ما هو مُرَلِّي التيار الزائد لعطل الأرض في محطة التحويل؟
ما هو جهاز الحماية من التيار الزائد للأرض في المحطة الكهربائية؟
جهاز الحماية من التيار الزائد للأرض هو جهاز حماية يستخدم للكشف عن حماية الأعطال الأرضية (وتسمى أيضًا أعطال الأرض أو أعطال الطور الواحد للأرض) في أنظمة الطاقة. يلعب دورًا مهمًا في المحطات الكهربائية، مما يضمن سلامة وموثوقية النظام.
1. مبدأ العمل
الوظيفة الأساسية لجهاز الحماية من التيار الزائد للأرض هي مراقبة عدم توازن التيار في نظام الطاقة، خاصة اكتشاف التيار الصفر (أي عندما يكون مجموع المتجهات للتيارات الثلاثة غير صفر). عند حدوث عطل أرضي، مما يؤدي عادة إلى تيارات صفرية غير طبيعية، يقوم الجهاز باكتشاف هذا عدم التوازن ويثير الإجراء الواقٍ المناسب.
التيار الصفر: تحت ظروف التشغيل العادية، يجب أن تكون تيارات الطور الثلاثة متوازنة، مع كون مجموع متجهاتها صفر. إذا حدث عطل أرضي، سيتدفق التيار عبر نقطة العطل إلى الأرض، مما يؤدي إلى وجود تيار صفر.
عمل الجهاز: عند اكتشاف تيار صفر يتجاوز العتبة المحددة مسبقًا، يصدر الجهاز إشارة قطع لتقطيع الدائرة المعيبة، مما يمنع المزيد من الأضرار.
2. سيناريوهات التطبيق
تُستخدم أجهزة الحماية من التيار الزائد للأرض على نطاق واسع في أنظمة الطاقة المختلفة، خاصة في السيناريوهات التالية:
أنظمة التوزيع: في شبكات التوزيع ذات الجهد المنخفض والمتوسط، يمكن لأجهزة الحماية من التيار الزائد للأرض اكتشاف وعزل نقاط العطل بسرعة، مما يقلل من وقت التوقف والأضرار الناجمة عن المعدات.
المحطات الكهربائية: في المحطات الكهربائية، غالبًا ما يتم استخدام أجهزة الحماية من التيار الزائد للأرض بالاشتراك مع أجهزة حماية أخرى (مثل حماية الفرق والحماية بالمسافة) لتوفير حماية متعددة الطبقات.
المنشآت الصناعية: في المنشآت الصناعية الكبيرة، تحمي هذه الأجهزة المعدات الحرجة من الأعطال الأرضية، مما يضمن استمرارية الإنتاج.
3. الأنواع الرئيسية
تعتمد على التطبيق والمتطلبات التقنية، يمكن تصنيف أجهزة الحماية من التيار الزائد للأرض إلى عدة أنواع:
أجهزة الاستجابة الفورية: تستخدم للرد السريع على الأعطال الأرضية الشديدة، حيث تؤدي عمليات القطع عادةً خلال بضع ميلي ثوانٍ.
أجهزة الوقت المحدد: تتميز بمدة تأخير يمكن ضبطها بناءً على شدة العطل، وهي مناسبة للتعامل مع أعطال بدرجات مختلفة.
أجهزة الوقت العكسي: يكون وقت التشغيل عكسياً بالنسبة لتيار العطل؛ كلما كان تيار العطل أكبر، كان وقت التشغيل أقصر، مما يجعلها مثالية لتطبيقات تتطلب خصائص حماية مرنة.
4. آلية الحماية
تقوم أجهزة الحماية من التيار الزائد للأرض عادةً بالعمل مع مفاتيح الدائرة أو أجهزة التحويل الأخرى لتشكيل آلية حماية كاملة. الخطوات الأساسية هي كما يلي:
اكتشاف العطل: يقوم الجهاز بشكل مستمر بمراقبة التيار في نظام الطاقة وحساب التيار الصفر.
حكم العطل: إذا تجاوز التيار الصفر المكتشف العتبة المحددة مسبقًا، يحدد الجهاز أنه عطل أرضي.
إرسال إشارة القطع: يرسل الجهاز أمر قطع إلى مفتاح الدائرة لفصل الدائرة المعيبة.
تسجيل الحدث: يحتوي الجهاز عادةً على وظيفة تسجيل الأحداث، حيث يسجل تفاصيل مثل وقت وأعداد التيار للعطل لتحليل الصيانة اللاحقة.
5. المزايا
تحسين السلامة: اكتشاف وإزالة الأعطال الأرضية بسرعة يمنع الانبعاثات القوسية والحريق وغيرها من المخاطر المحتملة.
تقليل أضرار المعدات: قطع الدائرة المعيبة في الوقت المناسب يمنع تلف المعدات بسبب التعرض لتيارات عالية لفترات طويلة.
تحسين استمرارية الطاقة: عن طريق عزل المنطقة المتضررة فقط، يتم تقليل تأثير ذلك على النظام الكهربائي بأكمله، وبالتالي تقييد مدى انقطاعات الطاقة.
6. المعايير واللوائح الشائعة
لضمان سلامة وموثوقية أجهزة الحماية من التيار الزائد للأرض، يتم تصميم وتطبيق هذه الأجهزة عادةً وفقًا للمعايير الدولية والوطنية ذات الصلة، مثل:
IEC 60255: المعايير التي نشرتها اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) لأجهزة الحماية.
ANSI C37.90: المعايير التي نشرتها الجمعية الأمريكية للمعايير الوطنية (ANSI) لحماية أجهزة الحماية.
ملخص
جهاز الحماية من التيار الزائد للأرض هو جهاز حماية أساسي في أنظمة الطاقة، مصمم خصيصًا لاكتشاف وعزل الأعطال الأرضية، مما يضمن تشغيل النظام بأمان. يقوم بمراقبة التيار الصفر لكشف الأعطال ويتخذ إجراءات سريعة لفصل الدائرة المعيبة، مما يحمي المعدات والعاملين.
