الحماية الكهربائية

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.

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.

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

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

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

يعد نظام الطاقة القوي والذكي الأساس لأمن إمدادات الطاقة والوقاية من الكوارث، كما ويدعم نقل تدفق الطاقة على نطاق واسع والاستجابة لحالات الفشل المتتالية الشديدة.

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

نظام الطاقة الكهربائية هو نطاق واسع الانتشار، كلما زادت كفاءة الكهرباء التي نريدها، زادت الحاجة لحمايتها، من اجل الحفاظ على المعدات والموظفين في مأمن من أي نوع من الضرر الناجم عن عدم التوازن الكهربائي أو حالة العطل، تؤدي أجهزة الحماية غرضها عن طريق الحفاظ على قسم معيب معزول عن النظام الصحي المتبقي لجعله يعمل دون أي اضطرابات،

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

تعرض نظام الطاقة الهندي إلى انقطاعين هائلين منفصلين، كما كشفت هذه الانقطاعات عن سلسلة من المشاكل الكامنة الكامنة وراء نظام الطاقة في الهند، مثل تخطيط التوليد وتخطيط النقل والبنية التحتية.

تعد أنظمة الطاقة الكهربائية (EPSs) من بين البنى التحتية الأكثر أهمية في أي مجتمع، وذلك لأنها تؤثر بشكل كبير على البنى التحتية الأخرى، وفي الآونة الأخيرة كان هناك اتجاه نحو تطبيق التقنيات الحديثة.

مع تحرير الأعمال الاستثمارية لشبكات التوزيع الإضافية؛ فإن المزيد والمزيد من المشاريع الاستثمارية من مختلف المصادر والملكية المتنوعة مؤهلة لتطبيقات البناء.

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.

اجتذب الجهد الفائق (UHV) والتيار المباشر عالي الجهد (HVDC) مزيداً من النقل والمزيد من الاهتمام، والتي تتميز بخصائص السعة الكبيرة والمسافات الطويلة.

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

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.

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.

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"،

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.

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 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.

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

تتمتع (MMC-HVdc) بمزايا كبيرة في حل توصيلات شبكة الطاقة الجديدة وإمداد طاقة الحمل المركزي وربط الشبكة الإقليمية، بحيث أصبح بناء شبكة (mmc-HVdc).

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

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٪).

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.

تعمل أنظمة الحماية كحارس لشبكات القدرة الكهربائية، حيث تقوم بعزل وإزالة الأعطال بمجرد حدوثها، حيث أن ضمان حماية موثوقة للمعدات الأساسية، أي موثوقية أنظمة الحماية.

تعمل مرحلات حماية نظام الطاقة التقليدية على أساس الإعدادات، كذلك كشف تشريح العديد من حالات انقطاع التيار الكهربائي أن المرحلات مع هذه الإعدادات في بعض الأحيان.

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