حماية الشبكة الكهربائية

كيفية الحفاظ على استقرار الشبكة ومنع حدوث الفصل الكلي (Black Out)

العلاقة بين التردد والأحمال:

  • هناك علاقة عكسية بين التردد والأحمال الكهربائية:
    • زيادة الأحمال تؤدي إلى انخفاض التردد.
    • للحفاظ على استقرار الشبكة الكهربائية، يجب الحفاظ على التردد ضمن الحدود الطبيعية (50Hz أو 60Hz حسب النظام).
    • أي نقص في التردد يعني أن هناك إما نقصًا في الطاقة المتولدة أو زيادة في الأحمال.

دور أجهزة الحماية في الشبكة:

  • للحفاظ على استقرار الشبكة وتجنب الفصل الكلي، يتم استخدام نظام حماية يعتمد على أجهزة مثل Auto Under Frequency Load Shedding (AUFLS).
  • يتم تثبيت هذه الأجهزة في الموزعات (Switchgear) على جهود (11-13.8-22 ك.ف).
  • الفكرة الأساسية هي إزالة مجموعة من الأحمال تلقائيًا وبسرعة عند انخفاض التردد، وذلك لضمان:
    1. استقرار الشبكة.
    2. عدم خروج وحدات التوليد عن الخدمة.
    3. تجنب حدوث فصل كلي (Black Out).

تقسيم الأحمال إلى مراحل Load Shedding Stages:

  • يتم تقسيم الأحمال على جهاز AUFLS إلى عدة مراحل حسب مستويات التردد.
  • عند انخفاض التردد إلى مستويات محددة مسبقًا، يتم فصل الأحمال تدريجيًا.
  • إعدادات المراحل تختلف حسب المنطقة، ولكن على سبيل المثال، إذا كان النظام يعمل بتردد 50Hz:
    • المرحلة الأولى: عند تردد 49.4Hz.
    • المرحلة الثانية: عند تردد 48.8Hz.
    • المرحلة الثالثة: عند تردد 48.2Hz.

أهمية الحماية التلقائية (Automatic Protection):

  1. حماية الشبكة من الانهيار:
    • عند إزالة الأحمال بشكل لحظي، يتم تقليل الضغط على وحدات التوليد.
    • يساعد ذلك على استعادة التردد إلى مستوياته الطبيعية بسرعة.
  2. تجنب خروج وحدات التوليد عن الخدمة:
    • وحدات التوليد حساسة جدًا لانخفاض التردد.
    • انخفاض التردد قد يؤدي إلى توقف وحدات التوليد عن العمل، مما يزيد من تفاقم المشكلة.
  3. منع حدوث Black Out:
    • إزالة الأحمال في مراحل متتابعة يقلل من احتمالية حدوث فصل كلي.

وظائف حماية إضافية لاستقرار الشبكة:

إلى جانب نظام AUFLS، توجد وظائف حماية إضافية يمكن استخدامها للكشف عن مشاكل الشبكة والحفاظ على استقرارها:

  1. Under Voltage Protection:
    • تُستخدم لحماية الشبكة من انخفاض الجهد.
    • انخفاض الجهد قد يكون مؤشرًا على وجود أعطال أو أحمال زائدة تؤثر على الشبكة.
  2. Reverse Power Flow Protection:
    • تُستخدم للكشف عن تدفق الطاقة بشكل عكسي (من الأحمال إلى المولدات).
    • قد يكون ذلك مؤشرًا على أعطال أو حالات غير طبيعية في الشبكة.

الإجراءات الاستباقية للحفاظ على استقرار الشبكة:

  • الصيانة الدورية للمعدات:
    • التأكد من كفاءة وحدات التوليد والموزعات وأجهزة الحماية.
  • مراقبة التردد والجهد بشكل مستمر:
    • استخدام أنظمة SCADA لمراقبة الشبكة بشكل فوري والتدخل عند الحاجة.
  • التخطيط المسبق للأحمال:
    • توزيع الأحمال بشكل متوازن على الشبكة لضمان استقرار النظام.
  • التحديث المستمر للإعدادات (Settings):
    • تحديث إعدادات أجهزة الحماية وفقًا لتغير الأحمال وظروف الشبكة.

الخلاصة:

  • الحفاظ على استقرار الشبكة يتطلب توازنًا دائمًا بين القدرة المتولدة والأحمال المستهلكة.
  • نظام AUFLS هو أداة أساسية لتقليل الأحمال بسرعة عند انخفاض التردد، ما يحافظ على استقرار الشبكة.
  • استخدام وظائف حماية إضافية مثل Under Voltage وReverse Power Flow يساهم في الكشف المبكر عن المشاكل ومنعها.
  • التخطيط المسبق والمراقبة المستمرة للشبكة هما المفتاح لمنع حدوث الفصل الكلي (Black Out).

الوسوم
زر الذهاب إلى الأعلى