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).