حفاظت و کنترل تخصصی موتورهای آسنکرون با رله حفاظتی ABB REM615

رله ABB REM615 یک رله تخصصی حفاظت و کنترل موتور از خانواده Relion 615 Series است. ABB این مدل را برای حفاظت، کنترل، اندازه‌گیری و پایش موتورهای آسنکرون در صنایع فرایندی و تولیدی توسعه داده است. ساختار Compact و واحد Withdrawable، استفاده از REM615 را در تابلوهای حفاظت و کنترل صنعتی تسهیل می‌کند.

REM615 مجموعه‌ای از توابع اختصاصی حفاظت موتور را در یک IED یکپارچه می‌کند. حفاظت اضافه‌بار حرارتی موتور، نظارت بر راه‌اندازی، تشخیص Locked Rotor یا Jam، حفاظت عدم تعادل جریان، Loss of Load و Phase Reversal از مهم‌ترین قابلیت‌های آن هستند. علاوه بر این، رله حفاظت اضافه‌جریان و اتصال زمین را نیز در اختیار سیستم حفاظتی قرار می‌دهد.

یکی از قابلیت‌های مهم REM615، مدیریت شرایط راه‌اندازی موتور است. تابع Motor Start-up Supervision وضعیت استارت را ارزیابی می‌کند و امکان تعریف محدودیت برای استارت‌های متوالی را فراهم می‌سازد. همچنین قابلیت Emergency Start-up برای شرایطی در نظر گرفته شده است که بهره‌بردار باید در یک وضعیت اضطراری، استارت موتور گرم را با Override کردن محدودیت حرارتی اجرا کند.

ABB مدل REM615 را در چهار Standard Configuration اصلی A، B، C و D ارائه کرده است. Configuration A بر حفاظت پایه موتور تمرکز دارد. در مقابل، B و C توابع حفاظت و اندازه‌گیری مبتنی بر ولتاژ و فرکانس را نیز اضافه می‌کنند. Configuration D نیز برای کاربردهای مبتنی بر Current Sensor و Voltage Sensor مناسب است و سه ورودی Combi Sensor دارد.

حفاظت حرارتی و مکانیکی موتور

تابع Thermal Overload Protection for Motors – ANSI 49M وضعیت حرارتی موتور را مدل می‌کند. پارامترهایی مانند Overload Factor، مقدار هشدار حرارتی، سطح حرارتی مجاز برای Restart و Time Constantهای مربوط به استارت و کار عادی قابل تنظیم هستند.

در کنار حفاظت حرارتی، REM615 توابع زیر را برای شرایط غیرعادی مکانیکی و الکتریکی موتور ارائه می‌کند:

1. Motor Start-up Supervision
2. Motor Load Jam Protection
3. Loss of Load Supervision
4. Phase Reversal Protection
5. Negative-sequence Overcurrent Protection
6. Thermal Overload Protection
7. Backup Overcurrent Protection
8. Earth-fault Protection

در نتیجه، رله می‌تواند هم شرایط خطای شبکه و هم بسیاری از وضعیت‌های غیرعادی خود موتور یا بار مکانیکی آن را تشخیص دهد.

حفاظت ولتاژ و فرکانس

Configurationهای B، C و D امکانات بیشتری برای حفاظت مبتنی بر ولتاژ دارند. از جمله این قابلیت‌ها می‌توان به Three-phase Undervoltage، Positive-sequence Undervoltage و Negative-sequence Overvoltage اشاره کرد.

این Configurationها همچنین دو Function مربوط به Frequency Protection در اختیار کاربر قرار می‌دهند. حفاظت فرکانسی می‌تواند در حالت‌های Underfrequency، Overfrequency و df/dt تنظیم شود. بنابراین REM615 در کاربردهایی که وضعیت شبکه روی عملکرد موتور تأثیر مستقیم دارد، اطلاعات حفاظتی کامل‌تری فراهم می‌کند.

حفاظت اتصال زمین

REM615 از حفاظت Earth Fault پشتیبانی می‌کند. بسته به Configuration، حفاظت می‌تواند به‌صورت Non-directional یا Directional اجرا شود.

برای حفاظت حساس اتصال زمین می‌توان از Core Balance Current Transformer استفاده کرد. ورودی Residual Current با Rating برابر 0.2/1 A نیز به‌صورت انتخابی برای چنین کاربردهایی در دسترس است. همچنین امکان استفاده از اتصال Holmgreen برای CTهای فاز وجود دارد.

مانیتورینگ دمای موتور با RTD

در Configurationهای A و B می‌توان ماژول اختیاری RTD/mA را انتخاب کرد. این ماژول دارای شش ورودی RTD و دو ورودی mA است.

در کاربردهای موتور، ورودی‌های RTD برای پایش دمای سیم‌پیچ استاتور و Bearing اهمیت زیادی دارند. همچنین می‌توان دمای هوای خنک‌کننده یا سایر کمیت‌های فرایندی را از طریق ورودی‌های آنالوگ پایش کرد.

این اطلاعات به حفاظت حرارتی موتور کمک می‌کنند و امکان ایجاد Alarm یا Trip بر اساس مقادیر اندازه‌گیری‌شده را نیز فراهم می‌سازند.

حفاظت Arc Flash

REM615 با سخت‌افزار و گزینه نرم‌افزاری مناسب می‌تواند سه کانال تشخیص نور برای Arc Protection داشته باشد. این کانال‌ها برای پایش محفظه باسبار، Circuit Breaker و Cable Compartment در تابلوهای Metal-Enclosed قابل استفاده هستند.

همچنین ماژول اختیاری دارای High-Speed Output – HSO می‌تواند زمان عملکرد خروجی را نسبت به Power Outputهای معمولی کاهش دهد. این ساختار برای کاربردهایی که سرعت قطع Arc Fault اهمیت بالایی دارد، مزیت مهندسی محسوب می‌شود.

ارتباطات و IEC 61850

معماری REM615 با تمرکز جدی بر IEC 61850 توسعه یافته است. این رله از IEC 61850 Edition 2 و ارتباطات Horizontal GOOSE پشتیبانی می‌کند. همچنین در سخت‌افزار مناسب، IEC 61850-9-2 LE Process Bus برای Sampled Values قابل استفاده است.

پروتکل‌های قابل پشتیبانی شامل موارد زیر هستند:

1. IEC 61850-8-1
2. IEC 61850-9-2 LE
3. Modbus RTU / ASCII
4. Modbus TCP/IP
5. DNP3 Serial
6. DNP3 TCP/IP
7. IEC 60870-5-103
8. Profibus DPV1 از طریق SPA-ZC 302

نوع دقیق رابط و Protocol به Communication Module انتخاب‌شده وابسته است.

برای شبکه Ethernet افزونه‌های Redundancy نیز در نظر گرفته شده‌اند. PRP، HSR و RSTP امکان طراحی معماری‌های ارتباطی با Availability بالاتر را فراهم می‌کنند.

ثبت رخداد، خطا و Disturbance

REM615 علاوه بر حفاظت، ابزارهای مناسبی برای تحلیل خطا دارد. Disturbance Recorder می‌تواند تا 12 کانال آنالوگ و 64 کانال Binary را ثبت کند.

Event Log نیز ظرفیت ذخیره 1024 Event همراه Time Stamp را دارد. علاوه بر این، رله می‌تواند اطلاعات 128 Fault Event اخیر را نگهداری کند.

بنابراین تیم‌های بهره‌برداری و نگهداری می‌توانند رفتار سیستم قبل و بعد از خطا را تحلیل کنند و از داده‌های واقعی برای Troubleshooting استفاده کنند.