تنسيق الأجهزة المعادة للتشغيل والمقسمات في شبكات التوزيع

تنسيق إعادة التوصيل والتقسيم في شبكات التوزيع

أجهزة إعادة التوصيل الأوتوماتيكية وأجهزة التقسيم الأوتوماتيكية (أو أجهزة إعادة التوصيل والتقسيم بشكل مختصر) هي أجهزة أوتوماتيكية نسبية وكاملة وموثوقة للغاية. يمكنها ليس فقط القضاء على الأعطال العابرة بطريقة موثوقة وسريعة، ولكن أيضًا تقليل نطاق انقطاع الكهرباء الناجم عن الأعطال الدائمة. بما أن أجهزة إعادة التوصيل والتقسيم تستخدم في شبكات التوزيع، فإنها تستطيع اختيارياً وإزالة فعالة للأعطال العابرة لمنعها من التطور إلى أعطال دائمة ويمكنها أيضًا عزل الأعطال الدائمة، وبالتالي تحسين موثوقية إمداد الطاقة بشكل كبير.

1. الوظائف والميزات لأجهزة إعادة التوصيل الأوتوماتيكية

جهاز إعادة التوصيل الأوتوماتيكي هو جهاز أوتوماتيكي يحتوي على وظائف الحماية والكشف والتحكم. لديه منحنيات خصائص زمنية - كهربائية مع حدود زمنية مختلفة ووظيفة إعادة التوصيل المتعددة. إنه نوع جديد من الأجهزة الكهربائية المتكاملة الكهروميكانيكية التي تجمع بين قاطع الدائرة وحماية الريلاي والآلية التشغيلية. يمكنه اكتشاف تلقائي للتيار عبر الدائرة الرئيسية لإعادة التوصيل. عند تأكيد وجود تيار عطل، يقوم بإيقاف التيار العطل تلقائيًا بعد فترة زمنية معينة وفقًا للحماية الزمنية العكسية ويقوم بإعادة التوصيل عدة مرات حسب الحاجة لاستعادة إمداد الطاقة للخط. إذا كان العطل عابرًا، سيعود الخط إلى إمداد الطاقة الطبيعي بعد إعادة التوصيل بواسطة جهاز إعادة التوصيل؛ وإذا كان العطل دائمًا، وبعد أن يكمل جهاز إعادة التوصيل عدد عمليات إعادة التوصيل المحددة مسبقًا (عادة 3 مرات) ويؤكد أن خط العطل هو عطل دائم، فإنه سيقفل تلقائيًا ولن يزود الخط المعيب بالطاقة حتى يتم إزالة العطل وإطلاق القفل اليدوي لإعادة حالة التشغيل الطبيعية.

الميزات والوظائف الخاصة بأجهزة إعادة التوصيل هي كالتالي:

• من حيث أداء الفصل، تحتوي أجهزة إعادة التوصيل على وظائف مثل قطع تيارات القصر، وإجراء عمليات إعادة التوصيل المتعددة، واختيار التنسيق التتابعي لخصائص الحماية، وإعادة ضبط نظام الحماية.

• يتكون جهاز إعادة التوصيل بشكل أساسي من غرفة إطفاء القوس، والآلية التشغيلية، ونظام التحكم، ولفيفة الإغلاق، وغيرها من الأجزاء.

• جهاز إعادة التوصيل هو جهاز تحكم محلي. من حيث خصائص الحماية والتحكم، فإنه يحتوي على وظائف مثل الكشف الذاتي عن الأعطال، وتقييم طبيعة التيار، وتنفيذ عمليات التبديل، ويمكنه العودة إلى الحالة الأولية، وتخزين عدد العمليات، وإكمال اختيار تسلسل العمليات مثل قفل الإغلاق. بالنسبة لأجهزة إعادة التوصيل المستخدمة على الخطوط، لا يوجد جهاز تشغيل إضافي، وقوة التشغيل تؤخذ مباشرة من الخط العالي الجهد. أما بالنسبة لأولئك المستخدمين في المحطات الفرعية، هناك تغذية كهربائية منخفضة الجهد لفتح وإغلاق الآلية التشغيلية.

• تعتبر أجهزة إعادة التوصيل مناسبة لطرق تركيب خطوط التوزيع الخارجية ويمكن تركيبها إما في المحطات الفرعية أو على أنواع مختلفة من الأعمدة.

• عدد عمليات القفل، وخواص سرعة الفتح، وتسلسل عمليات إعادة التوصيل لأجهزة إعادة التوصيل المختلفة عادة ما تكون مختلفة. خاصيتها النموذجية البالغة 4 عمليات فصل و3 عمليات إعادة توصيل هي: الفصل → (T₁) الإغلاق - الفصل → (T₂) الإغلاق - الفصل → (T₃) الإغلاق - الفصل، حيث T₁ و T₂ قابلان للتعديل وتختلف باختلاف المنتجات. يمكن تعديل عدد عمليات إعادة التوصيل وفترة الفاصلة بين عمليات إعادة التوصيل وفقًا للحاجة أثناء التشغيل.

• يتم استخدام خصائص زمنية عكسية لفصل الأعطال بين الأطوار لأجهزة إعادة التوصيل للتناسق مع خصائص الأمبير - الوقت للمقاومات القابلة للصهر (لكن الفصل الأرضي لأجهزة إعادة التوصيل الإلكترونية عادة ما يستخدم وقتًا محددًا). تحتوي أجهزة إعادة التوصيل على نوعين من منحنيات الأمبير - الوقت: سريع وبطيء. عادةً، تعمل عملية الفصل الأولى وفقًا للمنحني السريع بحيث يمكنها قطع تيار العطل خلال 0.03 - 0.04 ثانية. بالنسبة لعمليات الفصل اللاحقة، يمكن اختيار منحنيات الأمبير - الوقت المختلفة وفقًا لاحتياجات التناسق الحامي.

2. الوظائف والميزات لأجهزة التقسيم الأوتوماتيكية

جهاز التقسيم هو جهاز حماية أوتوماتيكي يستخدم في نظام التوزيع لعزل الجزء المعيب من الخط. يتم استخدامه عادةً بالتعاون مع جهاز إعادة التوصيل الأوتوماتيكي أو قاطع الدائرة. لا يمكن لجهاز التقسيم قطع تيارات العطل. عندما يحدث عطل في جزء مقسم من الخط، يعمل جهاز إعادة التوصيل الاحتياطي أو قاطع الدائرة التابع لجهاز التقسيم، ويبدأ وظيفة العد في جهاز التقسيم بجمع عدد عمليات الانفصال لجهاز إعادة التوصيل. عندما يصل جهاز التقسيم إلى عدد العمليات المسجل مسبقًا، سيقوم بالانفصال تلقائيًا في اللحظة التي ينفصل فيها الجهاز الاحتياطي لقطع الجزء المعيب من الخط. يقوم جهاز إعادة التوصيل بإعادة التوصيل مرة أخرى لاستعادة إمداد الطاقة للخطوط الأخرى. إذا لم يصل عدد عمليات الانفصال لجهاز إعادة التوصيل إلى عدد العمليات المسجل مسبقًا لجهاز التقسيم وتم إزالة العطل، سيتم اختفاء العدد المجموع في جهاز التقسيم تلقائيًا بعد فترة من الزمن، ويعود إلى الحالة الأولية.

تُقسم أجهزة التقسيم إلى نوعين حسب عدد الأطوار: أحادي الطور وثلاثي الطور. حسب طريقة التحكم، تُقسم إلى التحكم الهيدروليكي والتحكم الإلكتروني. تستخدم أجهزة التقسيم ذات التحكم الهيدروليكي العد الهيدروليكي، بينما تستخدم أجهزة التقسيم ذات التحكم الإلكتروني العد الإلكتروني. الوظائف والميزات الرئيسية لأجهزة التقسيم الأوتوماتيكية هي كالتالي:

• لأجهزة التقسيم وظيفة العد التلقائي لعدد عمليات الانفصال للجهاز الحامي العلوي.

• لا يمكن لأجهزة التقسيم عزل تيارات العطل، ولكن يمكنها قطع الأعطال الدائمة للخطوط بالتعاون مع أجهزة إعادة التوصيل. بما أنها يمكنها عزل تيارات الحمل الكامل، يمكن استخدامها كمفتاح تحميل يدوي.

• يمكن لأجهزة التقسيم القيام بالانفصال الأوتوماتيكي واليدوي. بعد الانفصال، يكون في حالة القفل ويمكن استعادة إمداد الطاقة فقط من خلال الإغلاق اليدوي.

• يحتوي جهاز التقسيم على ملف تفجير متصل بالدائرة الرئيسية بشكل متسلسل، ويمكن تغيير التيار الأدنى للعمل بتغيير الملف.

• لا يوجد اتصال ميكانيكي أو كهربائي بين جهاز التقسيم وجهاز إعادة التوصيل، ولا يوجد قيد على موقع التركيب.

• لا يحتوي جهاز التقسيم على خصائص الأمبير - الوقت، مما يجعل له مزايا خاصة في الاستخدام. على سبيل المثال، يمكن استخدامه في الحالات التي تكون فيها منحنيات خصائص الحماية للجهازين قريبة جداً، مما يعوض عن العيب الذي لا يمكن تحقيق التناسق أحياناً حتى بإضافة خطوات في نظام الحماية المتعدد المستويات.

3. التعاون بين أجهزة إعادة التوصيل وأجهزة التقسيم

يمكن للعمل التعاوني بين أجهزة إعادة التوصيل وأجهزة التقسيم تحقيق إزالة الأعطال العابرة والعزلة للأعطال الدائمة وضمان إمداد الطاقة الطبيعي للشرائح غير المعيبة من الخط. بسبب الاختلاف في الوظائف بين أجهزة إعادة التوصيل وأجهزة التقسيم، يجب أولاً تحديد تخطيط الشرائح للخط بشكل معقول وفقًا لظروف التشغيل النظامية لتحسين درجة الأتمتة في خطوط التوزيع ومعززة موثوقية إمداد الطاقة. هيكليته النموذجية موضحة في الشكل 1.

نظرًا للنظرية، يجب اعتبار كل نقطة فرع على الخط كنقطة تقسيم. بهذه الطريقة، حتى لو حدث عطل دائم على خط فرعي قصير نسبيًا، يمكن اختيارياً تقسيمه، مع الحفاظ على إمداد الطاقة الطبيعي للشرائح الأخرى. ومع ذلك، بسبب القيود الاقتصادية وظروف التشغيل، غالبًا ما يكون من المستحيل تحقيق هذا. لذلك، يجب التحرك من الواقع والتكييف مع الظروف المحلية. سواء كانت أجهزة إعادة التوصيل أو أجهزة التقسيم هي أجهزة ذكية ذات العديد من المزايا مثل درجة عالية من الأتمتة. ومع ذلك، يمكن أن تلعب أدوارها فقط عند استخدامها بالتنسيق الصحيح. لذلك، يجب اتباع المبادئ التنسيقية التالية:

• يجب ربط جهاز التقسيم بشكل متسلسل مع جهاز إعادة التوصيل وتثبيته على الجانب المرفق لجهاز إعادة التوصيل.

• يجب أن يكون جهاز إعادة التوصيل الاحتياطي قادرًا على اكتشاف ورد فعل على أصغر تيار عطل ضمن نطاق حماية جهاز التقسيم.

• يجب أن يكون التيار البدء لجهاز التقسيم أقل من أصغر تيار عطل ضمن نطاق حمايته.

• يجب أن تلبي تصنيفات الثبات الحراري والثبات الديناميكي لجهاز التقسيم المتطلبات.

• يجب أن يكون التيار البدء لجهاز التقسيم أقل من 80% من أصغر تيار انفصال للحماية الاحتياطية وأكبر من القيمة القصوى المتوقعة للتيار الأحمالي.

• يجب أن يكون عدد مرات التسجيل لجهاز التقسيم أقل بمقدار مرة واحدة على الأقل من عدد مرات الانفصال للحماية الاحتياطية قبل القفل.

يجب أن يكون وقت الذاكرة لجهاز التقسيم أكبر من مجموع الوقت المتراكم لفصل الأعطال (TAT) للحماية الاحتياطية. مجموع الوقت المتراكم (TAT) لعملية الحماية الاحتياطية هو مجموع وقت حمل تيار العطل لكل عطل في تسلسل الحماية الاحتياطية والفترة الزمنية لإعادة التوصيل. بما أن جهاز التقسيم لا يحتوي على خصائص الأمبير - الوقت، فإن التنسيق بين جهاز إعادة التوصيل وجهاز التقسيم لا يتطلب دراسة منحنيات الحماية.

يتم ضبط جهاز إعادة التوصيل الاحتياطي ليقفل بعد 4 عمليات انفصال. يمكن أن تكون هذه العمليات مزيجًا من أي وضع تشغيل سريع وبطيء (أو مؤخر)، ويتم اختيار عدد مرات الضبط لجهاز التقسيم كـ 3 مرات. إذا حدث عطل دائم على الخط على الجانب المرفق لجهاز التقسيم، سيقوم جهاز التقسيم بالانفصال لعزل العطل قبل إعادة التوصيل الثالث لجهاز إعادة التوصيل، ثم يقوم جهاز إعادة التوصيل بإمداد الطاقة للخط غير المعيب. إذا كانت هناك أجهزة تقسيم أخرى مركبة بشكل متسلسل، يجب أن يكون عدد مرات القفل التي تم ضبطها بها أقل بشكل متدرج.

عند حدوث عطل على الخط على الجانب المرفق لجهاز التقسيم الأخير، يعمل جهاز إعادة التوصيل. تقوم جميع أجهزة التقسيم المتصلة بشكل متسلسل بتسجيل عدد مرات انفصال جهاز إعادة التوصيل. بعد أن يصل جهاز التقسيم الأخير إلى عدد مرات العمل، يقوم بالانفصال لعزل العطل، ثم يقوم جهاز إعادة التوصيل بإعادة التوصيل لربط الخط غير المعيب واستعادة إمداد الطاقة الطبيعي. أجهزة التقسيم التي لم تصل إلى عدد مرات العد ستستعيد الحالة الأولية بعد فترة إعادة الضبط المحددة.