رله حفاظت ژنراتور PowerLogic P3G32 با حفاظت دیفرانسیل و کنترل پیشرفته
Schneider Electric PowerLogic P3G32 یک رله حفاظتی دیجیتال از خانواده PowerLogic P3 Advanced است که برای حفاظت ژنراتور و کاربردهای نیازمند Generator Differential Protection توسعه یافته است. جایگاه اصلی این مدل در حفاظت ژنراتورهای متوسط، ژنراتورهای موازی با شبکه یا منبع دیگر و برخی آرایشهای Generator-Transformer Unit است. Schneider Electric مدل P3G32 را بهطور مشخص بهعنوان نسخه ژنراتوری دارای حفاظت دیفرانسیل در خانواده P3 معرفی میکند.
معماری دیفرانسیل اختصاصی P3G32
مهمترین مشخصه P3G32، وجود حفاظت دیفرانسیل ژنراتور ANSI 87G و مجموعه دوم ورودیهای جریان برای تشکیل ناحیه دیفرانسیل است. این ساختار باعث میشود رله بتواند جریانهای دو سمت ناحیه حفاظتشده ماشین را مقایسه کند و خطاهای داخلی ژنراتور را از شرایط خارجی تفکیک کند.
در سختافزار P3G32 دو مجموعه اندازهگیری جریان فاز در نظر گرفته شده است. در نتیجه، مدل از 6 ورودی جریان فاز CT با ثانویه 1/5 A پشتیبانی میکند. علاوه بر آن، ورودیهای جریان باقیمانده و چهار ورودی ولتاژ نیز در معماری اندازهگیری وجود دارند. کارت اندازهگیری دوم در ساختار P3x32 بهطور ویژه برای مدلهای Differential مانند P3G32 به کار میرود.
توابع حفاظتی ژنراتور
P3G32 فقط یک رله دیفرانسیل نیست. این مدل مجموعه گستردهای از حفاظتهای الکتریکی ژنراتور و شبکه متصل به آن را در یک IED تجمیع میکند. از مهمترین توابع قابل استفاده میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- حفاظت دیفرانسیل ژنراتور 87G
- حفاظت Under-Impedance با 21G
- حفاظت Loss of Field با 40
- حفاظت Overfluxing با 24
- Synchro-check با 25
- حفاظت توان معکوس و توان اکتیو جهتدار 32R/32L
- Negative Sequence Overcurrent با 46
- اضافهجریان فاز 50/51
- اضافهجریان خطای زمین 50N/51N
- Voltage Dependent Overcurrent با 51V
- حفاظت اضافه و کمبود ولتاژ
- Stator Earth Fault با 64S
- Directional Overcurrent با 67 و 67N
- Pole Slip با 78PS
- حفاظتهای فرکانسی 81
- Breaker Failure با 50BF
- Lockout با 86
- حفاظت Arc Flash با AFD
P3G32 همچنین 8 مرحله Programmable Protection و چهار Setting Group در اختیار مهندس حفاظت قرار میدهد. بنابراین میتوان منطق حفاظتی و عملکرد رله را متناسب با طرح حفاظت نیروگاه یا شبکه تنظیم کرد.
حفاظت ژنراتور در حالت اتصال به شبکه
در ژنراتوری که با شبکه یا منبع دیگری کار میکند، تنها حفاظت دیفرانسیل کافی نیست. P3G32 توابعی مانند Synchro-check، Loss of Field، Under-Impedance، Reverse Power، Voltage Protection و Frequency Protection را نیز در اختیار طراح قرار میدهد.
این ترکیب برای تشخیص خطاهای داخلی ماشین، شرایط غیرعادی تحریک، عملکرد موتوری ژنراتور، ناپایداری و شرایط نامناسب اتصال موازی اهمیت دارد. در کاربردهای Generator-Transformer Unit نیز P3G32 میتواند حفاظت دیفرانسیل، Stator Earth Fault و Restricted Earth Fault با امپدانس بالا را در طرح حفاظتی پوشش دهد.
حفاظت Arc Flash و کنترل کلید
P3G32 از معماری Arc Flash Detection خانواده PowerLogic P3 Advanced نیز پشتیبانی میکند. بسته به Option Card انتخابی، امکان استفاده از Point Sensor یا Loop Sensor وجود دارد. رله میتواند منطق تشخیص نور را با تشخیص جریان ترکیب کند و برای جداسازی سریع ناحیه خطادار فرمان Trip صادر کند.
علاوه بر این، HMI محلی، Mimic Diagram، کلیدهای کنترلی، Programmable Logic و نظارت بر مدار Trip امکان ادغام حفاظت و کنترل را در یک تجهیز فراهم میکنند.
ارتباط با SCADA و سیستم اتوماسیون پست
P3G32 از معماری ارتباطی Serial و Ethernet خانواده PowerLogic P3 بهره میبرد. پروتکلهایی مانند IEC 61850 Ed.1/Ed.2، Modbus، DNP3 و IEC 60870-5-101/103 بسته به رابط ارتباطی انتخابی قابل استفاده هستند.
در شبکه IEC 61850 میتوان از ارتباطات Ethernet و پیامهای GOOSE برای تبادل سریع سیگنال بین IEDها استفاده کرد. گزینههای Ethernet Redundancy مانند RSTP و PRP نیز در ساختار خانواده P3 پیشبینی شدهاند.
نکته مهم در انتخاب Configuration
P3G32 یک مدل Fully Configurable است. بنابراین عبارت P3G32 بهتنهایی Order Code نهایی را مشخص نمیکند. منبع تغذیه، تعداد I/O، کارت Arc Flash، رابط ارتباطی، نوع ترمینال، ولتاژ Digital Input و نوع HMI باید هنگام سفارش تعیین شوند.
برای مثال، Schneider Electric برای این مدل دو کلاس اصلی منبع تغذیه 24…48 Vdc و 110…230 Vac/dc در ساختار Ordering ارائه میکند. به همین دلیل، انتخاب نهایی باید بر اساس نقشه حفاظت، DC System، تعداد سیگنالها و معماری SCADA انجام شود.
پروژههای Retrofit و نوسازی سیستم حفاظت
ساختار ماژولار، ورودیها و خروجیهای قابل Configuration و تنوع رابطهای ارتباطی، استفاده از P3G32 را در پروژههای نوسازی سیستم حفاظت نیز امکانپذیر میکند. با این حال، پیش از جایگزینی یک رله قدیمی باید CT/VT Ratio، Auxiliary Supply، Trip Circuit، تعداد I/O و Protocol سیستم موجود بررسی شوند.
کاربردهای صنعتی محصول
حفاظت دیفرانسیل ژنراتور
کاربرد اصلی P3G32، حفاظت ژنراتورهایی است که به Machine/Generator Differential Protection نیاز دارند. دو مجموعه ورودی جریان امکان ایجاد ناحیه حفاظت دیفرانسیل را فراهم میکنند. در نتیجه، مهندس حفاظت میتواند خطاهای داخلی ناحیه ماشین را با Selectivity بیشتری تشخیص دهد.
ژنراتورهای متصل یا موازی با شبکه
در واحدهای تولیدی که ژنراتور با شبکه یا منبع دیگر موازی میشود، P3G32 توابع موردنیاز برای پایش شرایط الکتریکی ژنراتور را در اختیار سیستم حفاظت قرار میدهد. Synchro-check، Reverse Power، Loss of Field، Pole Slip، حفاظتهای ولتاژی و فرکانسی از جمله قابلیتهای مهم در چنین معماری هستند.
حفاظت خطای زمین استاتور
قابلیت Stator Earth Fault یکی از توابع مرتبط با کاربرد ژنراتوری این مدل است. علاوه بر آن، P3G32 از Earth-Fault Overcurrent و Restricted Earth Fault نیز پشتیبانی میکند. نوع Scheme، محل CTها و روش زمینکردن نقطه نول باید در مرحله Engineering مشخص شود.
واحد Generator-Transformer
P3G32 در راهنمای Application خانواده P3 برای Generator-Transformer Unit نیز نشان داده شده است. در این کاربرد، حفاظت دیفرانسیل ژنراتور، Stator Earth Fault و Restricted Earth Fault میتوانند بخشی از Scheme حفاظتی باشند. با این حال، محدوده دقیق Zone Protection باید بر اساس Single-Line Diagram و محل CTها تعیین شود.
یکپارچهسازی با اتوماسیون پست
پشتیبانی از IEC 61850، شبکه Ethernet و منطق قابل برنامهریزی، P3G32 را برای پروژههای دارای SCADA و Substation Automation مناسب میکند. همچنین مهندس میتواند از GOOSE Messaging برای تبادل سریع Interlocking، Trip یا Blocking بین IEDها استفاده کند.
