أسرار SIPROTEC 7VK61 | الحلقة السادسة
سر التنسيق الكهربائي: لماذا لا يفصل الريلاي دائماً بنفس الزمن عند حدوث عطل (Fault)؟
إذا رأيت يوماً في إحدى المحطات جهازين حماية مختلفين يمر بهما نفس قيمة تيار العطل، ولكن أحدهما اتخذ قرار الفصل بعد 0.2 ثانية فقط، بينما انتظر الآخر 2 ثانية كاملة.. فلا تتعجل بالحكم بأن هناك خطأً في الإعدادات أو عطلاً في الأجهزة!
لأن هذا التفاوت الزمني قد يكون مقصوداً ومخططاً له بالكامل من مهندس الحماية.
هنا ندخل إلى أحد أهم وأخطر المفاهيم في عالم هندسة القوى الكهربائية: Protection Coordination (التنسيق بين أجهزة الحماية) أو ما يُعرف بالـ Selectivity (الانتقائية). والمقصود بها ببساطة: أن يتم فصل أقرب قاطع كهربائي للعطل فقط لعزل الجزء المتضرر، وتجنب فصل نصف المحطة أو إظلامها بالكامل بسبب عطل عابر في مغذٍّ فرعي واحد.
مثال عملي: من الذي يجب أن يفصل؟
تخيل شبكة توزيع بسيطة متسلسلة تحتوي على: قاطع عند المصدر الرئيسي (Incoming) ➜ قاطع عند المحول (Transformer) ➜ قاطع عند المغذي الفرعي (Feeder)
إذا حدث Fault في نهاية المغذي الفرعي، فما هو القاطع الذي يجب أن يفتح؟ الإجابة المنطقية والذكية هي: قاطع المغذي فقط، ليظل المحول وباقي المغذيات السليمة في الخدمة. ولكن كيف نُجبر الريلايات على فهم هذا المنطق؟ هنا تظهر فلسفتان مختلفتان للتحكم في زمن الفصل:
الفلسفة الأولى: الزمن الثابت (Definite Time Overcurrent)
في هذا النوع، بمجرد أن يتجاوز التيار قيمة التشغيل المبرمجة (Pickup Current)، يبدأ الريلاي بالعد التنازلي لزمن ثابت ومحدد مسبقاً (Delay Time) ثم يفصل، بغض النظر عن مدى خطورة أو شدة التيار. سواء كان تيار العطل 1000A أو 5000A، فإن زمن الفصل لا يتغير.
📊 مثال بالأرقام: إذا تم ضبط الإعدادات كالتالي:
Pickup = 600AوDelay = 1 sec
إذا أصبح التيار 1000A ➜ يفصل الريلاي بعد 1 ثانية.
إذا أصبح التيار 3000A ➜ يفصل الريلاي بعد 1 ثانية.
إذا أصبح التيار 6000A ➜ يفصل الريلاي بعد 1 ثانية.
المميزات: بسيط جداً في الضبط والحسابات، وسهل في التنسيق الزمني بين المراحل المتتالية.
العيوب: لا يستفيد من شدة العطل، ويجعل المعدات تتحمل تيارات قصر عنيفة لزمن طويل دون تسريع الفصل.
الفلسفة الثانية: الزمن العكسي (Inverse Time Overcurrent)
هنا تبدأ الحماية الذكية والفن الهندسي؛ حيث تعتمد المعادلة على: (شدة التيار 🔀 زمن الفصل) بعلاقة عكسية. كلما ارتفع تيار العطل وقلت مقاومته، قل زمن الفصل وتسارعت الحماية. وكلما انخفض التيار، زاد زمن الفصل.
📊 مثال تقريبي:
تيار بقيمة 1000A ➜ يفصل الريلاي بعد 4 ثوانٍ (عطل بعيد أو طفيف).
تيار بقيمة 2000A ➜ يفصل الريلاي بعد 1.5 ثانية.
تيار بقيمة 5000A ➜ يفصل الريلاي بعد 0.3 ثانية (عطل عنيف وقريب جداً).
لماذا يعتبر الزمن العكسي مهماً وحيوياً؟
لأن الأعطال ذات التيارات المرتفعة جداً تسبب إجهادات حرارية وميكانيكية عنيفة على الكابلات والمحولات، وتؤدي إلى هبوط حاد في الجهد (Voltage Dip) يهدد استقرار الشبكة بالكامل. لذلك، من المنطقي والضروري التخلص منها بأقصى سرعة ممكنة.
معلومة من مواقع العمل: ما هي الـ Curves؟
عندما تسمع مهندساً في الموقع يقول مصطلحات مثل:
Normal Inverse (NI)
Very Inverse (VI)
Extremely Inverse (EI)
فهو هنا لا يتحدث عن قيمة تيار مجردة، بل يتحدث عن شكل وتحدب منحنى الفصل الزمني (Time Current Curve). هذا المنحنى هو الرياضة والمعادلة اللوغاريتمية التي تحدد بدقة سرعة استجابة الريلاي لكل قيمة تيار يراها.
فخ يقع فيه المهندسون الجدد: إهمال الـ TMS
من الأخطاء الشائعة جداً التركيز الكامل على حساب قيمة الـ Pickup Current فقط، مع إهمال اختيار المنحنى المناسب أو قيمة معامل التعديل الزمني المسمى Time Multiplier Setting (TMS).
وهنا قد تكون جميع حسابات التيارات صحيحة ونظرية، ولكن عند حدوث عطل حقيقي، يفشل التنسيق (Coordination) تماماً، وتفصل المحطة بالكامل بدلاً من عزل الخط المعطل فقط!
الخلاصة
وظيفة الـ Overcurrent Protection لا تعتمد أبداً على رقم التيار بمفرده، بل هو مزيج ذكي يربط التيار بالزمن. وهنا يظهر الفارق الجوهري بين الـ Definite Time (الذي يعتمد على زمن جامد وثابت)، والـ Inverse Time (الذي يجعل الريلاي يتفاعل مرناً مع خطورة وشدة العطل).
🔮 في الحلقة القادمة من السلسلة:
سنجيب عن السؤال الأهم والعملي الذي يواجه كل مهندس حماية عند إعداد أي ريلای جديد: كيف يتم اختيار وحساب قيمة الـ Pickup Current أصلاً؟
ولماذا قد تكون القيمة الصغيرة جداً كارثية وتسبب فصلاً خاطئاً.. والقيمة الكبيرة جداً أخطر منها لأنها قد لا ترى العطل؟
سنقترب من طريقة التفكير الحقيقية والمعادلات المعتمدة التي يستخدمها المهندسون في المحطات. تابعوا السلسلة بانتظام!
إعداد وصياغة:
مهندس/ محمد علام (Mohamed Allam)
والى اللقاء ايها الرائعون
فضلا ، قوموا بنشر المقال ، لتعم الفائدة
وإن كان لديكم أى إستفسار حول أى مما ورد فى المقال، لا تترددوا فى ترك تعليق ، وسوف أقوم بالرد عليكم فى أسرع وقت إن شاء الله
دمتم بخير وسعداء ، وتذكرونا معكم فى صالح الدعاء.
إعداد وتقديم
مهندس/ محمد علام
01062255748
صفحتى بالفيس بوك
لينك قناة اليوتيوب
* 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.
تعليقات
إرسال تعليق