لماذا عطل الـ Busbar يعتبر اخطر عطل فى محطات الكهرباء ؟ وهل هناك فرق اذا تم تركيب الـ CT قبل المفتاح الـ CB او بعده ؟

- في البداية علينا معرفه عند مرور تيار (I) في قضبان تفصل بينهم مسافه (S) فأن هناك قوى مغناطيسيه (F) سوف تتولد تتناسب طرديا مع مربع شده التيار وذلك طبقا للعلاقة : 4-^10(Fmax = (2(I^2)/S
وبالتالي فعند حدوث عطل على القضبان سيحدث زياده كبيره في التيار وستتولد قوه مغناطيسيه بين القضبان ممكن من شدتها تتسبب فى خلع القضبان من اماكن التثبيت الخاصة بها وممكن هذا يدمر المحطة بالكامل

- بالتأكيد هناك اهميه كبرى في تحديد موقع الـ CT بالنسبة لجميع الحمايات ولإيضاح هذه النقطة الهامه علينا ان نسأل سؤال هام
- ماذا لو حدث عطل في المنطقة المحصورة بين الـ CB ومحول التيار CT ؟
هنا لا نستطيع الإجابة قبل معرفه وضع الـ CT-Core الخاص ب Busbar طبقا لوضع الـ CT فى الشكل (1) من المفترض ان تعمل حمايه الـ Busbar وبذلك نكون عزلنا العطل من جهة الـ Bus ولكن مازالت هناك تغذيه للعطل من المحطة المقابلة الـ Remote End
- هنا يأتي دور حمايه الـ End Fault Protection وتكون فكره عمل هذه الحماية ببساطه في حاله فتح الـ CB وهناك تيار مازال يمر فى الـ CT-Core الخاص ب Busbar يستطيع الريلاى تميز هذا العطل وارسال Trip للمحطة المقابلة الـ Remote End وبذلك نكون نجحنا في عزل العطل من الجهتين

- بينما فى الشكل رقم (2) لو حدث عطل في المنطقة المحصورة بين الـ CB ومحول التيار CT فنجد هنا ان حمايه الـ Line Differential سوف تعمل ولكن بذلك نكون عزلنا تغذيه العطل من خلال Remote End فقط ولكن مازال هناك تيار يغذى العطل من الـ Bus وفى نفس الوقت ان حمايه الـ Busbar تعتبر هذا العطل External وبالتالي لن تعمل وهنا نجد ان هذه المنطقة تسمى Dead Zone وهذا يعكس لنا مدى اهميه وضع الـ CT بالنسبة للعمل الصحيح لجميع الحمايات
- تستطيع الـ Digital Relays التعرف على مثل هذه الحالات ولها اكثر من طريقه للحل للتغلب على مشكله Dead Zone
- في اغلب المحطات الحديثة يكون لدينا محولين تيار لنفس ال Bay الاول قبل الـ CB والثاني بعد الـ CB لتحقيق ال Overlapping على الـ CB مع جميع الحمايات

توصيف الكابل CU/XLPE/LEAD/HDPE يعني:

- CU: يعني إن الكابل مصنوع من النحاس.

- XLPE: دي تشير للعزل من البولي إيثيلين المتقاطع. النوع ده من العزل يوفر مقاومة كويسة للحرارة والكيماويات، وبيستخدم في التطبيقات اللي بتحتاج عزل قوي.

- LEAD: يعني إن الكابل محمي بطبقة من الرصاص. الحماية دي بتوفر مقاومة ممتازة للرطوبة والكيماويات، وبتخلي الكابل مناسب للاستخدام في بيئات قاسية.

- HDPE: تشير لمادة البولي إيثيلين عالي الكثافة، ودي بتستخدم عادة كغلاف خارجي للكابل. المادة دي بتوفر حماية إضافية ضد العناصر الخارجية وبتساعد في تعزيز متانة الكابل.

الأعطال الداخلية internal faults في المحولات الجافة dry type transformer و ما هو جهاز الحماية الخاص بها؟

ج: تتمثل الأعطال الداخلية في المحولات الجافة في إرتفاع درجة حرارة الملفات over-heating و التي تنتج من التحميل الزائد overload للمحول، و تتم الحماية بواسطة ريليه relay يقوم بمراقبة حساس الحرارة المجود داخل الملفات.
- الأعطال الداخلية في المحولات الجافة بشكل أساسي هي : إما حدوث قصر داخل الملفات inter turn short circuit ، أو حدوث قصر بين أحد الأوجه و الأرضي phase to earth short circiut.
- حدوث قصر داخل الملفات inter turn short circuit يحتاج إلى مزيد من الإنتباه و ذلك للآتي:
1- لا تسبب زيادة ملحوظة في تيار الخط line over current ، مثلا: اذا حدث قصر في 5% من ملفات الجهد العالي HV windings فإن زيادة التيار تكون في حدود 2In حيث In هي قيمة تيار الخط. و إذا كان القصر في 10% من الملفات تكون زيادة التيار في حدود 3In .
2- الفيوزات غير مناسبة للحماية من مثل هذه الأعطال.
3- لا تحتاج المحولات الجافة إلى أجهزة حماية إضافية مثل DGPT لانها لا تحتوي على الزيت.
- الأعطال الداخلية في المحولات الجافة تسبب زيادة قليلة في تيار الخط line over current ، لذلك قد يكون من غير المناسب إستخدام الفيوزات و يفضل إستخدام over current relay قابل للضبط و المعايرة مثل: schneider electric VIP relay أو أي نوع آخر.

ما هي فلسفات الحماية والتشغيل على موزعات الجهد المتوسط Medium Voltage Switchgear ؟

- تختلف فلسفات الحماية على موزعات الجهد المتوسط باختلاف المناطق فنجد في بعض بلدان يتم تفعيل حمايات ضد :-
١- زياده التيار والتسرب الأرضي
٢- زياده او انخفاض الجهد
٣- انخفاض التردد
٤- حمايه فشل القاطع CBF
٥- الحماية التفاضلية للقضبان

- اما بالنسبة لطريقه التشغيل فنجد ان اغلب هذه المحطات تعمل بدون مشغلين دائمين في المحطة ويمكن التحكم عن بعد في جميع مهمات المحطة عن طريق مراكز التحكم بالإضافة الئ ذلك نجد مجموعه هامه من ال Panels تساعد في عمليه التحكم مثل :-
Automatic Capacitor Control Switch (ACCS)
هذه ال Panel تساعد في عمليه توصيل وفصل مفتاح المكثف طبقا لظروف الشبكة بطريقه أوتوماتيكيا
Automatic Changeover Switching Equipment (ACSE)
وهذه ال Panel تساعد في عمليه توصيل مفاتيح روابط القضبان والمحولات بطريقه أوتوماتيكيا في حاله حدوث اعطال وذلك حفاظا على تغذيه الاحمال بدون انقطاع
- سنتحدث عن نظريه عمل ال ACCS , ACSE فى منشور منفصل

- ونجد بعض البلدان تعتمد على فلسفات اخرى فى حمايه موزعات الجهد المتوسط حيث يتم تفعيل حمايات ضد :-
1- زياده التيار والتسرب الأرضي
2- انخفاض التردد
- نجد ان هذه المنظومة اقل فى درجه الحماية حيث لا يوجد حمايه تفاضليه للقضبان او حمايه فشل القاطع ولكن يتم مراعاه ذلك في ال setting من حيث أزمنه فصل مفاتيح المحولات والمغذيات واستخدام حمايه زياده التيار الغير اتجاهي
- ونجد هذه المحطات تعتمد في الغالب على وجود مشغلين دائمين ويكون دور مراكز التحكم هي مراقبه احمال الشبكة واوضاع المحطة دون التدخل في فصل او توصيل أي من المهمات

ايهم افضل في نقل القدرة الكهربائية استخدام نظام الـ HV-DC ام HV-AC ؟

- في البداية علينا معرفه ان نقل القدرة باستخدام الـ HV-DC كغيره من الأنظمة المختلفة، له العديد من المميزات والعيوب
- سنتحدث في البداية عن مميزات الـ HV-DC :-
1- لا نحتاج عند الربط بين شبكتين أن نتأكد من أنهما Synchronized كما في حالة الـ AC ، وهذه الميزة مهمة جدا لتحسين الـ Stability
2- حجم البرج في نظام الـ DC أصغر ، و هذا يعني تكلفة أقل وذلك بسبب ان عدد أسلاك Bipolar system اثنان فقط، بينما تكون HV-AC عدد أسلاك بالدائرة الواحدة three phase ثلاثة
3- لا توجد مفاعلة حثية XL مفاعلة سعوية CX لان التردد بصفر مما يعني عدم وجود الـReactive Power بمشاكلها والتي منها عدم اتزان الجهد والتسبب في زيادة القدرة المفقودة بسبب مرور هذه القدرة غير الفعالة عبر الخطوط، ولذلك فقد قلنا سابقاً أن استقرار منظومة الـ DC أعلى من استقرار منظومة الـ .AC
4- مساحة مقطع الموصل في حالةDC أقل من مساحة مقطعه في حالة الـ AC كنتيجة لظاهرة الـ skin effect ، وهذا يقلل من التكلفة الكلية
5- في حالة الـ DC يسمح باستخدام خط نقل DC بأي طول لنقل أي قدرة بشرط عدم تجاوز حد التحميل الحرارى للموصلات فقط
6- في معظم الحالات تكون قيمة تيار القصر S.C Current في نظام الـDC أقل بكثير من قيمته في نظام الـ AC
- ولكن على الرغم من هذه المميزات يوجد لدينا الكثير من العيوب التي تجعل حتى الان نقل القدرة باستخدام نظام HV-AC هو الافضل الا في بعض الحالات الخاصة

- من عيوب نظام ال HV-DC :-
1- نقل القدرة بالتيار المستمر يتطلب محطة تحويل من التيار المتردد إلى المستمر في بداية خط النقل (Rectifier ) ، ومحطة أخرى للتحويل من التيار المستمر إلى المتردد ( (Inverter في نهاية الخط وهذه المحطات لها تكلفة عالية
2- أجهزة الـ Inverters and Rectifiers المستخدمة في نظام الـ DC والتي تعتبر من مصادر التوافقيات Harmonics غير المرغوب فيها مما يتطلب استخدام harmonic filter عند بداية ونهاية الخط مما يزيد من التكلفة
3- القواطع في شبكات HV DC تعتبر أكثر تعقيداً بسبب صعوبة إطفاء القوس الكهربية Arc ، فالتيار المستمر ثابت، لذلك يتم تصميمها بشكل خاص باستخدام ثايرثتورات SCRs معينة Gate Turn Off, GTO ، مع دوائر إطفاء Commutation circuits معقدة نسبياً، أما قواطع شبكات HV AC فإن التيار المتردد يمر بالصفر مرتين في كل cycle مما يجعل إطفاء القوس الكهربية أكثر سهولة

ABB Courses

https://drive.google.com/drive/mobile/folders/18hjUaLqbU84jEbCP7PXtGp5dcSjGWBGr

2- ال continuous parallel operation
ودى الحالة اللى بنسمح فيها للمولدات للعمل in parallel مع المصادر الأخرى لفترة طويلة ولكن بنحتاج ان خرج المولدات بيتركب عليه modified static inverter للسماح بعمل تزامن مع المصادر الأخرى

وطريقة التأريض هنا بتعتمد على نوع العلاقة بين ال Multiple power sources الموجودين (المحولات - المولدات) هل هي:

1- Separately derived system SDS, or
2- Non-separately derived system Non-SDS

وشرحنا الكلام ده وطرق التأريض في كل حالة في البوست ده:
https://www.facebook.com/share/p/WYDwWCCpDhiN3xnW/

=======================================
ملحوظة عامة:
- كل ال exposed metal الخاص بالمولدات يجب ان يتم توصيلها مع نظام الارضى ويفضل ان يكون التوصيل من النوع ال bolted connection لسهولة عمل اى اختبارات على نظام الارضى

- تم الاستعانة بالمصادر التالية NEC section 250 وال BS 7430 وال3043 IS

ما تأثير الـ Magnetization على محولات التيار ؟ وما المقصود بمصطلح الـ Burden ؟

- في البداية حتى نستطيع اجابه هذا السؤال علينا الحديث عن مثال عملي ماذا نعنى بمحول تيار 1000/5 وله Burden تساوى 20 VA
- ذلك يعنى اذا مر 1000 امبير جهة الـ Primary فسيتم تحويل التيار جهة الـ Secondary الئ 5 امبير ولكن هذا الكلام يقبل نظريا فقط ولكن عمليا هناك تيار ثالث سيمر داخل محول التيار ويظهر في الجانب الابتدائي فقط وهو الـ Magnetization Current ويسمى ايضا ال Excitation Current وهذا التيار المسئول عن توليد الفيض المغناطيسي

- اكبر مشكله في تيار الـ Magnetization Current هو انه تيار Non Linear وفيه تشوه Distortion بدرجه كبيره وهذا سيسبب اكثر من مشكله :-
1- حدوث Error في النسبة الفعلية بين تيار الابتدائي والثانوي
2- حدوث Phase Shift في الزاوية بين التيارين
جدير بالذكر ان نسبه الـ Error تكون صغيره طالما ان محول التيار في حدود الـ Rated المصمم عليه ولكن نسبه الـ Error تزيد اثناء الاعطال

- يعرف الـ Burden بأنه قيمه الـ Load مقاسه ب VA او قيمه المعاوقه الموجودة في الجانب الثانوي مقاسه ب الاوم ويصلح هذا التعريف لمحولات الجهد والتيار وهى تشمل قيمه مقاومه الكابل المستخدم مع محول التيار ويكون في الغالب (4او 6 او 10) mm2 على حسب التصميم + مقاومه جهاز الحماية نفسه

- ولكن ما اهميه حساب الـ Burden لمحولات التيار ؟
- بالتأكيد كلما زاد الـ Burden كلما احتاج الـ CT لسحب تيار اكبر من المصدر وهذا يعنى سحب Magnetization Current اكبر للحصول على فيض مغناطيسي اكبر وهذا يعنى مزيد من التشوه في تيار الـ Secondary ومزيد ايضا من انخفاض دقه القياس (لأننا اقتربنا من منطقه الـ Saturation)
- هذا يعنى كلما زاد الـ Burden زاد احتماليه دخول محول التيار في الـ Saturation وهذا يفسر لماذا يكون محول التيار له اكثر من Core ولماذا نجد كل حمايه لها Core منفصل عن الحمايات الاخرى