حماية المولدات الكهربائية

تتضمن حماية المولد اعتبارات لظروف تشغيل غير عادية مقارنة بأي
جزء آخر. في بعض المحطات يجب أن تزود بحمايات أتوماتيكية ضد أي ظروف تشغيل غير
طبيعية وضارة. ولكن يوجد بعض الأختلاف في وجهات النظر عن توليفة الحمايات الكافية
للمولدات في المحطات المعنية. على سبيل المثال في بعض أختلاف وجهات النظر
يعتبرالحماية ضد ظروف التشغيل الغير طبيعي، غير القصر، ليس بالضرورة يحتاج إلى فصل
لحظي من الخدمة وممكن أن يترك إلى التحكم.
أعطال
المولد
أعطال المولد يمكن أن تقسم كالأتي:


1-
أعطال العضو الثابت
=== حماية دوائر قصر ملفات العضو الثابت
من خلال ممارسة
التطبيق العملي للمصنعين القياسية تمت التزكية لاستخدام الحماية التفاضلية للمولدات
المقننة 1000 كيلو فولت أمبير أو أعلى، وتحمى معظم تلك المولدات بأستخدام المراحل
التفاضلية فوق 10000 كيلو فولت أمبير، غالبا وعلى وجه العموم يستخدم المراحل
التفاضلية.
تعتبر الحماية التفاضلية المئوية الافضل لهذا الغرض، ويفضل استخدامها
حيث أنه يمكن ضبطها اقتصاديا. ليس من الضرورة النظر الى حجم المولد الذي يحدد كيف
يجب أن تكون الحماية جيدة، الشئ المهم هو مدى التأثير العائد على باقي النظام في
حالة طول مدة القصر في المولد، وكم هو مضر للمولد في حالة اخراجه من الخدمة لفترة
طويلة.

عملية تنظيم وتركيب محولات التيار للمرحلات التفاضلية
المئوية موضحة في الشكل الاول في حالة النجمة، وفي الشكل الثاني للدلتا. إذا كان
سلك التوصيل لنقطة التعادل في الخارج ومؤرض خلال معاوقة، يستخدم المرحل التفاضلي
المئوي كما موضح بالشكل الثالث. والجدير بالذكر هنا يجب ان نشير الى أن الحماية
المسماة بالوحدة ،Unit، للمولد والمحول مع بعضهم موضحة بالشكل الرابع.

=== حماية العضو الثابت ضد الأتصال بالأرضي
طريقة
التأريض قد تؤثر على كيفية الحماية المزودة بالمراحل الأرضية. عندما يوصل المولد
بالأرضي مباشرة يوجد تيار وجه كما في الأعطال الأرضية والتي بالتالي تؤدي الى عمل
الحماية التفاضلية. لو زادت المقاومة الأرضية والتي تؤدي الى حد التيار مما تسبب
بعض المشاكل للحماية التفاضلية من هنا نلجأ الى وضع حماية تسمى بمرحل التعادل
Neutral Relay كما مبين بالشكل الخامس.

=== حماية اعطال
الملفات للعضو الثابت
الأعطال الداخلية لقصر الملفات للوجه الواحد في العضو
الثابت لايمكن اكتشافها مستخدما الحماية التفاضلية حيث لايوجد فرق في التيارات عند
نهايات الملفات. لذا تستخدم الحماية التقليدية والتي تسمى بالوجه المجزأ Split-
Phase وهي موضحة بالشكل السادس. وتعمل هذه الحماية في حالة حدوث أي نوع من القصر
داخل الملفات ويستخدم مرحل زيادة التيار ذو النوع العكسي للحصول على الحساسية
العالية،. هذا النوع لايستجيب الى الأعطال الخارجية.

2- أعطال العضو الدوار
=== الحماية ضد أعطال
الأرضي
كما أشير سابقا بأن الأعطال الأرضية قد تسبب ضررا بملفات العضو الدوار أو
أثناء فتح الدائرة. الشكل السابع يبين إحدى الطرق الحديثة لأكتشاف العطل الأرضي
للعضو الدوار. كما هو موضح بأن المجال ممكن حيازته عن طريق مصدر تيار مستمر مسببا
مرور تيار من خلال مرحل في حالة حدوث أي عطل أرضي.

=== الحماية ضد
فقد مجال الأثارة
فقد تغذية المجال يؤدي الى ارتفاع في درجة حرارة العضو
الدوار. يتم كشف فقد التغذية عن طريق قياس القدرة الغير فعالة للعضو الثابت، أي
زيادة في هذه القيمة تدل على فقد عملية التزامن.
=== الحماية ضد زيادة التحميل

التحميل المتزن المستمر للآلة يسبب زيادة في درجة حرارة ملفات العضو الثابت.
يستخدم لحل هذه المشكلة مراحل زيادة التيار، ولكن نادرا ماتستخدم نظرا لعملية
التمييز بالوقت. كما توجد طرق ذو اعتمادية لكشف مثل هذه الظروف وذلك بأستخدام ملفات
كاشف درجة الحرارة والتي توضع في أجزاء مختلفة لملفات العضو الثابت وذلك لمعرفة
مقياس درجة الحرارة الموجودة في ملفات العضو الثابت. الانواع المختلفة لكاشف درجات
الحرارة هي Thermocouples, Thermistors, or Resistance Temperature
Detectors.
يعتبر ملف كاشف درجة الحرارة جزء من قنطرة هويستون كما هو موضح
بالشكل الثامن.

=== الحماية ضد القدرة المعكوسة
في حالة
حدوث عطل في المحرك الأولي تبدأ الآلة في التحول الى محرك، بمعنى أنها تسحب قدرة
كهربية من النظام وتحرك المحرك الأولي في الأتجاه العكسي. ويتضمن ذلك وجود حمل متزن
على النظام ويمكن كشف هذا العطل عن طريق مرحل قدرة مع خواص اتجاهية كما هو موضح
بالشكل التاسع.

===
الحماية ضد زيادة او نقص التردد
تؤدي زيادة التردد الى تسريع الوحدة ويمكن
حمايتها مستخدما أجهزة زيادة السرعة، كما يمكن الاستعانة بمرحلات زيادة التردد
كحماية ثانوية للأجهزة الميكانيكية.
حدوث نقصان في التردد يؤدي الى تأثير سئ على
التوربينة اكثر من المولد. وتتم معالجة نقصان التردد عن طريق عملية عزل الأحمال
Load shedding . إذا تم عزل الأحمال بصورة غير سليمة يؤدي ذلك الى رجوع التردد الى
حالته السليمة قبل ما تخرج السيطرة على التوربينة.
الحماية الكلية الرقمية للمولد

الشكل
العاشر يمثل الحماية الرقمية الحديثة للمولد وكيفية توصيله وضبطه بأستخدام الحاسب.
الشكل الحادي يمثل الرسم التخطيطي للمرحل.