زملائي طلاب الخامسة ...مقرر الحماية فصل ثاني "د . زيدان"

المقدمة تعمل جميع عناصر الشبكة و تجهيزاتها عند توتر محدد وتصمم الآلات والخطوط لتتحمل تيارا ً محددا ً و تعرف هذه القيم بالقيم الاسمية للشبكات, إن التغيرات الدائمة للحمولات على الشبكة يؤدي إلى انحراف في القيم الحقيقية للتوتر والتيار والاستطاعة والتردد عن القيم الاسمية, وتعتبر هذه التغيرات طبيعية طالما بقيت ضمن مجال محدد سلفاً, وفي حال تجاوزها لتلك القيم تعمل الشبكة بشروط غير نظامية. أهداف حماية نظم القدرة تأمين خطة حماية متكاملة لتأمين ما يلي: 1- عمل القواطع الآلية بشكل آني لعزل جزء الشبكة المصاب قبل أن تفقد الشبكة استقرارها. 2- تأمين فصل الشبكة من جهة المنبع في حال فشل حماية الجزء المصاب (انتقائية الحماية). 3- تأمين حماية رديفة للحماية الأساسية. 4- تأمين حماية خاصة بكل عنصر من عناصر الشبكة (خطوط نقل – مولدات – محوله). هذا ولقد كان من المهم معرفة التغيرات الكهربائية المرافقة لظهور كل عطل على الشبكة وبالتالي تحديد وظيفة الحاكمة اللازمة للتحسس والكشف عن دارة القصر في عناصر الشبكة المحمية. الظواهر المرافقة لظهور عطل على الشبكة : 1- تزايد قيم التيار (Imax) وانخفاض قيمة التوتر (Vmin). 2- تغيرات قيم الممانعة الظاهرية حيث تتناقض قيم الممانعة الظاهرة بشكل فجائي لحظة حدوث العطل وهو معيار أساسي في حماية الخطوط . 3- ظهور المركبات المتناظرة. 4- عدم توازن تيار الدخل والخرج في عنصر الشبكة (الحماية التفاضلية). يتم حماية نظام القدرة الكهربائية بمجموعة كبيرة من حواكم الحماية المختلفة الوظائف والأنواع التي يتم تغذيتها أما بالتيار أو بالتوتر أو بالتيار والتوتر معا من محولات التيار ومحولات التوتر التي تختلف عن محولات الاستطاعة وهي تصنف أما حسب الجيل أو حسب الوظيفة. ومهما كانت الحاكمة المستخدمة ومن أي نوع فإنها يجب إن تحقق مجموعة من المتطلبات. ومن أهم هذه المتطلبات : 1- سرعة الاستجابة: response أي على الحاكمة وعند تحسسها لعطل ما إن تقوم بالفصل بأسرع زمن ممكن أي بدون تأخير زمن مما يؤمن حماية للتجهيزات الكهربائية مهما كان نوع هذا العطل. ويمكن التمييز بين الحوا كم من خلال سرعة استجابتها للأعطال مثلا: الحوا كم التي تحوي عناصر دوارة تملك اكبر زمن فصل لان هذه العناصر ذات عطالة كبيرة تحول دون الفصل السريع لهذا النوع من الحواكم لذلك تم اللجؤ إلى الاستغناء عن هذه الحوا كم بحواكم أخرى لا تحوي عناصر دوارة. 2- الوثوقية : Reliability وهي تعني الاستمرار في العمل مع المحافظة على أداء التجهيزات ضمن الشروط الفنية وهي ترتبط بشكل أو بآخر بعلم الاحتمالات. ويجب تأمينها ضمن حدود معينة وان زيادة الوثوقية تترافق مع زيادة التكاليف لذلك تجرى عادة مقارنة اقتصادية تبين الجدوى من زيادة الوثوقية حسب الجهاز الذي تتم حمايته. 3- الحساسية: Sensitivity أي يجب إن تكون الحاكمة المستخدمة لحماية جهاز ما ذات حساسية عالية لأي عطل قد يحصل على هذا الجهاز من خلال سرعة القياس والمقارنة مع القيم المعيارية التي يتم تعيير الحاكمة عليها قبل وضعها في الخدمة وبعض وضعها حيث تقوم بأخذ القيم من محولات التيار والتوتر ومن ثم تقرر فيما إذا كان هناك عطل أم لا. 4- الانتقائية: Selectivity يجب إن تتميز الحاكمة بالانتقائية إي إنها بعد إن تأخذ القيم من محولات التيار والتوتر وتقرر فيما إذا كان هناك عطل أم لا وعند وجود عطل فأنها يجب إن تقوم بفصل الجزء المعطل تحديدا دون إن تقوم بفصل كامل نظام القدرة بما يؤمن استمرارية في تغذية بقية المستهلكين الذين يبعدون عن العطل مما يرفع من كفاءة المنظومة الكهربائية . ظهرت الحواكم وتطورت بالتدريج ويمكن تصنيفها إلى ثلاثة أجيال: الجيل الأول: الحواكم الكهرميكانيكية Electromechanical relay وهي مازالت مستخدمة في الخدمة وبفعالية جيدة. لها وثوقية قليلة نسبيا ًبسبب العطالة حيث أنها تحوي عناصر متحركة (نوابض ووشائع وملفات) ويوجد في هذا النوع من الحواكم تأخير زمني بسبب الأجزاء المتحركة التي تنشأ عنها العطالة حيث أن تحرك الذراع وانجذابه وغيرها يحتاج لزمن. الجيل الثاني: الحاكمة الالكترونية Static relay مكونة من عناصر (ترانزسيستور ديود زينر) وغيرها من العناصر تعمل بأداء جيد بدون عناصر متحركة لذلك تسمى "static relay" عيبها هو تغير خواص العناصر مع تغير درجة الحرارة, تتغذى بالتيار والتوتر بشكل مستمر لذلك فالعناصر الالكترونية ستسخن وتتغير خواصها ويتغير أداء الريليه, ومن مميزاتها : أ‌- سرعة الاستجابة: لعدم وجود عناصر ذات عطالة وتؤمن استجابة بوقت اقل من(20sec) . ب‌- ضعف استهلاكها للطاقة الكهربائية. ت‌- صغر حجمها. الجيل الثالث: الحواكم الرقمية: هذا النوع هو الأحدث والأكثر سرعة من بين جميع الأنواع حيث تقوم الحواكم في هذا النوع بفصل العطل بزمن صغير جدا والحاكمة الواحدة قد تستخدم لعدة أنواع من الأعطال ولعدة تجهيزات. أنواع الحماية الكهربائية المستعملة في النظم الكهربائية حماية التيار Current Protection تتألف هذه الحماية من مجموعة من حاكمات شدة التيار تعمل عندما تزداد قيمة التيار المار في الدارة المحمية عن القيمة الحدية المعيرة عليها الحاكمة وتسمى تيار الإقلاع Ipr ويكون تيار الإقلاع بالنسبة للحاكمة حيث Nct نسبة تحويل محولات التيار التي تغذي حاكمة التيار. وبما أن الحاكمة تعمل عندما يكون حيث يمثل I التيار في الدارة المحمية، فإنها تسمى حماية أعظمية. ولكي لا تعمل حماية التيار في حالة التشغيل النظامية فإن قيمة تيار إقلاع للحماية يجب أن يكون أكبر من قيمة التيار النظامي وأكبر من قيمة تيار الحمل الأعظمي , تعتبر حماية التيار حماية بسيطة ولكنها غير انتقائية أي أن زيادة التيار بفعل قصر ما خارج المنطقة المحمية يؤدي إلى عملها في الوقت الذي يجب أن لا تعمل، لذلك يضاف للحماية عناصر أخرى تؤمن الإنتقائية مثل استعمال حاكمات زمنية. ويمكن أن تكون هذه الحماية حماية أصغرية كما في حالة انقطاع دارة التهيج في المولدات. حماية التوتر Voltage Protection يمكن أن تكون هذه حماية أصغرية أو حماية أعظمية. تعمل هذه الحماية عند انخفاض التوتر إلى قيمة أقل من القيمة المعيرة عليها في حالة الحماية الأصغرية أو عند ارتفاع التوتر إلى قيمة أكبر من القيمة المعيرة في خالة الحماية الأعظمية. تعمل حاكمات التوتر الأصغري عندما تنخفض قيمة التوتر في الدارة المحمية إلى قيمة أقل من القيمة المحددة لتوتر تشغيل الحماية Upk. وحتى لا تعمل الحماية في حالات التشغيل النظامية يجب أن تتحقق العلاقة أي يجب أن يكون توتر تشغيل الحماية أصغر من التوتر النظامي لعمل الدارة المحمية وأصغر من أي توتر عمل نظامي يمكن أن يظهر عند استثمار الدارة , . يعطى توتر قلاع الحاكمة بالرمز حيث ntt نسبة تحويل محولات التوتر التي تربط مع أجهزة الحماية. تعتبر حماية التوتر غير انتقائية وذلك لأن ظهور أي قصر دارة يمكن أن يؤدي إلى هبوط التوتر في مناطق مختلفة في الشبكة خارجة عن المناطق التي تحميها الحماية. الحماية الاتجاهية : Directional Protection تعمل هذه الحماية عندما يظهر اختلاف في فرق الصفحة بين التوتر والتيار ضمن الشبكة المراد حمايتها. يفترض في حماية الشبكات اتجاه معين لجريان التيار في نقطة ما و في لحظة ما من لحظات التشغيل النظامية. ويمكن وضع قيمة هذه التيارات بجانب أسهم الاتجاه بشكل قيم عقدية وليس آنية. يبين الشكل التالي المخطط الشعاعي لتيار وتوتر النقطة في الحالة النظامية، ثم حالة ظهور قصر دارة في النقطةK يكون فرق الصفحة في الحالة النظامية .أما في حالة القصر فان يختلف عن الحالة الأولى بمقدار º180 تقريبا . وهكذا عند ظهور القصر أو العطل على الخط L1 فإن اختلافاﹰ كبيراﹰ في فرق الصفحة سوف يظهر بين التوتر والتيار في إحدى أطراف الخط وهذه الحقيقة العملية تستخدم لتشغيل الحمايات الاتجاهية. يمكن أن تكون الحماية الاتجاهية انتقائية, وتستعمل أيضا في التطبيقات حاكمات اتجاهية خاصة تعمل عند تغيير اتجاه الاستطاعة كحماية إضافية مع أنواع أخرى لتأمين الانتقائية وهي تعتبر من أنواع الحماية المركبة. الحماية التفاضلية: Differential Protection تعمل هذه الحماية عندما يظهر اختلاف بين قيمتي التيار في طرفي المنطقة المحمية كما في الشكل حيث تتحقق في حالة التشغيل النظامية العلاقة التالية بين التيارات في أطراف المنطقة المحمية: ولكن عندما يظهر عطل أو قصر دارة داخل المنطقة المحمية، مثلاﹰ في النقطة K2 فإن فرق قيمة التيارات لن يساوي الصفر : وتعتبر هذه الحماية انتقائية فهي تميز بين الأعطال داخل المنطقة المحمية والأعطال خارج المنطقة المحمية، مثل ظهور القصر في النقطة k1 فهي لا تعمل. يمكن اختيار تيار إقلاع هذه الحماية بقيمة أصغر من قيمة التيار النظامي مما يجعلها حماية ذات حساسية عالية. تعتبر هذه الحماية حماية مركبة أيضا، لأنها تحتاج إلى قيمتين للتيار على طرفي المنطقة المحمية لكي تعمل. حماية المسافة:Distance Protection يحقق هذا النوع من الحمايات باستخدام حاكمة المسافة والتي تعمل عندما تنقص قيمة ممانعة الدارة المحمية عن القيمة المعيرة عليها الحاكمة. تكون قيمة ممانعة الدارة المحمية كبيرة في حالة التشغيل النظامية بالنسبة لحالات التشغيل غير النظامية، عند حدوث قصر في الدارة المحمية تصبح قيمة التيار المار في الدارة المحمية كبيرة جداﹰ فيما تتناقص قيمة التوتر أي أن قيمة النسبة U/I تصغر كثيرا وهذا يعني أن ممانعة الدارة تصبح أصغر بكثير وعندئذ تعمل الحماية، فلذلك فهي تعتبر حماية أصغريه. عند اختيار قيمة محددة لزمن الإقلاع و للممانعة يمكن أن تحقق الحماية انتقائية جيدة في التشغيل. تعتبر هذه الحماية من الحمايات المركبة. الحماية بواسطة المرشحات: Protection by Filters من المعروف أن في حالة حدوث أعطال غير متناظرة تظهر في الشبكة مركبات متناظرة عكسية للتوترات والتيارات, وفي حال حدوث أعطال مع الأرض تظهر المركبات الصفرية، ويمكن باستعمال مرشحات خاصة استخلاص هذه المركبات وقياسها وربط الحاكمات إليها ويمكن أن نؤمن حماية للشبكة تجاه هذا النوع من الأعطال. من المعروف إحصائيا أن %95 من مجموع الأعطال التي تظهر في الشبكات الكهربائية هي أعطال غير متناظرة ومن هذه الأعطال هناك %10 فقط أعطال بين طورين والباقي أعطال مع الأرض، وبما أنه يمكن تنفيذ مرشحات المركبات الصفرية بسهولة، فإن هذه المرشحات تستعمل بشكل واسع للحماية من الأعطال المصحوبة بقصر مع الأرض. الحماية الحرارية : Thermal Protection يعمل هذا النوع من الحماية عند زيادة الحرارة التي تصاحب عادة ظهور أعطال قصر الدارة أو زيادة الحمل، تستعمل هذه الحماية للمولدات والمحركات الكهربائية وأحيانا للخطوط الكهربائية. الحماية بحاكمات الغاز: Gas Protection - Buchholz تستعمل هذه الحماية فقط للمحولات الكهربائية ذات خزانات الزيت الاحتياطية، وتركب الحاكمات الغازية على الأنبوب الواصل بين حافظة المحول وخزان الزيت الإحتياطي وتعمل هذه الحاكمة عند انطلاق الغازات في حال ظهور أعطال داخل حافظة المحولة. حماية نظم القدرة الكهربائية 1- الحماية بالتيار الزائد الأعظمي هناك متطلبان لعمل هذه الحاكمة : - الأول: الإظهار الصحيح للحظة نشوء العطل في ا لشبكة و هذا ما يمكن تحقيقه بوضع قيمة محددة لتيار التشغيل. - الثاني: الاختيار الصحيح للجزء المعطل (الانتقائية), ولتحقيق ذلك يتم تعير الحماية على أزمنة تشغيل مختلفة تتزايد باتجاه منبع التغذية. شبكة شعاعية مغذاة من جهة واحدة التأخير الزمني : هو زمن تشغيل الحماية من لحظة تزايد التيار وحتى لحظة إعطاء الأمر للقاطع الآلي. يتم اختيار التأخير الزمني وفق التسلسل المبين t3>t2>t1 يتم فصل العطل في النقطة K من خلال فصل القاطع Q1 ويعود الوضع سليماً. لضمان العمل الصحيح وفق ما ذكر أعلاه يجب أن تتألف حماية التيار الزائد من عنصرين: 1- عنصر إقلاع (تشغيل): يتحسس لحظة حدوث القصر أو الخلل على النظام و يقوم بتشغيل الحماية. 2- عنصر تأخير زمني: يؤخر عمل الحماية لتأمين وضمان الانتقائية. لهذه الحوا كم خواص زمنية غير مستقلة المنحني (a). الخواص الزمنية التابعة (a) والمستقلة (b) تعتبر الحماية بالتيار الزائد الأعظمي أكثر أنواع الحمايات بساطة ورخصا ًولذلك فهي تحظى باستخدام واسع في حماية المولدات والمحولات والمحركات وخطوط النقل. توضع الحماية بالتيار الزائد: كلما كانت الحماية أقرب إلى منبع التغذية كلما كانت المنطقة التي تغطيها أثناء حدوث الأعطال أكبر فمن أجل حماية المحول الخافض للتوتر الموضح بالشكل. الوضع (a): لو تم وضع محول التيار CT والحاكمة CR من جهة التوتر العالي أي من جهة منبع التغذية عندها سيدخل ضمن منطقة الحماية كل من الكابل وأقطاب وملفات المحول إضافة إلى القاطع Q2 وقضبان تجميع التوتر المنخفض A2. الوضع(b): لو تم وضع محول التيار CT والحاكمة CR من جهة ملف التوتر المنخفض فإن منطقة الحماية لا تشمل إلا القاطع Q2 وقضبان التجميع A2 لذلك يفضل تركيب الحماية بالتيار الزائد الأعظمي من جهة منبع التغذية وأقرب ما تكون إليه. العلاقة مع دارة توصيل التجهيزات الكهربائية والشبكات: في الشكل التالي يخرج من محطة التحويل الرئيسية S خطي كابلات: الأول: يغذي قضيب تجميع لمحطة تحويل S1 غليه محرك M. الثاني: يغذي قضيب تجميع لمحطة تحويل S2 وعليه محول T ومحرك M. تستخدم حمايتين بالتيار الزائد الأعظمي من جهة محطة التحويل S ويمكن عدم استخدام حماية مستقلة للمحرك M الموصول مع المحطة S1 لأنه يدخل في منطقة الحماية I. أما من وجهة نظر صحة فصل الأعطال فإن ذلك غير مهم إذ أن المحرك سوف يفصل عند تعرضه للعطل سواء عمل القاطع Q أم Q1 , كون المحطة S2 تغذي عنصرين أو أكثر فان الحماية يجب أن تراقب ليس فقط من جهة منبع التغذية وإنما على كل العناصر و التجهيزات الكهربائية الموصولة إلى قضبان تجميع المحطة المغذية. من أجل الشبكة الشعاعية المبينة بالشكل التالي والمغذاة من جهة واحدة من محطة التوليد ذات مولدين G1,G2. لحماية المحركات M يركب على كل محرك حماية تيار زائد أعظمي تقوم عند العطل بإعطاء أمر الفصل للقاطع الآلي Q1. بالنسبة للمحول ثلاثي الطور ثلاثي الملفات:تركب حماية بالتيار الزائد الأعظمي عمى كل ملف من ملفاتها. حيث تقوم الحماية المتوضعة على جهة التوتر المنخفض LV بحماية قضبان التجميع A1 بالإضافة إلى إمكانية عملها في حال حدوث عطل على المحرك وعدم عمل الحاكمة التي قبلها أو فشل القاطع Q1 في العمل.فهي إذا أساسية لحماية قضبان التجميع A1 واحتياطية للمحرك. الحماية III أساسية لحماية المحول T2واحتياطية لقضبان التجميع A1,A2. عند عدم وجود IIو IVوعند حدوث عطل على قضيب التجميع A1 يتم فصل المحول من قبل الحماية III وهذا يسبب فصل التغذية عن قضبان التجميع A2 وعن الخط L2 وهذا غير مسموح .ويحدث نفس الشيء عند حدوث عطل على A2 .تركب الحماية 4 من جهة منبع التغذية بحيث تؤثر على القاطع Q6 لفصله وتقوم بحماية الخط L1. الحماية IV أساسية لحماية الخط L1 ولقضبان التجميع A3 واحتياطية للمحول T2 والخط L3 . إن توضع الحماية على إحدى نهايتي الخط فقط له بعض المساوئ في الاستثمار والتي تتمثل في أنه بعد عمل الحماية IV وفصل الخط L1 بواسطة القاطع Q6 فإنه يتوجب معرفة موقع العطل هل هو على الخط L1 أم على قضيب التجميعA3. تركب الحماية VII من جهة ملف التوتر المنخفض LV فقط بحيث تؤثر على القاطع Q7 عند إعطاء أمر الفصل, الحماية VII أساسية للمحول T1 وقضبان التجميع A4واحتياطية للخطين L1,L4. الحماية VIII تركب على المولدات G1,G2, الحماية VIII أساسية للمولدات وقضبان التجميع A5واحتياطية للمحول T1 والخط L5. دارات توصيل عناصر تشغيل الحماية الأعظمية بالتيار الزائد : الدارة الثلاثية الطور: تحتوي هذه الدارة على ثلاث محولات تيار و ثلاثة حواكم تيار. توصل الملفات الأولية لمحولات التيار إلى أطوار العنصر المراد حمايته و توصل الملفات الثانوية بشكل نجمي كما في الشكل السابق. يتم وصل الحواكم ذات الملفات الموصولة بشكل نجمي مع نهايات الملفات الثانوية. يمر في حواكم الدارة الثلاثية الطور نفس تيار الملفات الثانوية لمحولات التيار Ir=I2 لهذا السبب فان عامل الشكل الذي يمثل العلاقة ما بين تيار الحاكمة وتيار الملفات الثانوية يساوي الواحد تستجيب هذه الدارة بنفس الحساسية لكافة أنواع الأعطال بين الأطوار إضافة إلى القصر الأحادي الطور. ومن مساوئ هذه الدارة أنها تملك عدد كبير من التجهيزات والمعدات فهي غالية الثمن. الدارة الثنائية الأطوار: توصل محولات التيار بشكل نجمة غير كاملة, تحتوي هذه الدارة على محولي تيار و حاكمتين كما هو مبين بالشكل: تستجيب هذه الدارة لكافة أنواع القصر بين الأطوار و بسبب كون محولات التيار غير موجودة على كافة الأطوار, فانه لا يمكن استخدام هذه التشكيلة للحماية من العطل الأحادي الطور. تيار تشغيل حواكم التيار للحماية بالتيار الزائد الأعظمي : يتم اختيار تيار تشغيل حواكم الإقلاع بالتيار بحيث تضمن تحقيق الشروط التالية : - عدم تشغيل الحماية عند مرور تيار الحمولة الأعظمي في العنصر المحمي. - أن تعمل الحماية بوثوقية عالية عند حدوث القصر في القطاع المحمي بحيث لا يقل عامل الحساسية عن 1.5. - يجب على الحماية أن تعمل حتى في حالة القصر في المنطقة المجاورة (عمل احتياطي) بحيث لا يقل عامل الحساسية في نهاية المنطقة عن 1.2 . لتحقيق هذه الشروط سندرس سلوك الحماية I المتوضعة في محطة التحويل S1 على الخط L1 وذلك عندما يكون لتيار الحمولة المار في الخط L1 والمساوي لمجموع تيارات أحمال محطات التحويل S2و S3 قيمة أعظمية. عند حدوث قصر في النقطة K على الخط L2 يتجه تيار القصر من منبع التغذية G حتى K أي سيمر في الخط الذي تعرض للقصر وفي الخط السليم L1 في هذه الحالة ستعمل الحماية II المتوضعة على الخط المصاب والحماية I المتوضعة على الخط السليم. بعد فصل الخط المعطل L2 فإن القيمة الأعظمية الجديدة لتيار المحولة قد تكون أكبر بكثير من قيمة التيار قبل العطل بسبب الإقلاع الذاتي للمحركات الكهربائية يتم أخذ زيادة تيار المحولة بسبب إقلاع المحركات من خلال عامل الإقلاع الذاتي K2: Ksh = 1 عامل الشكل عند وصل محولات التيار بشكل نجمة كاملة أو غير كاملة. 3 √ Ksh = عند وصلها بشكل مثلثي أو الوصل إلى فرق تيارات طورين. In التيار الاسمي للمعدات المراد حمايتها. k1 نسبة تحويل محولات التيار. عامل الحساسية = نسبة القيمة الأصغرية لتيار القصر إلى تيار التشغيل التأخير الزمني للحماية بالتيار الزائد الأعظمي: في حالة خواص بتأخير زمني مستقل تكون زيادة الزمن من المستهلك إلى المنبع T2=t1+∆t T3=t2+∆t T5=t4+∆t ∆t=tBK+∆tKT1+∆tKT2+t2a ∆t درجة الانتقائية ويجب أن تكون كافية لتشغيل الحماية وفصل قاطع الجزء المعطل قبل انقضاء التأخير الزمني لحماية الجزء التالي السليم. tBk زمن القاطع من لحظة وصول النبضة إلى وشيعة الفصل وحتى لحظة إطفاء القوس للقواطع الهوائية sec(0.1÷0.08) وللزيتية sec(0.25÷0.08). ∆tKT1 خطأ الحاكمة الزمنية للقسم المعطل والذي يمكن أن يفصل بتأخير زمني أكبر من المحسوب. ∆tKT2 خطأ الحاكمة الزمنية للقسم التالي باتجاه منبع التغذية الذي يمكن أن يعمل بتأخير زمني أقل من القيمة المحسوبة. T2a زمن الإقلاع الذي يأخذ بالاعتبار عدم دقة تعيير الحاكمة الزمنية وخطأ المؤقت الزمني ويؤخذ (0.1-0.15)sec. ∆t sec(0.4÷0.6) عادة حسب نوع القاطع المركب ونوع الحاكمة الزمنية. حماية القطع بالتيار حماية القطع بالتيار الزائد على الخطوط المغذاة من جهة واحدة : هي الحماية بالتيار الزائد ذات العمل المحدودة بحماية القطع بالتيار والتي تعمل في معظم الحالات بشكل لحظي مباشر. لا تعتمد انتقائية عمل حماية القطع بالتيار على التأخير الزمني كما هو الحال في الحماية بالتيار الزائد وإنما تأخذ بالاعتبار عدم تشغيل الحماية نتيجة مرور تيار الحمولة وإنما نتيجة لمرور تيار القصر في نهاية الخط المحمي أو في نقاط محددة. يبين الشكل علاقة تيار القصر مع مسافة القصر: تحدد نقطة تقاطع مستقيم تيار التشغيل مع منحني القصر منطقة عمل الحماية حيث يتضح أن الحماية القطع بالتيار تعمل في المنطقة التي يكون فيها تيار القصر أكبر من تيار التشغيل بحسب عامل حساسية حماية القطع بالتيار الزائد من العلاقة: حيث : Isc1 تيار القصر في النقطة1. Iop تيار التشغيل. يتم اختيار تشغيل حماية القطع بالتيار الزائد اللحظية بحيث لا تعمل عند حدوث أعطال على الخطوط المجاورة أو على المحول المغذى من محطة التحويل, يجب أن يكون تيار التشغيل أكبر من القيمة الأعظمية لتيار القصر على قضبان تجميع المحطة المقابلة أي في النقطة (5) وذلك بحسب العلاقة : Iscmax تيار القصر الأعظمي على قضبان تجميع المحطة المقابلة يمكن لحماية القطع في حالات معينة أن تحمي كامل الخط كما في الشكل استخدام حماية القطع بالتيار الزائد على الخطوط المغذاة من جهة واحدة والتي تغذي محول حيث يتم اختيار تيار تشغيل حماية القطع بحيث لا تعمل عند حدوث العطل على خطوط التوتر المنخفض لذلك فإنه من الضروري أن تستخدم القيمة الأعظمية لتيار القصر على قضبان تجمع التوتر المنخفض (النقطة F) العلاقة السابقة. عند اختيار تيار التشغيل بهذا الشكل فإن حماية القطع اللحظية ستحمي الخط L1 بكامله وبوثوقية عالية إضافة إلى قضبان تجميع جانب التوتر العالي وجزء من لفات المحول . حماية القطع بالتيار الزائد للخطوط المغذاة من جانبين : لكي تعمل حماية القاطع الزائد بشكل انتقائي على الخطوط المغذاة من جانبين كما في الشكل: يجب حساب تيارات التشغيل استنادا ً إلى القيمة الأعظمية لتيار القصر المار في الخط عند حدوث قصر على قضبان تجميع إحدى محطات التحويل, في الشكل التالي يعتبر التيار If1 أكبر تيار مار في الخط عند حدوث القصر في النقطة f1 لذلك فإن تيار تشغيل حمايتي القطع يجب أن تكون متساوية وتحسب كما يلي: يتم تحديد مناطق عمل حماية القطع بالتيار الزائد بشكل بياني كما مر معنا سابقا عن طريق تقاطع المستقيم الموافق لتيار التشغيل top مع منحنيات تعيير تيارات القصير. إضافة إلى الشروط المذكور لاختيار تيار التشغيل لحماية القطع بالتيار الزائد للخطوط المغذاة من جانبين يجب أن يكون تيار التشغيل أكبر من القيمة الأعظمية لتيار القصر على قصيان تجميع المحطة المقابلة وعدم السماح للحماية بالعمل عند القيمة الأعظمية لتيار التأرجح (الاهتزاز) الناتج عن خلل في الاستقرار أو الربط المتزامن للمولدات وعند ذلك تصبح علاقة تيار العمل كما يلي : حيث: Iswmax تيار التأرجح الأعظمي. لا نحتاج في حماية القطع بالتيار الزائد إلى حاكمة زمنية كما هو الحال في حاكمة التيار الزائد. عمل حاكمة التيار الزائد وحاكمة القطع بالتيار الزائد معا: يعطي استخدام حماية القطع بالتيار الزائد إمكانية الإسراع في فصل الأعطال المترافقة بتيارات قصر كبيرة والتي تسبب انخفاض كبير في التوتر على قضبان تجميع محطة التحويل وبذلك انخفض التأخير الزمني لحماية التيار الزائد. يبين الشكل عمل حاكمة الحماية بالتيار الزائد مع حماية القطع. بمزج حماية القطع مع الحماية بالتيار الزائد نحصل على حماية بالتيار الزائد المتدرج. وهي تتضمن قطع بالتيار كمنطقة أولى حيث تعمل الحماية بالتيار الزائد كمنطقة ثانية تعمل بتأخير زمني. الحماية بالتيار الزائد من القصر الأحادي في الشبكات ذات النقاط النجمية المؤرضة: يترافق القصر الأحادي الطور في هذه الشبكات بمرور تيارات كبيرة وعلى الحماية في مثل هذه الشبكات إعطاء أمر بالفصل وليس إعطاء إشارة. يبين الشكل دارة الحماية بالتيار الزائد من القصر الأحادي الطور. دارة التحكم دارة التيار تحوي هذه الحماية على حاكمة الإقلاع بالتيار الزائد KAO وعلى حاكمة زمنية للتأخير الزمني KR وريليه إشارة KH وتوصل حاكمة التيار إلى الملف الثانوي لمحولات التيارTA الموصلة إلى مجموع تيارات الأطوار الثلاثة (دارة مرشح صفري) حيث إن مجموع التيارات الثانوية يساوي تيار القصر الثانوي عند حدوث قصر أحادي وهو التيار الذي يمر عبر الحاكمة مما يؤدي إلى تشغيلها. يبين الشكل دارة الحماية من القصر بين الأطوار والقصر الأحادي. يبين الشكل الحماية من القصر بين الأطوار. حيث إن استخدام حواكم التيار في الأطوار الثلاثة يجعل الحماية تعمل ليس فقط عند حدوث قصر بين الأطوار و إنما أيضا عند حدوث قصر أحادي الطور. وبما أن تيار التشغيل لهذه الحماية محسوب بالأخذ بالاعتبار الإقلاع الذاتي على إن لا تعمل الحاكمة بسبب تيار الحمولة الأعظمي ولكنها قد تكون غير حساسة بشكل كاف للقصر الأحادي الطور ولذلك يفضل لحالات القصر الأحادي استخدام دارة مرشح المركبة الصفرية وفي هذه الحالة يمكن ضمان حساسية كبيرة. نتيجة لعدم تطابق مواصفات محولات التيار فان محصلة التيارات الثانوية عند مرور تيار الحمولة أو تيار القصر الثنائي أو الثلاثي الطور تكون غير مساوية للصفر ولذلك سيمر في الحاكمة تيار عدم التوازن الذي يمثل محصلة تيارات المغنطة لمحولات التيار أي: Itotal =Iamay +Ibmay+Icmay عند مرور تيارات الحمولة يكون لتيار عدم التوازن قيمة صغيرة ولكنه يزداد بشكل كبير عند حدوث قصر بين الأطوار مما قد يسبب عمل غير متوقع للحماية من القصر الأحادي. الحماية التفاضلية الطولانية تنفذ الحماية التفاضلية الطولانية بوضع محولات تيار ذات نسب تحويل متماثلة من جهتي العنصر المراد حمايته كما في الشكل. في حالتي القصر الخارجي وحالة العمل الطبيعية يكون للتيار II اتجاهات مختلفة بالنسبة لقضبان تجميع المحطات. فالنسبة للمحطة A تكون متجهة من قضبان التجميع لمحطة B فيتجه من الخط باتجاه القضبان. توصل الملفات الثانوية لمحولات التيار TA2,TA1 فيما بينها بواسطة نواقل وفق دارة تفاضلية كما هو مبين في الشكل السابق في هذه الدارة وعند مرور تيار عابر (تيار الحمولة أو تيار قصر) سيمر بشكل دائم في النواقل تيار مساوي بالقيمة لتيار الثانوي لمحولات التيار: لذلك تسمى هذه الدارة بدارة التيار الدائر. يتم وصل ملف حاكمة التيار CR على التفرع مع الملفات الثانوية لمحولات التيار الذي يشكل مع محولات التيار الحماية التفاضلية. بما إن الحاكمة لا تتأثر عندما يمر تيار القصر الخارجي أو الحمولة فان التيار المار في الملف التفاضل للحاكمة التفاضلية معدوم ولا تتأثر الحماية في مثل هذه الحالات نستنتج من ذلك إن هذه الحماية وكونها لا تتأثر بالقصر على العناصر المجاورة للمنطقة المحمية فأنها لا تحتاج إلى تأخير زمني أي أنها تعير استناد إلى مبدأ عملها حماية صفة انتقائية. تأثير تيارات المغنطة لمحولات التيار: I2mag, I1mag تيار التمغنط لمحولات التيار TA2,TA1 وبالتعويض في العلاقات السابقة. وبالتالي عند مرور تيار قصر خارجي في الخط المنحني فان التيار المار في الملف التفاضلي يكون مساويا لفرق بين تيارات المغنطة لمحولات التيار وبالتالي سيمر في الحاكمة التفاضلية تيار عدم التوازن والذي ينشا بسبب أخطاء محولات التيار بنسبة التحويل أو الزاوية وحتى لا تعمل الحماية التفاضلية بشكل كاذب نتيجة لتيارات عدم التوازن. فان تيار تشغيل الحماية يجب إن يكون اكبر من القيمة الأعظمية لتيار عدم التوازن وذلك عند حدوث قصر خارجي. Iunbmax القيمة الأعظمية لتيار عدم التوازن عند حدوث قصر خارجي. يلاحظ من الحالتين السابقتين (b) و(a) إن الحاكمة التفاضلية تعمل بكامل تيار القصر وهذا يجعلها تمتلك حساسية عالية. يسمى الجزء المحصور بمحولات التيار بمنطقة العمل للحماية التفاضلية. إحدى أهم الخصائص الحماية التفاضلية للخطوط وهي إن فصل الخط من جهتين يستدعي ملفين تفاضليين في الدارة التفاضلية وليس واحد فقط أحدهما على الباسبار A والثاني على الباسبار B. إلا إن وصل هذين الملفين يؤدي إلى خفض حساسية الحماية لأنه يمر في كل ملف جزء من تيار القصر الكلي فقط. 2- حواكم الحماية الاتجاهية المعادلة العامة للحوا كم: من اجل حاكمة الحماية ذات دخلين لكي تعمل كحاكمة اتجاهية يكون: Ka= Kb= Ks=0 A=A∟0=V B=B∟- θ =I τ=90° عندها تصبح المعادلة العامة للحوا كم: على فرض إننا عرفنا: Z قيمة عقدية وهو بالتأكيد ليس ممانعة عنصر وحيد. ويصبح أكثر غموضا عندما نعتبر أن الأعطال ما عدا العطل الثلاثي سوف تسبب عدم توازن بين تيارات الأطوار والتوترات. لهذه اللحظة سوف نفكر بـ Z ببساطة على انها تابع رياضي معرف بالمعادلة: بالعودة إلى المعادلة: واعتبار إن T≥0 لكي تعمل الحاكمة لذلك بتقسيم المعادلة على KC.I2 فان: وهذا يعني من اجل آية قيمة موجبة لـX فان الحاكمة سوف تعمل. عندما تتوضع الحاكمة في منتصف خط النقل بفرض حدوث عطل ثلاثي الطور على يمين الحاكمة نجد: V/I=+JX من جهة أخرى فان عطل على اليسار ينتج: V/I=-JX في مخطط Z فإننا نعمل عند P1 في الحالة الأمامية وعندP2 في الحالة الثانية. لذلك فان الحاكمة تستجيب للأعطال على اليمين وليس اليسار في هذه الحالة فان الحاكمة " اتجاهية " ويمكن إن تكون مفيدة في تحقيق الانتقائية لأغراض التنسيق. باختيار مناسب نلاحظ إن كلا حاكمتي زيادة التيار والاتجاهية يجب إن ترى العطل قبل إن تسمح للقاطع بالفصل حيث أن اتجاه العمل يضبط بقطبية الحاكمة ويشار إليه بنقاط. نتيجة لذلك فان علامات القطبية على كافة العناصر مهمة وان تفهم معناها بوضوح حاكمة الاتجاه تسمى أيضا في بعض الأحيان حاكمة المفاعلة. يبين الشكل الدارة المبسطة للحماية الاتجاهية وهي تتكون من عنصر إقلاعCR و عنصر اتجاهN ومن عنصر تأخير TR. تطبق الإشارة على حاكمة الزمن KT بشكل مباشر في حين إن الإشارة الموجبة قادمة عن طريق حاكمة التيار الزائد وحاكمة الاتجاه وعندما تحدث زيادة التيار ويتطابق الاتجاه للتيار بحيث يكون خارجا من الباسبار إلى الخط تتحرض الحاكمة الزمنية وتغلق تماسها CR1 بعد تأخير زمني معين فيتم تطبيق القطبية الموجبة على وشيعة الفصل YAT عبر التماس المساعد SQ الذي يغلق أثناء العمل ويفصل عند فتح القاطع وله وظيفتين: الأولى : حماية تلامس الحاكمة الزمنية لأنها لا تتحمل تيار الفصل والوصل للوشيعة. الثانية : حماية وشيعة الفصل من العطل عندما يفتح هذا التلامس. يفضل إن تكون حواكم الإقلاع بالتيار محمية من تيار الحمولة الأعظمي المار في الخط ليس فقط باتجاه عمل الحماية من الباسبارات إلى الخط وإنما من الخط إلى الباسبارات. عند حدوث قصر ثلاثي الطور بالقرب من قضبان التجميع للمحطة حيث تتوضع الحماية بالتيار الزائد الاتجاهية ينخفض التوتر على القضبان إلى الصفر أو إلى قيمة قريبة من الصفر ولذلك لن تعمل حاكمة الاستطاعة الاتجاهية ويسمى الجزء من الخط الذي لا تعمل ضمنه الحاكمة في هذه الحالة بالمنطقة الميتة وهذه أهم مساوئ حاكمة التيار الزائد الاتجاهية. تختلف دارات الحماية بالتيار الزائد الاتجاهية عن بعضها البعض حسب نوع عنصر الإقلاع وهي ممكن إن تكون ذات اقلاع بالتيار كما ورد في الأشكال السابقة أو الإقلاع بالتيار مع دارة حجز التوتر الأصغري المبينة في الشكل. تختلف الدارات عن بعضها بطريقة تطبيق التوتر على حاكمة الاستطاعة الاتجاهية (إما بشكل دائم أو لحظة حدوث العطل). دارة التحكم دارة التوتر دارة التيار الحماية بالتيار الاتجاهية بعنصري إقلاع بالتيار و التوتر الأصغري و الحواكم الاتجاهية أحادية الطور يقصد بدارة حاكمة الاستطاعة الاتجاهية وضع زاوية الطور بين التيار الداخل في الحاكمة والتوتر المطبق عليها, وعلى الحاكمة تحديد اتجاه الاستطاعة بشكل صحيح عند حدوث القصر على الشبكة التي تتوضع عليها الحاكمة. وكلما كانت الاستطاعة التي تقيسها الحاكمة لحظة حدوث القصر كبيرة كلما عملت الحاكمة بشكل أكثر وثوقية وكلما كانت المنطقة الميتة DeadZone للحاكمة أصغر. تأخذ حاكمة الاستطاعة الاتجاهية بعين الاعتبار التوصيل بزوايا طور مختلفة للتيار والتوتر وبارتباط يضمن التحديد الصحيح لاتجاه الاستطاعة في حالات القصر. وأكثر الدارات انتشارا هي 30 و 90 . يتم حساب توتر العمل لحاكمة التوتر من العلاقة : وحيث: UNmin : توتر التشغيل الأصغري. Kr : عامل الرجوع. Kt : عاعل الوثوقية. وتوتر التشغيل على الثانوي يأخذ بالاعتبار نسبة تحويل محول التوتر nv التوتر المتبقي في مكان الحاكمة عند حدوث قصر في نهاية الجزء المحمي. 3- حواكم الحماية المسافية مبدأ عمل الحماية: لتوضيح مبدأ عمل الحماية نأخذ الشكل التالي والذي يبين خط نقل وحيد مغذى من الطرفين. عند حدوث عطل كهربائي في نقطة ما من الخط الكهربائي فإن العطل سيغذى من الطرفين وبالتالي سيمر تيار كبير وكما نعلم أن المانعة والشكل السابق يوضح تغير قيمة الممانعة بالنسبة لتغيير التيار والتوتر ونلاحظ بأن الممانعة تصغر كلما اتجهنا باتجاه العطل ونلاحظ بأن الحماية القريبة من نقطة منها هي التي تعمل على فصل القاطع الآلي اولا ثم تليها الحماية الأخرى ويكون بذلك العطل قد عزل من الطرفين. هذه الحماية تعتمد على الممانعة التي تراها الحاكمة ما بين مكان وجوها ونقطة العطل أي تتعلق ببعد العطل عن هذه الحماية. كذلك إن زمن فصل هذه الحاكمة يعتمد على قيمة الممانعة التي تراها الحاكمة والتي تتعلق بدورها ببعد العطل فيكون هذا الزمن صغيرا عندما يكون العطل قريب من الحماية والشكل التالي يوضح العلاقة بين زمن تشغيل الحاكمة والممانعة. في حال: Zmea

أبو حميد شو هاد المقرر كلو !!!!!!!!! و لاشو

مشكور