منطقة تيار القصر علي منحني الأداء

 منطقة ارتفاع تيار الحمل “Overload Zone

هي المنطقة المحصورة بين قيمة التيار المقنن للقاطع وبين قيمة تعادل 8 – 10 أضعاف هذه القيمة، على منحنى القاطع.

وهى المنطقة التى تحميها خاصية الحماية ضد ارتفاع التيار بوحدة الحماية “Unit Trip” الخاصة بالقاطع.

منطقة تيار القصر علي منحني الأداء
منطقة تيار القصر علي منحني الأداء

ه- منطقة تيار القصر“Short Circuit Zone”

هي المنطقة التى تزيد إلى  8 – 10أضعاف قيمة التيار المقنن للقاطع، على منحنى القاطع.

وهى المنطقة التى تحميها خاصية الحماية ضد تيارات القصر بوحدة الحماية “Unit Trip” الخاصة بالقاطع.

 

أنواع الانتقائية:

  • انتقائية بالتيار.
  • انتقائية بالزمن.
  • انتقائية بالطاقة.
  • انتقائية بالمنطقة.

 

الانتقائية بالتيار: تعتمد على أن يتم ضبط خاصية الحماية ضد تيارات القصر بوحدة الحماية بالقاطع على قيم لتيارات أعطال المختلفة بينها فاصل زمني.

و كما هو موضح بالرسم الموفق، عندما يكون مستوى تيار العطل للحمل 1 ك أ يتم ضبط القاطع الخاص به “B” على أقل من هذه القيمة، كما يتم ضبط القاطع الذى يليه (من جهة المصدر) “A” على قيمة تناسب مستوى تيار العطل على أطرافه و لتكن 3 ك أ، فعند حودث العطل عند الحمل فأن القاطع “B” هو الذى سيقوم بالفصل لتميزه للعطل كتيار قصر، بينما القاطع “A” لن يشعر به كتيار قصر و لكن يشعر به كأنه ارتفاع فى قيمة التيار وستستغرق الحماية الخاصة بارتفاع التيار بوحدة الحماية للقاطع فتره زمنية قبل أن تقرر فصل القاطع وهذه الفترة الزمنية كافية لأن تجعل القاطع “B” قد أنهى مهمته وقام بفصل العطل.

الانتقائية بالتيار مناسب للانتقاء ما بين القواطع ذات نفس الحجم وليس لها خاصية تأخير زمني لحمايات تيارات القصر.

 

الانتقائية بالزمن: باستخدام خاصية التأخير الزمني لحمايات تيارات القصر الموجودة فى بعض وحدات الحماية “Unit Trip”الخاصة بالقواطع، و التى تتيح تأخير مقداره بضع أجزاء من الثانية تمكن القاطع القريب من الحمل أن يقوم بفصل الحمل قبل أن يبدأ القاطع التالي له من البدء فى إجراءات فصل الحمل. الانتقاء بالزمن مناسب جدا للانتقاء ما بين قاطعين لهم نفس الحجم بوحدات حماية اليكترونية كاملة بخاصية تأخير زمني لحماية تيار القصر.

الانتقائية بالطاقة: تعتمد على أن تكون الطاقة المسموح بها لفصل القاطع القريب من الأحمال أقل من تلك التى يسمح بها لإتمام فصل القاطع الذى يليه. و لابد من توافر جداول أو برامج من الشركة المصنعة لتوضيح الانتقائية بين القواطع المختلفة لاستحالة الاعتماد على منحنيات الأداء الخاصة بالقواطع فى هذه الحالة.

ولا يستخدم هذا النوع لانتقاء ما بين قاطعين لهم نفس الطراز.

الانتقائية بالمنطقة: يعتمد على شبكة اتصال بين قواطع التيار المختلفة وهناك طريقتان للعمل:

  • عند حدوث عطل, ترسل وحدات الحماية لكل قاطع شعر بالعطل إشارات إلى نظام تحكم مركزي ومن ثم يستطيع تحديد موقع العطل وفصله القاطع الأقرب إليه. وهذه الطريقة تستغرق حوالي ثانية واحدة وهذه الطريقة لا تستخدم مع مستويات تيارات القصر العالية.

 

  • عند حدوث عطل، ترسل جميع وحدات الحماية لكل قاطع شعر بالعطل إشارات إلى وحدة الحماية الخاصة بالقاطع الذى يليها (الأقرب إلى المصدر)، وكل وحدة حماية تشعر بالعطل لا تتسلم أشارات من وحدات الحماية الخاصة بالقواطع الأدنى (الأقرب إلى الحمل)، تقوم هي بفصل العطل فورا. هذه الطريقة أسرع من السابقة.

هذا النوع أكثر أماناً و يقلل الإجهاد على جميع مكونات الشبكة، ألا أنها مكلف جدا ومعقد. ويستخدم فى الشبكات ذات تيارات المقنن وتيارات القصر العالية، والتي تتطلب الأمان العالي مع استمرارية الخدمة.

تحقيق الانتقائية بين قواطع الجهد المنخفض:

  • الانتقائية بين قواطع التيار المنمنمة
  • المنمنمة (mcb – mcb):

الاعتماد القواطع المنمنة على الحمايات الحرارية والمغناطيسية التقليدية فلا يصلح هنا استخدام الانتقاء بالزمن أو بالمنطقة. لذا لا يبقى ألا استخدام انتقائية بالتيار أو بالطاقة.

  • الانتقائية بين قواطع التيار المقولبة – المنمنمة (MCCB – mcb):

عادة يتم استخدام الانتقاء بالطاقة، كما يمكن استخدام الانتقاء بالزمن فى حالة كون القاطع المقولب كامل بوحدة حماية اليكترونية بها خاصية تأخير زمني، وتوجد انتقائية كاملة بينهما فى أغلب الأحيان.

  • الانتقائية بين قواطع التيار المقولبة – المقولبة (MCCB – MCCB):

جميع أنواع الانتقائيات متاح، مع مراعاة أنه فى حالة الانتقاء بالمنطقة لابد من استخدام وحدات حماية بها خاصية التواصل عن طريق شبكة التحكم.

كما أننا لا نلجأ إلى استخدام الانتقاء بالتيار إلا فى حالة عدم وجود جداول الانتقاء بالطاقة أو برامج تحقق ذلك.

  • الانتقائية بين قواطع التيار ذات الإطار المفتوح – المقولبة (ACB – MCCB):

كما فى النقطة سابقة إلا انه يتم تعريف الانتقاء بالزمن أو بالطاقة بأنه انتقاء تقليدي ويتم تميز الانتقاء بالمنطقة لأنه الأنسب للتيارات ومستويات تيارات القصر لعالية كما أشرنا من قبل.

  • الانتقاء بين قواطع التيار ذات الإطار المفتوح – ذات الإطار المفتوح (ACB – ACB):

يتم استخدام الانتقاء بالزمن أو بالمنطقة ويتم إضافة نوعين جديدين يسميان: الانتقاء بالزمن ألاتجاهي والانتقاء بالمنطقة ألاتجاهي وهذان النوعان يستخدمان عند وجود أكثر من مصدر متصل على التوازي ويتم تحديد مستويات إنشاء متعددة وحسب اتجاه التيار ونادرا ما يستخدم هذان النوعان.

مثال تطبيقي:

محول 400 ك في أ، جهد 900 فولت يغذى شبكة كالموضحة بالرسم، ومهمتنا ألان أن نقوم بضبط قيم التيار وتيار القصر لوحدات الحمايات فى القواطع المختلفة وزمن تأخير الفصل المناسب لكل منهما، بحيث يراعى أن يتم فصل القواطع الأقرب إلى الحمل قبل القواطع التى تليها جهة المصدر. يراعى أن يتم مراعاة الزمن الذى يستغرق القاطع لا تمام عملية الفصل فى كل من “منطقة ارتفاع التيار” و “منطقة منطقة تيار القصر”.

ملاحظة: القواطع العمومية للوحات الفرعية تتماثل مع القواطع المغذية لها ،وهذه القواطع المغذية هي القواطع الفرعية فى اللوحة الموجودة بها والتي تلي اللوحة الفرعية من جهة المصدر. على الرسم، تم تعريف قاطع واحد منهما وهو القاطع الفرعي المغذى على اعتبار أن القاطع العمومي للوحة المغذاة هو نفس الطراز.

 

الانتقاء بين قاطعين علي التوالي

الانتقاء بالتيار

الانتقاء بالزمن

مثال لجداول الانتقاء بالطاقة

ويتم عمل الانتقائية بين هذه القواطع عن طريق الانتقائية بالزمن وذلك لتماثل منحنيات الأداء للقاطعين.

الخطوة صفر: يتم دراسة تيارات القصر عند كل مستوى من اللوحات (وفى المثال كل مستوى ممثل بلوحة واحدة للتبسيط).

الخطوة الأولى: يتم دراسة الانتقائية بين القواطع بداية من القواطع التى تلى الحمل مباشرة، وفى المثال، يتم أولا دراسة الانتقائية بين قاطع الحمل  QF4الموجود فى لوحة الحمل وبين القاطع العمومي الموجود في نفس اللوحة (وهو نفس طراز القاطع QF3) وحيث أن مستوى تيار القصر عند هذه اللوحة هو 1.2 ك أ، يتم ضبط القاطع كما يلي:

  • ضبط تيار القاطع، من خلال وحدة الحماية عند 136 أمبير(مثلا) بحيث يكون أكبر من قيمة تيار القاطع الفرعي (16 أمبير)، وبفترة زمنية كافية لأن يقوم القاطع الفرعي بعملية الفصل- في حالة ارتفاع التيار – قبل القاطع العمومي.
  • ضبط تيار القصر للقاطع عند 1.6 ك أ (مثلا) بحيث يكون أكبر من قيمة مستوى تيار القصر الحادث، و بفترة زمنية كافية، لأن يقوم القاطع الفرعي بعملية الفصل – في حالة تيار القصر قبل القاطع العمومي. و بذلك تم تحقيق انتقائية حتى تيار قصر قيمته 1.2 ك أ ( و بدون الاحتياج إلى قاطع ذو تأخير زمني للحمايات).

و يكرر هذا مع باقي القواطع الفرعية الموجودة في اللوحة وبين القاطع العمومي للوحة. وفى حالة فشل احد القواطع الفرعية مع القاطع العمومي في تحقيق الانتقائية الكاملة أو الجزئية، يتم تغير القاطع العمومي بقاطع أخر أكبر حتى يتم تحقيق الانتقائية مع جميع القواطع الفرعية.

الخطوة الثانية: يتم تكرار الدراسة مرة أخرى بين القاطع الفرعي QF3 و القاطع العمومي لنفس اللوحة) والذي طرازه يماثل القاطع QF2، و يمكن استخدام التأخير الزمني لحمايات ارتفاع التيار و تيار القصر هنا – إذا لزم الأمر-لتحقيق الانتقائية.

الخطوة الثالثة: يتم تكرار الدراسة بين القاطع الفرعي و QF2 و القاطع العمومي والذي اضطررنا لاستخدام قاطعيه إلى تيار مقنن أكبر بكثير من القيمة المناسبة لقدوة المحول لتحقيق الانتقائية.

يمكن ضبط قيمة التيار المقنن المناسب عن طريق وحدة الحماية و كذلك ويمكن استخدام التأخير الزمني لحماية ارتفاع التيار وتيار القصر هنا أيضا -إذ الزم لأمر- لتحقيق الانتقائية.

كما أشرنا من قبل استخدام الحواسب و البرامج يسهل كثيراً من دراسة الانتقائية للشبكات المختلفة، إلا انه يجب أن يتم توفير هذه البرامج عن طريق الشركات المنتجة للقواطع المختلفة حيث أنها أدرى بخصائص قواطعها الكهربية والميكانيكية كما أنها تجرى الاختبارات الأزمة للتحقق من برامجها وجداولها الانتقائية.

وفى الختام، كنت أرجو أن تسع مساحة المقال لجميع نقاط الموضوع وأن تكون هناك مفردات عربية محددة ومتفق عليها للمصطلحات الكهربائية الانجليزية حتى لا أضطر في كثير من الأحيان لاستخدام جمل كاملة لتعريب مصطلح واحد !!، و حتى تكتمل الفائدة ألفت نظر سيادتكم إلى ضرورة الإطلاع على أنواع وخصائص وحدات التحكم المختلفة للقواطع الكهربية و كذلك كيفية أعداد دراسات تيارات القصر.

الانتقاء بالمنطقة

مثال تطبيقي للانتقائية

منحني أداء جميع القواطع التي بالمثال التطبيقي