست و ارزیابی شود و در صورت عدم عملکرد ایده‌آل رله با تنظيم مقاومت‌ها، خازن‌ها، اتصالات و آهنرباهای رله میتوان عملکرد رله را بهبود بخشید. تسترهای رله‌های الکترومکانيکی دارای اتوترانسفورمر جريان و ولتاژ هستند و قادر به القای ولتاژ و جريان و تغيير فاز بودند.

تایپ تست، شامل تست کامل مشخصه های رله مثل نمودار دايره‌ای رله ی مهو، نمودار زمان و اضافه جريان و دقت رله خواهد بود. هدف اصلی اين تست تصديق مشخصه‌های رله است.

تست راه‌اندازی و شروع به کار، هر رله قبل از شروع به کار نياز به تست شدن دارد. اين تست در حد کاليبره کردن رله با سيستم جديد، چک کردن ورودی ها و خروجی ها مي‌تواند باشد.

تست در حال کار، اين تست پس از اطمينان از سلامت فيزيکی رله و به صورت دوره‌ای انجام مي‌شود. هدف آن اين است که رله‌ی حفاظت در صورت عدم بروز خطا عمل نکند و در صورت بروز خطا عمل کند.

در رلههای الکترومکانيکی اين تست واجب است چرا که عملکرد اين رله ها با قرار گرفتن در معرض آلودگی محيطی با گذشت زمان کاهش مي‌يابد. اين رله‌ها نياز به بررسی، تميزکاری و کاليبره شدن سالیانه دارند. در صورت ايجاد مشکل در عملکرد ميتوان فرکانس نامی را تغيير داد.

رله‌ی ديجيتال نيازی به کاليبره شدن يا تنظيم ندارند و قبل از خريد و نصب کاليبره مي‌شوند. رله‌های ديجيتال از تست داخلی اوتوماتيک برخوردارند. اگر تست‌های انجام شده توسط خود رله خطی را شناسایی کند پيام خطا ارسال مي‌کند.

تستر کامپيوتری:

تسترهای مدرن دارای قطعات الکترونيکی هستند که آن ها را قابل کنترل با نرم‌افزار و برنامريزی مي‌کنند. این تسترها سرعت عمل تستينگ را افزايش مي‌دهد و اين قابليت چند باره انجام دادن تست را ممکن مي‌سازد. يک نرم‌افزار مي‌تواند به رله وصل شود،  تنظيمات رله را بخواند،  برنامه‌ی تست را با توجه به مشخصه‌های رله تهیه کند،  بخشی از رله که تحت تست قرار مي‌گيرد را ايزوله مي‌سازد و المان مورد نظر را تست مي‌کند.

اين نوع تسترها برای رله‌های ريزپردازنده‌ای ايده‌آل هستند چرا که اين رله ها خود دارای برنامه نرم‌افزاری هستند.

استفاده از شبيه سازی در تست رله:

دو نوع تست رله‌ی اصلی وجود دارد: تايپ تست و تست فردی.

تست های تايپ مهم عبارتند از:

تست مقاومت عملکرد تست عملکرد و تست طرح عملکرد ميباشد که اين تست ها توسط تستر های زير انجام ميگيرد:

1-تستر های ریزپردارنده‌ای

2-شبيه سازها که توسط نرم‌افزار شبيه‌ساز طول موج مورد نظر را ايجاد مي‌کند( شبيه ساز حلقه باز)

3-شبيه ساز حلقه بسته

تست مطابقتِ عملکرد

در اين نوع تست به رله سيگنال آنالوگ داده مي‌شود. در انجام اين تست شرايط قبل از خطا، هنگام خطا و بعد از خطا شبيه سازی مي‌شود. اين تست ها توسط تسترهای ميکروپرسسوری صورت مي‌گيرند همرا با يک تقويت کننده.

تست عملکرد رله

اين تست درستی عملکرد رله در شبکی قدرت را ارزيابی مي‌کند. در اين تست ميتوان طول موج خطا قبل و بعد از بروز خطا توسط ديجيتال فالت ریکوردر ثبت مي‌شود و سپس طول موج روی حافظه ذخيره ميشود و روی نرم‌افزار تستر آپلود مي‌شود. تستر طول موج های ضبط شده‌ی ولتاژ و جريان را بازسازی میکند. (تسترهای ميکروپروسسور مدرن قابليت بازسازی شکل‌موج را دارند.) سيگنال ديجيتال را به آنالوگ تبديل کرده و تقويت مي‌کند تا برای سطح ولتاژ مناسب ورودی رله مي‌شوند. و اين سيگنال ها وارد رله شده و عملکرد رله مشاهده ميشود. اين نوع تست را حلقه باز مي‌نامند.

تست طرح عملکرد

در اين روش تست رله‌ی حفاظت را جعبه سياه در نظر مي‌گيريم به اين معنا که تنها ورودی و خروجی آن‌ها قابل مشاهده است. اين تست با استفاده از شبیه‌سازی انجام مي‌شود که سرعت انجام تست با سرعت رخ دادن خطا در واقعيت برابر است.

در اين تست ولتاژ و جريان از ديجيتال به آنالوگ تبديل شده و پس از تقويت شدن و به ورودی رله فرستاده مي‌شوند و پاسخ باينری رله به نرم‌افزار وارد مي‌شود و عملکرد شبیه‌سازی با توجه به خروجی رله تغيير مي‌کند. اين تست يک تست حلقه بسته خوانده مي‌شود. چرا که عملکرد رله روی شبکه‌ی قدرت شبيه‌سازی شده تأثير ميگذارد و مثل يک مدار فيدبک عمل مي‌کند.

تست اندازه‌گیری مقاومت‌های کنتاکت‌های رله-

از دلايل بروز خطا در عملکرد رله، کنتاکت های فرسوده هستند. هر رله‌ی الکترومکانيکی در طول عمر خود تعداد سيکل محدودی را مي‌تواند تحمل کند. اما در حقيقت رله‌ها به علل مختلف چون اضافه بار و آلودگی کمتر از آن چه بايد عمر مي‌کنند.

اين مشکل را ميتوان با اندازه‌گيری مقاومت کنتاکت‌های رله حل کرد. همچنين با اين اندازه‌گيری ميتوان نزدیک شدن رله به پایان عمر خود را پيشبينی کرد.

دو روش اصلی برای اندازه‌گيری مقاومت کنتاکت وجود دارد:

روش مولتي‌متر ديجيتال- Digital multimeter method (DMM)

اين روش با استفاده از مولتيمتر به طور مستقيم مقاومت دو سر کنتاکت را اندازه مي‌گيرد. استفاده از اين روش رايج است اما در صورت وجود آلودگی اين روش دارای خطا است. برای مثال اکسايش فيلم‌های سطح کنتاکت‌ها خواندن مقاومت را ناممکن مي‌سازد.

روش 6 ولت و 1 آمپر- 6V1A method

اين روش جريان يک آمپر به کنتاکت‌ها داده مي‌شود و از قانون اهم مقدار مقاومت محاسبه مي‌شود اين روش پاسخ دقيق‌تری نسبت به روش دوم فراهم مي‌آورد چرا که حرارت اثر اکسايش و آلودگی را از بين مي‌برد.

با استفاده از اين روش ميتوان انواع گوناگونی از خطاهای رايج رله را تشخيص داد از جمله:

اضافه بار

وقتی رله در شرايطی فراتر از نامی استفاده شود، ولتاژ و جريان بالا ميتوان باعث اضافه بار شود. اضافه بار منجر به ايجاد قوس الکتريکی مي‌شود که ايجاد حرارت مي‌کند و کيفيت کنتاکت‌ها را پایين مي‌آورد. وجود اضافه بر مقاومت دو سر کنتاکت را تغيير مي‌دهد و باعث کاسته شدن  مقاومت مي‌شود، اگر مقدار آن شديد باشد اندازه‌گيری حالت مدار باز را نشان مي‌دهد.

آلودگی

در يک فضای صنعتی آلودگی زيادی موجود است که در عملکرد کنتاکت‌های رله اختلال ایجاد مي‌کند. در نتيجه مقاومت اندازگيری شده بسيار بالا و يا بي‌ثبات است. اگر رله مدت زمان زيادی را در انبار بگذراند، و همچنين در محيط های گرم و مرطوب و شرايط کار کم‌بار، خطر خطای آلودگی وجود دارد.

پایان عمر

وقتی رله‌های الکترومکانيکی به آخر چرخه‌ی عمر خود نزديک مي‌شوند از کيفيت کنتاکت ها کاسته مي‌شود. محاسبات کنتاکت‌های رله کمک مي‌کند که وقتی از کيفيت رله کاسته شد آگاه خبر مي‌دهد. در آخر عمر کنتاکت ها مقدار مقاومت ناپايدار شده و يا مدار باز را نشان مي‌دهد.