حماية حافلة التوزيع | نظام حماية الفرق بين الحافلات
في الأيام الأولى، كانت تستخدم فقط الأجهزة الواقية التقليدية لحماية الشبكة الكهربائية. ولكن من المطلوب أن لا تؤثر أي عطلة في أي خط أو محول متصل بالشبكة الكهربائية على نظام الشبكة. بناءً على ذلك، تم جعل وقت التشغيل للأجهزة الواقية للشبكة الكهربائية طويلًا. لذلك عندما تحدث عطلة في الشبكة نفسها، يستغرق الأمر وقتًا طويلاً لعزل الشبكة من المصدر مما قد يسبب أضرارًا كبيرة لنظام الشبكة.
في الأيام الأخيرة، تم استخدام أجهزة الحماية بمسافة ثانية على الخطوط الواردة، بمدة تشغيل تتراوح بين 0.3 إلى 0.5 ثانية لحماية الشبكة الكهربائية.
لكن لهذه الطريقة عيب رئيسي. هذه الطريقة للحماية لا تستطيع التمييز بين الجزء المعطوب من الشبكة الكهربائية.
اليوم، تعامل أنظمة الطاقة الكهربائية مع كميات هائلة من الطاقة. وبالتالي، فإن أي انقطاع في نظام الشبكة بأكمله يسبب خسارة كبيرة للشركة. لذلك أصبح من الضروري عزل الجزء المعطوب فقط من الشبكة الكهربائية عند حدوث عطلة.
عيب آخر لطريقة حماية المسافة الثانية هو أنه في بعض الأحيان يكون وقت القضاء على العطلة ليس قصيرًا بما يكفي لضمان استقرار النظام.
للتغلب على الصعوبات المذكورة أعلاه، يتم استخدام طريقة حماية الشبكة الكهربائية التفاضلية بمدة تشغيل أقل من 0.1 ثانية بشكل شائع في العديد من أنظمة IEE-Business.
حماية الشبكة الكهربائية التفاضلية
حماية التفاضل الجهدية
تتضمن طريقة حماية الشبكة الكهربائية، قانون كيرشوف للتيار، والذي ينص على أن مجموع التيار الداخل إلى العقدة الكهربائية يساوي تماماً مجموع التيار الخارج منها.
وبالتالي، فإن مجموع التيار الداخل إلى قسم الشبكة يساوي مجموع التيار الخارج منه.
مبدأ حماية الشبكة الكهربائية التفاضلية بسيط جداً. هنا، يتم توصيل الثانويات لأجهزة القياس المتسلسلة. وهذا يعني أن المحطات S1 لكل أجهزة القياس متصلة معًا وتشكل سلك شبكة. وبالمثل، المحطات S2 لكل أجهزة القياس متصلة معًا لتشكيل سلك شبكة آخر.
يتم توصيل جهاز الرفع عبر هذين السلكين.
في الشكل أعلاه نفترض أن في حالة طبيعية، تنقل الأطراف A, B, C, D, E و F تيار IA, IB, IC, ID, IE و IF.
الآن، وفقًا لقانون كيرشوف للتيار،
بشكل أساسي، جميع أجهزة القياس المستخدمة لحماية الشبكة الكهربائية التفاضلية لها نفس نسبة التيار. وبالتالي، يجب أن يكون مجموع جميع التيارات الثانوية يساوي صفرًا أيضًا.
الآن، لنفترض أن التيار الذي يمر عبر جهاز الرفع المتصل بالتوازي مع جميع الثانويات لأجهزة القياس هو iR، وiA, iB, iC, iD, iE وiF هي التيارات الثانوية.
الآن، دعنا نطبق قانون كيرشوف للتيار عند العقدة X. وفقًا لقانون كيرشوف للتيار عند العقدة X،
لذا، من الواضح أنه في حالة طبيعية لا يوجد تيار يمر عبر جهاز الرفع لحماية الشبكة الكهربائية. هذا الجهاز يُشار إليه عادةً باسم جهاز الرفع 87. الآن، لنفترض أن عطلة حدثت في أحد الخطوط خارج المنطقة المحمية. في هذه الحالة، سيمر التيار المعطوب عبر الأولي لأجهزة القياس لتلك الخط. هذا التيار المعطوب يتم تغذيته من جميع الخطوط الأخرى المتصلة بالشبكة. لذا، الجزء المساهم من التيار المعطوب يمر عبر الثانوي لأجهزة القياس للمحول المقابل. وبالتالي، في حالة العطلة، إذا طبقنا قانون كيرشوف للتيار عند العقدة K، سنحصل على iR = 0.
وهذا يعني أنه في حالة العطلة الخارجية، لا يوجد تيار يمر عبر جهاز الرفع 87. الآن دعنا نعتبر حالة عندما يحدث العطلة في الشبكة نفسها.
في هذه الحالة أيضًا، يتم تغذية التيار المعطوب من جميع الخطوط المتصلة بالشبكة. وبالتالي، في هذه الحالة، مجموع جميع التيارات المعطوبة المساهمة يساوي التيار المعطوب الإجمالي.
الآن، في مسار العطلة لا يوجد جهاز قياس. (في العطلة الخارجية، يمر كل من التيار المعطوب والتيار المساهم من الخطوط المختلفة عبر جهاز قياس في مسار التدفق).
مجموع جميع التيارات الثانوية لم يعد صفرًا. فهو يساوي ما يعادل التيار المعطوب الثانوي.
الآن، إذا طبقنا قانون كيرشوف للتيار عند العقد، سنحصل على قيمة غير صفرية لـ iR.
لذا في هذه الحالة يبدأ التيار بالتدفق عبر جهاز الرفع 87 ويقوم بفصل الدائرة الكهربائية المقابلة لجميع الخطوط المتصلة بهذه القسم من الشبكة.
نظرًا لأن جميع الخطوط الواردة والصادرة المتصلة بهذه القسم من الشبكة يتم فصلها، تصبح الشبكة ميتة.
تعتبر هذه طريقة حماية الشبكة الكهربائية التفاضلية أيضًا تسمى حماية التفاضل الجهدية للشبكة الكهربائية.
حماية التفاضل للشبكة الكهربائية المجزأة
خلال شرح مبدأ عمل حماية التفاضل الجهدية للشبكة الكهربائية، أظهرنا شبكة كهربائية بسيطة وغير مجزأة. ولكن في الأنظمة الكهربائية ذات الجهد المتوسط المرتفع، يتم تقسيم الشبكة الكهربائية إلى أكثر من قسم لزيادة استقرار النظام. يتم ذلك لأن العطلة في قسم واحد من الشبكة لا ينبغي أن تزعج الأقسام الأخرى من النظام. وبالتالي، خلال عطلة الشبكة، سيتم قطع التيار الكهربائي عن الشبكة بأكملها.
دعونا نرسم وندرس حماية الشبكة الكهربائية التي تحتوي على قسمين.
هنا، قسم الشبكة A أو منطقة A محددة بواسطة CT1, CT2 و CT3 حيث أن CT1 و CT2 هما أجهزة قياس الخطوط وأما CT3 فهي جهاز قياس الشبكة.
وبالمثل، قسم الشبكة B أو منطقة B محددة بواسطة CT4, CT5 و CT6 حيث أن CT4 هي جهاز قياس الشبكة، وأما CT5 و CT6 فهي أجهزة قياس الخطوط.
لذلك، المناطق A و B متقاطعتان لضمان عدم وجود منطقة خارج نطاق هذه طريقة حماية الشبكة الكهربائية.
محطات ASI لـ CT1, 2 و 3 متصلة معًا لتكوين الشبكة الثانوية ASI؛
محطات BSI لـ CT4, 5 و 6 متصلة معًا لتكوين الشبكة الثانوية BSI.
محطات S2 لجميع أجهزة القياس متصلة معًا لتكوين شبكة مشتركة S2.
الآن، جهاز الرفع 87A لمنطقة A متصل عبر الشبكة ASI و S2.
جهاز الرفع 87B لمنطقة B متصل عبر الشبكة BSI و S2.
هذه القسم من طريقة حماية الشبكة الكهربائية التفاضلية تعمل بطريقة بسيطة لحماية التفاضل الجهدية للشبكة الكهربائية.
وهو أن أي عطلة في منطقة A ستقوم فقط بفصل CB1, CB2 و CB للشبكة.
أي عطلة في منطقة B ستقوم فقط بفصل CB5, CB6 و CB للشبكة.
وبالتالي، فإن العطلة في أي قسم من الشبكة ستقوم بعزل تلك الجزء فقط من النظام الحي.
في حماية التفاضل الجهدية للشبكة الكهربائية، إذا كانت دوائر الثانوي لأجهزة القياس أو أسلاك الشبكة مفتوحة، فقد يتم تشغيل جهاز الرفع لعزل الشبكة من النظام الحي. ولكن هذا ليس مرغوبًا.
دارة التيار المستمر لحماية
