حماية التفاضلية للمولد

حماية التفاضلية للمولد

تقوم حماية التفاضلية للمولد بشكل أساسي بحماية ملفات الثبات ضد الأعطال الأرضية وأعطال الفاز إلى الفاز. تشكل أعطال ملفات الثبات تهديداً كبيراً، وقد تتسبب في أضرار شديدة للمولد. يتم استخدام نظام حماية التفاضلية لتطهير الأعطال بأسرع وقت ممكن، مما يقلل من مدى الأضرار.

نظام التيار الدائري ميرز - برائز

في هذا نظام الحماية، يتم مقارنة التيار في طرفي القسم المحمي. أثناء التشغيل الطبيعي، تكون قيم التيار في ملفات الثانوية لمحولات التيار متساوية. ومع ذلك، عند حدوث عطل، يتدفق تيار قصير الدائرة عبر النظام، مما يتسبب في اختلاف قيم التيار. يتم توجيه هذا الاختلاف في التيار تحت ظروف العطل عبر ملف التشغيل للملحق.

بمجرد أن يتجاوز التيار الحد المحدد مسبقاً، يقوم الملحق بإغلاق نقاط الاتصال الخاصة به، مما يؤدي إلى فصل الكاشف. هذه الإجراءات تعزل القسم المعيب عن باقي النظام. يعتبر هذا النوع من آليات الحماية معروفاً بنظام التيار الدائري ميرز - برائز، والذي يثبت كفاءته العالية في اكتشاف واستجابة للأعطال الأرضية وأعطال الفاز إلى الفاز.

اتصال نظام حماية التفاضلية

يتطلب نظام حماية التفاضلية محولين لتقوية التيار متماثلين، يتم تركيبهما على جانبي المنطقة المحمية. يتم ربط المحاور الثانوية لهذه المحولات في تكوين نجمي، وربط نهاياتها بواسطة أسلاك رابطة. بينما يتم ربط ملفات الملحق في تكوين مثلث. ثم يتم ربط النقاط المحايدة للمحولات والملحق بمصطلح مشترك. يضمن هذا الترتيب المحدد لكابلات الكهرباء الكشف الدقيق عن عدم التوازن في التيار ويتيح عزل العطل بسرعة.

يتم ربط الملحق عبر نقاط الجهد المتساوي للأوتاد الثلاثة لضمان أن يتحمل كل محول للتقوية تحميلاً متساوياً. بما أن نقطة الوسط لكل سلك رابط تمثل نقطة الجهد المتساوي له، يتم وضع الملحق استراتيجياً عند نقطة الوسط لهذه الأسلاك.

من أجل أن يعمل نظام حماية التفاضلية بكفاءة عالية، من الضروري وضع ملفات الملحق بالقرب من محولات التقوية بالقرب من الدائرة الرئيسية. يمكن تحقيق ذلك عن طريق إدخال مقاومات موازنة متسلسلة مع الأسلاك الرابطة، مما ينقل نقاط الجهد المتساوي أقرب إلى الكاشف الرئيسي.

مبدأ عمل نظام حماية التفاضلية

لنفترض أن انهيار العزل يحدث على مرحلة R من الشبكة، مما يثير عطلًا. نتيجة لذلك، تصبح التيارات في الثانويات لمحولات التقوية غير متوازنة. هذا الانحراف ينتج عنه تيارات تفاضلية تتدفق عبر ملف الملحق. بالتالي، يقوم الملحق بالتنشيط ويصدر أمر فصل إلى الكاشف، مما يعزل القسم المعيب عن باقي النظام.

ومع ذلك، فإن لهذا نظام الحماية قيدًا كبيرًا: فهو حساس للغاية لتيار التحريض الأولي للمحول. يمكن أن يسبب تيار التحريض الملحق العمل الخاطئ. لحل هذه المشكلة، يتم استخدام ملحق تفاضلي مائل. هذا النوع من الملحق يسمح بمرور مستوى معين من التيار غير المتوازن عبر ملفه دون تشغيل غير ضروري.

لمعالجة تأثير تيار التحريض الأولي بشكل أكبر، يتم دمج ملف تقييدي في التصميم. يقوم ملف التقييد بتخفيض تأثير تيار التحريض، مما يجعل الملحق م unsusceptible to false tripping caused by magnetizing inrush. Relays equipped with such a configuration are known as biased differential relays.

سيناريو العطل وتشغيل الملحق

عند حدوث عطل بين أي فازين، على سبيل المثال، بين الفاز Y والفاز B، سيتدفق تيار قصير الدائرة عبر هذين الفازين. هذا العطل يزعزع توازن التيارات التي تتدفق عبر محولات التقوية (CTs). نتيجة لذلك، يمر تيار تفاضلي عبر ملف التشغيل للملحق، مما يؤدي إلى تشغيل الملحق وإغلاق نقاط الاتصال الخاصة به، وبالتالي عزل القسم المعيب عن النظام الكهربائي.

مشكلات نظام حماية التفاضلية

في نظام حماية التفاضلية، يتم عادة استخدام سلك مقاومة محايد لتعويض الآثار السلبية لتيارات العطل الأرضية. ومع ذلك، عندما يحدث عطل أرضي بالقرب من النقطة المحايدة، ينتج جهد كهربائي صغير تيار قصير الدائرة صغير يتدفق عبر المحايد. تزيد مقاومة توصيل المحايد من هذا التيار. نتيجة لذلك، يصل تيار صغير فقط إلى الملحق. بما أن هذا التيار الصغير غير كافٍ لتشغيل ملف الملحق، فقد يمر العطل دون اكتشاف، مما قد يؤدي إلى تلف المولد.

مخطط نظام حماية التفاضلية المعدل

لحل المشكلة المذكورة أعلاه، تم تطوير مخطط محسّن لنظام حماية التفاضلية. يتضمن هذا المخطط المعدل عنصرين مختلفين: أحدهما مصمم لحماية الأعطال الفازية والآخر لحماية الأعطال الأرضية.

يتم ربط عناصر حماية الأعطال الفازية في تكوين نجمي مع مقاومة. بينما يتم وضع ملحق الأعطال الأرضية بين عناصر الفاز المتصلة بالنجم والنقطة المحايدة. تحديداً، يتم ربط عنصرين لحماية الأعطال الفازية، مع مقاومة موازنة، في تكوين نجمي، ثم يتم ربط ملحق الأعطال الأرضية بين الاتصال النجمي والسلك المحايد الرئيسي. هذا التكوين يعزز قدرة النظام على اكتشاف واستجابة دقيقة للأعطال الفازية والأرضية، مما يحسن موثوقية نظام حماية التفاضلية بشكل عام.

يظهر الدائرة المتصلة بالنجم تناظراً، مما يضمن أن أي تيار زائد متوازن ناشئ من نقطة التيار الدائري لن يمر عبر ملحق الأعطال الأرضية. نتيجة لذلك، ضمن هذا النظام، يمكن لملحق الأعطال الأرضية الحساس أن يعمل بمستوى عالٍ من الاستقرار، ويكتشف الأعطال الأرضية بشكل موثوق دون أن يتم تشغيله بواسطة التغيرات الطبيعية في التيار المتوازن.