ما هو حماية الخطوط أو المغذيات؟

ما هي حماية الخطوط أو المغذيات؟

تعريف حماية خطوط النقل

تعتبر حماية خطوط النقل مجموعة من الاستراتيجيات المستخدمة لاكتشاف وعزل الأعطال على خطوط الطاقة، مما يضمن استقرار النظام ويقلل من الضرر.

حماية التيار الزائد المدرجة زمنياً

يمكن أيضاً أن يُشار إلى هذا النوع ببساطة كحماية التيار الزائد لخطوط نقل الطاقة الكهربائية. دعنا نناقش مختلف أنظمة حماية التيار الزائد المدرجة زمنياً.

حماية المغذي الراديالي

في المغذي الراديالي، يتدفق الطاقة في اتجاه واحد فقط، وهو من المصدر إلى الحمل. يمكن حماية هذا النوع من المغذيات بسهولة باستخدام أجهزة توصيل الوقت الثابت أو أجهزة توصيل الوقت العكسي.

حماية الخط بواسطة جهاز توصيل الوقت الثابت

هذه طريقة حماية بسيطة جداً. يتم تقسيم الخط بأكمله إلى أقسام مختلفة وتزويد كل قسم بجهاز توصيل الوقت الثابت. يكون الجهاز الأقرب لنهاية الخط له أقل وقت للضبط بينما يزيد وقت ضبط الأجهزة الأخرى تدريجياً نحو المصدر.

على سبيل المثال، فلنفترض وجود مصدر عند النقطة A في الشكل أدناه

يتم تركيب قاطع الدائرة CB-3 عند النقطة D مع وقت تشغيل ثابت للجهاز هو 0.5 ثانية. بعد ذلك، يتم تركيب قاطع الدائرة CB-2 عند النقطة C مع وقت تشغيل ثابت للجهاز هو 1 ثانية. يتم تركيب القاطع التالي CB-1 عند النقطة B والتي هي الأقرب إلى النقطة A. يتم ضبط الجهاز عند النقطة B ليكون وقت التشغيل 1.5 ثانية.

الآن، فلنفترض حدوث عطل عند النقطة F. بسبب هذا العطل، يتدفق التيار العطلي عبر جميع المحولات الحالية أو CTs المتصلة بالخط. ولكن بما أن وقت تشغيل الجهاز عند النقطة D هو الأقل، فإن القاطع CB-3 المرتبط بهذا الجهاز سيقوم بإيقاف الجزء العطلي من باقي الخط أولاً.

 في حالة عدم قدرة CB-3 على الإيقاف لأي سبب، سيتم تشغيل الجهاز التالي ذو الوقت الأطول ليقوم بإيقاف القاطع المرتبط به. في هذه الحالة، سيقوم CB-2 بالإيقاف. إذا فشل CB-2 أيضاً في الإيقاف، فسيقوم القاطع التالي أي CB-1 بالإيقاف لعزل الجزء الأكبر من الخط.

مزايا حماية الخط الثابتة الزمنياً

الميزة الرئيسية لهذه الطريقة هي البساطة. الميزة الثانية الكبرى هي أنه أثناء العطل، يقوم القاطع الأقرب للمصدر من نقطة العطل فقط بالعمل لعزل الجزء المحدد من الخط.

عيوب حماية الخط الثابتة الزمنياً

مع العديد من الأقسام في الخط، يكون للجهاز الأقرب للمصدر تأخير أطول، مما يعني أن الأعطال القريبة من المصدر تستغرق وقتاً أطول للعزل، مما قد يتسبب في أضرار شديدة.

حماية الخط بالتيار الزائد باستخدام جهاز التوصيل العكسي

يمكن التغلب بسهولة على العيب الذي ناقشناه في حماية التيار الزائد الثابتة الزمنياً لخطوط النقل باستخدام أجهزة التوصيل العكسية. في جهاز التوصيل العكسي، يكون وقت التشغيل عكسياً متناسباً مع تيار العطل.

في الشكل أعلاه، يكون إعداد الوقت العام للجهاز عند النقطة D هو الأقل ويتم زيادة هذا الإعداد الزمني تدريجياً للأجهزة المرتبطة بالنقاط نحو النقطة A.

في حالة حدوث أي عطل عند النقطة F، سيقوم بالطبع CB-3 عند النقطة D بالإيقاف. في حالة فشل فتح CB-3، سيتم تشغيل CB-2 لأن إعداد الوقت الكلي أعلى في هذا الجهاز عند النقطة C.

حتى لو كان الجهاز الأقرب للمصدر له الإعداد الأطول، فإنه سيقوم بالإيقاف بشكل أسرع إذا حدث عطل كبير بالقرب من المصدر لأنه وقت تشغيله عكسياً متناسب مع تيار العطل.

حماية التيار الزائد للمغذيات المتوازية

للحفاظ على استقرار النظام، يجب تغذية الحمل من المصدر بواسطة مغذيين أو أكثر متوازيين. إذا حدث عطل في أي من المغذيات، يجب عزل المغذي العطلي فقط من النظام لضمان استمرارية التغذية من المصدر إلى الحمل. هذا الشرط يجعل حماية المغذيات المتوازية أكثر تعقيداً قليلاً من حماية التيار الزائد غير الاتجاهية البسيطة للخط كما في حالة المغذيات الراديات. تتطلب حماية المغذي المتوازي استخدام أجهزة التوصيل الاتجاهية وترتيب إعداد الوقت للأجهزة لفصل الاختياري.

هناك مغذيان متصلان بالتوازي من المصدر إلى الحمل. لدى كلا المغذيين جهاز توصيل التيار الزائد غير الاتجاهي عند نهاية المصدر. يجب أن يكون هذان الجهازان من نوع التوصيل العكسي. كما أن لكلا المغذيين جهاز توصيل اتجاهي أو جهاز توصيل الطاقة العكسية عند نهايتهما المرتبطة بالحمل. يجب أن تكون أجهزة توصيل الطاقة العكسية المستخدمة هنا من النوع الفوري. وهذا يعني أن هذه الأجهزة يجب أن تعمل بمجرد عكس تدفق الطاقة في المغذي. الاتجاه الطبيعي للطاقة هو من المصدر إلى الحمل.

الآن، فلنفترض حدوث عطل عند النقطة F، ولنفترض أن تيار العطل هو I f.

سيحصل هذا العطل على مسارين متوازيين من المصدر، أحدهما عبر قاطع الدائرة A فقط والآخر عبر CB-B، المغذي-2، CB-Q، حافلة الحمل وCB-P. يتم عرض هذا بوضوح في الشكل أدناه، حيث IA و IB هما تيار العطل الموزع بين المغذي-1 والمغذي-2 على التوالي.

وفقًا لقانون كيرتشوف للتيار، I A + IB = If.

الآن، يتدفق IA عبر CB-A، وIT عبر CB-P. بما أن اتجاه تدفق CB-P تم عكسه، سيقوم بالإيقاف فوراً. لكن CB-Q لن يقوم بالإيقاف لأن تدفق التيار (الطاقة) في هذا القاطع لم يتم عكسه. بمجرد إيقاف CB-P، سيتوقف تيار العطل IB عن التدفق عبر المغذي وبالتالي لا يوجد سؤال حول تشغيل جهاز التوصيل العكسي للتيار الزائد. لا يزال IA يتدفق حتى بعد إيقاف CB-P. ثم بسبب التيار الزائد IA، سيقوم CB-A بالإيقاف. بهذه الطريقة يتم عزل المغذي العطلي من النظام.

حماية السلك الطيار التفاضلي

هذا ببساطة نظام حماية تفاضلي مطبق على المغذيات. يتم تطبيق العديد من الأنظمة التفاضلية لحماية الخطوط، ولكن نظام توازن الجهد Mess Price ونظام Translay هما الأكثر شيوعاً.

نظام توازن Mess Price

مبدأ عمل نظام توازن Mess Price بسيط جداً. في هذا نظام حماية الخط، يتم توصيل محول تيار متطابق بكل من طرفي الخط. قطبية المحولات متطابقة. يتم تشكيل حلقة مغلقة من الثانوي لهذه المحولات الكهربائية ومع катушка управления двух мгновенных реле, как показано на рисунке ниже. В этой цепи используется пилотный провод для соединения вторичных обмоток обоих трансформаторов тока и обоих реле, как показано на рисунке. Теперь, из рисунка ясно, что при нормальном состоянии системы, не будет никакого тока, протекающего через цепь, так как вторичный ток одного трансформатора компенсирует вторичный ток другого трансформатора. Если произойдет какая-либо неисправность в части линии между этими двумя трансформаторами, вторичный ток одного трансформатора больше не будет равен и противоположен вторичному току другого трансформатора. Таким образом, в цепи будет возникать результирующий циркулирующий ток. Из-за этого циркулирующего тока, катушки обоих реле закроют цепь отключения связанных выключателей. Таким образом, неисправная линия будет изолирована с обоих концов.