الحماية الكهربائية

في العقدين الماضيين، زاد عدد استراتيجيات التخطيط لصيانة أنظمة الطاقة بشكل كبير. ومع استمرار نمو الاعتماد المجتمعي على البنية التحتية لنظام الطاقة.

مع استمرار زيادة القدرة المركبة لتوليد الطاقة المتجددة في الوقت الحاضر لتلبية كل من الانبعاثات والمتطلبات الاقتصادية؛ تؤدي طبيعة التوليد المتقطع إلى الحاجة إلى زيادة قدرة النقل.

تكتسب (Microgrids) شعبية بسبب فوائدها الاقتصادية والبيئية إلى جانب فقدان الطاقة المنخفض والبنية التحتية الأصغر، ومع ذلك؛ فإن لديها العديد من التحديات التشغيلية.

مع التطور السريع لأنظمة الطاقة، تم إنشاء المزيد والمزيد من خطوط نقل الجهد العالي الإضافي (EHV) عبر التضاريس المعقدة حيث يتكرر البرق، وذلك ووفقاً لتجربة التشغيل في الصين.

بينما تم تصميم نظام التوزيع الشعاعي (RDS) لتوفير الحمل الأقصى السنوي نظراً لأن الحمل الأقصى مطلوب فقط لفترة قصيرة نسبياً خلال العام؛ فإن معدل استخدام المنشأة متواضع إلى حد ما.

مع الاعتماد السريع لمصادر الطاقة المتجددة المتقطعة، مثل طاقة الرياح وتوليد الطاقة الشمسية؛ فإن عدم اليقين في توليد الطاقة المتجددة يهدد أمن تشغيل نظام الطاقة.

تعد تقنيات الشبكة الذكية بتحديث شبكة الطاقة الكهربائية وتحسين الكفاءة والموثوقية والمساعدة في تلبية متطلبات الطاقة المتزايدة من خلال تحسين الاتصال لتسهيل التنسيق والوعي بالظروف.

يتم التعرف على شبكة الكهرباء في المقام الأول كطبقة نقل مادية للطاقة الكهربائية، ومع ذلك تعتمد أنظمة الطاقة الحديثة بشكل متزايد على الاستشعار والاتصال.

تصنف الشبكة الذكية (SG) في سياق شبكة الكهرباء بانها الشبكة التي تهدف جميع الأطراف من خلالها إلى الوصول إلى الهدف العام المتمثل في بيئة إمدادات كهرباء مستدامة واقتصادية وآمنة

تلعب مواد العزل الكهربائي دوراً مهماً في تنسيق العزل لخطوط الطاقة الكهربائية العلوية، كما أنه من الممكن أن يؤدي تقدمهم في الخدمة إلى مخاطر محتملة على سلامة واستقرار نظام الطاقة.

تتحكم محولات تحول الطور أو منظمات زاوية الطور (PARs) في تدفق طاقة الحالة المستقرة في خطوط النقل المتوازية وأحياناً توصل شبكتين مستقلتين.

البرق هو الظاهرة الطبيعية الأكثر إثارة والأكثر شيوعاً، ومع ذلك؛ فإن "ومضات البرق" من السحابة إلى الأرض (CG) الناتجة عن عدم توازن الشحنة الكهربائية بين "السحابة والأرض"،

تلعب الطاقة الشمسية دوراً مهماً في توفير الطاقة وحماية البيئة، بحيث يتزايد استخدامه بسرعة في جميع أنحاء العالم، كذلك ومن المتوقع أن يكون المصدر الرئيسي للكهرباء لتوفير حوالي (11٪).

تعتبر أنظمة نقل التيار المباشر عالي الجهد (HVDC) مخططاً واعداً لتوصيل أنظمة الطاقة غير المتزامنة أو نقل الطاقة السائبة عبر مسافات طويلة.

تعد أنظمة التأريض الكهربائية مهمة في خلق بيئة آمنة للمشغلين البشريين والمعدات في ظل ظروف عابرة، بحيث يجب تأريض التركيبات الكهربائية لعدة أسباب.

مع التطورات الأخيرة في نظام توزيع الطاقة (DC) والاتجاه المتزايد في استهلاك الكهرباء، ركزت الأبحاث السائدة على الشبكة الصغيرة (LVDC) (DC ذات الجهد المنخفض).

في الآونة الأخيرة، تسببت الشبكة الذكية في نقاش واسع وتم تنفيذها بشكل منتشر في العديد من مرافق الطاقة على الرغم من أن الوظائف الشاملة للشبكة الذكية.

يطرح تطوير مشاريع التيار المباشر المرنة ذات الجهد العالي (HVDC) متطلبات عاجلة لتقنية قاطع الدائرة الكهربائية ذات الجهد العالي (DC)، بحيث يعد قاطع الدائرة (DC) المتحكم فيه بالكامل.

في الوقت الحاضر، يتم توصيل المزيد والمزيد من المولدات الموزعة التي تستخدم موارد الطاقة المتجددة بشبكة توزيع الجهد المتوسط والمنخفض (DN) بسبب تعزيز إصلاح الطاقة

يستلزم خطر انقطاع التيار الكهربائي في نظام الطاقة توافر الإجراءات المضادة التشغيلية ضد الانقطاع في جميع الأوقات، وعلى وجه الخصوص تسمى عملية استعادة النظام.

في السنوات الأخيرة، حدث العديد من حالات انقطاع التيار الكهربائي في العالم، وعلى الرغم من أن هذه الأحداث ليست متكررة، إلا أن كل حدث له تأثير كارثي على المجتمع.

في نظام الطاقة الكهربائية، يمكن تداول نوايا تدفق الطاقة كأساسيات حسابات شبكة مخطط الطاقة، ونظراً لأنها البرنامج الأكثر إنجازاً لتصميمات شبكة الطاقة.

في العقود السابقة وبسبب الاستنفاد المتكرر والمتوقع "للطاقات التقليدية" القائمة على الأحافير (مثل الفحم والنفط والغاز الطبيعي)؛ فإن استغلال واستخدام موارد "الطاقة الأحفورية".

تطورت وحدات قياس (Phasor - PMUs) من العمل المبكر على الترحيل القائم على جهاز الكمبيوتر الذي تم إجراؤه في شركة American Electric Power) (AEP)).

نمت نسبة أجهزة إلكترونيات القدرة في أنظمة الطاقة في السنوات الأخيرة، كما وأصبحت المشاكل التوافقية بارزة في أنظمة الطاقة الكهربائية على سبيل المثال تعتبر المشكلة التوافقية.

وحدة الطاقة الذكية (IPM) عبارة عن وحدة مدمجة وذاتية التنظيم تغلف شرائح (IGBT) ورقائق الصمام الثنائي ودوائر السائق والحماية المختلفة داخل نفس وحدة العزل.

في هندسة الطاقة، يجب أن يكون نظام النقل موثوقاً وفعالاً لجعل نظام الطاقة مستقراً وله حالة اقتصادية جيدة، لذلك لا يمكن تحقيق ذلك إلا من خلال أنظمة الحماية عالية السرعة.

الطاقة مورد لا غنى عنه لإنتاجية الإنسان وحياته، وهي أساس مادي مهم للاقتصاد الوطني في أي بلد، ولتجنب الاستغلال المفرط للطاقة الأحفورية مثل الفحم والنفط.

هناك حاجة متزايدة لأنظمة نقل وتوزيع الطاقة الكهربائية للعمل بكفاءة وموثوقية لضمان استمرارية وجودة التوريد، وخاصةً مع وجود العديد من التركيبات حول العالم.

مع الحاجة الملحة لشبكة الطاقة الحديثة من أجل الموثوقية العالية وإمدادات الطاقة عالية الجودة والاستخدام الفعال للطاقة المتجددة وتحويل الطاقة متعدد الأنواع.