اقرأ في هذا المقال
تعريف مرحل التيار الزائد Overcurrent Relay:
التعريف: يُعرَّف مرحل التيار الزائد بأنّه المرحل، الذي يعمل فقط عندما تكون قيمة التيار أكبر من وقت إعداد الترحيل. إنّه يحمي معدات نظام الطاقة من تيار العطل (fault current). اعتمادًا على وقت التشغيل، يتم تصنيف مرحل التيار الزائد إلى الأنواع التالية:
- المرحل اللحظي للتيار الزائد (Instantaneous Overcurrent relay).
- مرحل الوقت المعكوس للتيار الزائد (Inverse time Overcurrent Relay).
- مرحل الوقت المحدد للتيار الزائد (Definite Time Overcurrent Relay).
- مرحل الوقت المعكوس المحدد للتيار الزائد (Inverse Definite Time Overcurrent Relay).
- مرحل الوقت المعكوس للغاية المحدد للتيار الزائد (Very Inverse Definite Time Overcurrent Relay).
- مرحل الوقت المحدد المعكوس للغاية للتيار الزائد (Extremely Inverse Definite Time Overcurrent Relay).
مبدأ عمل مرحل التيار الزائد:
في مرحل التيار الزائد، سيكون هناك ملف للتيار بشكل أساسي. عندما يتدفق التيار العادي عبر هذا الملف، فإنّ التأثير المغناطيسي الناتج عن الملف لا يكفي لتحريك العنصر المتحرك في المرحل، حيث تكون قوة التقييد (restraining force) في هذه الحالة أكبر من قوة الانحراف (deflecting force).
ولكن عندما يزداد التيار عبر الملف، يزداد التأثير المغناطيسي، وبعد مستوى معين من التيار، تتجاوز قوة الانحراف الناتجة عن التأثير المغناطيسي للملف قوة التقييد. نتيجةّ لذلك، يبدأ العنصر المتحرك في التحرك لتغيير موضع الاتصال في المرحل. على الرغم من وجود أنواع مختلفة من مرحلات التيار الزائد، إلا أنّ مبدأ العمل الأساسي لترحيل التيار الزائد هو نفسه إلى حد ما للجميع.
أنواع مرحل التيار الزائد:
المرحل اللحظي للتيار الزائد:
لا يحتوي هذا النوع من المرحل على تأخير زمني مقصود للتشغيل. يتم إغلاق جهات الاتصال الخاصة بالمرحل على الفور عندما يرتفع التيار داخل المرحل عن القيمة التشغيلية. الفاصل الزمني بين قيمة الالتقاط الفوري وجهات الاتصال الختامية للمرحل أقل بكثير. الميزة الأكثر أهمية للترحيل اللحظي هي أنّ وقت تشغيله منخفض.
يبدأ العمل على الفور عندما تكون قيمة التيار أكبر من إعداد الترحيل. يعمل هذا المرحل فقط عندما تكون الممانعة بين المصدر والمرحل أقل من تلك المتوفرة في القسم. وأهم ميزة في المرحل هي سرعة تشغيله. يحمي المرحل النظام من عطل الأرض ويستخدم أيضًا لحماية النظام من التيار المتداول (circulating current). يتم وضع مرحل التيار الزائد اللحظي في وحدة التغذية الصادرة.
مرحل التيار الزائد للوقت المعكوس:
يعمل هذا النوع من المرحلات فقط عندما يتناسب حجم تيار التشغيل عكسيًا مع حجم كميات الطاقة. ينخفض وقت تشغيل المرحل مع الزيادات في التيار. يعتمد تشغيل المرحل على حجم التيار. لن يعمل المرحل عندما تكون قيمة التيار أقل من قيمة الالتقاط (pick value). يستخدم المرحل لحماية خطوط التوزيع. مرحل الوقت العكسي من ثلاثة أنواع وهي:
مرحل الحد الأدنى المعكوس للوقت Inverse Definite Minimum Time Relay:
يُعرف المرحل الذي يتناسب وقت تشغيله تقريبًا مع تيار العطل باسم مرحل (IDMT). يتم الحفاظ على وقت تشغيل المرحل عن طريق ضبط إعداد تأخير الوقت. يستخدم مرحل (IDMT) النواة الكهرومغناطيسية لأنّه يمكن أن يشبع بسهولة للتيار الذي له حجم أكبر من التقاط التيار. يستخدم المرحل لحماية خط التوزيع.
لا يمكن تحقيق خصائص الوقت العكسي المثالية، في مرحل التيار الزائد. مع زيادة التيار في النظام، يتم زيادة التيار الثانوي لمحول التيار بشكل متناسب. يدخل التيار الثانوي ملف مرحل التيار. ولكن عندما يصبح (CT) مشبعًا (saturated)، فلن تكون هناك زيادة تناسبية أخرى في التيار (CT secondary) مع زيادة تيار النظام. من هذه الظاهرة، من الواضح أنّه من قيمة الخدعة إلى نطاق معين من المستوى الخاطئ، يُظهر مرحل الوقت العكسي خاصية عكسية محددة.
ولكن بعد هذا المستوى من الخطأ، يصبح (CT) مشبعًا ولا يزيد تيار الترحيل أكثر مع زيادة المستوى الخاطئ للنظام. نظرًا لأنّ تيار الترحيل لا يزيد أكثر، فلن يكون هناك أي انخفاض إضافي في وقت التشغيل في المرحل. نحدد هذا الوقت على أنّه الحد الأدنى من وقت العملية. ومن ثمّ، فإنّ الخاصية تكون معكوسة في الجزء الأول، والتي تميل إلى حد أدنى محدد من وقت التشغيل حيث يصبح التيار مرتفعًا للغاية. هذا هو السبب في أنّ المرحل يشار إليه على أنّه الحد الأدنى المعكوس للوقت خلال مرحل التيار أو ببساطة (IDMT).
المرحل المعكوس جدا Very Inverse Relay:
السمة العكسية للترحيل هي أكثر من (IDMT). يستخدم هذا النوع من الترحيل في وحدة التغذية وعلى خطوط النقل الطويلة. يتم استخدام هذا المرحل في الأماكن التي ينخفض فيها حجم تيار الدائرة القصيرة بسرعة بسبب المسافة الكبيرة من المصدر. يتم استخدامه لاستشعار تيار الخطأ الخالي من موقع الخطأ.
المرحل المعكوس للغاية Extremely Inverse Relay:
الوقت المميز للترحيل كبير للغاية مقارنةً بـ (IDMT) والترحيل العكسي جدًا. يتم استخدام هذا المرحل لحماية الكابل، والمحول، وما إلى ذلك. يمكن أن يعمل المرحل على الفور عندما تكون قيمة التقاط التيار أكبر من وقت ضبط الترحيل. يوفر المرحل عملية أسرع حتى في ظل تيار العطل. يتم استخدامه لاستشعار ارتفاع درجة حرارة الآلات. يتم استخدام مرحل الوقت العكسي في شبكات التوزيع ومحطات الطاقة. يعطي التتابع العملية السريعة في ظروف الخطأ بسبب خاصية وقت الخطأ.
