1. مناولة التفاضلية ( Differential protection )
تعتبر هذه المناولة مناولة كهربائية وتستعمل في اغلب المحولات ذات السعات الكبيرة وهي تعمل على أساس التفاضل إي المقارنة بين التيار في الملف الابتدائي والثانوي للمحولة وتقوم بحماية المحولة من اغلب العوارض التي تحدث في داخلها وتمتد حمايتها إلى محولات التيار من جهة الضغط العالي والضغط الواطئ وان أساس عمل تقوم بمقارنة التيار الداخل والخارج ففي الحالات الطبيعية فان التيار في الملف الابتدائي هو نفسه في الملف الثانوي بنظر الاعتبار نسبة التحويل للمحول وفي حالة حدث إي خلل في منطقة حماية هذه المناولة ( ارضي لأحد الإطراف ,دورة قصر في ملفات المحول ) فان التوازن في التيار الداخل والخارج يتخلخل وبذلك هناك تيارا مارا إلى ملف التشغيل الخاص بالمناولة (operating coil ) إلا انه قد تتحسس المناولة لأمور فبذلك تعمل المناولة بدون عارض حقيقي من جملتها نظرا لان نسبة التحويل غير ثابتة للمحولة بسبب وجود مغيرات الفولتية ومن الصعب الحصول على نفس التحويل لمحولتين التيار على جهتين الضغط العالي والواطئ وبنفس الدقة حتى لو كانت مصنوعة من نفس المنشأ ,وان من بين الأمور المهمة التي قد تسبب سقوط المحولة بالمناولة وهي غير حقيقية هي تيارات الاندفاع في المحولات ( Inrush current ) وتظهر هذه التيارات فقط في بداية التشغيل وقد تصل قيمته إلى خمسة أو ستة أمثال التيار الطبيعي بل قد يصل إلى عشرين مثل التيار الطبيعي حسب سعة المحول , وتيار الاندفاع لا يستغرق سوى ثانية أو أكثر وكما إن قيمته تتناقص سريعا خلال هذه المدة الوجيزة ولكن إن المشكلة تكمن بان هذا التيار لايمر سوى في الملف الابتدائي للمحول فقط وهو الجانب الموصل على المصدر ولا يمر في الجانب الثانوي لأنه يمر خلال الدائرة المغناطيسية بالمحولات(Magnetizing circuit ) وبالتالي فان إي جهاز وقاية تفاضلي سيرى إن هناك تيار داخل إلى المحول (Ip ) يختلف عن التيار الخارج (Is ) وهذا سيتسبب فصل خاطئ للمحول بواسطة (Differential Relay ) وهو فصل خاطئ لأنه لم يفصل بسبب وجود عطل , وإنما بسبب هذه الظاهرة الطبيعية الموجودة في كل المحولات والتي ستختفي عادة بعد فترة وجيزة , ومن هنا لابد من التفكير في طريقة لمنع تشغيل جهاز الوقاية خلال هذه الفترة العابرة .
وان استخدام مرحلات زيادة التيار لا يفي بجميع الشروط الوقائية اللازمة في القدرة الكهربائية فقد لاحظنا بان زمن الفصل يزيد بغض النظر عن طريقة التدرج المستخدمة وهذا بدوره قد يشكل خطرا على محطات التوليد وكذلك على محطات التحويل بالإضافة إلى التأثير المباشر على اتزان الشبكة لذلك فان طريقة حماية الوحدة ( Unit Protection ) أو الحماية التفاضلية (Differential protection ) تستخدم لحماية المولدات والمحولات و المحركات وقضبان الربط (Bus bars) نظرية عمل المرحلات التفاضلية تعتمد على مبدأ ( Merz_price) ببساطة إذا كان التيار الداخل إلى الوحدة المحمية يساوي التيار الخارج منها فأن هذا يعني عدم وجود عطل في المنطقة المحمية والحماية لا تعمل من ناحية أخرى فأن وجود فرق بين التيار الداخل والخارج من المنطقة المحمية يدل على وجود عطل والحماية في هذه الحالة تعمل لفصل تيار العطل بأسرع ما يمكن شكل (2.4) وشكل (3.4)
ويوضح الشكل (2.4) أن المرحل لايعمل إذا حدث عطل خارج المنطقة المحمية لأن التيار الذي يمر في المرحل يساوي صفرا وهذا هو المطلوب . ولكن في الحقيقة نجد إن التيار المار في المرحل في هذه الحالة يساوي الفرق بين تيارات المغنطة magnetizing currents المارة في محولات التيار .CT1,CT2وحتى لو استخدمنا محولات تيار متشابهة تماما من حيث التيار المقنن والشركة المصنعة ونسبة التحويل فأننا لا نضمن بأن يكون لها نفس تيارات المغنطة . بمعنى أخر فأنه من الناحية العملية سيكون هنالك فرق في الخواص المغناطيسية للمحولات . هذا الفرق مهما كان طفيفا سيؤدي إلى عدم اتزان في عمل المرحل وخصوصا نتيجة الأعطال خارج منطقة الحماية . وعمليا تحل هذه المشكلة بإحدى الطريقتين
1.استخدام مرحلات تفاضلية عالية المعاقة (High impedance differential relays )
2.
.استخدام مرحلات تفاضلية انحيازية (biased differential relays )
وتوجد أنواع مختلف من الحماية التفاضلية منها الحماية التفاضلية المنفصلة (Separate winding differential protection ) وان من أهم مزايا مناولة التفاضل هو العمل الوقائي الصحيح متوفر إي إن المرحل لا يعمل تحت ظروف التشغيل العادية أو مع الأخطاء الخارجية أو مع تيار المغنطة اللحظي ويعمل نتيجة الخطاء الداخلي فقط . وعلى ذلك فانه بالإمكان استخدام هذه الطريقة لوقاية محولات القدرة الثلاثية الأطوار وكما هو موضح بالشكل
والمناولات المستخدمة في حالة الحماية التفاضلية المنفصلة للمحولات تكون عادة من مرحلات الحافظة المنجذبة ذات المعاقة العالية وميزة المعاقة العالية هي ضمان عدم عمل أجهزة الوقاية نتيجة تشبع احد محولات التيار بسبب خطا خارجي ولا تتأثر بتيار الحمل ولا بتيار المغنطة اللحظي وكذلك بنسبة التحويل لمحول القدرة أو محولات التيار وتؤمن وقاية كاملة للملفات المحول إذا كانت نقطة التعادل النجمة مؤرضة تاريضا مباشرا.
إلا أنها لهل عيوب ومنه ليمكنها كشف حالة القصر الداخلي بين طورين أو ثلاثة أطوار إذن لاتؤمن وقاية كاملة للملفات المحول إذا كانت نقطة التعادل النجمة مؤرضة من خلال معاقة أو مقاومة عالية.
إما النوع الثاني هو الحماية التفاضلية المتكاملة ( Overall differential protection ) في هذه المناولة يتم وقاية المحول كوحدة متكاملة إي إن شروط التوازن يجب إن تتحقق بين تيار الابتدائي والثانوي ويعني ذلك إن هذا النظام يتأثر بتيار المغنطة اللحظي الذي يكون مصحوبا بتيارات توافقية عالية جدا من الدرجة الثانية أو الثالثة وهذا شي غير مرغوب به يتأثر هذا النظام من الحماية بالأخطاء الداخلية الأرضية والأخطاء الخارجية بين الأوجه وهذا مطلوب ويبقى متزنا تحت الظروف التشغيل العادية والأخطاء الخارجية بشرط إن يتحقق تطابق كلي بين بين محولات التيار من جميع الجهات وهذا يصعب تحقيقه عمليا أضف إلى ذلك العوامل التالية
· وضعية المأخذ وتأثيرها على تيارات الحمل وما قد تسببه من عدم توازن بين تيارات الثانوي في محول التيار ( CT1&CT2 ) تحت ظروف التشغيل العادية والأخطاء الخارجية
·توصيلة ( Υ . Δ ) في المحولات ثلاثية الوجه التي تسبب انحياز ( 30° )في زاوية الطور بين تيارات الخط ناحية (Δ ) وناحية ( Υ ) .
ولكي يعمل هذا النظام الوقائي بشكل سليم لا بد من تطبيق الوقائية التفاضلية الانحيازية التوافقية هذا من ناحية ومن ناحية أخرى يتم توصيل محولات التيار ناحية ( Υ ) بشكل (Δ ) وناحية إل (Δ ) بشكل ( Υ ) حتى نتخلص من ظاهرة الانحياز في زاوية الطور بين التيارات المارة في خطوط إل (Δ ) وال ( Υ ) . وان أنواع المرحلات المستخدمة عادة في الوقاية التفاضلية الانحيازية هو المرحل ألحثي ذو القرص المتحرك وزمن الفصل يكون قصيرا جدا. ويوضح الشكل أدناه الوقاية التفاضلية الانحيازية الكاملة لمحولات القدرة.
تعتبر هذه المناولة مناولة كهربائية وتستعمل في اغلب المحولات ذات السعات الكبيرة وهي تعمل على أساس التفاضل إي المقارنة بين التيار في الملف الابتدائي والثانوي للمحولة وتقوم بحماية المحولة من اغلب العوارض التي تحدث في داخلها وتمتد حمايتها إلى محولات التيار من جهة الضغط العالي والضغط الواطئ وان أساس عمل تقوم بمقارنة التيار الداخل والخارج ففي الحالات الطبيعية فان التيار في الملف الابتدائي هو نفسه في الملف الثانوي بنظر الاعتبار نسبة التحويل للمحول وفي حالة حدث إي خلل في منطقة حماية هذه المناولة ( ارضي لأحد الإطراف ,دورة قصر في ملفات المحول ) فان التوازن في التيار الداخل والخارج يتخلخل وبذلك هناك تيارا مارا إلى ملف التشغيل الخاص بالمناولة (operating coil ) إلا انه قد تتحسس المناولة لأمور فبذلك تعمل المناولة بدون عارض حقيقي من جملتها نظرا لان نسبة التحويل غير ثابتة للمحولة بسبب وجود مغيرات الفولتية ومن الصعب الحصول على نفس التحويل لمحولتين التيار على جهتين الضغط العالي والواطئ وبنفس الدقة حتى لو كانت مصنوعة من نفس المنشأ ,وان من بين الأمور المهمة التي قد تسبب سقوط المحولة بالمناولة وهي غير حقيقية هي تيارات الاندفاع في المحولات ( Inrush current ) وتظهر هذه التيارات فقط في بداية التشغيل وقد تصل قيمته إلى خمسة أو ستة أمثال التيار الطبيعي بل قد يصل إلى عشرين مثل التيار الطبيعي حسب سعة المحول , وتيار الاندفاع لا يستغرق سوى ثانية أو أكثر وكما إن قيمته تتناقص سريعا خلال هذه المدة الوجيزة ولكن إن المشكلة تكمن بان هذا التيار لايمر سوى في الملف الابتدائي للمحول فقط وهو الجانب الموصل على المصدر ولا يمر في الجانب الثانوي لأنه يمر خلال الدائرة المغناطيسية بالمحولات(Magnetizing circuit ) وبالتالي فان إي جهاز وقاية تفاضلي سيرى إن هناك تيار داخل إلى المحول (Ip ) يختلف عن التيار الخارج (Is ) وهذا سيتسبب فصل خاطئ للمحول بواسطة (Differential Relay ) وهو فصل خاطئ لأنه لم يفصل بسبب وجود عطل , وإنما بسبب هذه الظاهرة الطبيعية الموجودة في كل المحولات والتي ستختفي عادة بعد فترة وجيزة , ومن هنا لابد من التفكير في طريقة لمنع تشغيل جهاز الوقاية خلال هذه الفترة العابرة .
وان استخدام مرحلات زيادة التيار لا يفي بجميع الشروط الوقائية اللازمة في القدرة الكهربائية فقد لاحظنا بان زمن الفصل يزيد بغض النظر عن طريقة التدرج المستخدمة وهذا بدوره قد يشكل خطرا على محطات التوليد وكذلك على محطات التحويل بالإضافة إلى التأثير المباشر على اتزان الشبكة لذلك فان طريقة حماية الوحدة ( Unit Protection ) أو الحماية التفاضلية (Differential protection ) تستخدم لحماية المولدات والمحولات و المحركات وقضبان الربط (Bus bars) نظرية عمل المرحلات التفاضلية تعتمد على مبدأ ( Merz_price) ببساطة إذا كان التيار الداخل إلى الوحدة المحمية يساوي التيار الخارج منها فأن هذا يعني عدم وجود عطل في المنطقة المحمية والحماية لا تعمل من ناحية أخرى فأن وجود فرق بين التيار الداخل والخارج من المنطقة المحمية يدل على وجود عطل والحماية في هذه الحالة تعمل لفصل تيار العطل بأسرع ما يمكن شكل (2.4) وشكل (3.4)
ويوضح الشكل (2.4) أن المرحل لايعمل إذا حدث عطل خارج المنطقة المحمية لأن التيار الذي يمر في المرحل يساوي صفرا وهذا هو المطلوب . ولكن في الحقيقة نجد إن التيار المار في المرحل في هذه الحالة يساوي الفرق بين تيارات المغنطة magnetizing currents المارة في محولات التيار .CT1,CT2وحتى لو استخدمنا محولات تيار متشابهة تماما من حيث التيار المقنن والشركة المصنعة ونسبة التحويل فأننا لا نضمن بأن يكون لها نفس تيارات المغنطة . بمعنى أخر فأنه من الناحية العملية سيكون هنالك فرق في الخواص المغناطيسية للمحولات . هذا الفرق مهما كان طفيفا سيؤدي إلى عدم اتزان في عمل المرحل وخصوصا نتيجة الأعطال خارج منطقة الحماية . وعمليا تحل هذه المشكلة بإحدى الطريقتين
1.استخدام مرحلات تفاضلية عالية المعاقة (High impedance differential relays )
2.
.استخدام مرحلات تفاضلية انحيازية (biased differential relays )
وتوجد أنواع مختلف من الحماية التفاضلية منها الحماية التفاضلية المنفصلة (Separate winding differential protection ) وان من أهم مزايا مناولة التفاضل هو العمل الوقائي الصحيح متوفر إي إن المرحل لا يعمل تحت ظروف التشغيل العادية أو مع الأخطاء الخارجية أو مع تيار المغنطة اللحظي ويعمل نتيجة الخطاء الداخلي فقط . وعلى ذلك فانه بالإمكان استخدام هذه الطريقة لوقاية محولات القدرة الثلاثية الأطوار وكما هو موضح بالشكل
والمناولات المستخدمة في حالة الحماية التفاضلية المنفصلة للمحولات تكون عادة من مرحلات الحافظة المنجذبة ذات المعاقة العالية وميزة المعاقة العالية هي ضمان عدم عمل أجهزة الوقاية نتيجة تشبع احد محولات التيار بسبب خطا خارجي ولا تتأثر بتيار الحمل ولا بتيار المغنطة اللحظي وكذلك بنسبة التحويل لمحول القدرة أو محولات التيار وتؤمن وقاية كاملة للملفات المحول إذا كانت نقطة التعادل النجمة مؤرضة تاريضا مباشرا.
إلا أنها لهل عيوب ومنه ليمكنها كشف حالة القصر الداخلي بين طورين أو ثلاثة أطوار إذن لاتؤمن وقاية كاملة للملفات المحول إذا كانت نقطة التعادل النجمة مؤرضة من خلال معاقة أو مقاومة عالية.
إما النوع الثاني هو الحماية التفاضلية المتكاملة ( Overall differential protection ) في هذه المناولة يتم وقاية المحول كوحدة متكاملة إي إن شروط التوازن يجب إن تتحقق بين تيار الابتدائي والثانوي ويعني ذلك إن هذا النظام يتأثر بتيار المغنطة اللحظي الذي يكون مصحوبا بتيارات توافقية عالية جدا من الدرجة الثانية أو الثالثة وهذا شي غير مرغوب به يتأثر هذا النظام من الحماية بالأخطاء الداخلية الأرضية والأخطاء الخارجية بين الأوجه وهذا مطلوب ويبقى متزنا تحت الظروف التشغيل العادية والأخطاء الخارجية بشرط إن يتحقق تطابق كلي بين بين محولات التيار من جميع الجهات وهذا يصعب تحقيقه عمليا أضف إلى ذلك العوامل التالية
· وضعية المأخذ وتأثيرها على تيارات الحمل وما قد تسببه من عدم توازن بين تيارات الثانوي في محول التيار ( CT1&CT2 ) تحت ظروف التشغيل العادية والأخطاء الخارجية
·توصيلة ( Υ . Δ ) في المحولات ثلاثية الوجه التي تسبب انحياز ( 30° )في زاوية الطور بين تيارات الخط ناحية (Δ ) وناحية ( Υ ) .
ولكي يعمل هذا النظام الوقائي بشكل سليم لا بد من تطبيق الوقائية التفاضلية الانحيازية التوافقية هذا من ناحية ومن ناحية أخرى يتم توصيل محولات التيار ناحية ( Υ ) بشكل (Δ ) وناحية إل (Δ ) بشكل ( Υ ) حتى نتخلص من ظاهرة الانحياز في زاوية الطور بين التيارات المارة في خطوط إل (Δ ) وال ( Υ ) . وان أنواع المرحلات المستخدمة عادة في الوقاية التفاضلية الانحيازية هو المرحل ألحثي ذو القرص المتحرك وزمن الفصل يكون قصيرا جدا. ويوضح الشكل أدناه الوقاية التفاضلية الانحيازية الكاملة لمحولات القدرة.
