🌷🌷نظم الوقاية المختلفة لمحطات المحولات🌷
🏞🏞🏞🏞🏞🏞🏞🏞🏞🏞🏞🏞🏞🏞🏞🏞🏞
تتعرض بعض أجزاء نظم القدرة وهي المولدات والمحولات – وخطوط النقل – وخطوط التوزيع أحيانا إلى أخطار نتيجة انهيار العزل الكهربي بين أحد الأوجه والأرضي – أو بين الأوجه وبعضها. وقد ينتج ذلك بعض الظواهر التالية:
1- زيادة كبيرة في شدة التيار
2- انخفاض أو زيادة الجهد
3- تغير في زاوية الوجه
وبعض هذه الظواهر له تأثير على المهمات ويزداد هذا التأثير سوء كلما ازدادت فترة استمراره وتعرض المهمات له. لذلك كان من الضروري أن يشمل أي نظام قدرة كهربية على نظام وقاية سريع وحساس يراقب ويقيس بصفة مستمرة أي ظواهر غير عادية مثل الزيادة في التيار أو التغير في الجهد أو التردد – وعندما يصل هذا التغير في قيمته إلى قيم محددة مسبقا تقوم هذه الأجهزة بتمييز الجزء الذي به الخلل وعزله عن باقي أجزاء الشبكة.
ولكي يتكامل نظام الوقاية يجب أن تتوافر العناصر التالية :
1- محولات قياس تقوم بتقليل وتخفيض قيم الجهد والتيار إلى القيم التي تناسب أجهزة القياس وأجهزة الوقاية
2- أجهزة وقاية مناسبة وحساسة تعمل على تمييز الجزء الذي به الخلل وإعطاء أمر الفصل في الوقت المناسب
3- قاطع تيار ذو قدرة قطع مناسبة وأجزاء ميكانيكية (ميكانيزم) سليمة ويختزن الطاقة اللازمة لعملية الفصل سواء في زنبرك – أو في صورة هواء مضغوط – أو في صورة غاز مضغوط – وتحرر هذه الطاقة الهائلة عند وصول أمر الفصل إلى القاطع فتقوم بفصل القاطع (المفتاح) في فترة زمنية قصيرة جدا.
4- تيار مستمر تربط أجهزة الوقاية وأجهزة التحكم بقواطع التيار(المفاتيح) ونحصل عليه من البطارية وجهاز الشاحن، ويلاحظ أن وجود خلل في أي عنصر من العناصر السابقة قد يؤدي إلى عدم عزل الجزء الذي به القصر، ويؤدي ذلك إلى أخطار جسيمة للمهمات مثل المحولات والمولدات والخطوط. لذلك فمن الضروري ومن أهم واجبات القائمين على التشغيل بالمحطات (مهندسي وفنيي الورادي) الاهتمام والتأكد دائما من سلامة التيار المستمر وقواطع التيار حتى تضمن دائما عزل الجزء الذي يحدث به القصر. وفي حالة وجود خلل في أداء أي جزء من هذه الأجزاء لا تتردد في طلب مهندس الوقاية أو الصيانة المسئول.
أجهزة الوقاية التي تتغذى من محولات التيار
وقاية زيادة التيار over current relay
وقاية الخطأ الأرضي الغير اتجاهي E/F
الوقاية التفاضلية للمحولات ذات الجهود المختلفة.
أجهزة القياس
أجهزة الوقاية التي تتغذى من محولات الجهد
أجهزة قياس التردد Load shedding
أجهزة الوقاية (ارتفاع وانخفاض الجهد) Over , Under voltage
🏞🏞 🏞🏞🏞🏞🏞
أجهزة الوقاية التي تتغذى من محولات التيار ومحولات الجهد
زيادة التيار الاتجاهي Directional over current relay) )
التسرب الأرضي الاتجاهي (Earth Fault Protection relay)
الوقاية المسافية
أجهزة قياس الطاقة الفعالة وغير الفعالة (KWH – KVARH meters)
أجهزة قياس القدرة الفعالة والغير فعاله (KW – KVAR meters)
أجهزة قياس معامل القدرة
أجهزة قياس التيــار والجهــــد.
أجهزة الوقاية
هي أجهزة يتم تغذيتها من محولات القياس وعند حدوث التغيرات في قيم التيارات أو الجهود وعندما يصل التغير إلى القيم المضبوط عندها أجهزة الوقاية تقوم هذه الأجهزة تلقائيا قاطع التيار (المفتاح) الذي يعزل الجزء الذي به القصر .
ويتكون جهاز الوقاية عادة من :
1- وحده قياس تقوم بقياس قيمه المتغير ( تيار – جهد – تردد – ممانعة – حرارة ...) ومقارنتها بالقيمة المضبوط عليها الجهاز
2- نقط تلامس تقفل عندما تحدد وحدة القياس ذلك .
3- وحدة تأخير زمني يضبط عليها الزمن الذي يراد فصل القاطع بعده.
4- أجهزة وقاية مساعدة على نقط تلامس متعددة ذات قدرة تحمل أكبر للتيار هي التي تقوم بتوصيل تيار الفصل إلى القاطع .
5- علامة أو راية (flag) تظهر عندما يعمل الجهاز وتنقسم أجهزة الوقاية من حيث تكوينها إلى نوعين:
أجهزة وقاية كهرومغناطيسية : تعتمد في عملها على التأثير المغناطيسي للتيار .
أجهزة وقاية كهروإستاتيكية : تعتمد في تكوينها على الدوائر الالكترونية مثل الوحدات والترانزستور والثايرستور والدوائر المتكاملة (I.C)
🏞 🏞🏞🏞🏞🏞🏞
7-1 وقاية المحولات
يتكون المحول من ملفات ابتدائية وملفات ثانوية ملفوفة على قلب من شرائح الصلب السليكوني ومعزولة عن بعضها وعن القلب الحديدي عزلا جيدا والجميع مغمور في الزيت داخل تانك من الصلب وتخرج أطراف المحول من سطحه العلوي من خلال عوازل من البورسلين، ويتم توصيل المحول بمهمات المحطة بواسطة كابلات أو وصلات هوائية أو وصلات معزولة بغاز SF6.
ويتعرض المحول أحيانا لحدوث قصر داخلي بين الملفات وجسم المحول – أو بين الملفات وبعضها – نتيجة انهيار عزل داخلي أو نتيجة شرخ أو كسر أحد العوازل – أو نتيجة انهيار في عزل أحد الكابلات.
لذلك كان من الضروري عمل نظام وقاية للمحولات يضمن سرعة عزل المحول عند حدوث أي خلل أو قصر به أو عند حدوث ارتفاع في درجه حرارته، وتنقسم وقاية المحول إلى :
أ. وقاية رئيسية
1- الوقاية التفاضلية Differential
2- الوقاية ضد التسرب الأرضي المحدد Restricted earth fault
3- الوقاية الغازية Buchloze
4- الوقاية الاتجاهية لزيادة التيار Directional over current
5- الوقاية ضد زيادة التيار اللحظي Short circuit element
ب. وقاية احتياطية
6- الوقاية ضد زيادة التيار الزمني 6- Over current
7- الوقاية ضد التسرب الأرضي Earth fault protection
8- الوقاية ضد ارتفاع حرارة الملفات Winding Temperature
7-1-1 الوقاية التفاضلية
وهذا النوع من الوقاية موجود بجميع المحطات على اختلاف أنواعها.
يعتمد جهاز الوقاية التفاضلية في عمله على مقارنه التيارات في جهتي المحول 1, 2 ويكون التيار المار في الجهاز يساوى الفرق بين التيارين.
وفي حاله الاتزان يكون الفرق بين التيارين صفرا أي أن .
ir = قيمة التيار في الجهاز = i1 + i2 = صفر
وفي حاله حدوث قصر خارجي أي خارج محولات التيار يكون التيار المار في الجهاز يساوى صفرا.
أما في حاله حدوث قصر داخلي بين محولي التيار يكون التيار المار في الجهاز ذو قيمه عالية ويعمل الجهاز ويفصل المحول.
وواضح من الشرح السابق أن جهاز الوقاية التفاضلية للمحول يعمل في حاله حدوث قصر في المنطقة المحصورة بين محولي التيار وهى تشمل :
داخل المحول
عوازل المحول وأقواس الشرارة (arc horn)
كابلات المحول
محولات التيار من الجهتين
لذلك عند اشتغال جهاز الوقاية التفاضلية يجب المرور على المحول وفحص الأجزاء السابقة بدقة وخصوصا على نهايات الكابلات سواء على المحول أو في الخلايا .
وكذلك فحص عوازل المحول – وأقواس الشرارة
وفي حاله فصل المحول بجهاز الوقاية التفاضلية ومعه جهاز الوقاية ضد زيادة التيار يخطر إعادة توصيل المحول إلا بعد العثور على مكان القصر وإصلاحه بمعرفة مسئولي الصيانة .
7-1-2 الوقاية ضد التسرب الأرضي المقيدة Restricted Earth Fault (REF)
هذا النوع من الأجهزة موجود بالمحطات جهد 220/ 66 /11 ك.ف لحماية المحولات – وكذلك موجود بمحطات 66/11ك.ف من النوع الإنجليزيGEC لحماية المحولات من جهة 11ك.ف .
وهذا النوع من الوقاية يشبه الوقاية التفاضلية في نظرية عمله أي أنه يعتمد على مقارنه التيارات . ولكن في هذا الجهاز لا يقارن التيارات بين جهتين المحول ولكنه يقارن التيار في محول التيار الموصل بين نقطة التعادل والأرضي مع التيار الموجود في نقطة تعادل محولات التيار على الأوجه
نجد أنه عند حدوث قصر داخلي بالمحول يمر تيار IF من الوجه S إلى الأرض ويعود من نقطة تأريض المحول إلى الوجه S مرة ثانية ليكمل دائرته – أي أن التيار IF مر خلال محول التيار CTO ولم يمر خلال محول التيار CTS وبالتالي فإن التيارات التي تؤثر على جهاز الوقاية ضد التسرب الأرضي المقيدة في هذه الحالة هي IF1 فقط دون وجود أي تيارات أخرى تتعادل معه . وفي هذه الحالة يشتغل الجهاز ويفصل المحول.
وايضا فى حاله قصر خارجي ( على أحد المغذيات مثلا ) بينه وبين الأرضي – فإن تيار القصر IF في هذه يمر في محول التيارات التي تؤثر في جهاز الوقاية ضد التسرب الأرضي المقيد IF1 ، IF2 وهما متساويتان في القيمة ومتضادتان في الاتجاه فلا يمر في الجهاز أي تيار ولا يعمل الجهاز.
🏞🏞🏞🏞🏞🏞🏞
الخلاصة :
ممــــــا سبـــق يتضح أن جهاز الوقاية ضــد التسرب الأرضي المقيد يركب فقط على المحولات من جهة Star)) النجمة المؤرضة وهو يشعــر بأي قصر على الأرضي في المنطقة المحصورة بين مـــحولات التيار (CTr, CTs, CTt) وبين محول التيار CTO وهى :
1 – داخل المحول ( الملفات الموصلة بنجمه فقط )
2 – عوازل المحول من جهة النجمة Star المتصلة بالأرض
3 – كابلات المحول من جهة النجمة Star المتصلة بالأرض
4 – محولات التيار من جهة النجمة Star المتصلة بالأرض
ويعمل الجهاز عند حدوث قصر داخل هذه المنطقة بين أحد الأوجه والأرضي ، ووجهين والأرضي، أما في حالة حدوث قصر بين الثلاث أوجه والأرضي فلا يعمل الجهاز وذلك لاتزان التيارات في الملفات مع التيار المار بنقطة التعادل، كذلك لا يعمل الجهاز في حال حدوث قصر خارج المنطقة سواء بين الأوجه أو بين أحد الأوجه والأرضي
لذلك إذا كنت مسئولا عن محطة محولات 66/11ك.ف يركب بها أجهزة وقاية ضد التسرب الأرضي المقيدة، واشتغل هذا الجهاز فيجب أن تعلم أن هذا الجهاز مركب لحماية ملفات المحول الموصلة نجمه Star مع الأرضي وهى في هذه الحالة ملفات المحول من جهة 11ك.ف فقط وليس له علاقة بملفات المحول أو عوازل المحول من جهة 66ك.ف لذلك يجب أن تبحث جيدا عن مكان القصر سواء على عوازل المحول من جهة 11ك.ف أو كابلات المحول من جهة 11ك.ف أو محولات التيار الخاصة بالمحول من جهة 11ك.ف – أو داخل المحول .
وفي حاله فتح السكينة التي توصل نقطة تعادل المحول (Neutral Point) مع الأرضي يلغى عمل جهاز الوقاية ضد التسرب الأرضي المقيد.
7-1-3 الوقاية الغازية
تعتبر الوقاية الغازية من أكثر الوقايات فعالية للحماية من وجود شرارة داخل المحولات – ولما كان حدوث شرارة داخل المحول يصحبه تحلل في زيت المحول ينتج عنه بعض الغازات فقد اعتمدت نظرية عمل جهاز الوقاية الغازية (البوخلز) على تواجد هذه الغازات – التي في حاله وجودها يعمل جهاز البوخلز إنذار – ثم إذا استمرت كمية الغازات في الزيادة يفصل المحول
ويركب جهاز البوخلــز على الماسورة الموصلة بين خزان الزيت Conservator tank وبين المحول،
و جهاز البوخلز عبارة عن تجويف به عوامتان – وعندما يكون الجهاز ممتلئا بالزيت فإن كلا من العوامتين تكون طافية ولا يعمل الجهاز
أما في حاله نقص الزيت فإن إحدى العوامتين وهى الخاصة بالإنذار لا تكون طافية وبالتالي تقفل نقط التلامس الخاصة بها وتعطى إنذار بالمحطة .
وإذا زاد الانخفاض في مستوى الزيت فإن العوامة الثانية تهبط هي الأخرى وتقفل نقط التلامس الخاصة بها ويفصل المحول من الجهتين .
كذلك عند وجود غازات بالمحول فإن هذه الغازات تتصاعد إلى أعلى ونتيجة وجود زاوية ميل للماسورة المركب عليها البوخلز فإن هذه الغازات تتجمع في جهاز البوخلز من أعلاه وتضغط شيئا فشيئا على العوامة الأولى والخاصة بالإنذار فتسبب هبوطها وتعطى إنذارا – وإذا استمرت الغازات المتجمعة في الزيادة فإنها تضغط على العوامة الثانية وتهبط وتسبب فصل المحول .
🏞🏞 🏞🏞🏞🏞🏞
الخلاصة :
أن جهاز البوخلز يعمل في الحالتين الآتيتين :
1. عند نقص زيت المحول بحيث يفرغ الزيت من خزان الزيت
2. عند وجود غازات أو أبخرة داخل المحول
وعند اشتغال جهاز البوخلز اتبع الآتي:
1. المرور على المحول والتأكد من أن مستوى الزيت بخزان الزيت في الحدود المسموح بها.
2. التأكد من الصمام ( البلف) الموجود بين خزان الزيت وبين المحول مفتوحا .
3. عند التأكــد من أن مستوى الزيت طبيعي والصمــام مفتـوح يجب الاستعانة بمسئولي صيانة المحولات لعمل الآتي:
فتح مخرج الغازات وتجربة إمكانية اشتعال الغازات فإن كانت هذه الغازات غير قابله للاشتعال فإنها ربما كانت هواء أو بخار زيت نتيجة زيادة أحمال المحول
إذا اشتعلت الغازات الناتجة فإن ذلك يعنى أن هناك شرارة حدثت داخل المحول ويجب فحص المحول من الداخل
7-1-4 الوقاية الاتجاهية لزيادة التيار Directional Over Current
هو عبارة عن جهاز وقاية ضد زيادة التيار يقترن في عمله بوحدة تحديد اتجاه التيار – ولا يحدث الفصل بواسطة هذا الجهاز إلا إذا تحقق الشرطين معا وهما :
1. حدوث زيادة في التيار على القيمة المضبوط عليها الجهاز
2. أن يكون اتجاه التيار في اتجاه التيار المحدد لعمل الجهاز وفي الغالب تعمل جميع الأجهزة الاتجاهية عندما يكون التيار خارجا من قضبان التوزيع .
ويقوم الجهاز بمعرفة اتجاه التيار بمقياس الزاوية بينه وبين الجهد – لذلك يغذى الجهاز من محولات التيار ومن محولات الجهد
نجد أن كلا من الجهازين مركب لحماية المحول – لذلك فان اتجاه عمل كل منهما هو عندما يكون التيار داخلا إلى المحول سواء من جهة 66ك.ف. – أو من جهة 11ك.ف.
وواضح أنه عندما يحدث قصر على أحد المغذيات جهد 11ك.ف التي تغذى من المحول – فإن جهاز الوقاية الاتجاهية المركب على المحول من جهة 11 ك.ف لا يعمل – لأن التيار في هذه الحالة يكون خارجا من المحول من جهة 11ك.ف
ولكن جهاز الوقاية الاتجاهية المركب جهة 66ك.ف هو الذي يعمل – لان التيار في هذه الحالة داخلا إلى المحول.
🏞 🏞🏞🏞🏞🏞
7-1-5 الوقاية ضد زيادة التيار اللحظية Instantaneous Element
وهذا النوع من الأجهزة مركب على المحولات جهد 220/66 ك.ف من الجهتين
والجهاز هو عبارة عن جهاز وقاية ضد زيادة التيار يتم ضبطه على تيار عالية يتم حسابها بحيث تساوى تيار القصر على قضبان التوزيع التي يغذيها المحول – وعندما يحدث قصر وتصل قيمة التيار إلى القيمة المضبوط عليها الجهاز – فإن الجهاز يعمل ويفصل المحول لحظيا أو بزمن صغير جدا (وأقل من 0.1 ثانية)
7-1-6 الوقاية ضد زيادة التيار Over Current
وهذا النوع من أكثر أجهزة الوقاية انتشار حيث أنه في الغالب يستعمل كوقاية احتياطية لمعظم المهمات سواء كانت مولدات أو محولات أو خطوط نقل، كما يستعمل كوقاية أساسية لخطوط التوزيع وهى مغذيات 11ك.ف
ويضبط الجهاز على قيمة تيار تتناسب مع التيار الاسمي للمحول وفي الغالب يضبط على 120 % من هذا التيار - فإذا زادت قيمة التيار المحول عن هذه القيمة – فان الجهاز يعمل ويبدأ جهاز التوقيت الزمني Timer في العمل حتى يمر الزمن المضبوط عليه الجهاز ثم يعطى إشارة الفصل للمحول
والنوع السابق من أجهزة الوقاية ضد زيادة التيار يسمى النوع ذو الزمن الثابت – أي أنه يفصل بزمن ثابت ليس له علاقة بقيمة التيار- طالما وصلت قيمة التيار إلى القيمة التي يعمل عندها الجهاز
وهناك نوع آخر من أجهزة الوقاية ضد زيادة التيار ليس له زمن ثابت ولكن قيمة الزمن تتناسب عكسيا مع شدة التيار فمثلا عند قيمة التيار 1.3 أمبير يكون زمن الفصل 30 ثانية (عند قيمة التيــار 10 أمبير يكون زمن الفصل 3 ثانية)
عند حدوث زيادة في تيار أحد الأوجه R أو S أو T فإنه يقفل نقط التلامس المقابلة له t, s, r وهى متصلة مع بعضها على التوازي – وإذا قفلت أي نقطة منها توصل التغذية الموجبة + إلى جهاز التأخير الزمني Timer الذي يبدأ في العمل وبعد مرور الزمن المحدد يقفل نقط التلامس t الذي ينقل التغذية + إلى نقطة الفصل trip المتصلة بملفات الفصل في قاطع التيار (المفتاح) فيفصل
7-1-7 الوقاية ضد التسرب الأرضي Earth Fault Protection
وهذا الجهاز مركب بالمحطات على مغذيات 11ك.ف وعلى المحولات من جهة 11ك.ف إذا كانت ملفاتها موصله بنجمه star ومتصلة نقطه تعادلها بالأرضي – أي مؤرضة – إذا كان الجهاز من النوع الذي يعمل بالتيار.
أما إذا كانت ملفات المحول من جهة 11ك.ف موصله Δ دلتا – فيركب لها نوع أخر من أجهزة الوقاية ضد تسرب الأرضي يعمل بالجهد
7-1-7-1 أجهزة الوقاية ضد التسرب الأرضي التي تعمل بالتيار
وهى تشبه في تركيبها ونظرية عملها أجهزة الوقاية ضد زيادة التيار ولكن تختلف عنها في طريقة توصيلها بمحولات التيار – فبينما يوصل جهاز الوقاية ضد زيادة التيار مباشرة على الملفات الثانوية لمحولات التيار لكل وجه – نجد أن جهاز الوقاية ضد التسرب الأرضي – يوصل بين نقطة تعادل محولات التيار وبين الأرضي – كما يتضح ذلك من الشكل.
وأجهزة الوقاية ضد التسرب الأرضي التي تعمل بالتيار أيضا لها نوعان الأول ذو الزمن الثابت – والثاني ذو الزمن الذي يتناسب عكسيا مع شدة التيار .
🏞🏞 🏞🏞🏞🏞🏞
7-1-7-2 أجهزة الوقاية ضد التسرب الأرضي التي تعمل بالجهد
عندما تكون ملفات المحول من جهة 11ك.ف موصله Δ دلتا أو تكون نجمه λ star غير مؤرضة فإنه في هذه الحالة عند حدوث قصر بين أحد الأوجه والأرضي لا يمر تيار لان الملفات معزولة عن الأرضي ولذلك لا يمر تيار لان الملفات معزولة عن الأرضي ولذلك فإن أجهزة الوقاية ضد التسرب الأرضي التي تعمل بالتيار لا تصلح .
ولذلك تستخدم في هذه الحالة أجهزة الوقاية ضد التسرب الأرضي التي تعمل بالجهد .
ونظرية عمل هذه الأجهزة أنه مجموع جهود الثلاثة أوجه تساوى صفرا عندما لا يكون هناك قصر مع الأرضي – وفي حاله وجود قصر مع الأرضي فإن محصله الجهود الثلاثة يكون لا قيمه .
فإذا وصل جهاز الوقاية ضد التسرب الأرضي مع ملف الدلتا المفتوحة Open Delta لمحول جهد فإنه عند حدوث قصر بين أحد الأوجه والأرضي تكون هناك قيمه للجهد على أطراف ملفات الدلتا المفتوحة تؤدى إلى أن يعمل الجهاز.
7-1-8 الوقاية ضد ارتفاع حرارة الملفات Winding Temperature
يعتمد هذا الجهاز في عمله على قياس درجه زيت المحول مع الأخذ في الاعتبار قيمه الأحمال التي يغذيها المحول .ويتم ذلك بواسطة انتفاخ به غاز ذو معامل تمدد حراري مرتفع – هذا الانتفاخ مغمور في زيت المحول ويحيط به ملف يغذى من محولات تيار داخل المحول يمر بها تيار يتناسب مع حمل المحول يعمل على تسخين الانتفاخ بقيمه تتناسب مع حرارة الزيت ومع حمل المحول.
وجهاز الوقاية ضد ارتفاع حرارة الملفات يكون مركبا على جسم المحول وله مؤشر يقيس درجه حرارة الملفات – وله أربع نقط تلامس يمكن ضبط كل منها على قيم مختلفة .
وفي العادة يتم تخفيض نقط التلامس الأولى لتشغيل المرحلة الأولى من المراوح ويضبط على حرارة من 55 – 60 م
ونقط التلامس الثانية لتشغيل المرحلة الثانية من المراوح وتضبط على حرارة – 65 م.
ونقط التلامس الثالثة لتعطى إنذار بارتفاع حرارة الملفات وتضبط على حرارة 85م.
ونقط التلامس الرابعة لتعطى إشارة فصل المحول وتضبط على حرارة 100م.
وعندما يعمــــل هذا الجهاز ويعطى إشارة بارتفاع حرارة الملفات يجب سرعة المرور على المحـول والتأكـــد من الآتي:
1. أن جميع المراوح تعمل – وفي حاله توقفها يجب البحث عن سبب ذلك وإصلاحها – وغالبا ما يكون مفتاح التغذية مفصولا – أو سويتش نوع التشغيل موضوع على فصل أو لا توجد تغذية 380 فولت، وإذا تعذر عليك تشغيل المراوح اتصل فورا بالمعمل المسئول.
2. التأكد من أن صمامات توصيل زيت المحول إلى المشع الحراري (السربنتينات) مفتوحة وغير مغلقة
3. التأكد من أن أحمال المحول في الحدود المسموح بها وإذا تأكدت أن المراوح تعمل بانتظام وأن صمامات المشع الحراري مفتوحة– وأن ارتفاع حرارة المحول نتيجة لارتفاع حرارة الجو وارتفاع الأحمال – عليك الاتصال بمركز التحكم وتخفيف أحمال المحول.
وكقاعدة عامة يجب على مراقب الوردية بمحطة المحولات أن يسجل حرارة المحول بصفة دورية كل ساعة ويتأكد باستمرار أن الحرارة في الحدود المسموح بها – وأن يلاحظ دوران المراوح إذا تعدت حرارة الملفات 65 م، وأن يقارن حرارة الزيت في المشع الحراري (السربنتينا) وفي داخل المحول يوضع يده على كل منهما للتأكد من أن دورة الزيت سليمة وأن الصمامات مفتوحة.
7-1-9 الوقاية ضد ارتفاع حرارة الزيت Oil Temperature
ويعتمد هذا الجهاز في عمله على قياس درجة حرارة الزيت بواسطة انتفاخ حراري به غاز ذو معامل تمدد حراري مرتفع – ويوضع هذا الانتفاخ في البقعة الساخنة للمحول Hot Spot ويقيس درجة حرارة الزيت.
والجهاز يركب على جسم المحول وله مجموعتين من نقط التلامس.
الأولى تعطى إنذار بارتفاع حرارة الزيت وتضبط على درجة حرارة 80 م.
والثانية تعطى إشارة فصل للمحول وتضبط على 95 م
وعندما يعمل الجهاز ويعطى إنذار بارتفاع حرارة الزيت يجب المرور على المحول والتأكد من دوران المراوح ومن أن صمامات المشع الحراري مفتوحة ومن أن المحول في الحدود المسموح بها كما سبق في حاله ارتفاع حرارة الملفات.
7-2 وقاية قضبان
تعمل قضبان كموصلات أساسية في نظم القوي الكهربية ولهذا فحدوث أي أعطال قصر في الدائرة في منطقة قضبان التوصيل يجب أن يتم معالجتها في اقل وقت ممكن. وتشمل نظم حماية القضبان محولات التيار و المرحلات المشرفة على منطقة القضبان والتي ترسل إشارات إلى أجهزة القطع والمفاتيح لكي تفتح جميع الدوائر المتصلة بالقضيب المصاب بالقصر .
أنظمة وقاية قضبان
7-2-1 مرحلات زيادة التيار
في نظم التوزيع الكهربي (6-20 كيلو فولت) والتي يتم فيها التوصيل إلي المصدر من خلال المحولات تعمل مرحلات زيادة التيار Over current time relayكنظام وقاية بسيط لقطع المصدر الكهربي عن قضبان التوصيل إذا كان واحد أو أكثر من موصلات التغذية يحمل تيار القصر. وتستخدم هذه المرحلات أيضا كوحدات احتياطية Back-up لحماية القضبان في محطات محولات النظم الأعلى جهدا.
نظام وقاية لقضيب توصيل واحد باستخدام مرحلات زيادة التيار
🏞🏞🏞🏞🏞🏞🏞
7-2-2 نظم الحماية للقصر الأرضي
يشترط في هذا النظام أن يعمل فقط في حالة القصر الأرضي داخل منطقة القضبان و لا يعمل للقصر خارج هذه المنطقة. ونظم الحماية من القصر الأرضي تشمل :
التسرب على الهياكل Frame leakage protection
التيارات السارية Circulating current protection
وبالنسبة لأحد أنظمة الحماية من النوع الأول فهي تتم عن طريق ربط جميع الهياكل المعدنية مع بعضها و تعزل خفيفا عن الأرض lightly insulated from earth كذلك يلاحظ عزل هياكل أجهزة القطع عن أغلفة الكبلات و بذلك عند حدوث القصر يمر التيار من أجهزة القطع إلى الأرض مباشرة و يكون ذلك هو الطريق الوحيد.
أما النظام الثاني فهو أكثر شيوعا ويستخدم في محطات المحولات الحديثة و يطبق على القضبان المجزئة ويكون كل مرحل مسئول عن جزء بحيث يتم قطع التغذية عن الجزء الذي حدث فيه القصر فقط. ويستخدم لتغذية المرحل في هذه الحالة محولين للتيار متصلين على التوازي إحدهما على خط مصدر التغذية والآخر على الخط الخارج من القضيب و ذلك إذا حدث قصر على الخط الخارج من القضيب فسوف يتعادل التياران و يتم تشغيل المرحل. أما إذا حدث قصر على القضيب فإن في هذه الحالة يختلف تيارا المحولان وتكون هناك محصلة للتيار تمر بالمرحل وبالتالي تعطى إشارة لجهاز القطع المناظر.
7-2-3 نظم الوقاية التفاضلية
نظام الوقاية التفاضلية هو أكثر الطرق التي يمكن الاعتماد عليها في وقاية قضبان التوصيل ولأن معظم نظم القوي تتضمن عددا كبيرا من الدوائر وعدد من مستويات التيار المختلفة فيجب أن يتساوي تيار محول التيار (C.T) على موصل التغذية المصاب بالعطل مع مجموع تيارات محولات التيار على موصلات التغذية الغير مصابة بالعطل وذلك إذا حدث العطل في خارج منطقة الحماية . ولكن نتيجة إرتفاع قيمة تيار القصر يتسبب هذا في تشغيل محول التيار (C.T) عند مستوي عالي للتشبع وربما يؤدي في حدوث تشغيل خاطئ للمرحل . وتستخدم عدد من الأساليب للتغلب على ذلك وواحدًا من هذه الأساليب هي استخدام الروابط الخطية وتعتبر ببساطة محولات تيار تستخدم حديدا أقل والجهد الثانوي للرابط الخطي يعطي بالعلاقة:
E = Zm Ip
و( Zm) هي الممانعة التبادلية (لها قيمة تقليدية 0.05 ohms).
Er = n j=1 (Zm ij - E 0 )
مع ملاحظة أنه في الدائرة المبينة سواء كانت في حالة حمل طبيعي أو حالة حدوث عطل خارج منطقة قضيب التوصيل يكون :-
io = n j=1 ( ij )
و من ثم يكون (Er = 0) .
ولكن في حالة حدوث عطل على قضيب التوصيل فيحدث خلل في هذا الاتزان ويكون تيار المرحل كالآتي :
Ir = Er / ( Zr + n j=0 ( Zcj )
حيث تكون (Zcj) هي الممانعة الذاتية للرابط بينما (Zr) هي معاوقة المرحل.
و تستخدم محولات التيار التقليدية في نظم حماية قضبان التوصيل والتي تستخدم النظم التفاضلية ذات طرق التقييد المتعددة multirestraint differential وفى هذا النظام يتم معالجة عدم الدقة التي تنتج من تشبع محولات التيار عند حدوث أعطال عالية باستخدام مرحل تفاضلي مئويvariable percentage differential متغير. ويتكون هذا المرحل من ثلاثة وحدات للتقييد من النوع الحثى induction restraint ووحدة واحدة للتشغيل من النوع الحثي induction type وتعمل اثنتان من الوحدات على قرص واحد ويوجد للقرصان عمود حركة واحدة يتصل بالأقطاب المتحركة ويمر التيار خلال ملفات الوحدات الأربعة محدثا عزم فتح للأقطاب في وحدة التقييد أو عزم غلق الأقطاب في وحدة التشغيل ويتم توصيل الملفات في وحدتي التقييد بحيث تعمل التيارات التي تسري في نفس الاتجاه على إنتاج عزم التقييد متناسب مع مجموعهما بينما تعمل التيارات التي تسري في عكس الاتجاه على إنتاج عزم تقييد يتناسب مع الفرق بينهما وعندما يكون التيار في الملفين متساويان وفى عكس الاتجاه يؤدي ذلك إلى عدم وجود عزم تقييد ويسمي هذا المرحل بالمرحل التفاضلي المئوي المتغير .
مخطط رابط خطي لنظام وقاية لقضبان
في حالة حدوث تيار أعطال خفيفة (صغيرة) يكون أداء محولات التيار مناسبًا وتستخدم نسبة مئوية صغيرة للحصول على حساسية عالية أما للأعطال الخارجية العادية يكون أداء محولات التيار سيء ويستخدم نسبة مئوية عالية ويتم التوصل لهذه الخاصية بتغذية وحدة التشغيل خلال محول ذاتي متشبع . ويوضح الشكل التالي رسما تخطيطيا ( لطور واحد) لنظام تفاضلي ذو التقييد المتعدد مطبق على قضيب توصيل بأربعة دوائر .
مخطط يوضح توصيلات المرحل التفاضلي ذو طرق التقييد المتعدد لطور واحد والذي يستخدم لوقاية قضيب التوصيل ذو أربع دوائر الشكل يوضح توصيلات طور واحد فقط
🏞🏞🏞🏞🏞
ونظام آخر مستخدم في وقاية قضبان التوصيل هو النظام التفاضلي ذو المعاوقة العالية والذي يستخدم محولات التيار التقليدية ويتم تحميل محولات التيار بوحدة مرحل عالي المعاوقة لإلغاء مشكلة أداء محولات التيار الغير متساوية. كما يتم استخدام محولات التيار ذو صلبة bushing لأن لها معاوقة ثانوية صغيرة والشكل التالي يوضح وحدة المرحل من نوع الجهد اللحظي ذو كباس والتي تعمل خلال نظام تقويم الموجة الكاملة وتستخدم السعة والمحاثة لضبط الدائرة عند تردد الدائرة الطبيعي natural frequency لتقليل الاستجابة لكل التوافقيات. و معاوقة هذا الفرع تساوي تقريبا 3000 أوم وهذا يعني أن ملفات محولات التيار الثانوية والمرحل يتعرضوا لجهود عالية عند حدوث عطل بقضيب التوصيل ويتم توصيل وحدة للحد من الجهد على التوازي مع المرحل من نوع ثايرايت (Thyrite) . ويتم توصيل وحدة زيادة التيار اللحظي على التوالي مع النظام المركب السابق ويتم ضبطها حتى تعمل عند قيم تيار عطل داخلي كبيرة. ويجب أن تضبط عند قيم عالية لتجنب تشغيلها عند الأعطال الخارجية. وفى الأعطال الداخلية تكون قيمة الجهد المطبق علي المرحل كبيرة وتصل إلي قيمة جهد فتح الدائرة للملفات الثانوية لمحولات التيار. أما في الأعطال الخارجية تكون قيمة الجهد صغيرة جدًا وتقترب من الصفر إلا إذا حدث تشبع لمحولات التيار.
مخطط لمرحل الجهد التفاضلي ذو الممانعة عالية القيمة
7-3 وقاية خطوط النقل الكهربية
7-3-1 وقاية خطوط النقل بنظام زيادة التيار Over Current Protection
لقد تطورت نظم الوقاية الأولية على أساس قيم التيارات الزائدة والتي تنتج من حدوث أعطال وهذا الأساس في نظم الوقاية باستخدام زيادة التيار . وعند وقاية خطوط النقل في نظم القوي المتشبعة فيلزم ضمان القدرة الانتقائية بمعني أن يعمل المرحل محدثًا أقل قطع في الخدمة عند عزل العطل وهو ما يطلق عليه تنسيق المرحلات وهناك عدد من الطرق المختلفة والمكنة لتحقيق القدرة الانتقائية المطلوبة وتظهر طرق التدرج والتنسيق (الزمن - التيار) في ثلاث طرق أساسية والتي سيتم مناقشتها الدوائر الإشعاعية والحلقية والتي ظهر فيها خطوط ذات مقاطع متعددة على التوالي .
ثلاث طرق لتنسيق المرحلات :
أ) التنسيق بالزمن Time Grading :
في هذه الطريقة تستغل حقيقة أن تيارات الأعطال تكون أعلي كلما قرب العطل من المصدر ولذا تضبط المرحلات حتى تعمل عند تيارات متدرجة مناسبة والتي تقل كلما زادت المسافة من المصدر .
ويساهم التأخير الزمني في عملية الانتقاء selectivity.
ب) التنسيق بالتيار Current Grading :
في هذه الطريقة يتم الاستفادة من حقيقة أن تيار القصر يكون أكبر ما يمكن بجوار المصدر وبالتالي يتم ضبط المرحلات علي قيم للتيار تتناقص كلما بعدت المسافة عن المصدر. .
🏞🏞🏞🏞
ج) الحماية بنظام زيادة التيار الزمني العكسي Inverse-Time Over Current Relaying :
كلتا الطريقتان المستخدمتان للتنسيق سابقا لها عيوبهما ولذلك تم التطوير باستخدام طريقة المرحل الزمني العكسي لزيادة التيار للتغلب على القصور الحادث بسبب استخدام أيًا من التنسيق بالتيار أو الزمن وحدة وباستخدام هذه الطريقة الثالثة يتناسب زمن تشغيل المرحل عكسيًا مع مستوي تيار العطل
وبصفة عامة توجد طريقتان لضبط تشغيل مرحل التيار الزمني والذي يتناسب فيه زمن التشغيل مع قيمة التيار وهما:
1- يتم تحديد التيار الذي يعمل عنده المرحل (تيار اللقط Pick up current) بضبط نقاط ملف التيار (Tap ) أو استخدام وسيلة ضبط التيار (C.T.S) مع تعريف تيار اللقط بأنه التيار الذي يتسبب في عمل المرحل وغلق أقطاب التلامس لأجهزة القطع.
2- آلية تعديل الزمن الذي يعمل عنده المرحل و تشير إلى مكان الإعادة إلى الوضع الأصلي لقضيب التلامس المتحرك والذي يتغير مع زمن التشغيل عند أي وضع للضبط وأي قيمة للتيار.
