حماية الأعطال الأرضية للجزء الثابت للمولدات

أهمية وجود حماية للأعطال الأرضية للجزء الثابت للمولدات:

من المتوقع أن تهتم المرافق كثيراً بشأن تحديد الأعطال الأرضية الثابتة وتنفيذ الحماية، حيث سيوفر هذا الطرح معلومات حول مدى ملاءمة نشر حماية خطأ الأرض للجزء الثابت على مبدأ الجهد التوافقي الثالث مع الأخذ في الاعتبار فلسفة التشغيل وبيانات المولد لبعض أنواع الآلات الكهربائية التي تم توفيرها في المشاريع الكهربائية المنفذة حول العالم.

ومن الواضح أن أخطاء التوصيل الأرضي تشكل 5% من الأخطاء الكهربائية الأخيرة في اللف، بحيث ستؤدي إلى مثل هذا العطل المنخفض الحالي أو مثل هذا الخلل الصغير في الجهد الذي لا يمكن الاعتماد على الحماية التقليدية لاكتشاف الخطأ، وفي المولدات صغيرة الحجم (تخضع للقبول من قبل الشركة المصنعة)، كما يتم قبول هذا القيد نظراً لانخفاض احتمال حدوث خطأ في 5% من لف الجزء الثابت الأقرب إلى نقطة النجم.

حيث يكون الجهد على الأرض في أدنى مستوياته، ومع ذلك؛ فإنه بالنسبة للمولدات الكبيرة، يتم تحديد حماية 100 في المائة من خطأ الأرض الثابت بشكل عام لتغطية اللف الكامل ضد أي خطأ أرضي، وذلك على الرغم من أن مثل هذه العيوب القريبة من نقطة النجمة نادرة جداً وقد تحدث بسبب أضرار ميكانيكية صغيرة مثل زحف الموصلات وفك البراغي.

كما أن إحدى الطرق التي أثبتت جدواها هي معرفة الجهد التوافقي الثالث المتولد ضمنياً، والذي يظهر عبر ممانعة التأريض بسبب تدفق “التيارات التوافقية الثالثة” (Third harmonic currents)، وذلك من خلال سعة التحويل لملفات الجزء الثابت، بحيث ينخفض “الجهد التوافقي الثالث” إلى ما يقرب من الصفر، وبالتالي يمكن استخدام مرحل مناسب قادر على قياس الجهد التوافقي الثالث بتقنية التصفية المناسبة للكشف عن الحالة.

علاوة على ذلك؛ فإنه مع تغير موقع الخطأ وبعيداً عن النهاية المحايدة، يصبح الانخفاض في الجهد التوافقي الثالث من الظروف الصحية أقل ويصبح من الصعب التمييز بين الملف الصحي واللف الخاطئ، وبالتالي؛ فإنه يجب استخدام مخطط خطأ الأرض التقليدي (المعروف باسم حماية خطأ الأرض الثابتة بنسبة 95 في المائة) جنباً إلى جنب مع مخطط توافقي ثالث، وذلك لتوفير غطاء متداخل لملف الجزء الثابت بأكمله.

إجراءات أخذ القياسات التوافقية للجزء الثابت في المولدات:

يمكن أخذ قياس الجهد التوافقي الثالث إما من (VT / NGT) ذات النقطة النجمية أو من خط المولد (VT)، وذلك إذا تم قياس الجهد التوافقي الثالث عند نقطة نجمة المولد، أي بشكل ثانوي لنقطة النجم (PT أو NGT)، حيث يتم استخدام خاصية الجهد المنخفض، بينما يتم استخدام خاصية الجهد الكهربائي الزائد إذا تم أخذ القياس من خط المولد (VT).

وذلك من أجل التطبيق الفعال لهذا النوع من الحماية، بحيث يجب أن يكون هناك جهد توافقي ثالث بترتيب 1 في المائة عبر ممانعة التأريض المحايدة للمولد في جميع ظروف التشغيل، وفي حالة انخفاض مستوى الجهد التوافقي الثالث المتولد (أي أقل من القيمة المحددة المتاحة في المرحل) عندما يكون خرج المولد منخفضاً؛ فإنه يمكن منع تشغيل المرحل باستخدام التيار الزائد أو عناصر الطاقة (kW ، kVAr أو kVA) والداخلية منطق قابل للبرمجة.

كما ستنتج معظم المولدات جهداً متناسقاً ثالثاً إلى حد ما (من أجل 1 في المائة من الجهد المقنن بدون تحميل)، وذلك بسبب عدم الخطية في الدائرة المغناطيسية لتصميم المولد، وفي ظل ظروف التشغيل العادية، يتوافق توزيع الجهد التوافقي الثالث على طول لفات الجزء الثابت، كما يحدث الحد الأقصى عند النقطة النجمية (N) والطرف (T)، كما تزداد قيمة الجهد التوافقي الثالث مع حمل المولد.