ریکلوزر چیست؟ (بررسی ۳ نوع آن)

وقتی صحبت از سیستم‌های توزیع برق می‌شود، دستگاه‌های مختلفی برای محافظت از مدارها و تجهیزات طراحی شده‌اند.

یکی از این دستگاه‌ها که نقش مهمی در حفاظت از شبکه‌های الکتریکی دارد، ریکلوزر است.

تجهیزات حفاظتی سیستم قدرت به منظور اطمینان از ایمنی سیستم‌های توزیع برق، ضروری هستند.

آنها خطاها را شناسایی و جدا کرده، از آسیب به تجهیزات و پرسنل جلوگیری می‌کنند و منبع تغذیه را در سریع‌ترین زمان ممکن بازیابی خواهند کرد.

در این مقاله به بررسی ریکلوزر، علل استفاده، نحوه عملکرد، کاربردها، انواع ریکلوزر و انواع کنترل ریکلوزر، توابع اصلی و مزایا و معایب ریکلوزر خواهیم پرداخت.

1# ریکلوزر چیست؟

ریکلوزر یک کلید برقی اتوماتیک با ولتاژ بالا بوده و مانند قطع کننده مدار در خطوط برق خانگی، در صورت بروز مشکل، مانند اتصال کوتاه، برق را قطع می‌کند.

در جایی که قطع کننده مدار خانگی خاموش می‌ماند تا زمانی که به صورت دستی تنظیم شود، یک ریکلوزر به صورت خودکار خط برق را آزمایش کرده تا مشخص کند که آیا مشکل برطرف شده است یا خیر.

اگر مشکل فقط موقتی بود، ریکلوزر به صورت خودکار، خود را تنظیم مجدد کرده و برق را بازیابی می‌کند.

ریکلوزرها در سراسر سیستم توزیع برق، از پست برق گرفته تا تیرهای برق مسکونی استفاده می‌شوند.

آنها از ریکلوزرهای کوچک برای استفاده در خطوط برق تک فاز گرفته تا ریکلوزرهای سه فاز بزرگتر مورد استفاده در پست‌ها و در خطوط برق فشار قوی تا 38000 ولت را شامل می‌شوند.

استانداردهای ریکلوزرها توسط ANSI/IEEE C37.60 تعریف شده است.

همچنین، Recloser یک دستگاه هوشمند و خودکنترل است که در سیستم‌های توزیع برق به کار می‌رود تا به صورت خودکار خطاها را در خطوط برق شناسایی و قطع کند.

عملکرد اصلی آن افزایش قابلیت اطمینان نیرو با بازگرداندن منبع تغذیه پس از خطاهای لحظه‌ای، مانند اتصال کوتاه لحظه‌ای یا اختلالات موقت خط است.

ریکلوزر با جداسازی سریع بخش معیوب خط برق و تلاش خودکار برای روشن کردن مجدد خط، پس از یک تأخیر زمانی از پیش تعیین شده به این هدف دست پیدا می‌کند.

1-1# ویژگی‌های ریکلوزر

ویژگی‌های کلیدی ریکلوزر عبارت اند از:

• ریکلوزرهای تشخیص خطا: مجهز به حسگرها و رله‌های حفاظتی هستند که با نظارت بر پارامترهای الکتریکی خط برق، عیوبی مانند اتصال کوتاه یا جریان اضافه را تشخیص می‌دهند.
• عملیات خودکار: هنگامی که یک خطا تشخیص داده می‌شود، ریکلوزر منبع تغذیه بخش آسیب دیده را قطع می‌کند.
  پس از یک تأخیر زمانی قابل تنظیم، معمولا چند ثانیه، به صورت خودکار تلاش می‌کند تا جریان برق را بازیابی کند.
  این فرآیند چندین بار تکرار می‌شود، قبل از این که بازگیرنده قفل شود و نشان دهنده یک خطای مداوم است.
• جداسازی خطا: با قطع منبع تغذیه، Recloser بخش معیوب را ایزوله کرده و از تأثیر خطا روی سایر بخش‌های شبکه جلوگیری می‌کند.
  این امر در به حداقل رساندن اختلالات و بهبود قابلیت اطمینان کلی سیستم کمک می‌کند.
• ارتباطات و مانیتورینگ: Recloserهای CLOU مجهز به قابلیت‌های ارتباطی هستند که امکان نظارت و کنترل از راه دور را فراهم می‌کند.
  این ویژگی به شرکت‌ها اجازه می‌دهد تا داده‌های مربوط به رویدادهای خطا را جمع ‌آوری کرده، عملکرد سیستم توزیع را تجزیه و تحلیل و فعالیت‌های تعمیر و نگهداری را بهینه کنند.

2-1# خطاهای موقت چیست؟

در خطوط فشار قوی، اغلب مشکلات موقتی هستند؛ همانند رعد و برق، وزش باد در شاخه‌ها یا سیم‌های درختان، پرندگان یا جوندگان و به دلیل ماهیت خود، اگر قبل از آسیب دائمی به خطوط، برق قطع شود، خود را از خط برق خارج می‌کنند.

نمونه‌هایی از خطاهای موقت شامل موارد زیر هستند:

• موج‌های رعد و برق از روی یک عایق عبور می‌کنند.
• پرندگان، خزندگان یا حیوانات کوچکی که بین یک خط پر انرژی و سطح زمین پل ایجاد می‌کنند.
• شاخه‌های درختانی که به خطوط پر انرژی متصل می‌شوند.
• سوئیچینگ موج‌هایی که روی یک عایق وجود دارند.

اگر خط به صورت لحظه‌ای باز شود، بسته شدن مجدد بعدی به احتمال زیاد موفقیت آمیز خواهد بود؛ زیرا تا آن زمان، علت خطا از بین خواهد رفت.

بنابراین، بازساز مدار خودکار، در ارائه این عملکرد تریپ و بازبسته، عملا قطعی‌های طولانی مدت در سیستم‌های توزیع را به دلیل خطاهای موقت یا شرایط اضافه جریان گذرا حذف می‌کند.

2# علل استفاده از ریکلوزر چیست؟

بازسازهای مدار خودکار توسط شرکت‌های برق در سراسر جهان به عنوان یک وسیله ضروری برای دستیابی به هدف اصلی خود شناخته می‌شوند؛ ارائه حداکثر تداوم خدمات برقی به مشتریان خود به سادگی و به شکلی کاملا اقتصادی.

ریکلوزر جریان‌های خطا را حس کرده، قطع می‌کند و پس از وقوع یک قطعی لحظه‌ای، به‌ صورت خودکار سرویس را بازیابی می‌کنند.

بازساز مدار خودکار اساسا یک دستگاه مستقل با هوش لازم برای تشخیص جریان‌های اضافه برای زمان و قطع جریان‌های خطا و برق رسانی مجدد خط با بسته شدن مجدد خودکار است.

اگر یک خطا دائمی باشد، ریکلوزر پس از تعدادی عملیات از پیش تعیین شده (معمولا سه یا چهار) باز شده و بخش معیوب را از قسمت اصلی سیستم جدا می‌کند.

Recloserها در زمان و هزینه شرکت‌های برق به شکل قابل توجهی صرفه جویی می‌کنند؛ زیرا اجازه می‌دهند که برق به صورت خودکار پس از یک یا دو سوسو زدن بازیابی شود.

برای قطعی‌هایی که نیاز به خدمه تعمیر دارند، ریکلوزرها منطقه قطع را به حداقل می‌رسانند و به خدمه کمک می‌کنند تا به سرعت مشکل را پیدا کرده و برق را بازیابی کنند.

مصرف کنندگان برق به صورت:

• مسکونی
• تجاری
• صنعتی
• سازمانی

از هزینه‌ها و ناراحتی‌هایی که قطعی برق مکرر ایجاد می‌کند، نجات پیدا می‌کنند.

بدون این قطعه، سطح بالایی از قابلیت اطمینان توان و همچنین، بسیاری از دستگاه‌هایی که از انرژی فرآیند حیاتی که امروزه رایج هستند، استفاده می‌کنند، مانند رایانه‌ها، پمپ‌ها و خطوط مونتاژ، عملی نبودند.

3# نحوه عملکرد ریکلوزر چگونه است؟

ریکلوزر، هنگام بروز هر خطایی، مشکل را حس کرده و به صورت خودکار برق را قطع می‌کند.

یک لحظه بعد (در این مدت ممکن است فقط به صورت سوسو زدن لامپ خود را نشان دهد)، ریکلوزر برق را دوباره روشن کرده؛ اما اگر مشکل همچنان وجود داشته باشد، دوباره آن را خاموش خواهد کرد.

اگر پس از سه بار تلاش مشکل همچنان وجود داشته باشد، ریکلوزر برنامه ریزی شده تا مشکل را دائمی در نظر بگیرد و خاموش می‌ماند.

پس از آن، یکی از خدمه شرکت برق، باید مشکل را در خط تعمیر کرده و برای بازیابی برق، ریکلوزر را مجددا تنظیم کند.

4# کاربردهای اصلی ریکلوزر

در این بخش به بررسی کاربردهای ریکلوزر خواهیم پرداخت.

1-4# بازسازهای شعاعی

هنگامی که یک ریکلوزر روی یک خط تغذیه شعاعی نصب می‌شود، به صورت خودکار خطاهای موقت را پاک کرده و خطاهای دائمی را جدا می‌کند.

می‌توان چند ریکلوزر را روی یک خط تغذیه نصب کرد تا به‌ صورت انتخابی خطاها را جدا کرده و این اطمینان به دست آید که مشتریان کمتری تحت تأثیر قرار می‌گیرند.

2-4# بازسازهای حلقه

عملکرد اصلی استفاده از ریکلوزرها در سیستم‌های توزیع خودکار بازگرداندن برق به مصرف کنندگان در سریع‌ترین زمان ممکن است.

یک سیستم بازیابی خودکار با استفاده از سه یا چند ACR به هم پیوسته پیکربندی شده است.

نقطه اتصال ریکلوزرها و فیدرها را نقطه اتصال حلقه ریکلوزر می‌نامند.

3-4# برنامه‌های کاربردی پست

Recloserها را می‌توان برای ساخت سریع پست‌های مقرون به صرفه بدون مراقبت در فضای باز استفاده کرد.

آنها عملکردهای حفاظتی و اتوماسیون جامع مورد نیاز پست‌ها را ارائه می‌دهند.

این دستگاه‌ها نه تنها در پست‌های جدید طراحی شده؛ بلکه برای جایگزینی تابلو برق قدیمی در پست‌های موجود نیز نصب می‌شوند.

4-4# اتصال نسل پراکنده

راه سنتی برای اتصال تولید پراکنده به شبکه، ساخت پست‌های فرعی است.

متأسفانه این طرح اتصال، مستلزم هزینه‌های طراحی و مهندسی بالایی است که برخی از پروژه‌ها را از نظر اقتصادی غیرممکن می‌کند.

چنین سرمایه‌ گذاری سخاوتمندانه ‌ای در واحدهای تابلو برق سنتی و پست‌ها تنها در نیروگاه‌های بزرگی که محدودیت‌های جریان خطا و بار مستلزم تجهیزات با درجه ‌بندی بالا هستند، توجیه می‌شود.

با این حال، بیشتر مولدهای انرژی تجدیدپذیر نیازی به درجه بندی زیادی ندارند.

بنابراین، استفاده از ریکلوزر خودکار به عنوان رابط اولیه بین منابع انرژی تجدیدپذیر و شبکه به یک جایگزین مقرون به صرفه برای پست‌ها تبدیل می‌شود.

5# انواع ریکلوزر

در این بخش به بررسی انواع ریکلوزر خواهیم پرداخت.

1-5# ریکلوزرهای تک فاز

ریکلوزرهای تک فاز برای محافظت از خطوط تک فاز مانند شاخه‌ها یا شیرهای یک فیدر سه فاز استفاده می‌شود.

آنها همچنین می‌توانند در مدارهای سه فاز که بار عمدتا تک فاز است، استفاده شوند.

هنگامی که یک خطای دائمی فاز به زمین رخ می‌دهد، یک فاز می‌تواند قفل شود در حالی که سرویس به دو سوم باقیمانده سیستم حفظ می‌شود.

با توجه به وزن سبک تر ریکلوزر تک فاز در مقایسه با ریکلوزرهای سه فاز، ریکلوزرهای تک فاز معمولا مستقیما به صورت جداگانه روی ساختار فولادی قطب یا پست به صورت جداگانه توسط براکت آویز تعبیه شده نصب می‌شوند که نیاز به قاب نصب اضافی را از بین می‌برد.

ریکلوزرهای تک فاز را می‌توان با یک کنترل هیدرولیک (یکپارچه در مخزن ریکلوزر) یا یک کنترل الکترونیکی (که در یک محفظه جداگانه قرار دارد) بر اساس طرح بازگیر کنترل کرد.

2-5# ریکلوزرهای سه فاز

ریکلوزر سه فاز در مدارهای سه فاز برای بهبود قابلیت اطمینان سیستم و در مواردی که قفل هر سه فاز برای هر گونه خطای دائمی لازم است، به منظور جلوگیری از تک فاز شدن بارهای سه فاز مانند موتورهای سه فاز بزرگ استفاده می‌شود.

انتخاب Recloser بر اساس درجه بندی‌های الکتریکی مورد نیاز، وقفه، عایق و همچنین انتخاب بین کنترل هیدرولیک یا الکترونیکی است.

نحوه عملکرد این نوع از ریکلوزر به شرح زیر است.

• تریپ سه فاز و قفل سه فاز: ریکلوزر بزرگتر از این حالت استفاده می‌کنند.

برای هرگونه عیب (تک فاز به زمین، فاز به فاز یا سه فاز)، تمام کنتاکت‌ها برای هر عملیات تریپ به صورت همزمان باز می‌شوند.

این سه فاز که به صورت مکانیکی برای خاموش شدن و بسته شدن به یکدیگر متصل شده‌اند، توسط یک مکانیسم مشترک کار می‌کنند.

چندین گزینه نصب برای ریکلوزر سه فاز از جمله قاب نصب قطب و قاب پست موجود است.

3-5# ریکلوزرهای سه گانه تک

ریکلوزرهای سه گانه که به صورت الکترونیکی کنترل می‌شوند، دارای سه حالت کار هستند که عبارت اند از:

• تریپ سه فاز و قفل سه فاز: هر سه فاز به صورت همزمان در جریان اضافه حرکت می‌کنند، دوباره بسته شده و با هم متوالی می‌شوند.
• تریپ تک فاز و قفل سه فاز: هر فاز به صورت مستقل برای قطع و بسته شدن جریان اضافه عمل می‌کند.
  اگر هر یک از فازها به شرایط قفل شدن (به دلیل خطای دائمی)، یا اگر قفل به صورت محلی یا از راه دور اعلام شده باشد، دو فاز دیگر باز و قفل می‌شوند.
  از افزایش انرژی تک فاز بارهای سه فاز جلوگیری می‌شود.
• قطع شدن تک فاز و قفل تک فاز: هر یک از فازها مستقل از یکدیگر به حالت قفل می‌روند و دنباله‌ای می‌شوند.
  این امر در درجه اول برای بارهای مسکونی یا مکان‌هایی است که تک فاز بارهای سه فاز با وسایل دیگری محافظت می‌شود.

رکلوزرهای سه گانه را می‌توان با استفاده از قاب پایه یا در پست با قاب (یا مستقیماً به سازه پست فولادی) روی یک تیر نصب کرد.

6# انواع کنترل ریکلوزر

کنترل هوشمندی که به یک Recloser این امکان را می‌دهد تا:

• جریان‌های اضافی را حس کند.
• عملیات زمان‌ بندی را انتخاب کند.
• عملکردهای خاموش و بسته شدن را زمان‌ بندی کند.
• و در نهایت قفل کردن توسط کنترل آن فراهم می‌شود.

دو نوع اصلی از طرح‌های کنترل مورد استفاده وجود دارد که عبارت اند از:

• یک کنترل هیدرولیک یکپارچه
• یک کنترل واقع در یک کابین جداگانه

در این بخش به بررسی انواع کنترل ریکلوزر خواهیم پرداخت.

1-6# کنترل هیدرولیک

کنترل ریکلوزر هیدرولیک در اکثر ریکلوزرهای تک فاز و در برخی از ریکلوزرهای سه فاز استفاده می‌شود که به عنوان بخشی جدایی ناپذیر از Recloser ساخته شده است.

با این نوع کنترل، جریان اضافه توسط سیم پیچی که به صورت سری به خط متصل است، حس می‌شود.

هنگامی که جریان اضافه از سیم پیچ عبور می‌کند، یک پیستون به داخل سیم پیچ کشیده می‌شود تا کنتاکت‌های ریکلوزر را باز کند.

زمان بندی و توالی یابی با پمپاژ روغن از طریق محفظه‌ها یا مجراهای هیدرولیک جداگانه انجام می‌شود.

برای ریکلوزرهای کوچکتر، انرژی بسته شدن مجدد توسط فنرهایی تأمین خواهد شد که توسط پیستون سیم پیچ سری در هنگام حفاظت در برابر جریان اضافه شارژ می‌شوند.

ریکلوزر بزرگتر با استفاده از یک شیر برقی بسته شونده جداگانه بسته می‌شوند که توسط پتانسیل خط از سمت منبع بازگیر انرژی می‌گیرد.

2-6# کنترل مبتنی بر ریزپردازنده یا الکترونیکی

کنترل‌های مبتنی بر ریزپردازنده یا الکترونیکی  در یک بخش جدا از ریکلوزر قرار گرفته و به راحتی اجازه تغییرات در تنظیمات عملیاتی را می‌دهند.

طیف گسترده‌ای از لوازم جانبی برای سفارشی کردن عملیات اصلی موجود بوده و بسیاری از مشکلات کاربردی را حل می‌کند.

در مقایسه با کنترل هیدرولیک، این نوع از کنترل ریکلوزر انعطاف پذیرتر بوده و به راحتی سفارشی و برنامه ریزی می‌شوند و همچنین، دارای عملکردهای حفاظتی، اندازه گیری و اتوماسیون پیشرفته هستند.

کنترل‌های ریزپردازنده معمولا از نرم‌ افزار رابط مبتنی بر رایانه برای پیکربندی تنظیمات کنترل، ثبت اطلاعات اندازه‌ گیری و ایجاد پارامترهای ارتباطی استفاده می‌کنند.

همچنین ابزارهایی را به منظور تحلیلی فراهم می‌آورند که شامل مکان یابی خطا، ضبط رویداد و توابع نوسان نگاری می‌شود.

کنترل‌های الکترونیکی در اکثر رکلوزرهای سه فاز (از اواسط دهه 1980) استفاده شده‌اند و ممکن است هنوز هم از آنها استفاده شود.

7# توابع اصلی ریکلوزر

Recloserها را می‌توان برای عملکردهای حفاظتی ساده یا برای الگوریتم‌های پیچیده در اتوماسیون شبکه توزیع استفاده کرد.

به صورت خاص، ریکلوزرهای خط، قطع کننده‌های مدار با عملکردهای بازبستی متعدد و قابلیت‌های خودکنترلی و حفاظتی هستند.

آنها می‌توانند به صورت خودکار جریان عبوری از مدار اصلی را تشخیص داده و با تأیید آن به عنوان جریان خطا، به صورت خودکار جریان خطا را بر اساس ویژگی‌های حفاظت زمان معین یا زمان معکوس قطع کنند.

همچنین، یک ریکلوزر خودکار، یک تابلوی توزیع با حفاظت، عملکردهای کنترلی و قابلیت‌های بازگشایی متعدد وجود دارد.

این امر می‌تواند به صورت خودکار عملیات شکستن و بسته شدن مجدد را در مدارهای AC به دنبال توالی‌های از پیش تعیین شده انجام دهد و سپس به صورت خودکار تنظیم مجدد و قفل شود.

ریکلوزر های مدرن معمولا دارای عملکردهای زیر هستند:

• قطع خودکار بخش‌های خط آسیب دیده
• بسته شدن مجدد خودکار
• بازیابی خودکار برق از شبکه‌های برق جایگزین
• پیکربندی مجدد شبکه محلی و راه دور
• خود تشخیصی
• اندازه گیری پارامترهای حالت شبکه
• ثبت رویدادهای عملیاتی و اضطراری در خط تولید
• کنترل از راه دور

8# مزایا و معایب استفاده از ریکلوزر

در این بخش مزایا و معایبی که در صورت استفاده از ریکلوزر با آن مواجه خواهیم شد را بررسی می‌کنیم.

1-8# مزایای استفاده از ریکلوزرها

ریکلوزرها مزایای متعددی را نسبت به سایر وسایل حفاظتی مانند فیوزها یا سکشنالیزرها ارائه می‌دهند و می‌توانند خطاها را در سیستم‌‎های توزیع برق جدا کنند.

این موارد شامل:

• بهبود تداوم و کیفیت خدمات با به حداقل رساندن مدت زمان و میزان قطعی ناشی از خطاهای موقت
• کاهش تعداد تعویض فیوز و هزینه‌های تعمیر و نگهداری
• هماهنگی و انعطاف ‌پذیری بیشتر سیستم با توالی‌ها و تنظیمات مختلف بسته شدن مجدد برای بخش‌های مختلف سیستم
• تشخیص و ایزوله‌ سازی بهتر خطا با کنترل و ویژگی‌های ارتباطی پیشرفته مانند:
  • مکان ‌یابی از راه دور
  • نظارت بر شبکه هوشمند
  • مانیتورینگ شبکه هوشمند

2-8# معایب استفاده از ریکلوزرها

ریکلوزرها دارای معایبی هستند که باید هنگام نصب آنها در سیستم‌های توزیع برق مورد توجه قرار گیرند که شامل:

• افزایش تنش و سایش روی تجهیزات و رساناهای سیستم قدرت به دلیل جریان‌های خطای مکرر و نوسانات ولتاژ است.
• ریکلوزرها می‌توانند قوس‌ها و جرقه‌ها را هنگام قطع شدن خطا و بسته شدن مجدد ایجاد کنند، بنابراین خطر آتش سوزی و خطرات محیطی را افزایش می‌دهند.
• ریکلوزرها می‌توانند پیچیدگی و هزینه را به طراحی و نصب سیستم حفاظتی اضافه کنند؛ زیرا تجهیزات اضافی، سیم کشی و آزمایش مورد نیاز است.
• در نهایت، اگر شرایط گذرا یا عادی به اشتباه به عنوان خطا تعبیر شود، امکان بسته شدن مجدد ناخواسته یا غیر ضروری وجود دارد.