حماية الخطوط أو المغذيات
نظرًا لأن طول خط نقل الطاقة الكهربائية عادةً ما يكون طويلًا بما يكفي ويمر عبر الهواء الطلق، فإن احتمالية حدوث خلل في خط نقل الطاقة الكهربائية أعلى بكثير من احتمالية حدوث خلل في محولات الطاقة الكهربائية و المولدات الكهربائية. لهذا السبب، يحتاج خط النقل إلى المزيد من أنظمة الحماية مقارنة بـ المحول والمولد الكهربائي.
حماية الخط يجب أن تتميز ببعض الخصائص الخاصة، مثل-
خلال الخلل، يجب أن يتم قطع المفتاح الكهربائي الأقرب لنقطة الخلل فقط.
إذا فشل المفتاح الكهربائي الأقرب لنقطة الخلل في القطع، سيتم قطع المفتاح الكهربائي التالي كدعم.
يجب أن يكون وقت تشغيل الريلاي المرتبط بحماية الخط أقل ما يمكن لمنع القطع غير الضروري للمفاتيح الكهربائية المرتبطة بأجزاء النظام الصحيحة الأخرى.
تسبب هذه المتطلبات السابقة في جعل حماية خط النقل مختلفة تمامًا عن حماية المحول ومعدات نظام الطاقة الأخرى. وأهم ثلاث طرق لـ حماية خط النقل هي –
حماية التيار الزائد بالتوقيت.
حماية الفرق.
حماية المسافة.
حماية التيار الزائد بالتوقيت
يمكن أيضًا الإشارة إليها ببساطة كحماية التيار الزائد لخط نقل الطاقة الكهربائية. دعنا نناقش مختلف أنظمة حماية التيار الزائد بالتوقيت.
حماية المغذي الشعاعي
في المغذي الشعاعي، يتدفق الطاقة في اتجاه واحد فقط، وهو من المصدر إلى الحمل. يمكن حماية هذا النوع من المغذيات بسهولة باستخدام الريلايات ذات الوقت المحدد أو الريلايات ذات الوقت المعكوس.
حماية الخط بواسطة الريلاي ذو الوقت المحدد
هذه نظام الحماية بسيط جدًا. هنا يتم تقسيم الخط الكامل إلى أقسام مختلفة وتزويدها بريلاي ذو الوقت المحدد. الريلاي الأقرب لنهاية الخط لديه أقل وقت ضبط بينما يتم زيادة وقت ضبط الريلايات الأخرى تتابعًا نحو المصدر.
على سبيل المثال، فلنفترض وجود مصدر عند نقطة A، في الشكل أدناه
في النقطة D تم تركيب المفتاح الكهربائي CB-3 مع وقت تشغيل الريلاي المحدد 0.5 ثانية. تتابعًا، تم تركيب مفتاح كهربائي آخر CB-2 في النقطة C مع وقت تشغيل الريلاي المحدد 1 ثانية. تم تركيب المفتاح الكهربائي التالي CB-1 في النقطة B والتي هي الأقرب للنقطة A. في النقطة B، تم ضبط الريلاي على وقت تشغيل 1.5 ثانية.
الآن، لنفترض أن هناك خلل يحدث في النقطة F. بسبب هذا الخلل، سيتدفق التيار الخاطئ عبر جميع محولات التيار أو CTs المتصلة في الخط. ولكن بما أن وقت تشغيل الريلاي في النقطة D هو الأقل، سيعمل المفتاح الكهربائي CB-3 المرتبط بهذا الريلاي أولاً لعزل المنطقة الخاطئة من الجزء المتبقي من الخط. في حالة عدم قدرة CB-3 على القطع لأي سبب، سيعمل الريلاي التالي ذو الوقت الأعلى لبدء القطع المرتبط به. في هذه الحالة، سيعمل CB-2. إذا فشل CB-2 أيضًا في القطع، فسيقطع المفتاح الكهربائي التالي أي CB-1 لعزل الجزء الرئيسي من الخط.
مزايا حماية الخط بالوقت المحدد
المنفعة الرئيسية لهذا النظام هي البساطة. المنفعة الرئيسية الثانية هي أنه أثناء الخلل، سيقوم المفتاح الكهربائي الأقرب للمصدر من نقطة الخلل فقط بالعمل لعزل الموضع المحدد من الخط.
عيوب حماية الخط بالوقت المحدد
إذا كان عدد الأقسام في الخط كبيرًا جدًا، سيكون وقت ضبط الريلاي الأقرب للمصدر طويلًا جدًا. لذلك خلال أي خلل قريب من المصدر سيستغرق وقتًا طويلًا ليتم عزله. قد يؤدي ذلك إلى تأثيرات مدمرة شديدة على النظام.
حماية الخط بالتيار الزائد بواسطة الريلاي المعكوس
يمكن التغلب بسهولة على العيب الذي ناقشناه في حماية التيار الزائد بالوقت المحدد لخط النقل باستخدام الريلايات المعكوسة. في الريلاي المعكوس، يكون وقت التشغيل عكسياً نسبياً للتيار الخاطئ.
في الشكل أعلاه، إعداد الوقت الكلي للريلاي في النقطة D هو الأقل ويتم زيادة هذا الإعداد الزمني تتابعًا للريلايات المرتبطة بالنقاط نحو النقطة A.
في حالة حدوث أي خلل في النقطة F، سيتم قطع CB-3 في النقطة D بالطبع. في حالة فشل فتح CB-3، سيتم تشغيل CB-2 لأن إعداد الوقت الإجمالي أعلى في هذا الريلاي في النقطة C.
على الرغم من أن وقت ضبط الريلاي الأقرب للمصدر هو الأقصى، إلا أنه لا يزال سيقطع في فترة أقصر إذا حدث خلل رئيسي بالقرب من المصدر، لأن وقت تشغيل الريلاي عكسي نسبيًا للتيار الخاطئ.
حماية التيار الزائد للمغذيات الموازية
للحفاظ على استقرار النظام، يتطلب الأمر تغذية الحمل من المصدر بواسطة مغذيين أو أكثر موازيين. إذا حدث خلل في أحد المغذيات، يجب عزل المغذي الخاطئ فقط من النظام لضمان استمرارية التغذية من المصدر إلى الحمل. تجعل هذه المتطلبات حماية المغذيات الموازية أكثر تعقيدًا قليلاً من حماية التيار الزائد البسيطة للخط كما في حالة المغذيات الشعاعية. تتطلب حماية المغذي الموازي استخدام الريلايات الاتجاهية وترتيب إعدادات الوقت للريلاي لقطع انتقائي.
هناك مغذيان متصلان بشكل متوازي من المصدر إلى الحمل. كلا المغذيين لديهما ريلاي التيار الزائد غير الاتجاهي في نهاية المصدر. يجب أن تكون هذه الريلايات من نوع الريلايات المعكوسة. وكذلك كلا المغذيين لديهما ريلاي اتجاهي أو ريلاي القوة العكسية في نهايتهما. يجب أن يكون الريلايات العكسية المستخدمة هنا من النوع الفوري. وهذا يعني أن هذه الريلايات يجب أن تعمل بمجرد عكس تدفق القوة في المغذي. الاتجاه الطبيعي للقوة هو من المصدر إلى الحمل.
الآن، لنفترض أن هناك خلل يحدث في النقطة F، ولنقل أن التيار الخاطئ هو If. سيحصل هذا الخلل على مسارين متوازيين من المصدر، أحدهما عبر المفتاح الكهربائي A فقط والآخر عبر CB-B، المغذي-2، CB-Q، حافلة الحمل وCB-P. هذا موضح بوضوح في الشكل أدناه، حيث IA وIB هما التيار الخاطئ الموزع بين المغذي-1 والمغذي-2 على التوالي.
وفقًا لقانون كيرتشوف للتوصيل، IA + IB = If.
الآن، IA يتدفق عبر CB-A، IB يتدفق عبر CB-P. بما أن اتجاه تدفق CB-P معاكس، سيتم قطعه على الفور. لكن CB-Q لن يتم قطعه لأن تدفق التيار (القوة) في هذا المفتاح الكهربائي لم يعكس. بمجرد قطع CB-P، يتوقف التيار الخاطئ IB عن التدفق عبر المغذي وبالتالي لا يوجد سؤال حول تشغيل ريلاي التيار الزائد المعكوس. IA لا يزال مستمرًا حتى بعد قطع CB-P. ثم بسبب التيار الزائد IA، سيتم قطع CB-A. بهذه الطريقة يتم عزل المغذي الخاطئ من النظام.
حماية الأسلاك التوجيهية التفاضلية
هذا هو ببساطة نظام حماية تفاضلي يتم تطبيقه على المغذيات. يتم تطبيق العديد من أنظمة الحماية التفاضلية لحماية الخط، ولكن نظام توازن الجهد Mess Price ونظام Translay الأكثر شهرة.
نظام توازن الجهد Merz Price
مبادئ عمل نظام توازن الجهد Merz Price بسيطة للغاية. في هذا نظام حماية الخط، يتم توصيل محولات التيار المتطابقة بكل من طرفي الخط. قطبية محولات التيار متطابقة. الثانوية لهذه محولات التيار ولفائف تشغيل ريلايين فورية تشكل حلقة مغلقة كما هو موضح في الشكل أدناه. يتم استخدام أسلاك التوجيه في الحلقة لتوصيل كل من الثانوية لمحولات التيار ولفائف الريلاي كما هو موضح.
الآن، من الشكل واضح تمامًا أنه عندما يكون النظام تحت ظروف طبيعية، لن يكون هناك أي تيار يتدفق عبر الحلقة لأن التيار الثانوي لمحول التيار الواحد سيحاكي التيار الثانوي لمحول التيار الآخر.
الآن، إذا حدث أي خلل في الجزء من الخط بين هذين محولي التيار
