اكتب ما تود البحت عنه و اضغط Enter
معذرة، فالصفحة التي تبحث عنها في هذه المدونة ليست متوفرة.

الأربعاء، 23 أكتوبر 2019

أهمية المحولات في الشبكات الكهربائية في حسـاب Short Circuits


من المعروف أنه لولا وجود المحولات في الشبكات لما كان هناك أي مشكلة في حسـاب Short Circuits لكن المحولات هي مصدر الصعوبة في حسابات تيارات القصر بالشبكات، وذلك لسبب واضح وهي أن لها جهدين مختلفين على جانبيها الابتدائي والثانوي، ومن ثم تنقسم الشبكة في حالة وجود محول واحد فقط إلى شبكتين وتحتاج لحساب التيارات في شبكتين وليس شبكة واحدة، ومن ثم فلك أن تتخيل لو وجد خمسة محولات بالشبكة كيف ستكون حجم العمليات الحسابية على
جوانبها.

بل إن كل محول يرى الشبكة من ناحية الملفات الابتدائية بقيمة مقاومات مختلفة عن قيمتها إذا أنها من جهة الملفات الثانوية. أما لو خلت الشبكة من المحولات فستصبح مثل أي دائرة كبيرة عادية يمكن إيجاد المقاومة المكافئة لها بمجموعات حسابات بسيطة للمقاومات على التوالي والمقاومات على التواز ى، أو باستخدام طرق الحل المشهورة من Supper position أو Thevenin.

وأحد الطرق المشهورة للتخلص من مشكلة المحولات هي طريقة Per Unit. والأسس المرجعية لهذه الطريقة بسيطة جدا فإنك لو قلت أن زيدا (165 سم) طويل فربما كنت تقارنه بعمرو الذى لا يزيد طوله عن( 150سم) لكن سيأتي آخر ويقول إن زيدا قصير جدا لأنه قـارنه بأحمد الذى يبلغ ( 180 سم)، وهكذا سيختلف الناس في الحكم على شخص واحد لأن المرجعية
عندهم مختلفة.

أما لو تم تحديد المرجعية وقلنا مثلا: أن الطول القياسي هو 160سم فعندها لن يختلف أحد أن أحمد طويل وأن عمرو قصير.

وعلى نفس هذا المنوال تم حل مشكلة المحولات في طريقة الـ Per unit. فلو نظرنا للمحول سنجد أن له معاوقة ZH وهي معاوقة المحول منسوبة للـ High Voltage Side وهي تختلف عن المعاوقة ZL المنسوبة للـ Low Side. فأيهما سنأخذها في الاعتبار عند حل الشبكة؟.

الجواب: لا هذه، ولا تلك، بل سنأخذ في الاعتبار قيمة جديدة اسمها Zp.u وسنثبت هنا أن هذه القيمة لو نظرت إليها من الجانب الثانوي للمحول ستعطيك نفس القيمة التي يراها المحول من الجانب الابتدائي.

وتعرف Z per unit بأنها ناتج قسمة قيمة الZ العادية على Z base
Z pu=ZΩ/Z base
بينما تعرف قيمة Z base بأنها ناتج قسمة V base على I base
Z base =V base/I base

و VBase للجانب الابتدائي هي VH أما للجانب الثانوي هي VL.

والكلام ينطبق تماما على IBase. ولعمل مرجعية واحدة لكل عناصر الشبكة فإن كل قيم المقاومات في الشبكة ستحسب بالنسبة لقدرة رمزية تسمى MVABase، وبما أنها رمزية فإننا يمكننا أن نفرض لها أي قيمة. ويمكن بسهولة أن نثبت أنه لو فرض أكثر من شخص قيما مختلفة لها فينتج الجميع في النهاية حلا واحدا كما سنرى، لأنها مجرد رقم مرجعي Reference Value.

وتحسب Zp.u بمعلومية أو بدلالة ال MVAbase كما في المعادلة التالية:

Zpu= ZΩ* (MVA base/(V base)^2)

وهذه هي المعادلة الرئيسية لهذه الطريقة. ولنبدأ بتطبيق هذه الطريقة على أصعب عناصر الشبكة وهي المحولات فنحسب Zp.u للمحول.

والسؤال الآن هو: من هي ZΩ ؟ هل هي ZL أم ZH؟.

الإجابة: لا فرق.

فإذا استخدمت أيا منهما ستعطيك نفس الإجابة. ولنفرض أن ZΩ هي ZL مرة و ZH مرة أخرى ثم نقارن الحالتين معا لنكتشف المفاجأة السارة وهي أنهما متساويتان، بمعنى آخر أنك لو استخدمت Z p.u في الحسابات فسيصبح المحول مثل أي عنصر في المنظومة بمعنى أن له مقاومة واحدة فقط هي Z p.u، وليس قيمتين كما في الحسابات التقليدية.

Zpu1= ZL* (MVA base/(VL base)^2)
Zpu2= ZH* (MVA base/(VH base)^2)
Zpu1/ Zpu2=1

إذن فالميزة الأساسية لهذه الطريقة أن صار لنا مرجعية واحدة نحسب إليها قيم كل المقاومات سواء كانت في الجانب الأول أم الثاني للمحول. وعلى هذا فإذا قيل أن Zp.u للمحول تساوى مثلا %5، فليس هناك معنى أن نسأل أن كانت هذه القيمة هي Zp.u بالنسبة للابتدائي أم الثانوي، فليس هناك فرق.

لكن كل ما هناك أن هذه القيمة محسوبة لقدرة مرجعية معينة وبالتالي فيجب وأنت تقول أن Zp.u. للمحول تساوى %5 أن تذكر كذلك قيمة Prated التي حسبت طبقا لها هذه القيمة.

وخطوات الحل بهذه الطريقة كالآتى:

1.افترضMVA Base موحدة للشبكة.

2. قسم الشبكة إلى Zones (مناطق)، وكل منطقة يكون لها جهد مرجعي VBase يساوى جهد المنطقة بمعنى أن VBase في الجانب الابتدائي هي VH، بينما VB في الجانب الثانوي هو VL.

3.احسب قيم المقاومة لكل عناصر الشبكة منسوبة للقيم المرجعية الجديدة (MVAB & (VB وذلك باستخدام إحدى المعادلتين:

Xpu= XΩ* (MVA base/(V base)^2)

Xpu new=Xpu old*( MVA base new/ MVA base old)

4. احسب المقاومة المكافئة Xeq. بطرق تبسيط وحل الدوائر المعروفة بدء من مصدر التغذية حتى نقطة العطل حتى تصبح الدائرة تكافئ مقاومة واحدة فقط.

5. احسب قيمة تيار العطل باستخدام القوانين التقليدية

I S.C=V base/R equivalent

6. أحسب قدرة القصر
MVA S.C=root3*V base*I s.c

ويعيب هذه الطريقة كما هو معروف أنها لا تصلح سوى للشبكات الصغيرة، حيث أن الخطوة الرابعة فيها تتطلب تبسيط الدائرة إلى مقاومة واحدة فقط، وهذا ليس سهلا في حالة الشبكات المعقدة.

وطريقة الPER Unit من الطرق المشهورة والمعروفة لهذه الحسابات لكن لها قدرة محدودة عند الاستخدام يدويا، فلا يمكن عمليا مثلا استخدامها لحل شبكة مكونة من مائة نقطة، ففي الغالب ستحتاج لعدة ساعات لحلها، والأسوأ من ذلك أن النتيجة غير مضمونة!

وهناك العديد من البرامج الجاهزة التي تقوم بعمل هذه الحسابات بسرعة، لكن المشكلة أنها ربما لا تكون متاحة للعديد من المهندسين، كما أن الظروف قد تحتم عمل حسابات سريعة يدويا لدراسة مشكلة محددة فعندها يلزم للمهندس المحترف أن يكون جاهزا لذلك.

حيث هناك نوعان فقط من أعطال Symmetrical fault : حالة LG Fault-3، وكذلك حالة الـ 3L- Fault. ورغم أنهما الأخطر لأنهما الأعلى في قيمة تيار العطل لكن لحسن الحظ هما الأسهل في طرق الحساب، حيث أن قيمة التيار تتشابه في الـ Phases الثلاثة. ومن هنا فعند عمل هذه الحسابات لمعرفة قيمة التيار في الـ Phases الثلاثة فإنه يكفي التعامل مع الشبكة كـ Single Line Diagram ومن هنا قلنا أنها الأسهل من حيث طريق الحسابات.

شارك الموضوع عبر :

كاتب الموضوع :

إرسال تعليق

مدونة الالكتروميكانيك| electrobrahim
مدونة الالكتروميكانيك هي عبارة عن مدونة تقنية تهتم بكل ما يهم الالكتروميكنيك وكل ما هو جديد في التكنلوجيا والمعلوميات .وايضا بعض المواضيع المختلفة. للإتصال:ahttab1993@gmail.com الهاتف:212650958842+
للإتصال بنا: ahttab1993@gmail.com.
جميع الحقوق محفوظة ل مدونة الالكتروميكنيك
تطوير من طرف أبراهيم أحطاب