مرحلات التفاضل هي نوع من أجهزة الحماية الكهربائية التي تُستخدم بشكل رئيسي لحماية المعدات الكهربائية مثل المحولات والمولدات وقضبان التوزيع (Busbars) من الأعطال الداخلية. تعتمد هذه المرحلات على مبدأ مقارنة التيارات الداخلة والخارجة من الجهاز المحمي. في حالة وجود اختلاف بين التيارات الداخلة والخارجة، تقوم المرحلة بإرسال إشارة لفصل الدائرة الكهربائية، مما يمنع حدوث أضرار جسيمة.
تطبيقات مرحلات التفاضل
- حماية المحولات (Transformer Protection):
- تُستخدم مرحلات التفاضل بشكل شائع لحماية المحولات من الأعطال الداخلية مثل التسرب الأرضي أو الأعطال بين اللفات.
- يتم توصيل المرحلة على جانبي المحول (الجانب الأولي والجانب الثانوي) لمقارنة التيارات الداخلة والخارجة.
- في حالة وجود اختلاف في التيارات بسبب عطل داخلي، تقوم المرحلة بفصل المحول عن الشبكة.
- حماية المولدات (Generator Protection):
- تُستخدم مرحلات التفاضل لحماية المولدات من الأعطال الداخلية مثل الأعطال بين اللفات أو الأعطال الأرضية.
- يتم توصيل المرحلة على جانبي المولد (الجانب الداخلي والجانب الخارجي) لمقارنة التيارات.
- في حالة وجود عطل، تقوم المرحلة بفصل المولد عن الشبكة لمنع تلفه.
- حماية قضبان التوزيع (Busbar Protection):
- تُستخدم مرحلات التفاضل لحماية قضبان التوزيع من الأعطال التي قد تحدث بسبب التلامس بين الأجزاء الموصلة أو الأعطال الأرضية.
- يتم توصيل المرحلة على جميع المداخل والمخارج لقضبان التوزيع لمقارنة التيارات.
- في حالة وجود عطل، تقوم المرحلة بفصل قضبان التوزيع عن الشبكة.
- حماية الكابلات الطويلة (Long Cable Protection):
- في بعض الحالات، تُستخدم مرحلات التفاضل لحماية الكابلات الطويلة من الأعطال التي قد تحدث بسبب التلف العازل أو الأعطال الأرضية.
- يتم توصيل المرحلة على طرفي الكابل لمقارنة التيارات الداخلة والخارجة.
أشكال مرحلات التفاضل
- مرحلات التفاضل النسبةية (Percentage Differential Relays):
- تُستخدم هذه المرحلات عندما يكون هناك اختلاف طبيعي في التيارات الداخلة والخارجة بسبب عوامل مثل نسبة التحويل في المحولات.
- تعمل هذه المرحلات على أساس نسبة معينة من الاختلاف المسموح به بين التيارات، وإذا تجاوز الاختلاف هذه النسبة، تقوم المرحلة بالعمل.
- مرحلات التفاضل ذات التمييز العالي (High Impedance Differential Relays):
- تُستخدم هذه المرحلات في حماية قضبان التوزيع والمحولات ذات الجهد العالي.
- تتميز بمقاومة عالية مما يجعلها أقل حساسية للأخطاء الخارجية مثل الأعطال خارج المنطقة المحمية.
- مرحلات التفاضل ذات التمييز المنخفض (Low Impedance Differential Relays):
- تُستخدم هذه المرحلات في حماية المولدات والمحولات ذات الجهد المنخفض.
- تتميز بمقاومة منخفضة مما يجعلها أكثر حساسية للأعطال الداخلية.
- مرحلات التفاضل الرقمية (Digital Differential Relays):
- مع تطور التكنولوجيا، أصبحت المرحلات الرقمية أكثر شيوعًا.
- تعتمد هذه المرحلات على معالجات دقيقة لتحليل التيارات واتخاذ قرارات الحماية بدقة عالية.
- تتميز بمرونة عالية وإمكانية التكامل مع أنظمة التحكم الحديثة.
مزايا مرحلات التفاضل
- دقة عالية: تتميز مرحلات التفاضل بدقة عالية في الكشف عن الأعطال الداخلية.
- سرعة الاستجابة: تعمل هذه المرحلات بسرعة كبيرة لفصل الدائرة في حالة وجود عطل.
- مرونة: يمكن تكييف مرحلات التفاضل لحماية أنواع مختلفة من المعدات الكهربائية.
عيوب مرحلات التفاضل
- التكلفة العالية: تعد مرحلات التفاضل من الأجهزة باهظة الثمن مقارنة بأنواع أخرى من المرحلات.
- التعقيد: تتطلب مرحلات التفاضل إعدادًا دقيقًا ومعايرة للتأكد من عملها بشكل صحيح.
