تعریف رله

تعریف رله :
حفاظت تجهیزات و دستگاه های سیستم قدرت در مقابل اتصالیها و عیوب ، به وسیله كلید قدرت انجام میگیرد قبل از اینكه كلید قدرت باز شود ، سیم پیچی عمل كنندة آن باید تغذیه شودکه  این تغذیه به وسیله رله های حفاظتی انجام میگیرد. به دستگاهی رله می گویند كه در اثر تغییر كمیت الكتریكی مانند جریان  و ولت و یا كمیت فیزیكی مثل درجه حرارت و حركت روغن ( در رله بوخهولس ) تحریك شده و باعث به كار افتادن دستگاههای دیگر و نهایتاً قطع مدار به وسیله كلید قدرت ( در سیستم تولید و انتقال و توزیع ) یا دژنكتور گردد.
در نتیجه به وسیله رله· محل وقوع عیب از شبكه جدا سازی شده باعث می شود كه سایر قسمتهای سالم شبكه همچنان به كار خود                                                                                                                  
ادامه دهند و پایداری و ثبات شبكه به همان حالت قبلی حفظ بماند .· تجهیزات و دستگاهها در مقابل عیوب و اتصالی ها محافظت شده و میزان خسارات وارده به آنها محدود گردد . سبب به وجود آمدن اتصالی ها و تأثیرات آن به دو علت می توانند به وجود آیند : الف – تأثیرات داخلی تأثیرات داخلی كه باعث خراب شدن و از بین رفتن دستگاهها یا خطوط انتقال و توزیع می شود عبارتند از :فاسد شدن قسمتهای عایق در یك مولد ، ترانسفورماتور ، خط ، كابل و غیره . این ضایعات و امكانات مكن است مربوط به عمر عایق ، عدم تنظیم صحیح ، عدم ساخت صحیح و یا عدم نصب صحیح عایق باشد . ب – تأثیرات خارجی که شامل تأثیرات زیادی میشود از جمله رعد و برق ، اضافه بار كه باعث به وجود آمدن حرارت شود ، برف و باران ، باد و طوفان ، شاخة درختها ، حیوانات و پرندگان ، سقوط اشیاء اشتباه در عملیات و خسارتهایی كه یه وسیله مردم وارد می شود و … . وقتی كه یك اتصالی در مداری رخ دهد ، جریان افزایش یافته و ولتاژ ( اختلاف پتانسیل ) نقصان پیدا می كند افزایش جریان حرارت زیادی را به وجود آورده كه ممكن است منجر به آتش سوزی یا انفجار شود . اگر اتصالی به صورت جرقه باشد ممكن است خسارت زیادی به بار آورد . برای مثال اگر جرقه ای بر روی خط انتقال نیرو به وجود آمده و سریعاً بر طرف نشود خط را سوزانده و باعث پاره شدن آن خواهد شد و نتیجه سبب قطع برق برای مدت طولانی خواهد شد . نقصان ولتاژ كه در اثر یك اتصالی به وجود آید برای دستگاههای الكتریكی بسیار زیان آور است و اگر این ولتاژ ضعیف برای چند ثانیه ایی ادامه داشته باشد ، موتورهای مشتركین از كار باز ایستاده ، دوران مولدهای برق نامنظم و نا مرتب خواهد شد پس در صورت وقوع جریان شدید و ولتاژ ضعیف به سبب اتصالی در مدار می بایست به فوریت اتصالی كشف و برطرف گردد و جریان ولتاژ به حالت عادی باز گردانده شود .

رله های جریانی : رله های جریانی برای حفاظت شبکه های الکتریکی در مقابل عیوب ناشی از خطاهای جریان بکار میروند . عمده عیوبی که توسط رله های جریانی تشخیص داده می شوند عبارت است از : اتصال کوتاه در شبکه ، اضافه جریان ،اضافه بار،جریان نشتی (ارت فالت) ،عدم تقارن جریان سه فاز،کاهش بار ( در مورد موتورها) ، فزایش مدت زمان راه اندازی (در مورد موتورها) قفل بودن روتور (در مورد موتورها) حفاظت اتصال کوتاه و اضافه جریان و اتصالی زمین : اولین و یکی از مهمترین حفاظت هایی که در یک سیستم وجود دارد حفاظت اتصال کوتاه و اضافه جریان و نشتی زمین می باشد . این حفاظت ها با حفاظت اضافه بار تفاوت آشکاری دارد چون حفاظت اضافه بار بر اساس ظرفیت حرارتی واحد می باشند . در این نوع حفاظت جریان سه فاز توسط سه عدد ترانسفورمر جریان حس می گردند و به رله انتقال می یابند و بر اساس آن حفاظت صورت می گیرد . در مورد حفاظت فوق منحنی قطع رله از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است زیرا حفاظت صحیح بر اساس آن صورت میگیرد .این رله ها می توانند دارای دو گروه منحنی قطع باشند : نوع زمان ثابت که پارامتر جریان و زمان به هم وابستگی ندارند و به صورت جداگانه تنظیم می گردند و رله بر اساس جریان تنظیمی در زمان تنظیم شده فرمان قطع را صادر می کنند . نوع زمان کاهشی که در این حالت زمان قطع رله با یک منحنی به جریان عبوری از رله مرتبط می باشد . به این صورت که هر چه جریان عبوری از رله بیشتر گردد زمان قطع رله کمتر خواهد بود .بسته به عملکرد و نوع استفاده از رله منحنی های استانداردی برای این رله ها تعریف می گردد : حفاظت سیستم های الکتریکی از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است به طور کلی رله های حفاظتی باید دارای مشخصات زیر باشند : سرعت عملکرد : این پارامتر در رله های حفاظتی بسیار حائز اهمیت است چون رله های حفاظتی هنگام خطا موظفند با سرعت هرچه تمامتر بخش های معیوب را از قسمت های سالم جدا نمایند . حساسیت : این پارامتر به حداقل جریانی که سبب قطع رله می گردد بر میگردد . تشخیص و انتخاب در شرایط خطا : این پارامتر نیز بسیار مهم است زیرا در شبکه هایی که دارای چند باس بار و رله حفاظتی هستند هنگام وقوع خطا می باید قسمت معیوب به درستی تشخیص داده شده و از شبکه جدا گردد و قسمتهای سالم به کار خود ادامه دهد. پایداری : این پارامتر به این باز میگردد که یک رله حفاظتی به تمامی خطاهایی که در محدوده حفاظتی خود به درستی عکس العمل نشان دهد و در مقابل خطاهای این محدوده عکس العملی نشان ندهد . دسته بندی رله های حفاظتی بر اساس پارامترهای اندازه گیری : الف) رله های جریانی : این رله ها بر اساس میزان جریان ورودی به رله عمل می کند . حال این جریان می تواند جریان فازها , جریان سیم نول , مجموع جبری جریانهای فازها باشد (رله های جریان زیاد – رله های ارت فالت و …. ) و جریان ورودی رله می تواند تفاضل دو یا چند جریان باشد ( رله های دیفرانسیل و رستریکت ارت فالت ) ب) رله های ولتاژی : این رله ها بر اساس ولتاژ ورودی به رله عمل میکند این ولتاژ می تواند ولتاژ فازها باشد (رله های اضافه یا کمبود ولتاژ و ….) و یا میتواند مجموع جبری چند ولتاژ باشد ( رله تغییر مکان نقطه تلاقی بردارهای سه فاز) ج) رله های فرکانسی : این رله ها بر اساس فرکانس ولتاژ ورودی عمل میکند ( رله های افزایش و کمبود فرکانس) د) رله های توانی : این رله ها بر اساس توان عمل می کنند به عنوان مثال رله هایی که جهت توان را اندازه گیری می کنند یا رله هایی که توان اکتیو و راکتیو را اندازه گیری می کنند . ه) رله های جهتی : این رله ها از جنس رله های توانی هستند که بر اساس زاویه بین بردارهای ولتاژ و جریان عمل میکنند مانند رله های اضافه جریان جهتی که در خطوط چند سو تغذیه رینگ و پارالل بکار می روند و یا رله های جهت توان که جهت پرهیز از موتوری شدن ژنراتور هنگام قطع کوپلینگ آن بکار میرود . و) رله های امپدانسی : مانند رله های دیستانس که در خطوط انتقال کاربرد فراوانی دارند . ز) رله های وابسته به کمیت های فیزیکی : مانند حرارت – فشار – سطح مایعات و …. مانند رله بوخ هلتس ترانسفورمرها

ح) رله های خاص : رله هایی هستند که برای منظورهای خاص به کار میروند مثلا رله تشخیص خطای بریکر – رله مونیتورینگ مدار تریپ بریکر – رله لاک اوت و …..

ساختار عملكرد رله
رله‌ها از نظر تكنولوژي ساخت به سه نوع الكترومكانيكي، استاتيك و ديجيتال[1] تقسيم مي‌گردند. نوع الكترومكانيكي رله‌ها در حال جايگزين‌شدن با انواع ديجيتال بوده و استفاده از آنها بسيار محدود شده است. در نوع استاتيكي طراحي بر مبناي ادوات الكترونيكي آنالوگ بوده و لذا فاقد امكان برنامه‌ريزي مي‌باشند. در نوع ديجيتال از پردازنده جهت آناليز جريان خطا و اعمال فرمان مناسب استفاده مي‌شود و با توجه به اين امر امكان برنامه‌ريزي رله و داشتن چندين مشخصه عملكردي متفاوت امكانپذير خواهدبود. در اين نوع رله‌ها چندين عملكرد مختلف كه پيش از آن به كمك رله‌هاي مجزا انجام مي‌گرفت را مي‌توان بصورت مجتمع در يك رله قرارداد كه البته اين امر مي‌تواند باعث كاهش قابليت اطمينان سيستم حفاظتي گردد. با اين حال استفاده از رله‌هاي ديجيتال در حال حاضر گزينه اصلي حفاظتي بوده و پيشنهادات بر اين مبنا ارائه مي‌شوند.

انواع رله‌ها
جهت تشخيص انواع مختلف خطا و با توجه به مشخصه‌هاي موردنياز، انواع مختلفي از رله در سيستم حفاظتي مورد استفاده قرار مي‌گيرد كه در ادامه به اجمال معرفي مي‌شوند.

رله اضافه جريان
متداولترين نوع رله كه در شبكه استفاده مي‌گردد، رله جريان زياد است. رله‌هاي جريان زياد تأخيري داراي چند مشخصه زمان _ جريان بوده و زمان قطع آنها وابسته به مقدار جريان خطا مي‌باشد. مطابق استاندارد IEC‌ سري 60255 اين نوع رله‌ها بايستي داراي چها مشخصه مختلف باشند كه زمانهاي قطع متفاوتي را ارائه مي‌كنند. اين رله‌ها مي‌توانند از نوع جهت‌دار باشند كه در اين صورت رله تنها به خطاهاي در يك جهت پاسخ مي‌دهد. رله جريان زياد تأخيري مي‌تواند به واحد آني نيز مجهز گردد كه در اين صورت در جريانهاي بسيار زياد، زمان عملكرد رله ثابت و مقدار كوچكي خواهد بود. رله‌هاي اضافه جريان آني مي‌توانند بصورت واحد مجزا نيز مورد استفاده قرار گيرند. شكل شماره (1-1) مشخصه‌هاي زمان – جريان رله اضافه جريان را مطابق با استاندارد IEC نشان مي‌دهد. رله‌هاي اضافه جريان داراي دو تنظيم زماني و جرياني مي‌باشند. به كمك تنظيم جريان مي‌توان حد جريان شروع عملكرد[3] رله را تنظيم كرد و به كمك تنظيم زماني هماهنگي بين رله‌هاي مختلف امكانپذير مي‌گردد.
رله ديستانس
رله ديستانس نامي عمومي براي رله‌هاي امپدانسي است كه از وروديهاي ولتاژ و جريان استفاده كرده و يك سيگنال خروجي را تهيه مي‌نمايند. فرمان قطع زماني صادر مي‌شود كه فاصله نقطه خطا از محل نصب رله كوچكتر از يك مقدار مشخص باشد.
اين نوع رله بطور گسترده‌اي براي حفاظت خطوط مورد استفاده قرار مي‌گيرد. رله ديستانس همچنين براي حفاظت اتصال حلقه به حلقه سيم‌پيچي‌هاي ترانسفورماتورهاي قدرت نيز مي‌تواند مورد استفاده قرار گيرد.
مشخصه عملكردي رله ديستانس معمولاً بصورت گرافيكي و بر حسب دو متغير R و X نشان داده مي‌شود. دياگرام مشخصه رله نشان‌دهنده امپدانسهايي است كه در جهت قطع رله واقع مي‌شوند و هچنين شامل امپدانسهايي است كه رله به ازاي آنها عمل نمي‌كند. رله‌هاي ديستانس بر حسب مشخصه عملكردي خود به انواع مختلفي تقسيم مي‌شوند كه در ادامه مورد بررسي قرار مي‌گيرد.

الف ـ رله ديستانس نوع راكتانسي
اين نوع رله جزء موهومي امپدانس يعني راكتانس (X)‌ را اندازه‌ مي‌گيرد و مشخصه آن در صفحه R-X‌ بصورت يك خط موازي با محور R است. رله راكتانسي هنگامي عمل مي‌كند كه مقدار راكتانس خط از محل رله تا نقطه خطا، كوچكتر از مقدار تنظيم شده باشد. اين نوع رله نسبت به مقاومت خطا و بالطبع مقاومت جرقه حساس نمي‌باشد اما لازمست به امكاناتي براي جهت‌دار شدن و عملكرد مناسب در مقابل امپدانس بار مجهز گردد. اين نوع رله جهت حفاظت خطوط كوتاه كه مقاومت جرقه در مقايسه با امپدانس خط قابل توجه است مناسب مي‌باشد.

ب ـ رله ديستانس نوع امپدانس
رله امپدانسي به اندازه امپدانس ) ( پاسخ مي‌دهد و به اين ترتيب مشخصه اين رله بصورت يك دايره به مركز مبدا مختصات صفحه R-X مي‌باشد. براي اينكه رله جهتدار شود لازم است كه داراي امكانات اضافي ديگري باشد تا جهت منفي (ربعهاي دوم، سوم و چهارم) را جدا كند.

ج ـ رله ديستانس نوع مهو
مشخصه رله مهو به صورت دايره‌اي است كه قطر آن برابر امپدانس تنظيم شده است. رله مهو هنگامي عمل مي‌كند كه امپدانس ديده شده از محل رله تا نقطه خطا درون مشخصه قرار گيرد. از آنجا كه قسمت اعظم مشخصه دايره‌اي شكل در ربع اول واقع مي‌شود اين رله جهت‌دار خواهد بود.
ناحيه عدم عملكرد

ناحيه عملكرد

اين مشخصه بخاطر سادگي و جهت‌دار بودن بسيار مورد استفاده قرار گرفته و در قياس با رله امپدانسي داراي حساسيت كمتري در مقابل نوسانات قدرت در شبكه مي‌باشد. اين مشخصه همچنين داراي فاصله كافي با امپدانس بار مي‌باشد. با اين حال به دليل آنكه اين مشخصه داراي پوشش كمي در جهت محور حقيقي (R) است، در خطوط كوتاه ممكن است دچار مشكل در تشخيص ناحيه حفاظتي گردد (تأثير مقاومت جرقه مي‌تواند به حدي ‌باشد كه رله خطاي موجود در يك ناحيه را در ناحيه بعدي ببيند).
در بعضي موارد زون سوم رله مهو كمي به سمت ربع سوم صفحه مختصات تغيير مكان داده مي‌شود كه اين مشخصه به افست مهو[4] مشهور است. اين موضوع باعث مي‌شود كه براي خطاهاي حوالي شينه پشت خط حفاظت پشتيبان فراهم شود. نوع ديگري از انواع رله‌هاي مهو كه به آن Cross Polarized مي‌گويند داراي مشخصه مهو براي خطاهاي سه فاز بوده و براي ساير خطاها، مشخصه در امتداد محور مقاومت باز مي‌شود تا بتواند خطاهاي جرقه‌ را پوشش دهد.

دـ رله ديستانس با مشخصه چهارضلعي
تنظيم رله بر روي محور X و R بطور مستقل امكانپذير بوده و اين امر باعث بهبود مشخصه مقاومتي رله در مقايسه با رله مهو مي‌گردد و امكان درنظرگرفتن مقاومت جرقه را به طور موثري فراهم مي‌آورد.
هـ ـ ساير مشخصه‌ها
بجز موارد ذكر شده، رله‌ها مي‌توانند داراي مشخصه بيضوي، تركيبي و حالات خاص باشند. در مشخصه تركيبي معمولاً از نوع راكتانس نظارت شده توسط مشخصه مهو استفاده مي‌شود. رله بيضوي داراي مشخصه بيضوي در راستاي زاويه خط بوده و به اين ترتيب در مقابل امپدانس بار از پايداري مناسبي برخوردار است.
جهت پايداري بهتر رله ديستانس در مقابل امپدانس بار، مي‌توان مشخصه چهارگوش رله‌ها را به نحوي اصلاح كرد كه نسبت به امپدانس بار پايداري بيشتري نشان دهد. براي اين كار مشخصه چهارگوش با توجه به حدود زاويه امپدانس بار بريده مي‌شود.
رله ديفرانسيل
رله ديفرانسيل بر پايه جمع جبري جريانهاي ورودي و خروجي در منطقه حفاظت شده عمل مي‌نمايد. در حالت عادي، جرياني كه به يك نقطه وارد مي‌شود برابر با جرياني است كه از آن خارج مي‌گردد، بنابراين تفاضل آنها صفر بوده و جرياني از رله نمي‌گذرد. اگر در نقطه حفاظت شده اتصالي رخ دهد، قسمتي از جريان به سمت نقطه اتصالي ريخته و جريان خروجي كمتر از جريان ورودي است، بنابراين جرياني از رله عبور مي‌كند. اگر اين جريان تفاضلي، بيشتر از مقدار تنظيم شده باشد، رله‌ فرمان قطع را صادر مي‌كند. اين نوع حفاظت در اكثر قسمتهاي سيستم مورد استفاده قرار مي‌گيرد. قابل ذكر است كه اين نوع حفاظت، اضافه بار و يا اتصاليهاي خارج از منطقه حفاظت‌شده را نمي‌بيند و همچنين اين رله اتصاليهاي بين دورهاي سيم پيچي در موتورها، ژنراتورها و ترانسفورماتور را تشخيص نمي‌دهد.
رله ديفرانسيل، حفاظتي با سرعت بالا و حساس را ارائه مي‌نمايد و به انواع زير تقسيم مي‌گردد:
– رله ديفرانسيل جريان زياد
– رله ديفرانسيل درصدي
– رله ديفرانسيل امپدانس زياد
– رله ديفرانسيل پايلوت
در رله‌هاي ديفرانسيل، انتخاب ترانسفورماتورهاي جريان بسيار مهم بوده و براي عملكرد صحيح و مناسب حفاظت حياتي مي‌باشد.

الف ـ رله ديفرانسيل جريان زياد
رله ديفرانسيل جريان زياد در يك تفاضل جريان ثابت عمل كرده و براحتي توسط خطاهاي ترانسفورماتورهاي جريان تأثير مي‌پذيرد. اين نوع رله، در مقايسه با بقيه رله‌هاي ديفرانسيل داراي حساسيت كمتري است بخصوص زماني كه براي اتصاليهاي زمين با مقادير كم مورد استفاده قرار گيرد. در شرايط عادي، جرياني كه از ترانسفورماتورهاي جريان دو طرف مي‌گذرد برابر است و بنابراين بايد جريان ثانويه ترانسفورماتورها نيز يكسان باشند تا جرياني از رله عبور نكند.
معمولاً ترانسفورماتورهاي جريان دقيقاً نسبت تبديل نامي را ارائه نمي‌نمايند. بنابراين اگر از رله ديفرانسيل جريان زياد استفاده مي‌گردد، اين رله بايد بطريقي تنظيم گردد كه ماكزيمم جريان خطاي ترانسفورماتورها را تحمل نموده و فرمان قطع صادر نگردد. بهمين خاطر براي بدست آوردن حساسيت موردنظر معمولاً از رله ديفرانسيلي درصدي بهره گرفته مي‌شود.

ب ـ رله ديفرانسيل درصدي
رله‌هاي ديفرانسيل درصدي در شينه‌ها، ترانسفورماتورها، موتورها و ژنراتورها مورد استفاده قرار مي‌گيرد. اين رله‌ها به سه نوع تقسيم مي‌شوند. رله با درصد ثابت، رله با درصد متغير كه براي تمام موارد فوق بكار مي‌روندو رله داراي هارمونيك كه تنها براي ترانسفورماتور بكار مي‌رود.
رله‌هاي درصد متغير براي تشخيص اتصاليهاي سطح پايين در منطقه حفاظتي نسبت به رله‌هاي با درصد ثابت حساستر است. رله ديفرانسيل درصدي كه براي ترانسفورماتور استفاده مي‌شود، داراي حساسيت كمتري نسبت به رله‌هايي است كه براي شينه، ژنراتور و موتور بكار مي‌رود.
جهت بدست آوردن حساسيت مناسب در محدوده جريان خطا، رله‌هاي ديجيتالي داراي مشخصه باياس متغير مي‌باشند. در اين رله‌ها هرچه جريان ديفرانسيل ناشي از جريان خطا افزايش يابد، جريان باياس نيز افزايش مي‌يابد و رله در تمامي جريانها داراي حساسيت مناسب خواهد بود.

ج ـ رله ديفرانسيل امپدانس زياد
رله ديفرانسيل امپدانس زياد براي حفاظت شينه و سيم‌پيچي ترانسفورماتور و به صورت رله ديفرانسيل جرياني و يا رله ديفرانسيل ولتاژي بكار مي‌رود. براي اتصاليهاي خارج از منطقه حفاظتي خطاي زيادي در ترانسفورماتور جريان مربوطه رخ مي‌دهد و ولتاژي بالاتر از حد عادي بر روي رله بوجود مي‌آيد و از اين رو ولتاژ زيادي بر روي ترانسفروماتور جريان قرار مي‌گيرد و جريان تحريك ترانسفورماتورهاي جريان را افزايش مي‌دهد. بنابراين جريانهاي خطا ترجيح مي‌دهند بجاي عبور از امپدانس بالاي رله، از امپدانس مغناطيسي معادل ترانسفورماتورهاي جريان عبور كنند و براي جلوگيري از اين عمل از مقاومت متغير موازي با رله استفاده مي‌شود تا اين ولتاژ در يك حد قابل قبول باقي بماند.

دـ رله ديفرانسيل پايلوت
اين نوع رله داراي سرعت بالايي بوده و براي حفاظت اتصاليهاي فاز و زمين در خطوط كوتاه، مورد استفاده قرار مي‌گيرد. در اين سيستم حفاظتي، پايلوت در حقيقت كانالي است كه دو انتهاي خط انتقال را به هم ارتباط مي‌دهد. اين كانال معمولاً به سه شكل وجود دارد. اولين نوع آن همان پايلوت واير و يا كانال سيمي (كابل) است و ارتباط جرياني از طريق كابل تامين مي‌گردد.
نوع دوم پايلوت جريان كارير (PLC) است. در اين سيستم جريان فركانس زياد كه فركانس آن بين 3 تا 200 كيلو هرتز مي‌باشد، از طريق يكي از سيمهاي خط انتقال به گيرنده‌اي واقع در سر ديگر خط منتقل مي‌شود. در اين سيستم معمولاً زمين و سيم زمين بجاي سيم برگشت عمل مي‌كنند.
پايلوت ميكروويو، سيستم راديويي با فركانس بالاي 900 مگاهرتز است. جهت فواصل كوتاه از حفاظت پايلوت واير استفاده مي‌شود و براي فواصل بيشتر پايلوت كارير مورد استعمال دارد. موارد كاربرد پايلوت ميكروويو زماني است كه از لحاظ فني و اقتصادي پايلوت كارير جوابگو نباشد.
اين نوع رله‌گذاري شامل دو رله در دو انتهاي خط است كه توسط سيم پايلوت، جريان كارير و يا ميكروويو بهم متصل مي‌شوند. خروجي سه ترانسفورماتور جريان به شبكه توالي اعمال مي‌شود. اين شبكه جرياني تركيبي كه متناسب با جريان خط است توليد مي‌كند و پلاريته آن متناسب با جهت جريان است. هر رله شامل يك عضو محدودكننده و يك عضو عمل‌كننده مي‌باشد. عضو محدودكننده با مسير جرياني پايلوت سري بوده و عضو عمل‌كننده هر رله، موازي با مسير جرياني پايلوت واقع مي‌شود.
در حالت كار عادي و در حالتي كه اتصالي در خارج از منطقه حفاظتي رخ دهد جهت جريانها بگونه‌اي است كه جرياني از اعضاي عمل‌كننده عبور نمي‌كند.
اما زماني كه اتصالي در منطقه حفاظتي رخ دهد، جريان يك طرف در همان جهت باقي‌مانده ولي جريان طرف ديگر در جهت خلاف جاري مي‌شود و نتيجتاً جريان را به سيم‌پيچهاي اعضاي عمل‌كننده تزريق مي‌نمايد. اگر جريان اتصالي تنها از يك كليد عبور كند رله واقع در محل آن كليد، جريان را از طريق مسير پايلوت ارسال مي‌كند و كليد در طرف مقابل نيز عمل مي‌كند.

رله ولتاژي
رله‌‌هاي ولتاژي به دو نوع ولتاژ كم و ولتاژ زياد تقسيم مي‌شوند كه در حالت‌هاي نقصان و ازدياد ولتاژ در شبكه عمل مي‌نمايند. علاوه بر اين، حالت عدم تقارن ولتاژ در سه فاز سيستم را حس نموده و فرمانهاي كنترلي لازم را صادر مي‌كنند. در بعضي از موارد، از رله ولتاژ زياد در تركيب حفاظت تفاضل ولتاژ بهره گرفته مي‌شود، بنابراين چنانچه اختلاف دو ولتاژ از يك حد مشخص فراتر رود، رله عمل مي‌كند.

الف ـ رله ولتاژ كم
رله ولتاژ كم رله‌اي است كه با كاهش ولتاژ مجموعه‌اي از كنتاكتها را متصل مي‌كند و به دو نوع زير تقسيم مي‌گردد:
– رله با تأخير زماني: تنظيم ولتاژ با تپ‌هاي گسسته قابل انجام است و زمان تأخير در ارسال فرمان قطع نيز قابل تنظيم مي‌باشد.
– رله آني: در اين حالت نيز تنظيم تپ‌هاي ولتاژ وجود دارد و زمان در يك محدوده كوچك قابل تغيير مي‌باشد.

ب ـ رله ولتاژ زياد
رله ولتاژ زياد در مقابل افزايش ولتاژ عمل نموده و فرمانهاي كنترلي را صادر مي‌نمايد. اين نوع رله در موارد زير بكار مي‌رود:
– حفاظت سيستم در مقابل اضافه ولتاژ: اين رله مي‌تواند در مقابل افزايش ولتاژ، سيگنال خبردهنده ارسال كند و يا در صورت لزوم بارها و مدارهاي حساس به ولتاژ را قطع نمايد و از صدمه ديدن آنها جلوگيري نمايد.
– عدم تقارن ولتاژ فازها: رله ولتاژي، عدم تقارن ولتاژ در فازها را در حالت اتصال كوتاه و اشكال در فيوز ثانويه ترانس ولتاژ حس مي‌كند كه اين كار با اندازه‌گيري توالي صفر و منفي ولتاژها انجام مي‌گيرد.
رله عدم تقارن ولتاژ براي ايزوله‌كردن رله‌ها يا وسايلي كه با قطع ولتاژ در يك يا هر سه فاز ثانويه ترانس ولتاژ يا وجود اشكال در فيوز ثانويه ترانس ولتاژ نادرست عمل مي‌كنند، بكار مي‌رود. بعنوان مثال رله ديستانس يا رله سنكرونيزم، در اين صورت فرمان نادرست صادر مي‌كنند. بنابراين زمان قطع رله بالانس ولتاژ بايد بحدي كوچك باشد تا قبل از اينكه رله‌هاي نامبرده باعث قطع كليد شوند، آنها را از مدار خارج كند.
رله‌هاي ولتاژ زياد نيز داراي دو نوع تأخيري و آني هستند. در رله‌هاي ولتاژ زياد آني تنها تنظيم ولتاژ آستانه مطرح است و پس از افزايش ولتاژ از حد مربوطه، رله بلافاصله عمل خواهد كرد.
رله اضافه شار يا اضافه تحريك
از آنجا كه شار هسته ترانسفورماتور وابسته به نسبت ولتاژ به فركانس است، رله اضافه شار نيز بر مبناي اندازه‌گيري نسبت ولتاژ به فركانس (V/HZ) عمل مي‌نمايد. اين رله داراي مشخصه عملكرد زمان معكوس مي‌باشد، به اين معني كه براي تغييرات زياد (V/HZ)، در زمان كوتاهتري عمل مي‌كند و تغييرات كوچك ولتاژ به فركانس داراي تأخيري بيشتري خواهد بود. از آنجا كه فركانس در شبكه تقريباً ثابت است لذا افزايش ولتاژ در شبكه به معني افزايش شار خواهد بود. به همين دليل در بسياري از موارد بجز در ترانسفورماتورهاي نيروگاهي از اين نوع رله استفاده نمي‌شود.
رله فركانسي
اين رله‌ها براي اندازه‌گيري و نظارت بر روي فركانس شبكه مورد استفاده قرار مي‌گيرند. اين رله‌ها به كاهش يا افزايش فركانس و يا نرخ تغييرات فركانس حساس مي‌باشند.
كاربرد رله‌هاي فركانس پائين زماني است كه در يك شبكه بارها بطور مستقل توسط ژنراتورهاي داخلي و يا با تركيب ژنراتورها و خطوط ارتباطي با شبكه‌هاي ديگر تغذيه گردند. زماني كه يك ژنراتور بطور ناگهاني از شبكه خارج مي‌شود رله‌هاي فركانس پايين بطور اتوماتيك تعدادي از بارها را خارج نموده تا مصرف با باقيمانده توليد هماهنگ شود.
رله سنكرونيزم
اين رله زماني بكار مي‌رود كه دو يا چند فيدر به يك باس مشترك متصل مي‌گردند. اتصال موفقيت‌آميز دو منبع به يكديگر بستگي به اختلاف دامنه‌هاي ولتاژ طرفين، زاويه‌هاي فاز و فركانسهاي دو منبع در زمان اتصال دارد. رله كنترل سنكرونيزم در صورت نزديك بودن مقادير دو طرف، اجازه اتصال را خواهد داد.
رله سنكرون‌كننده، رله‌اي است كه در رابطه با اتصال ژنراتور به شبكه و يا اتصال دو شبكه مجزا مورد استفاده قرار مي‌گيرد. اين رله سنكرون‌كننده براي كنترل يك يا چند كليد در يك نيروگاه و ارتباط با سيستم كنترل نيز بكار مي‌رود. بر خلاف رله كنترل سنكرونيزم، رله سنكرون‌كننده مي‌تواند فرمان وصل كليد را در نقطه دقيق سنكرونيزم صادر نمايد.
سنكرون‌كردن دستي نيازمند آموزش، استفاده از قدرت تشخيص، تجربه و دقت كافي از طرف اپراتور است. كليدها و ژنراتورها در صورت عدم دقت اپراتور دچار صدمه مي‌شوند. بنابراين فرمان وصل كليد، تنها وقتي كه رله سنكرونيزم اجازه دهد، صادر مي‌گردد.
رله كنترل سنكرونيزم براي نظارت بر اتصال دستي كليد بكار مي‌رود. بنابراين اپراتور مقادير سنكرونيزم را كنترل كرده و بطور دستي فرمان وصل مي‌دهد ولي كنتاكت باز رله سنكرونيزم كه بصورت سري قرار گرفته است از اتصال جلوگيري مي‌كند. كنتاكت باز رله سنكرونيزم وقتي بسته مي‌شود كه اختلاف زاويه فاز در دو طرف كليد از مقدار مشخص كمتر بوده و همچنين اختلاف ولتاژ بين دو طرف مقدار كمي را دارا باشد.
رله سنكرونيزم به دو طريق مورد استفاده قرار مي‌گيرد. مي‌توان اين رله را بعنوان ناظر در اتصال دستي ژنراتور به شبكه مورد استفاده قرار داد. طريق ديگر استفاده از رله سنكرونيزم در اتصال اتوماتيك ژنراتور به شبكه است كه در اين حالت علاوه بر اينكه شرايط سنكرونيزم مورد ارزيابي قرار مي‌گيرد، فرمانهايي از طرف رله سنكرونيزم به سيستمهاي تنظيم فركانس و ولتاژ ژنراتور ارسال مي‌گردد و اتصال كاملاً اتوماتيك صورت مي گيرد.
رله زماني
رله زماني در مواردي بكار مي‌رود كه تأخير عمدي در ارسال سيگنال يا عمل قطع و وصل موردنياز باشد. بدين خاطر اين رله به تنهايي بكار نمي‌رود و در كنار رله‌هاي سنجشي در حفاظت شبكه مورد استفاده قرار مي‌گيرد. دقت رله‌هاي زماني زياد و قابل تنظيم مي‌باشند.
نوع ديجيتالي اين رله‌ها داراي قسمتي است كه تابع تأخير را تهيه نموده و فرمان قطع يا وصل كنتاكتهاي كنترلي را صادر مي‌نمايد. اين رله‌ها علاوه بر سيستم حفاظت در تجهيزات كنترل اتوماتيك و فرآيند صنعتي مورد بهره‌برداري قرار مي‌گيرند.