القائمة الرئيسية

الصفحات

أسرار وخفايا فى علم الحماية الكهربية .. مقال(2) .. (مهندس / محمد علام)

29 يناير 2021

(0)

أسرار وخفايا فى علم الحماية الكهربية
(المقال الثانى)فى(محولات القياس)

بقلم مهندس / محمد علام

(تعريف بالكاتب) مهندس/ محمد عبد الرحمن علام
* مهندس بقسم التصميم الكهربى (بدرجة مدير إدارة)
* نقوم بإنشاء الرسومات الكهربية لخلايا التحكم، والحماية، والقياس، .... لتشغيل المحطات الكهربية للجهد العالى والجهد المتوسط من بداية إستلام المواصفات الفنية، وبنظام تسليم مفتاح
* شرفت بتدريب طلبة كليات الهندسة لمعظم الجامعات (تدريب صيفى للطلبة) على مدار السنوات السابقة
* سابقة الأعمال التى قمت بها فى قسم التصميم الكهربى .. هو تصميم وإنشاء رسومات العديد من المحطات جهد 66 ك.ف وجهد 220 ك.ف حتى مرحلة الربط والتشغيل.
* وايضا تصميم الرسومات التنفيذية لجميع موزعات الجهد المتوسط 11 ك.ف و 24 ك.ف
حتى الوصول للوحات الربط الحلقى والأكشاك.

مقدمة

إن شاء الله..من عالم الحماية الكهربية اخترت لكم اليوم...موضوع وجولة لطيفة خفيفة،واستكمال للمقال السابق نوضح دور وعمل مكون من أهم مكونات منظومة القوى الكهربية .. نتكلم عن محولات القياس (محول التيار ومحول الجهد). (Instruments Transformer (C.T & P.T

أولا إسمحولى أن أكتب هذه الكلمات فى مقدمة مقالاتى الهندسية

قال الله تعالى (‏‏يَرْفَعِ اللَّهُ الَّذِينَ آمَنُوا مِنكُمْ وَالَّذِينَ أُوتُوا الْعِلْمَ دَرَجَاتٍ)
وقال الله تعالى (إِنَّمَا يَخْشَى اللَّهَ مِنْ عِبَادِهِ الْعُلَمَاءُ)
فنرجو من الله، وأنا على يقين أن الله يصطفينا نحن المهندسون ضمن ما تشملهم الآيات الكريمة من عظيم المعانى.،
إعزائى المهندسين، نحن مسئولون بما منحنا الله به من بعض العلم والمعرفة.
فتعالوا بنا كل فى مجال تخصصه نرتقى للأفضل دائما .. طور من نفسك وضع بصمة أينما كنت، بعلمك ونفعك لمن حولك.. ولو كنت على أول الطريق، أصمد أمام كل التحديات بكل قوة وعزم ، وحطم كل العوائق بإيمانك بنفسك وإرادتك الصلبة، فأنت تضع لبنة فى بناء وتقدم الحضارات، وإستعن بالله.
وإن كنت عزيزى المهندس مسئولا عن فريق يعمل معك، فأعلم أنك مسئول أمام الله فى المقام الأول.. فتحمل المسئولية بأمانة مع الله.. وساعد فريقك ليصعد سلم النجاح وكن لهم سندا وعونا، فلا تمثل لهم عائقا أو سدا يعرقل خطاهم .. ودعك من صغائر الأمور التى تنسيك أنك صاحب رسالة أسمى وأروع.
(ودمتم فى تقدم ورفعة اصدقائى المهندسين).

(Instruments Transformer (C.T & P.T

ما هو الـ Class Accuracy & Ratio & Burden

تناولنا فى المقال السابق (◄المقال السابق) تعريف بمحولات التيار والجهد وعرضنا بعض الصور التى تُظهر الأشكال المتنوعة لمحولات القياس داخل المنظومة الكهربية وذلك مع مراعاة تدرج فرق الجهد (الجهد المنخفض والمتوسط والجهد العالى)، وكما أكدنا أن محولات القياس (C.T & PT) هما بوابة الدخول لجهاز الوقاية،

ولأن كافة الإشارات الرئيسية التى تدخل على جهاز الوقاية بتكون مصدرها محولات التيار ومحولات الجهد، وبناءا عليها يتعامل معها جهاز الوقاية او يقوم بتحليلها، ثم يتخد القرار المناسب من (فصل أو توصيل أو إرسال معلومة أو....إلخ).

فلذلك كان من الضرورى جدا جدا مراعاة الدقة لقيم الجهد والتيار التى يستقبلها جهاز الحماية من محولات القياس، لأن أى خطأ أو تشويه أو عدم دقة فى قراءة تلك الإشارات.. ينتج عنه خداع لجهاز الوقاية ويجعله يعمل بطريقة غير دقيقة، ويتخذ قرار غير مناسب للحدث الذى تمر به الشبكة الكهربية وقتها.

وعند حدوث ذلك يكون السبب والعيب ناتج عن مشكله فى (C.T & P.T) وليس العيب فى جهاز الحماية، ولا أجهزة القياس بأنواعها (أميتر& فولتميتر&وعدادات الطاقة&......إلخ) والتى أيضا كان لها الحظ أن تأخذ المعلومات والقراءات من من محولات القياس.

ومن هنا كان يجب أن نهتم بدراسة وتصميم محولات القياس والتأكد من دقة عملها، وإلا فلا قيمة لأى مجهود يبذل فى تطوير منظومة أو أجهزة الحماية الرقمية الحديثة.

وبناءا على المقدمة السابقة، نستطيع أن ننطلق سويا لنتعرف على ثلاث من أهم المفاهيم التى تظهر وتكون فى الإعتبار أثناء تصميم محولات القياس (C.T & P.T).

أولا : نسبة التحويل (Turns Ratio)

نبدأ بتعريفها طبقا للـ (IEC Standard) لكل من محول التيار أو الجهد (CT&PT)

** Rated transformation ratio:-

The ratio of the rated primary [(current) / (voltage)] to the rated secondary [(current) / (voltage)].

هى بكل بساطة، القيمة الناتجة من خارج قسمة (تيار او جهد) الابتدائى والثانوى .. وأحيانا يُعبر عنها عند تصميم المحول بعدد اللفات (الملف الإبتدائى والملف الثانوى). مع العلم أن، كل من محولات التيار أو الجهد له الطريقة او النظرية الخاصة به (وإن شاء الله ربما شرحناها تفصيليا فى مقالات أخرى) .. ولكن فى النهاية هى قيمة يجب تحديدها ضمن مواصفات المحول (CT & PT) والتى يعتمد عليها مهندس التصميم ضمن أهم المعلومات، والتى بناءا عليها يتم تصميم المحول ليكون مناسب لمكان التشغيل المحدد له بالشبكة الكهربية، والمذكورة ضمن مواصفات العميل.

وأمثلة لنسب التحويل لمحولات التيار-(Ratio) والتى تكتب على المحول بعد تصنيعة وقبل خروجة للخدمه ضمن المعلوات على الـ Nameplate

وأمثلة لنسب التحويل لمحولات الجهد-(Ratio) والتى تكتب على المحول بعد تصنيعة وقبل خروجة للخدمه ضمن المعلوات على الـ Nameplate

ثانيا : الـ (Burden)

نبدأ بتعريفه طبقا للـ (IEC Standard) لكل من:

محولات التيار(CT)

** Burden

The impedance of the secondary circuit in ohms and power-factor

(Or) The burden is usually expressed as the apparent power in volt-amperes absorbed at a specified power-factor and at the rated secondary current.

** rated burden

The value of the burden on which the accuracy requirements of this specification are based.

و محولات الجهد (PT)

** Burden

The admittance of the secondary circuit and power factor (lagging or leading)

(Or) The burden is usually expressed as the apparent power in volt-amperes, absorbed at a specified power factor and at the rated secondary voltage.

** rated burden

The value of the burden on which the accuracy requirements of this specification are based.

هى وبكل بساطة، أقصى حمل يمكن وضعة على الملف الثانوى للمحول (ويتمثل هذا الحمل) فى الأجهزة الموصلة على الملف الثانوى للمحول، أجهزة حماية او قياس،

مع العلم أن لكل نوع من الأجهزة يخصص له ملف ثانوى على قلب حديدى(Core) منفصل، وله مواصفاته التى يجب مراعاتها أثناء التصميم (وإن شاء الله ربما شرحناها تفصيليا فى مقالات أخرى).

وهذا الحمل ممكن ان نعبر عنه بالـ (VA) او كـ معاوقة او مقاومة، ولتكون الحسابات دقيقة فإنه يتم الأخذ فى الاعتبار مقاومة الأسلاك المستخدمة أو الموصل بها الأجهزة على أطراف الملف الثانوى.

The total load resistance of the secondary circuit =

(CT secondary resistance)+(connection wire resistance)+(relay’s burdens resistance).

ثالثا : الـ (Class Accuracy)

نبدأ بتعريفه طبقا للـ (IEC Standard) لكل من:

محولات التيار(CT)

** Accuracy class

a designation assigned to a current transformer, the errors of which remain within specified limits under prescribed conditions of use.

و محولات الجهد (PT)

** Accuracy class

a designation assigned to a voltage transformer, the errors of which remain within specified limits under prescribed conditions of use.

هى وبكل بساطة، توصيف من أهم التوصيفات لمحولات القياس وهو يصف الدقة المصمم عليها المحول ويصف نسبة الخطأ فى قرآئة قيم التيار أو قيم الجهد، بيحث كلما قل الرقم الذى يُكتب بجوار هذا التوصيف .. كلما زادت دقة المحول.

ويلاحظ أن هناك قيم ونسب مشهورة نراها كثيرا على الـ Nameplate

كما نلاحظ أن هناك قيم تصف الجانب الثانوى للكور الخاص بأجهزة القياس، وقيم مشهور أيضا تصف الملف الثانوى للكور الخاص الذى توصل عليه أجهزة الحماية.

بالنسبة للملف الثانوى الخاص بأجهزة القياس نجد القيم المشهور(0.5 & 0.1 & 0.2 & 1) وغالبا ما يوضع بجوار هذا الرقم الحرف(M) او (S) وهو رمز يدل على ان هذا التوصيف خاص بكور القياس. والمعنى، أن نسبة الخطأ هى 0.5% او 0.1% أو 0.2% وهكذا.

وبالنسبة للملف الثانوى الخاص بأجهزة الحماية نجد القيم المشهور(5 & 3 & 6 ) وغالبا ما يوضع بجوار هذا الرقم الحرف (P) وهو رمز يدل على ان هذا التوصيف خاص بكور الحماية. معناه أن نسبة الخطأ هى 5% او 3% أو 6% وهكذا.

نلاحظ ومن المهم أنه عند التصميم نراعى أن يكون الملف الثانوى الخاص بأجهزة القياس أكثر دقة (نسبة الخطأ صغيرة) ..وهذا منطقى جدا، عند القياس، حيث نحتاج قيم أقرب للحقيقية او مطابقة لها .. بينما الملف الثانوى الموصل عليه أجهزة الحماية فيكون دقيق أيضا، ولكن بنسبة تلائم الغرض المستخدم لأجله هذا الملف حيث اننى احتاجه بشكل أساسى فى الحماية وليس القياس أى عند القيم المرتفعة للتيار أو الجهد، وبالتالى يكون له إعتبرات أخرى عند التصميم (وإن شاء الله ربما شرحناها تفصيليا فى مقالات أخرى).

كما نلاحظ أن الدقة المُصَمَم عليها المحول تقل عندما يكون التيار المار أقل من تيار Rated Current المحدد للمحول، كما هو موضح بالجداول عاليه.. لذلك يجب أن يوضع المحول الصحيح فى مكانه الصحيح وطبقا لدراسة الأحمال على الشبكة المتصله بهذا المغذى(Feeder)