رله دیستانس یک رله حفاظتی است که زمان قطع آن تابع مقاومت طول سیم می باشد.در بیشتر اوقات زمان قطع رله باید تابع محل اتصال کوتاه نسبت به رله باشد ، و از این رو این زمان باید تابع جهت معینی از انرژی اتصال کوتاه باشد.به طوریکه می دانیم هرچه محل اتصال کوتاه ازاز رله دور تر باشد ، مقاومت ظاهری قطعه سیم بین محل اتصالی تا رله بزرگتر شده و در نتیجه مقاومت اهمی و غیر اهمی آن نیز بزرگتر می شود.از آنجا که در رشد تاسیسات برقی رابطه مستقیمی بین مقاومت و طو ل سیم وجود دارد ، لذا با استفاده از رله دیستانس به عنوان رله حفاظتی در سراسر خطوط انتقال انرژی ، عملا مشکل حفاظت موضعی و تنظیم جهش زمانی رله های پی در پی بر طرف می شود.
چنانچه در شکل می بینیم،در موقع بروز اتصال کوتاه در نقطه غیر مشخص یک شبکه حلقوی تمام رله های دیستانسی که در شبکه نصب شده است و جریان اتصال کوتاه از آنها عبور می کند،تحریک می شوند ولی فقط نزدیکترین رله به محل اتصالی موفق به قطع سیم اتصالی شده از شبکه می شود. زیرا قطعه
سیم بین این دو نقطه کوچکترین مقاومت را شامل است و به این خاطر زمان قطع این رله نیز از همه کوتاهتر می باشد.
رله دیستانس برای انجام صحیح وظیفه حفاظتی که بعهده دارد از اعضا زیادی
تشکیل شده است مهمترین آنها عبارتند از :
1-عضو تحریک کننده
2-عضو سنجشی رله دیستانس (عضو زمانی)
3-عضو جهت یاب
4-تعداد زیادی رله کمکی
در ضمن باید دانست که عضو سنجشی رله دیستانس مطلقا مقدار قدر مطلق
عوامل موثر را نمی سنجد بلکه تغییرات مقدار کمیتی را که قبلا تنظیم شده است میسنجد .
عامل موثر در رله دیستانس میتواند هر یک از کمیتهای زیر باشد:
1- مقاومت ظاهری U/I=Z(امپدانس).
2- هدایت ظاهری I/U=1/Z (ادمیتانس).
3- مقاومت اهمی U.cos φ/I=Z.cos φ (رزیستسانس).
4- هدایت اهمی I.cosφ/U=cosφ/Z (کنداکتانس).
5- مقاومت غیر اهمی U.sinφ/I=Z.sinφ (رآکتانس).
6- هدایت غیر اهمی I.sinφ/U= sinφ/Z (سوسپتانس).
7- امپدانس مخلوط U+f(I)
I+f(U)
رله ای که کمیت Z را اندازه گیری می کندرله امپدانس نامیده می شود و رله ای که X را می سنجد رله رآکتانس می گویند.
در گذشته برای حفاظت شبکه های بالاتر از 110KV از رله رآکتانس استفاده می شد ، زیرا در رله رآکتانس اثر نا مطلوب جرقه دخالت ندارد. همانطور که می ئانید قوس الکتریکی دارای مقاومت اهمی قابل ملاحظه ای می باشد که سبب تغییر دادن امپدانس خط و در نتیجه سنجش غلط توسط رله امپدانس می شود. اما امروزه با اضافه دستگاههای دیگری اثر نا مطلوب مقاومت قوس جرقه نیز در رله امپدانس خنثی شده است و به این خاطر از رله رآکتانس کمتر استفاده می شود.
رله دیستانس را نی توان حهت حفاظت هر شبکه ای با هر فشار الکتریکی به کار برد. برای حفاظت شبکه های به ولتاژ بالاتر از 60000 v هزار ولت , امروزه فقط از رله دیستانس استفاده می شود. همچنین به کمک رله دیستانس می توان ترانسفور ماتور ها و ژنراتورها را نیز حفاظت نمود.
رله دیستانس اولین بار در آلمان در سال 1923 در یک شبکه فشار قوی نصب شد. طرز کار رله دیستانس را به کمک شکل زیر می توان بیان نمود.
از الکترو مغناتیس 2 جریانی که متناسب با اتصال کوتاه است عبور می کند , به محض اینکه جریان اتصال کوتاه به مقدار معین برسد , هسته داخلی آن جذب شده و کنتاکت 4 بسته می شود و در نتیجه مدار رله قطع کننده کلید صلی بسته شده و سبب قطع می گردد.الکترومغناطیس 3 نیز بر روی ولتاژ خط نصب شده است و از بوبین آن جریانی متناسب با ولتاژ شبکه عبور می کند که موجب به وجود آمدن گشتاور مخالف برای کنتاکت می شود . پس هر چه ولتاژبیشتر باشد یا به عبارتدیگرهر چه اتصال کوتاه از محل نصب رله
دورتر باشد نیروی مقاوم الکترو مغناطیس 3 بیشتر و در ضمن مقاومت ظا هری خط تا نقطه اتصالی نیز بیشتر می شود.
نوع دیگر رله دیستانی که توسط زیمنس ساخته شد , طبق شکل زیر است:
آنچنان که می بینید , صفحه گردان آلومینیومی F در بین دو حوزه الکترو مغناطیسی که یکی توسط جریان و دیگری توسط ولتاژ خط تغذیه می شود قرار دارد.اثر نیروی بوبین جریان و بوبین ولتاژ در صفحه F مخالف یکدیگر می باشد و می توان توسط فرم مخصوصی که به صفحه F داده می شود حالت تعادل صفحه را در هر حال متناسب با U/I=Z حفظ نمود.
در اینصورت دستگاه تبدیل به یک اهم متر می شود و Rk در این دستگاه به منزله عقربه ا هم متر است. به این ترتیب صفحه F متناسب با Z که همان امپدانس قطعه خط می باشد , می گردد و عقربه Rk محل سکون را که متناسب با امپدانس است را نشان می دهد .
همزمان با تحریک دستگاه سنجشی امپدانس , رله زمانی Z نیز شروع به حرکت می کند و در نتیجه کنتاکت Zk با سرعت یکنواختی به طرف عقربه Rk حرکت می کند. در اثر اتصالی این دو کنتاکت , کلید شبکه مربوطه قطع می گردد.عضو سنجشی و عضو جهت یاب رله طوری ساخته میشود که دائما زیر جریان نباشد , بلکه بوسیله عضو دیگری به کمیت های الکتریکی مربوطه متصل شود.این عضو رله دیستانس را عضو تحریک کننده یا راه انداز رله می نامیم.
در رله دیستانس معمولا از دو نوع محرک استفاده می شود :
1- تحریک توسط جریان زیاد :
این راه انداز تشکیل شده از یک رله جریان زیاد زکوندر که برای 8/0 تا 2 برابر جریان نامی ترانسفور ماتور جریان قابل تنظیم است. بر حسب نوع شبکه می توان از 2 یا 3 رله جریان زیاد برای بکار انداختن رله دیستانس استفاده کرد.2 رله برای شبکه ای که نقطه صفر ستاره آن ایزوله است و یا در شبکه کمپانزه شده است و 3 رله در شبکه ای که نقطه صفر ستاره آن مستقیما زمین شده است.
تحریک رله دیستانس توسط جریان زیاد به خصوص در شبکه هایی به کار برده میشود که جریان اتصال کوتاه آن , حتی در موقع کم بار شبکه نیز از ماکسیمم جریان کار عادی و نرمال شبکه بیشتر باشد.
2- تحریک توسط امپدانس کم :
در صورتی که اتصال کوتاه در یک خط طویل نقل انرژی و یا در شبکه غربالی اتفاق افتد و بار شبکه نیز کم باشد , این امکان نیز موجود است که حداقل جریان اتصال کوتاه از ماکسیمم جریان عادی شبکه بزرگتر نشود . در اینگونه مواقع باید از تحریک کننده امپدانس کم که مثل یک عضو امپدانسی عمل می کند استفاده کرد.
تحریک کننده امپدانس کم نسبت Uk/Ik را می سنجد و بلا فاصله عمل می کند.
شکل زیر یک رله امپدانس کم را به طور ساده نشان می دهد . این رله طوری تنظیم شده است که در حالت کار عادی شبکه , نیروی الکترو مغناطیسی بوبین ولتاژb از نیروی الکترو مغنا طیس بوبین جریانa بیشتر است و در نتیجه کلیدc باز است . در موقع اتصالی شدن شبکه , ولتاژ شبکه کوچک وجریان شبکه زیاد می شود و درنتیجه نیروی الکترومغناطیس
بوبین جریانa از نیروی الکترومغناطیس بوبین ولتاژb بیشتر شده و باعث بسته شدن کلیدc a می گردد . در ضمن چون کلیه رله های دیستانس از ترانسفورماتور جریان و ولتاژ تغذیه می شود و نیرو می گیرند , امپدانس زکوندر را می سنجند .
