الموصل التفاضلي للحماية

التعريف

يعد مفتاح الحماية التفاضلي هو ذلك الذي يعتمد تشغيله على الفرق الطوري بين كميتين أو أكثر من الكهرباء. يعمل على أساس مقارنة الزاوية الطورية والقيمة المطلقة لهذه الكميات الكهربائية نفسها.

مثال

خذ مثلاً مقارنة تيار الدخول وتيار الخروج في خط نقل. إذا تجاوزت قيمة تيار الدخول لخط النقل قيمة تيار الخروج، فإن هذا يشير إلى أن تياراً إضافياً يتدفق عبره بسبب عطل. يمكن لهذا الفرق في التيار أن يُشعل مفتاح الحماية التفاضلي.

الشروط الأساسية للعمل

لكي يعمل مفتاح الحماية التفاضلي بشكل صحيح، يجب تحقيق الشروط التالية:

• يجب أن يحتوي الشبكة التي يتم استخدام المفتاح فيها على كميتين أو أكثر من الكهرباء المتشابهة.

• يجب أن يكون لهذه الكميات فرق طوري يبلغ حوالي 180 درجة.

يتم استخدام مفاتيح الحماية التفاضلية لحماية مكونات كهربائية مختلفة مثل المولدات، المحولات، الخطوط المرسلة، المحركات الكبيرة، وأشرطة الأمبير. يمكن تصنيفها كالتالي:

• مفتاح الحماية التفاضلي للتيار

• مفتاح الحماية التفاضلي للجهد

• مفتاح الحماية التفاضلي المائل أو النسبي

• مفتاح الحماية التفاضلي المتوازن للجهد

مفتاح الحماية التفاضلي للتيار

يعتبر مفتاح الحماية التفاضلي للتيار نوعًا من المفاتيح التي تكتشف وتستجيب للفرق الطوري بين التيار الداخل لنظام كهربائي والتيار الخارج منه. يوضح الشكل أدناه ترتيبًا حيث يتم ربط مفاتيح الحماية من الجهد الزائد لتقوم بوظيفة مفتاح الحماية التفاضلي.

يظهر ترتيب مفتاح الحماية من الجهد الزائد في الشكل أدناه. تشير الخطوط المنقطة إلى الجزء المقصود حمايته. يتم وضع محولات التيار (CTs) في كلتا نهايتي المنطقة المحمية. يتم ربط الثانويات لهذه المحولات في سلسلة عبر أسلاك التوجيه. نتيجة لذلك، يتدفق التيار المستحث في محولات التيار في نفس الاتجاه. يتم ربط ملف التشغيل للمفتاح بالثانويات لمحولات التيار.

في ظروف التشغيل العادية، تكون قيم التيار في الثانويات لمحولات التيار (CTs) متطابقة، مما يؤدي إلى عدم وجود تيار يتدفق عبر ملف التشغيل. ومع ذلك، عند حدوث عطل، تصبح قيم التيار في الثانويات لمحولات التيار غير متساوية، مما يثير تشغيل المفتاح.

ملف الحماية التفاضلي المائل أو النسبي

يعتبر مفتاح الحماية التفاضلي المائل أو النسبي الأكثر شيوعًا من بين مفاتيح الحماية التفاضلية. تشبه تكوينه تكوين مفتاح الحماية التفاضلي للتيار. الفرق الرئيسي يكمن في إضافة ملف تقييد إضافي، يتم ربطه في أسلاك التوجيه كما يظهر في الشكل أدناه.

يتم ربط ملف التشغيل في منتصف ملف التقييد. عندما يحدث تيار عطل، يصبح نسبة التيار في محولات التيار غير متوازنة. ومع ذلك، يتم التعامل مع هذه المشكلة بشكل فعال بواسطة ملف التقييد.

مفتاح الحماية التفاضلي المائل من النوع القائم على الاستقراء

يتميز مفتاح الحماية التفاضلي المائل من النوع القائم على الاستقراء بدسك يمكنه الدوران بحرية بين الكهرومغانط. يتم تجهيز كل كهرومغانط بحلقة ظلية من النحاس يمكنها الدخول والخروج من الكهرومغانط. يؤثر الدسك على العناصر التشغيلية والتقييدية، مما يؤدي إلى قوة صافية تعمل عليه.

عندما يكون موقع حلقة الظل متوازنًا لكل من العناصر التشغيلية والتقييدية، يصبح العزم الناتج المؤثر على الحلقة صفراً. ومع ذلك، إذا تحرك الحلقة نحو القلب الحديد، سيتم ممارسة عزوم غير متساوية على الحلقة بسبب التأثير المشترك للعناصر التشغيلية والتقييدية.

مفتاح الحماية التفاضلي المتوازن للجهد

يعد مفتاح الحماية التفاضلي للتيار غير مناسب لحماية الخطوط المرسلة. بدلاً من ذلك، يتم استخدام مفاتيح الحماية التفاضلية المتوازنة للجهد لحماية الخطوط المرسلة. في ترتيب مفتاح الحماية التفاضلي المتوازن للجهد، يتم وضع محولتي تيار متطابقتين في كل نهاية من نهايتي المنطقة المحمية وربطهما عبر أسلاك التوجيه.

يتم ربط هذه المفاتيح في سلسلة مع الثانويات لمحولات التيار. يتم تكوينها بطريقة تضمن عدم مرور أي تيار خلالها أثناء التشغيل الطبيعي. يستخدم مفتاح الحماية التفاضلي المتوازن للجهد محولات تيار ذات قلب هواء، حيث يتم استحداث جهود تناسبية للتيار المتدفق خلالها.

عند حدوث عطل داخل المنطقة المحمية، يصبح تيار محولات التيار (CTs) غير متوازن. هذا التفاوت يزعزع الجهود في الثانويات لمحولات التيار. وبالتالي، يبدأ التيار في التدفق عبر ملف التشغيل للمفتاح. نتيجة لذلك، يتم تنشيط المفتاح ويصدر أمرًا لمفتاح الدائرة، مما يجعله ينقطع ويعزل الجزء المعطوب من الدائرة.