مرحل الحماية: العمل ، الأنواع ، الدائرة وتطبيقاتها

مفتاح يعمل بالكهرباء مثل a تناوب يلعب دورًا رئيسيًا في التحكم في الدائرة الكهربائية من خلال إشارة مستقلة منخفضة الطاقة ، تُستخدم بطريقة أخرى حيث يجب التحكم في عدد من الدوائر من خلال إشارة واحدة. أولاً ، تم استخدام المرحلات كمكررات إشارة داخل دوائر التلغراف لمسافات طويلة وبعد ذلك ، تم استخدامها على نطاق واسع في أجهزة الكمبيوتر والمبادلات الهاتفية المبكرة لتحقيق العمليات المنطقية. تتوفر أنواع مختلفة من المرحلات ويتم استخدام كل نوع بناءً على المتطلبات. لذلك تتناول هذه المقالة نظرة عامة على مرحل الحماية أو تتابع الحماية - العمل مع التطبيقات.

ما هو مرحل الحماية؟

تعريف الترحيل الوقائي هو ؛ أ المفاتيح الجهاز المستخدم لاكتشاف الأعطال وبدء تشغيل قاطع دائرة عملية لفصل العنصر المعيب في النظام. هذه المرحلات عبارة عن أجهزة قائمة بذاتها ومدمجة تكتشف الظروف غير الطبيعية التي تحدث داخل الدوائر الكهربائية عن طريق قياس الكميات الكهربائية باستمرار والتي تختلف في حالة الأعطال والظروف العادية. في حالات الأعطال ، قد تتغير الكميات الكهربائية مثل التيار والجهد وزاوية الطور والتردد. يظهر مخطط التتابع الوقائي أدناه.

مبدأ عمل التتابع الوقائي

يتم استخدام مرحل وقائي لحماية الجهاز بمجرد اكتشاف الخطأ داخل النظام. بمجرد اكتشاف الخطأ ، يتم العثور على موقع الخطأ ومن ثم يوفر إشارة التعثر إلى قاطع الدائرة أو CB. تعمل هذه المرحلات على مبدأين مثل التجاذب الكهرومغناطيسي والحث الكهرومغناطيسي.

يعمل مرحل الجذب الكهرومغناطيسي ببساطة على كل من الإمدادات مثل التيار المتردد والتيار المستمر ويجذب الملف نحو أقطاب المغناطيس الكهربائي. تعمل هذه الأنواع من المرحلات على الفور ولا تتأخر بينما يعمل مرحل الحث الكهرومغناطيسي ببساطة على مصدر التيار المتردد فقط ويستخدم المحرك الحثي لتوليد عزم الدوران. لذلك يتم استخدام هذه بانتظام مثل المرحلات الاتجاهية لحماية نظام الطاقة وأيضًا في تطبيقات تشغيل التبديل عالي السرعة.

أنواع مرحلات الحماية

مرحلات الحماية متوفرة في أنواع مختلفة والتي تستخدم على أساس المتطلبات.

مرحلات التيار الزائد

مرحلات التيار الزائد تعمل من خلال التيار. قد يتم تشغيل مرحلات التيار الزائد من خلال التيار. يتضمن هذا المرحل قيمة الالتقاط ويتم تنشيط هذا الترحيل بمجرد أن يتجاوز قياس وكمية التيار قيمة الالتقاط هذه.

تتوفر هذه المرحلات في نوعين لحظية وأنواع تأخير زمني حيث يتم توفير هذين المرحلات غالبًا داخل حاوية واحدة. يتم تنشيط هذين بواسطة تيار مماثل ؛ ولكن ، يمكن تعديل قيم الالتقاط المنفصلة الخاصة بهم بشكل منفصل عن طريق تغيير إعدادات النقر داخل الإدخال.

مرحلات التيار الزائد ليست باهظة الثمن ، لذا فهي تستخدم في دوائر الجهد المنخفض وأيضًا في تطبيقات محددة لأنظمة الجهد العالي. العيب الرئيسي لهذا التتابع هو أنه قد يختار أيضًا تقلبات التيار بالإضافة إلى الأعطال داخل المناطق المجاورة.

المرحلات الكهروميكانيكية

المرحلات الكهروميكانيكية هي أقدم المرحلات ولكنها لا تزال تستخدم في العديد من المجالات حتى اليوم. يعمل هذا التتابع ببساطة باستخدام مجال مغناطيسي تم إنشاؤه بواسطة ملف كهرومغناطيسي بمجرد توفير إشارة تحكم له. يغير هذا التتابع الفولتية والتيارات إلى قوى كهربائية ومغناطيسية وعزم دوران تدفع ضد سلالات الزنبرك داخل التتابع. إن إجهاد الزنبرك وصنابيره على الملفات الكهرومغناطيسية داخل المرحل هي العمليات الرئيسية التي يقوم المستخدم من خلالها بتعيين مرحل. يرجى الرجوع إلى هذا الرابط لمعرفة المزيد عن التقوية الكهروميكانيكية .

المرحلات الاتجاهية

يتم تنشيط هذه المرحلات عن طريق تدفق التيار في اتجاه معين. قد يكتشف تباينًا بين تيار التشغيل والمرجع. يتم استخدام هذا التتابع مع بعض المرحلات الأخرى مثل المرحل الحالي بحيث تتحسن قدرة وانتقائية نظام الترحيل الوقائي. يتفاعل هذا المرحل ببساطة مع اختلاف زاوية الطور بين كل من التيار المشغل والتيار المرجعي المعروف باسم كمية الاستقطاب.

مرحلات المسافة

يتم استخدام مرحل المسافة هذا للتمييز بين ظروف التشغيل العادية والخطأ وأيضًا لتمييز الأعطال داخل منطقة معينة وداخل عنصر مختلف من النظام. عملية ترحيل المسافة غير كافية لنطاق معين من قيم التقاط المعاوقة. يتم التقاط هذا التتابع بمجرد أن يكون قياس الممانعة منخفضًا أو مكافئًا لقيمة مقاومة الالتقاط المفضلة.

في هذا التتابع ، يتم موازنة المعلمات مثل الجهد والتيار من بعضها البعض ويتفاعل هذا التتابع مع نسبة الجهد والتيار التي تمثل مقاومة خط النقل من موقع التتابع باتجاه نقطة الاهتمام. تُستخدم هذه الممانعة لتحديد المسافة عبر خط نقل ، وبالتالي تُعرف باسم مرحل المسافة. هذه المرحلات متوفرة في أنواع مختلفة مثل مرحلات الممانعة والموضوع والمقاومة.

يرجى الرجوع إلى هذا الرابط لمعرفة المزيد عن تتابع المسافة .

المرحلات التجريبية

يتم استخدام مرحل الطيار لتحديد ما إذا كان العطل داخل أو خارج الخط المحمي. إذا كان العطل داخليًا تجاه الخط المحمي ، فحينئذٍ يكون كل ملف القواطع (CBs) في المحطات الطرفية الخطية تتعثر بأقصى سرعة. وبالمثل ، إذا كان العطل خارجيًا تجاه الخط المحمي ، فسيتم حظر أو منع تعثر قاطع الدائرة. هناك ثلاثة أنواع من مرحلات الطيار المتاحة ، وحامل خط الطاقة وطيار الميكروويف التي تستخدم في الترحيل الوقائي.

المرحلات التفاضلية

يعمل مرحل الحماية التفاضلية ببساطة عن طريق مقارنة الاختلاف الرئيسي بين مقدار تيار الدخول والمغادرة وكذلك القيم. إذا كان الاختلاف أعلى من قيمة الالتقاط ، فيمكن فصل النظام وتشغيل دائرة القاطع (CB).

دائرة الترحيل الواقية

يتم استخدام المرحل الواقي للكشف عن الظروف غير الطبيعية داخل الدوائر الكهربائية عن طريق قياس الكميات الكهربائية المختلفة باستمرار في ظل الظروف العادية وكذلك ظروف الأعطال. الكميات الكهربائية التي قد تختلف في ظروف الخطأ هي ؛ التيار والجهد وزاوية الطور والتردد.

يتم عرض دائرة ترحيل واقية نموذجية والتي يمكن فصلها إلى ثلاثة أجزاء والتي تمت مناقشتها أدناه.

• الجزء الأول من الدائرة هو الملف الأساسي للـ CT والذي يسمى أيضًا محول التيار. يتم توصيل CT مع خط النقل المتسلسل ليتم حمايته.
• يتضمن الجزء الثاني الملف الثانوي لـ محول الحالي ، CB & ملف التشغيل للتتابع.
• الجزء الأخير من الدائرة هو دائرة التعثر والتي قد تكون إما AC / DC. لذلك فهو يتضمن بشكل أساسي مصدر إمداد الطاقة ، ملف رحلة قواطع الدائرة الكهربائية والاتصالات الثابتة للترحيل.

عمل

مرة واحدة ماس كهربائى عند النقطة 'F' على خط التحويل يحدث ، ثم يزداد تدفق التيار داخل خط النقل إلى قيمة هائلة. لذلك يتسبب هذا في تدفق تيار ثقيل في جميع أنحاء ملف الترحيل ويجعل وظيفة الترحيل الواقية ببساطة عن طريق إغلاق جهات الاتصال الخاصة به.

وبالتالي ، فإنه يغلق دائرة رحلة CB ويجعل CB مفتوحًا ويفصل الجزء المعيب عن النظام. وبهذه الطريقة ، يضمن مرحل الحماية هذا أمان معدات الدائرة من الانكسار والعمل النموذجي للنظام.

رموز ترحيل الحماية

في تصميم نظام الطاقة الكهربائية ، تشير رموز ANSI إلى الميزات التي يدعمها جهاز الحماية مثل قاطع الدائرة / الترحيل. تعمل هذه الأجهزة ببساطة على حماية الأنظمة الكهربائية وكذلك المكونات من الإصابة بمجرد حدوث عطل كهربائي. تعتبر أكواد ANSI مفيدة جدًا في تحديد الجهد المتوسط ​​القائم على الجهد جهاز المعالجات الدقيقة المهام. يتم سرد رموز ANSI لترحيل الحماية أدناه.

حماية الوظائف الحالية

يتم سرد حماية الوظائف الحالية مع الرموز أدناه.

يشير ANSI 50/51 إلى المرحلة على التيار.
يشير ANSI 50N / 51N (أو) 50G / 51G إلى عطل أرضي.
يشير ANSI 50BF إلى فشل القاطع.
يشير ANSI 46 إلى تسلسل غير متوازن أو سلبي.
يشير ANSI 49 RMS إلى الحمل الزائد الحراري.

حماية التيار الاتجاهي

حماية التيار الاتجاهي مع الرموز مذكورة أدناه.

يشير ANSI 67 إلى التيار الزائد للطور الاتجاهي.
يشير ANSI 67N / 67NC إلى خطأ أرضي اتجاهي.

وظائف حماية الطاقة الاتجاهية

حماية قوة الاتجاه مع الرموز مذكورة أدناه.

يشير ANSI 32P إلى الاتجاه النشط على الطاقة.
يشير ANSI 320/40 إلى رد الفعل الاتجاهي على القدرة.

وظائف حماية الجهاز

وظيفة حماية الجهاز مع الرموز مذكورة أدناه.

يشير ANSI 37 إلى التيار الخفي للمرحلة.
يشير ANSI 48 / 51LR / 14 إلى دوار مغلق أو وقت بدء قصوى.
يشير ANSI 66 إلى بدء كل ساعة.
يشير ANSI 50V / 51V إلى الجهد الكهربي / المقيد على التيار.
يشير ANSI 26/63 إلى Buchholz / ترموستات.
يشير ANSI 38 / 49T إلى مراقبة درجة الحرارة.

وظائف حماية الجهد

وظيفة حماية الجهد مع الرموز مذكورة أدناه.

يشير ANSI 27D إلى تسلسل إيجابي تحت الجهد.
يشير ANSI 27R إلى أنها لا تزال تحت الجهد.
يشير ANSI 27 إلى انخفاض الجهد.
يشير ANSI 59 إلى الجهد الزائد.
يشير ANSI 59N إلى إزاحة الجهد المحايد.
يشير ANSI 47 إلى تسلسل سلبي زائد للجهد.

وظائف الحماية من التردد

وظائف حماية التردد مع الرموز مذكورة أدناه.

يشير ANSI 81H إلى زيادة التردد.
يشير ANSI 81L إلى أقل من التردد.
يشير ANSI 81R إلى تغيير معدل التردد.
يشير ANSI 81R إلى تغيير معدل التردد.

اختبار حماية التتابع

في أنظمة الطاقة الحالية ، تلعب مرحلات الحماية دورًا رئيسيًا ، لذا يجب التحقق من تشغيلها الموثوق به في جميع الأوقات. لذلك ، يجب اختبار هذه المرحلات خلال دورة حياتها. بالإضافة إلى ذلك ، يلزم إجراء اختبار الترحيل على أساس عادي للتأكد من الحفاظ على التشغيل الصحيح. إذا لم يتم إجراء اختبار مرحل الحماية بشكل جيد على أساس منتظم ، فقد تحدث أعطال كهربائية وتتسبب في تلف المعدات وإلحاق الضرر بالعاملين.

هناك ثلاثة أنواع من اختبارات ترحيل الحماية التي يتم إجراؤها اختبار البدلاء واختبار التشغيل واختبار الصيانة التي تمت مناقشتها أدناه.

اختبار مقاعد البدلاء

يتم إجراء هذا الاختبار لاختبار التتابع من تلقاء نفسه وأنه يساوي التصميم. يؤدي هذا إلى تجنب حدوث مشكلات أكثر تكلفة وتستغرق وقتًا طويلاً في مراحل لاحقة داخل المشروع.

اختبار التكليف

عندما يتم تصميم النظام الكهربائي ، فإن تشغيل مرحل الحماية يتضمن فحص عمل النظام الأكبر كما هو متوقع. لذلك ، على سبيل المثال ، بمجرد توصيل مرحل الحماية بمجموعة المفاتيح ، يجب أن يعمل كما هو متوقع ، ويستجيب للتشابك والظروف المكررة الأخرى. في المستقبل ، سيتم التحقق من وظيفة التتابع.

اختبار الصيانة

بمجرد إجراء اختبار الصيانة ، يتم افتراض غرض التصميم بالكامل ، ومع ذلك ، يجب التحقق من سلوك مرحل الحماية للتشغيل أدناه. بصرف النظر عن حالات الفشل المعينة ، لا يمكن لهذا الترحيل ملاحظة التغييرات في خصائص نظام مثل أحمال الشبكة التي يتم تعديلها بمرور الوقت. لذلك قد تحتاج هذه التغييرات طويلة المدى إلى إعادة برمجة مرحل الحماية للتأكد من الحفاظ على العملية المقدرة.

أثناء إجراء اختبار مرحل الحماية ، هناك العديد من المعلمات التي يجب اختبارها بشكل متكرر بناءً على نوع الاختبار مثل الفحص البصري للمرحل ، وأجزاء التوصيل ، وفتح وإغلاق قاطع الدائرة (CB) ، ووظائف الحماية ، والوظائف المنطقية ، وثنائي الترحيل الوقائي & المدخلات والمخرجات التناظرية ، والحقن الأولي ، واختبار مقاومة العزل ، واختبار الحقن الثانوي.

إيجابيات - سلبيات

ال مزايا مرحل الحماية تشمل ما يلي.

• يراقب هذا المرحل المعلمات المختلفة باستمرار مثل التيار والجهد والطاقة والتردد.
• يحسن استقرار النظام من خلال عزل القسم المعيب
• هذا التتابع يزيل الخطأ في أي وقت من الأوقات ، لذلك يقلل من الضرر.
• يكتشف هذا التتابع الأعطال والأقسام المعيبة في النظام.
• يقلل من مخاطر الحريق.
• يوفر الأمن الكهربائي ويحمي الشخص أثناء العمل على النظام.
• يحسن أداء واستقرار وموثوقية النظام.
• تشغيل هذه المرحلات سريع جدًا وسريع جدًا لإعادة التعيين.
• يمكن استخدامها في كل من مصادر الطاقة مثل التيار المتردد والتيار المستمر.
• تعمل هذه المرحلات ببساطة في أجزاء من الثانية وتكون النتيجة فورية.
• هذه هي الأكثر موثوقية وقوة وصغيرة الحجم وبسيطة للغاية.
• إنه قابل للتطبيق في مجالات مختلفة.

ال مساوئ مرحل الحماية تشمل ما يلي.

• لا يمكن أن يتجنب المرحل الوقائي الأعطال داخل نظام الطاقة ، لذلك ، فإن هذا المرحل يقضي وقتًا أطول في مراقبة نظام الطاقة.
• يحتاج إلى صيانة دورية بالإضافة إلى اختبار ليس مرحلات ثابتة.
• يمكن أن يتأثر تشغيل هذا المرحل ببساطة بسبب تقادم المكونات والتلوث والغبار مما يؤدي إلى رحلات خاطئة.
• توفر هذه المرحلات الأمان والاتساق المطلوبين للعمل بثقة.

التطبيقات

ال تطبيقات حماية rela y تشمل ما يلي.

• يتم استخدام مرحل الحماية في خدمة الحماية الكهربائية.
• يكتشف مرحل الحماية مشكلة خلال مرحلتها المبكرة ويقلل بشكل كبير أو يزيل الضرر الذي يلحق بالمعدات.
• تم تصميم جهاز الترحيل هذا بشكل أساسي لكسر CB (قاطع الدائرة) بمجرد ملاحظة الخطأ.
• يعمل هذا التتابع كجهاز كشف ، لذلك فهو يكتشف الأعطال ، ويعرف موقعها ، وأخيرًا يوفر إشارة التعثر إلى قاطع الدائرة
• يستخدم هذا الجهاز للكشف عن الأعطال ويبدأ تشغيل قاطع الدائرة لفصل العنصر المعيب عن النظام.
• هذه مفيدة جدًا في الحماية من الجهد العالي والمتوسط ​​والحماية من التيار الزائد إلى حماية المسافة المعقدة.

ما هي الوظائف الرئيسية لمرحلات الحماية؟

الوظائف الرئيسية للمرحلات الواقية هي ؛

• يكتشف وجود خطأ.
• يكتشف موقع الخطأ.
• يكتشف وجود نوع الخطأ.
• يغلق دائرة الرحلة ويشغل CB (قاطع الدائرة) لفصل النظام المعيب.

ما نوع مرحل الحماية المستخدم في المحرك التعريفي؟

يتم استخدام MPR أو مرحل حماية المحرك لحماية المحرك الحثي عالي الجهد.

ما هي العناصر الأساسية لمرحل الحماية؟

تشمل العناصر الأساسية لمرحل الحماية بشكل أساسي عنصر استشعار وعنصر مقارنة وعنصر تحكم.

ما هي المرحلات الواقية المستخدمة؟

يتم استخدام مرحل وقائي لاكتشاف المعدات المعيبة ومراقبة التيار والجهد باستخدام CTs و PTs.

ما هي أنواع المرحلات المستخدمة للحماية ثلاثية الطور؟

يتم استخدام مرحل التحكم في الجهد ثلاثي الأطوار في الحماية ثلاثية الطور.

وهكذا ، هذا هو نظرة عامة على مرحل الحماية - العمل مع التطبيقات. من أجل تشغيل التتابع الوقائي بشكل مرض ، يجب أن يتمتع بهذه الصفات مثل السرعة والانتقائية والموثوقية والبساطة والحساسية والاقتصاد ، إلخ. إليك سؤال لك ، ما هو قاطع الدائرة؟