حماية التيار الناقل لخطوط الإرسال

خطة حماية التيار الناقل لخطوط النقل

تُستخدم خطة حماية التيار الناقل بشكل رئيسي لحماية خطوط النقل ذات المسافات الطويلة. على عكس الطرق التقليدية للحماية التي تركز على مقارنة قيم التيار الفعلي، تعمل هذه الخطة من خلال مقارنة زوايا الطور للتيار في طرفي الخط. بناءً على العلاقة بين زوايا الطور، يمكنها تحديد بدقة ما إذا كان العطل يحدث داخل القسم المحمي من الخط (عطل داخلي) أو خارجه (عطل خارجي). يتكون قناة الاتصال الناقل، وهي عنصر أساسي في هذا النظام الحامي، من أربعة عناصر رئيسية: جهاز إرسال، جهاز استقبال، معدات توصيل، ومصيدة الخط.

مهمة مستقبل التيار الناقل هي التقاط التيار الناقل المرسل من جهاز الإرسال الموجود في الطرف البعيد من الخط. بمجرد استلامه، يحول هذا التيار الناقل إلى فولتية تيار مباشر (DC). تستخدم هذه الفولتية كإشارة تحكم يمكن استخدامها بواسطة الأجهزة الكهربائية أو الدوائر الكهربائية الأخرى لتنفيذ وظائف حماية محددة. من الجدير بالذكر أنه عند عدم استلام أي تيار ناقل، تنخفض فولتية الخرج للمستقبل إلى الصفر، مما يشير إلى اضطراب في رابط الاتصال أو تغيير محتمل في حالة تشغيل النظام.

تقع المصيدة الخطية بين الشريط العام والاتصال بمحسن السعة إلى خط النقل، وهي شبكة LC متوازية (ملف - سعة) تم ضبطها بدقة لتتزامن عند الترددات العالية. وظيفتها الرئيسية هي حبس التيار الناقل داخل القسم المحمي من الخط. من خلال ذلك، تقوم بفعالية بمنع التداخل من قنوات التيار الناقل المجاورة، مما يضمن سلامة ودقة تشغيل نظام الحماية. بالإضافة إلى ذلك، تلعب المصيدة الخطية دورًا مهمًا في تقليل فقدان إشارة التيار الناقل إلى الدوائر الكهربائية المجاورة، مما يعزز موثوقية رابط الاتصال الناقل والوظائف الحامية المرتبطة به.

حماية التيار الناقل: المكونات والطرق

تعمل السعة المتصلة بمزودين في نظام حماية التيار الناقل. تربط المعدات عالية التردد بإحدى موصلات الخط، مما يتيح نقل إشارات الناقل. في الوقت نفسه، تعزل المعدات الكهربائية من الجهد العالي لخط الطاقة. تحت ظروف التشغيل العادية، يتدفق التيار الكهربائي فقط عبر موصل الخط. ومع ذلك، عندما يتعلق الأمر بالتيار الناقل ذو التردد العالي، فإنه يدور عبر موصل الخط المزود بفخ التردد العالي، ثم يمر عبر سعة الفخ وأخيرًا إلى الأرض.

طرق حماية التيار الناقل

هناك عدة طرق لحماية التيار الناقل، والأشكال الأساسية منها هي حماية المقارنة الاتجاهية وحماية المقارنة الطورية. يتم وصف هذه الطرق بالتفصيل أدناه:

1. حماية المقارنة الاتجاهية

في خطة حماية المقارنة الاتجاهية، تعتمد آلية الحماية على مقارنة اتجاه تدفق الطاقة أثناء العطل في طرفي خط النقل. تعمل الأجهزة الحامية فقط عندما يكون تدفق الطاقة في كل من طرفي الخط يسير من الشريط العام نحو الخط. بعد مقارنة الاتجاهات، يقوم جهاز الاستشعار الناقل بتوصيل معلومات حول كيفية استجابة أجهزة الاستشعار الاتجاهية في الطرف الآخر لحدث قصير الدائرة.

تعمل الأجهزة الحامية الموجودة في كلا طرفي الخط معًا لعزل العطل عن الشريط العام. في حالة العطل الداخلي داخل القسم المحمي، يكون تدفق الطاقة في الاتجاه الحامي. وعلى العكس، في حالة العطل الخارجي، يكون تدفق الطاقة في الاتجاه المعاكس. أثناء العطل، يتم نقل إشارة بسيطة عبر جهاز الاستشعار الناقل من طرف الخط إلى الآخر. يمكن تصنيف أنظمة حماية الأجهزة الحامية المستخدمة لحماية خطوط النقل بشكل رئيسي إلى نوعين:

• خطة حماية منع الناقل: هذه الخطة تقييد عمل الجهاز الحامي. تعمل عن طريق منع العطل قبل أن يدخل القسم المحمي من النظام الكهربائي. تعتبر خطة حماية منع الناقل مرموقة لموثوقيتها، حيث تحمي بشكل فعال معدات النظام من الأضرار المحتملة.

• خطة حماية السماح بالمنع: على عكس خطة المنع، تسمح هذه الخطة للتيار العطل بدخول القسم المحمي من النظام.

2. حماية المقارنة الطورية للناقل

تركز نظام حماية المقارنة الطورية للناقل على مقارنة العلاقة الطورية بين التيار الداخل إلى منطقة الاستشعار والتيار الخارج من القسم المحمي. من الجدير بالذكر أنها لا تتضمن مقارنة قيم هذه التيارات. توفر هذه طريقة الحماية الحماية الرئيسية أو الأولية، ولذلك فمن الضروري تكملتها بحماية احتياطية. يوضح الرسم البياني لنظام حماية المقارنة الطورية للناقل في الشكل المقدم أدناه.

عملية ومزايا حماية التيار الناقل

توفر محولات التيار (CTs) المثبتة على خط النقل الطاقة لمجموعة. تقوم هذه المجموعة بتحويل التيار الخرج من محولات التيار إلى فولتية خرج جيبية أحادية الطور. يتم تغذية هذه الفولتية لكل من جهاز إرسال التيار الناقل والمقارن. وبالمثل، يتم توجيه خرج جهاز استقبال التيار الناقل أيضًا إلى المقارن. يلعب المقارن دورًا مهمًا في التحكم في تشغيل جهاز حماية مساعد، والذي بدوره يثير فتح مفتاح دائرة خط النقل عند الحاجة.

مزايا حماية التيار الناقل

تقدم خطط حماية التيار الناقل العديد من المزايا الهامة، والتي تُدرج أدناه:

• تشغيل سريع ومتزامن لمفاتيح الدائرة: أحد المزايا الرئيسية هو القدرة على تحقيق فتح سريع ومتزامن لمفاتيح الدائرة في كلا طرفي خط النقل. يعمل هذا التنسيق على عزل العيوب بشكل فوري، مما يقلل من مدة الظروف غير الطبيعية في النظام الكهربائي.

• إزالة العيوب بكفاءة: يتميز النظام بعملية إزالة العيوب السريعة. من خلال قطع تدفق تيار العطل بسرعة، يمنع بشكل فعال الأثر الشديد على النظام الكهربائي، مما يقلل من خطر تلف المعدات ويحافظ على استقرار النظام.

• إشارة متكاملة: تلغي حماية التيار الناقل الحاجة إلى أسلاك إشارة منفصلة. بدلاً من ذلك، يتم استخدام خطوط الطاقة نفسها لإرسال الطاقة الكهربائية وإشارات الاتصال. يبسط هذا التصميم العام للنظام، ويقلل من تكاليف التركيب، ويقلل من احتمال تداخل الإشارات من مصادر خارجية.

• فتح فائق السرعة: يمكّن من فتح مفاتيح الدائرة في كلا طرفي الخط خلال دورة واحدة إلى ثلاث دقات. يعد هذا الوقت الاستجابة الفائق السرعة حاسمًا لحماية الأنظمة الكهربائية الحديثة ذات السعة العالية وضمان توفير الكهرباء بشكل موثوق.

• توافق مع المعدات الحديثة: يعتبر نظام حماية التيار الناقل متوافقًا للغاية مع مفاتيح الدائرة الحديثة ذات السرعة العالية. يسمح هذا التوافق بتشغيل أكثر كفاءة وموثوقية، مما يعزز الأداء العام وقدرات الحماية للشبكة الكهربائية.

• تطبيقات متنوعة: تاريخيًا، تم استخدام تقنية الناقل لخطوط الطاقة لأغراض مختلفة، بما في ذلك التحكم الرقابي، الاتصالات الهاتفية، التlemetry، والحماية. يجعل هذا التنوع منها أداة قيمة في أنظمة الطاقة الكهربائية، مما يسمح بدمج سلس لعدة وظائف ضمن البنية التحتية الواحدة.