⚡ أسرار SIPROTEC 7VK61 | الحلقة الأولى

الفيدر أكثر عناصر الخلية تعرضاً للأعطال. شاهد كيف يحميه 7SX800 بطبقات متكاملة من الوظائف.

الجزء 2 من 10⏱ 5 دقائق قراءةالمستوى: متوسط

🎯 ماذا ستتعلم في هذا الجزء؟

• مراحل التيار الزائد ومنحنيات IEC وANSI
• متى تحتاج الاتجاهية والمقارنة الاتجاهية بـ GOOSE
• Inrush وفشل القاطع وإعادة التوصيل الآلي

50/51 و50N/51N: حجر الأساس

الحماية غير الاتجاهية تصلح كحماية رئيسية في الشبكات الشعاعية ذات التغذية من طرف واحد والحلقات المفتوحة، وكحماية احتياطية على الخطوط والمحولات (والاستخدام المفضل مع المحولات كحماية احتياطية للأجزاء التي بعدها).

يأتي الجهاز مهيأً مسبقاً بمرحلتين زمنهما ثابت (Definite-time) ومرحلة زمنها عكسي (Inverse-time)، ويمكنك إضافة مراحل ثابتة أخرى ومرحلة واحدة بمنحنى يحدده المستخدم.

ما الذي تمتلكه كل مرحلة؟

• حجبها بمدخل ثنائي أو بوظائف أخرى (Inrush، إعادة التوصيل، كشف Cold-load pickup).
• تثبيتها ضد التشغيل الخاطئ بسبب تيار اندفاع المحولات.
• تشغيلها كمرحلة إنذار فقط دون فصل.
• القياس بالمركبة الأساسية أو بقيمة RMS.
• مراحل الأرضي تستخدم 3I0 المحسوب أو تيار الأرضي المقاس.
• زمن Dropout مستقل لكل مرحلة.

المنحنى	ANSI/IEEE	IEC
Inverse	✔	✔
Moderately inverse	✔	–
Very inverse	✔	✔
Extremely inverse	✔	✔
Fully inverse	✔	–

الاتجاهية 67/67N: عندما لا يكفي حجم التيار

في الخطوط الموازية ذات التغذية الواحدة، وكابلات التغذية من الطرفين، والشبكات الحلقية، لا يكفي أن تعرف قيمة تيار العطل؛ لا بد من معرفة اتجاه تدفق القدرة نحو موضع العطل. تتوفر نفس المراحل المهيأة مسبقاً مع إمكانية ضبط الاتجاه لكل مرحلة، وتدوير مميز الاتجاه لحماية الأطوار، وحرية ضبط اتجاه وظيفة الأرضي.

⚠️ انتبه لفقدان جهد القياس

الوظائف الاتجاهية تعتمد على الجهد، لذلك يمكن حجب مراحلها عند فقدان جهد القياس (Measuring-voltage failure) عبر وظيفة 60FL، لتجنب فصل خاطئ عند احتراق فيوز VT مثلاً.

المقارنة الاتجاهية: عزل أسرع للعطل

في الخطوط ذات التغذية من الطرفين تتبادل الأجهزة معلومة الاتجاه، فيعزل كل جهاز المقطع المعيب بسرعة بدلاً من الاعتماد على فروق التوقيت الطويلة (Grading). يتم التبادل عبر رسائل IEC 61850 GOOSE أو عبر أسلاك Pilot Wires، ويمكن تنفيذ أسلوب الإفراج (Release) أو أسلوب الحجب (Blocking).

💡 GOOSE بدل الأسلاك

استبدال أسلاك الإشارات بين الأجهزة برسائل GOOSE يقلل التمديدات النحاسية ويسهل التعديل لاحقاً، لكنه يتطلب تخطيط شبكة الاتصال بعناية (نتناول ذلك في الجزء السابع).

الفصل السريع عند الإغلاق على عطل

• 50HS: فصل لحظي عند الإغلاق على خط معيب إذا كان تيار العطل عالياً (مرحلتان كحد أقصى). وعند استخدامه على محول يجب ضبطه فوق أقصى تيار قصر أو تيار اندفاع يمر به.
• SOTF: للتطبيقات التي لا يكفيها 50HS، ويفصل لحظياً حتى مع تيارات عطل منخفضة. ليس له قياس خاص، بل يرتبط ببدء وظيفة أخرى مثل مرحلة تيار زائد.

51V: التيار الزائد المقيّد بالجهد

يأتي بثلاثة أشكال: Controlled، وVoltage-dependent (ينخفض تيار الالتقاط خطياً مع هبوط الجهد)، وUndervoltage stability. الشكل الأخير شائع في حماية المولدات؛ فعند عطل قريب ينهار جهد الإثارة ويهبط تيار القصر تحت قيمة الالتقاط، فتحافظ الميزة على الالتقاط. ويمنع Fuse-failure monitor التشغيل الخاطئ.

كيف لا يخدعه تيار اندفاع المحول؟

عند تشغيل محول يمر تيار مغنطة اندفاعي قد يبلغ عدة أضعاف التيار المقنن ويدوم من عشرات الميلي ثانية إلى عدة ثوانٍ. تستخدم وظيفة كشف الـ Inrush طريقتين: تحليل التوافقيات وتحليل شكل موجة التيار (CWA)، ويمكن تشغيلهما معاً بمنطق OR أي «قرار 1 من 2» لزيادة التوافر. الناتج إشارة حجب للوظائف المتأثرة، فتستطيع ضبطها بحساسية أعلى.

فشل القاطع 50BF

مرحلتان توفران حماية احتياطية للأطوار والأرضي إذا فشل القاطع الرئيسي في إزالة العطل: إعادة فصل (Retrip) أو أمر فصل لقضبان التجميع. يُتحقق من عمل القاطع بقياس التيار وبملامس موضع القاطع، وكشف التيار منفصل لكل طور. ويمكن بدء الوظيفة من أي وظيفة حماية داخلية أو من مدخل ثنائي أو من رسالة GOOSE، ولزيادة الاعتمادية يمكن استخدام مدخلين ثنائيين على التوازي للبدء الخارجي.

إعادة التوصيل الآلي (79)

تذكر الوثيقة أن نحو 85% من أعطال القوس على الخطوط الهوائية تنطفئ ذاتياً بعد الفصل، ولذلك تُعاد الخدمة بإعادة توصيل آلية. الوظيفة تدعم البدء بالفصل أو بالالتقاط، وإعادة التوصيل ثلاثية الأطوار، وعدة محاولات (Multi-shot)، وأزمنة ميتة مختلفة حسب نوع العطل، والتعاون مع Synchrocheck. ويمكن تغيير إعدادات التيار الزائد ديناميكياً حسب حالة إعادة التوصيل.

الوظيفة المساندة	فكرتها
DLC (Dead-line check)	لا تتم إعادة التوصيل إلا والخط بلا جهد، عندما لا يمكن استخدام Synchrocheck.
ADT (Adaptive dead time)	يُستخدم الزمن الميت التكيفي فقط إذا نجحت إعادة التوصيل في الطرف المقابل، لتقليل الإجهاد على المعدات.
RDT (Reduced dead time)	يقلل الزمن الميت بالاعتماد على جهد الطرف المقابل عند فصل أعطال تقع في منطقة التجاوز خارج الخط المحمي، دون Teleprotection.

مراقبة دائرة الفصل وقفل التشغيل

وظيفة 74TC تراقب ملف القاطع وأسلاكه عبر مدخلين ثنائيين وتصدر إنذاراً عند قطع الدائرة. أما 86 (Lockout) فمتاحة في كل القوالب.

🔧 من الواقع في التصميم

مراقبة دائرة الفصل تستهلك مدخلين ثنائيين، والـ Variant V1 به 4 مداخل فقط. أحصِ مداخلك (حالة القاطع، المفصل، التأريض، 74TC، البدء الخارجي لـ 50BF…) قبل اختيار الـ Variant.

✅ الخلاصة: 4 نقاط تحملها معك

• التيار الزائد: مرحلتان ثابتتان + مرحلة عكسية مهيأة مسبقاً مع منحنيات IEC وANSI.
• الاتجاهية ضرورية للخطوط الموازية والتغذية من طرفين والحلقات، ويمكن تسريعها بالمقارنة الاتجاهية عبر GOOSE.
• Inrush وSOTF و50HS وفشل القاطع وإعادة التوصيل تكمّل الدرع.
• خطّط للمداخل الثنائية مبكراً (74TC وحدها تحتاج مدخلين).

🧠 اختبر نفسك (اضغط على السؤال لتظهر الإجابة)

ما المراحل المهيأة مسبقاً في وظيفة 50/51؟

مرحلتان بزمن ثابت ومرحلة واحدة بزمن عكسي.

كيف يميز الجهاز بين العطل وتيار اندفاع المحول؟

بتحليل التوافقيات وتحليل شكل موجة التيار (CWA)، مع إمكانية الجمع بينهما بمنطق OR.

ما نسبة أعطال القوس التي تنطفئ ذاتياً على الخطوط الهوائية بحسب الكتالوج؟

نحو 85%.

🧭 خريطة السلسلة

1  نظرة شاملة على الجهاز2  درع الفيدر: التيار الزائد والاتجاهية3  صيد الأعطال الأرضية الحساسة4  حارس المحركات وبنوك المكثفات5  الجهد والتردد والقدرة وجودة الطاقة6  التحكم والأتمتة والتسجيل7  الاتصالات: IEC 61850 وGOOSE والريدندنسي8  الأمان: Safety وCybersecurity9  الهاردوير وكود الطلب ونقاط الوظائف10  DIGSI 5 والاختبار والـ DigitalTwin

في الجزء القادم: العطل الأرضي الصغير الخبيث: طرق الكشف الحساس في الشبكات المعزولة والمعوّضة.

الجزء السابق

نظرة شاملة على الجهاز

الجزء التالي

صيد الأعطال الأرضية الحساسة

📚 تفضّل المرجع الشامل: السلسلة كلها في مقال واحد

المصدر: كتالوج Siemens «SIPROTEC 5 Compact – 7SX800» الإصدار 5 (Catalog Edition 5 from V9.50). المقال شرح تعليمي بصياغة المؤلف، والقيم والمواصفات للاسترشاد فقط؛ راجع أحدث كتالوج وكتيّب الجهاز قبل أي تصميم أو طلب. هذه المدونة غير تابعة لشركة Siemens، وSIPROTEC وDIGSI وSIGRA علامات تجارية مملوكة لها.