رله حفاظتی یونیورسال PowerLogic P3U20 برای حفاظت فیدر و موتور
رله Schneider Electric PowerLogic P3U20 یکی از مدلهای PowerLogic P3 Standard برای حفاظت، کنترل و پایش شبکههای توزیع فشار متوسط است. Schneider Electric این مدل را بهعنوان Universal Protection Relay برای کاربردهای فیدر و موتور تعریف میکند. P3U20 در بازار و برخی مستندات قدیمیتر با نام Easergy P3U20 نیز شناخته میشود.
ساختار اندازهگیری P3U20 بر پایه 4 ورودی جریان و 1 ورودی ولتاژ است. سه ورودی جریان برای جریانهای فاز و ورودی چهارم برای جریان خطای زمین در نظر گرفته میشود. ورودی جریان فاز با CT ثانویه 1 A / 5 A کار میکند. برای ورودی Earth Fault نیز گزینههای 1 A / 5 A، 0.2 A / 1 A و CSH 2 A / 20 A در Configuration محصول وجود دارد. ورودی ولتاژ نیز برای 100/110 V تعریف شده است.
معماری حفاظتی P3U20
P3U20 در Application فیدر مجموعه کاملی از حفاظتهای جریان و خطای زمین را فراهم میکند. مهمترین توابع آن شامل Phase Overcurrent 50/51، Earth Fault Overcurrent 50N/51N، Directional Earth Fault 67N، Transient Intermittent Earth Fault 67NI، Thermal Overload 49 و Breaker Failure 50BF هستند.
علاوه بر این، مدل P3U20 توابع Switch On To Fault 50HS، Neutral Voltage Displacement 59N، High-Impedance Restricted Earth Fault 64REF/64BEF، Auto-Recloser 79، Lockout 86، Inrush Detection 68F2 و Fifth Harmonic Detection 68H5 را در Applicationهای مربوط پشتیبانی میکند. همچنین هشت Programmable Protection Stage با ANSI 99 برای توسعه منطق حفاظتی در اختیار کاربر قرار دارد.
تفکیک عملکرد فیدر و موتور
Function Set رله به Application انتخابشده وابسته است. بنابراین نباید تمام توابع قابل مشاهده در خانواده P3 را بدون توجه به Application به P3U20 نسبت داد.
| Application |
توابع شاخص |
| Feeder |
37، 46BC، 49، 50/51، 50N/51N، 50BF، 50HS، 59N، 59C، 60، 64REF/64BEF، 67N، 67NI، 68F2، 68H5، 79، 86، 99، CLPU |
| Motor |
37، 46، Incorrect Phase Sequence، 48/51LR، 49، 50/51، 50N/51N، 50BF، 50HS، 59N، 60، 64REF/64BEF، 66، 67N، 68F2، 68H5، 86، 99، CLPU |
در نتیجه، P3U20 میتواند علاوه بر حفاظت استاندارد فیدر، برای حفاظت موتور بدون Voltage Monitoring کامل نیز استفاده شود. در کاربرد موتور، توابع مرتبط با عدم تعادل جریان، توالی فاز، زمان استارت بیش از حد، Locked Rotor و Frequent Start Inhibition اهمیت بیشتری دارند.
ارتباطات و یکپارچهسازی با سیستم کنترل
P3U20 از ارتباط سریال و Ethernet پشتیبانی میکند. نوع رابط دقیق به Configuration کارت X4 بستگی دارد. گزینههای سختافزاری شامل RS485، دو پورت RJ45 Ethernet، دو پورت LC Fiber Ethernet یا ترکیب Ethernet با RS232 و IRIG-B هستند.
پروتکلهای قابل استفاده در PowerLogic P3 Standard شامل موارد زیر هستند:
- IEC 61850 Ed.1 و Ed.2
- Modbus RTU / Modbus TCP
- DNP3 Serial / Ethernet
- IEC 60870-5-101
- IEC 60870-5-103
- IEC 60870-5-104
- EtherNet/IP
- Profibus DP
- SPAbus
- RSTP و PRP برای Ethernet Redundancy
در دسترس بودن هر پروتکل به رابط ارتباطی و Configuration انتخابشده وابسته است. همچنین P3 Standard میتواند در برخی ساختارها دو پروتکل ارتباطی را همزمان مدیریت کند.
I/O و کنترل کلید قدرت
P3U20 با توجه به کارت I/O و Communication انتخابشده در دو ساختار اصلی ارائه میشود:
10 Digital Input / 5 Digital Output + Watchdog
یا
8 Digital Input / 8 Digital Output + Watchdog
این معماری امکان دریافت وضعیت کلیدها، Interlockها، فرمان Trip و Close و سایر سیگنالهای تابلو را فراهم میکند. علاوه بر این، HMI جلوی رله دارای Mimic Diagram، کلیدهای مستقیم Open/Close، دو Function Key قابل برنامهریزی، LEDهای قابل تنظیم و پورت USB محلی است.
ثبت رخداد و مانیتورینگ
P3U20 فقط یک رله Overcurrent ساده نیست. این مدل امکانات مانیتورینگ و ثبت اطلاعات شبکه را نیز در اختیار بهرهبردار قرار میدهد. از جمله میتوان به Sequence of Events، Disturbance Record، Tripping Context Record، Trip Circuit Supervision، Circuit Breaker Monitoring و Relay Monitoring اشاره کرد.
علاوه بر این، مهندس حفاظت میتواند منطقهای داخلی را با Programmable Logic و Setting Groupهای مختلف با شرایط شبکه هماهنگ کند. تنظیم، Configuration و تست رله نیز از طریق eSetup Easergy Pro انجام میشود.
تفاوت مهم P3U20 با P3U30
P3U20 را نباید با P3U30 یکسان در نظر گرفت. P3U20 دارای 4 CT و 1 VT است، در حالی که P3U30 با 4 CT و 4 VT ارائه میشود.
به همین دلیل، P3U30 امکانات گستردهتری برای Voltage Protection، Frequency Protection، Synchro-Check، Fault Location و Directional Phase Overcurrent دارد. در مقابل، P3U20 برای پروژههایی مناسب است که محور اصلی حفاظت بر Overcurrent، Earth Fault، Directional Earth Fault و حفاظتهای مرتبط با فیدر یا موتور قرار دارد.
نکته مهم دیگر این است که P3U20 ورودی اختصاصی Arc-Flash Sensor ندارد. قابلیت Arc-Flash Detection داخلی با ورودی سنسور در مدلهای PowerLogic P3 Advanced ارائه میشود و نباید قابلیت عمومی خانواده P3 به این مدل نسبت داده شود.
کاربردهای صنعتی محصول
حفاظت فیدرهای خروجی
یکی از کاربردهای اصلی P3U20 حفاظت فیدرهای خروجی شبکههای توزیع فشار متوسط است. رله با 50/51 و 50N/51N خطاهای اضافهجریان فاز و خطای زمین را تشخیص میدهد.
در شبکههایی که تشخیص جهت خطای زمین اهمیت دارد، 67N امکان Directional Earth Fault Protection را فراهم میکند. همچنین در Application فیدر، تابع 67NI برای تشخیص خطاهای زمین گذرا و متناوب در دسترس است.
فیدرهای شبکه با نول ایزوله یا جبرانشده
در شبکههای دارای ظرفیت خازنی بالاتر، بهویژه شبکههای Isolated Neutral یا Compensated Neutral، تشخیص ساده جریان خطای زمین همیشه کافی نیست.
P3U20 در چنین ساختارهایی میتواند از Directional Earth Fault و Transient Intermittent Earth Fault استفاده کند. بنابراین رله برای حفاظت Selective فیدر در برخی شبکههای صنعتی و توزیع MV مناسب است.
حفاظت Incomer بدون Voltage Monitoring کامل
P3U20 میتواند برای حفاظت Incomer و Busbar Overcurrent نیز استفاده شود. این کاربرد بر اضافهجریان و خطای زمین تمرکز دارد.
همچنین Neutral Voltage Displacement 59N امکان تشخیص برخی خطاهای زمین در شبکههای ایزوله را فراهم میکند. با این حال، برای کاربردهایی که به حفاظت کامل Under/Over Voltage، Frequency یا Synchro-Check نیاز دارند، P3U30 انتخاب کاملتری است.
حفاظت موتور
Schneider Electric مدل P3U20 را برای Motor Protection without full voltage monitoring نیز در نظر گرفته است.
در این Application، توابع Thermal Overload، Negative Sequence، Incorrect Phase Sequence، Excessive Start Time/Locked Rotor و Frequent Start Inhibition در کنار Overcurrent و Earth Fault Protection به حفاظت موتور کمک میکنند. برای پایش دمای سیمپیچ یا Bearing نیز میتوان از ماژول RTD خارجی استفاده کرد.
حفاظت فیدر ترانسفورماتور
P3U20 در Transformer Feeder نیز قابل استفاده است. در این ساختار، Overcurrent، Earth Fault و Thermal Overload حفاظت اصلی Backup را تشکیل میدهند.
همچنین سیگنالهای خارجی مانند Thermostat یا Buchholz را میتوان وارد منطق Trip کرد. با این حال، P3U20 رله Differential Transformer نیست؛ برای حفاظت 87T در خانواده P3، مدل P3T32 تعریف شده است.
بانک خازنی و فیلترهای هارمونیکی
P3U20 در برخی آرایشهای بانک خازنی بدون Voltage Monitoring کامل نیز کاربرد دارد. توابع مرتبط با Overcurrent، Earth Fault، Capacitor Unbalance و تحلیل Harmonic Current میتوانند در این نوع فیدرها استفاده شوند.
بنابراین، انتخاب P3U20 تنها به فیدرهای عمومی محدود نیست. با این حال، Application و Function Set باید در مرحله مهندسی حفاظت متناسب با ساختار شبکه تنظیم شوند.
