جهاز حماية التتابع المحول الحالي

ترحيل مجال حماية الحقل

المحول (CTS) إشارات التغذية إلى مرحلات الحماية في المصانع. عندما تحدث التيارات غير طبيعية ، فإن عمليات الرحلات الخاصة بالمرحلات ، مما يمنع الإرهاق المحرك وأضرار المعدات المكلفة.

تلعب أجهزة حماية التتابع (تحولات الحماية) دورًا مهمًا في ضمان الاستقرار والسلامة والامتثال التنظيمي لأنظمة توليد الطاقة وأنظمة التوزيع. مع نشر الطاقة المتجددة ، والتوليد الموزعة ، ورموز الشبكة الصارمة ، تعد المرحلات أساسية لاكتشاف الأعطال ، وانقطاع الشبكة ، وتردد وإنفاذ الجهد ، وموثوقية النظام بشكل عام.

السياق التنظيمي / المعايير

وضع لوائح ألمانيا لاتصال الشبكة لأنظمة التوليد المتطلبات القانونية لمرحلات الحماية. قواعد الاتصال الفنية الرئيسية هما:

VDE-AR-N 4105: يحكم اتصالات الجهد المنخفض (≤100 كيلوواط ، <1000 فولت AC).

VDE-AR-N 4110: للاتصالات المتوسطة الجهد (> 100 كيلوواط أو ≥1000 فولت AC).

في كلتا الحالتين ، هناك حاجة إلى مرحلات حماية شبكة الشبكة أو شبكات الشبكة لمراقبة الجهد والتردد والانقطاع والظواهر ذات الصلة ؛ لفصل المولدات في ظل ظروف خارجية أو غير آمنة ؛ ولمنع الجزيرة (أي ، الفصل غير المقصود لجزء من الشبكة).

التطبيقات الرئيسية / دراسات الحالة

1. النباتات الكهرومائية والتوزيع الموزعة ،
وهي حالة خرسانية هي Lukas Anlagenbau GmbH ، وهي شركة في بافاريا ، التي تدير العديد من محطات الطاقة الكهرومائية (قدرات من حوالي 5 كيلو وات إلى 10 ميجاوات). نظرًا لتنظيم VDE-AR-N 4105 (ومراجعاته) ، يجب أن تتوافق مصانعها لمتطلبات مراقبة تغذية الشبكة: الكشف عن الإفراط في الجهد/الجهد ، والإفراط في التردد ، والرد عندما تنحرف المعلمات.

لتلبية هذه المطالب ، نشرت Lukas Anlagenbau ترحيل مراقبة شبكة CM-UFD.M31 من ABB في أكثر من 60 مصنعًا للطاقة الكهرومائية. يراقب هذا الترحيل بشكل مستمر المعلمات ذات الصلة ويرحل مفتاح الواجهة (يفصل المصنع عن الشبكة العامة) عند تجاوز الحدود. يعرض الجهاز أيضًا رسائل الخطأ ، ويدعم عتبات دقيقة (التردد والجهد) ، ويوفر قابلية استخدام جيدة (تثبيت DIN-Reail ، عرض قابل للقراءة).

توضح هذه الحالة كيف تضمن حماية التتابع كل من السلامة التشغيلية والامتثال التنظيمي ، مع السماح للجيل الموزع بالمشاركة في الشبكة.

2. أنظمة الكهروضوئية الشمسية و 'حماية NA '
مثال رئيسي آخر هو في نشر الطاقة الشمسية الكهروضوئية ، وخاصة في قطاع الجهد المنخفض. بموجب VDE-AR-N 4105 ، يجب تثبيت أي مصنع لتوليد ما بين 30 كيلو وات و 135 كيلو وات من حماية الشبكة والنظام (حماية NA).

تجمع حماية NA بين ترحيل المراقبة ومفاتيح متشابكة زائدة عن الحاجة. يراقب التتابع الجهد والتردد للشبكة ، وعندما تتجاوز الانحرافات التحمل ، فإنه يفصل نظام PV من الشبكة خلال فترة محددة (غالبًا خلال 0.2 ثانية). يتم ترتيب المفاتيح المتشابكة بحيث تضمن عنصرين تبديل في سلسلة سلامة الأعطال - إذا فشل أحدهما ، فلا يزال الآخر يضمن الانفصال. تقوم أجهزة التبديل أيضًا بتغذية حالة الترحيل المراقبة ، مما يضمن العملية الصحيحة.

3. الأجهزة / المرحلات التي تستخدم
الشركات المصنعة الألمان مثل Ziehl تنتج تحولات حماية مصممة لهذه المعايير. على سبيل المثال ، مراقبة أجهزة UFR1001E و UFR1002IP الجهد والتردد وتحول المتجه ومعدل تغيير التردد (ROCOF) ، من بين أمور أخرى ، تلبية متطلبات VDE-AR-N 4105: 2018-11 و VDE-AR-N 4110: 2018-11.

يتم استخدام هذه المرحلات في نباتات التوليد (الطاقة الشمسية ، المائية ، الرياح) وتوفر وظائف مهمة: اكتشاف ظروف الشبكة غير الطبيعية ، والانفصال الآمن ، والتحكم/الاستعداد عن بُعد ، وعرض وتسجيل الأعطال. تم تصميم مرحلات ZIEHL لتكون آمنة من الخلف (أي ، إذا فشل أحد المكونات ، فإن ميزة السلامة لا تزال تعمل) ، وهو أمر مطلب بموجب قواعد الشبكة الألمانية.

المشاكل التي تم حلها عن طريق حماية التتابع

من هذه التطبيقات، يمكننا أن نرى عدة فئات من المشاكل التي تساعد أجهزة حماية التتابع في حلها

استقرار الشبكة وسلامة
مصادر الطاقة المتجددة متغيرة ؛ يمكن أن تسبب التغييرات المفاجئة في التوليد (على سبيل المثال بسبب السحب على قطرات PV أو سرعة الرياح) تقلبات التردد والجهد. إذا لم تتم إدارتها ، يمكن أن تنشر هذه التقلبات وزعزعة استقرار الشبكة الأوسع. تضمن المرحلات أن تنفصل نباتات التوليد عندما تتجاوز المعلمات التحمل الآمن ، وحماية كل من المصنع والشبكة.

يعد منع توصيل
جزيرة Islanding (وحدة الأجيال التي تعمل عند فصل الشبكة) خطيرًا على أطقم الصيانة ويمكن أن تؤدي إلى تلف المعدات. تبادل الحماية مع الكشف الصحيح (فقدان الجهد ، انجراف التردد ، تحول المتجه ، إلخ) ، تأكد من أنه عند فقدان اتصال الشبكة أو تنشأ أخطاء ، يتم إيقاف الجيل بأمان. يجب أن تتضمن أنظمة الطاقة الشمسية في نظام حماية NA لتشمل الحماية المضادة للآثار.

الامتثال لرموز الشبكة والمتطلبات القانونية
المعايير التنظيمية مثل VDE-AR-N 4105 /4110 في ألمانيا تفرض متطلبات حماية وسلامة وأداء محددة. يجب على المشغلين استخدام المرحلات المعتمدة لهذه المعايير ، مع الإعدادات الصحيحة. يتجنب الامتثال العقوبات القانونية ويضمن أن تظل النباتات متصلة ومكافأة. مثال على ذلك ، فإن القضية مع شركة Hydro التي تتبنى ABB's CM-UFD.M31 لتلبية رمز VDE.

يجب اكتشاف الظروف التي تقل التردد أو عدم التردد بسرعة لمنع الأضرار التي لحقت بالمكونات ومنع الفشل المتتالي توفر المرحلات هذا الكشف السريع والتشغيل (إيقاف التشغيل) لعزل الأجزاء المعيبة.
.

تصبح جودة الطاقة وتكامل الشبكة
مع زيادة الطاقة المتجددة ، وجودة الطاقة (تقلب الجهد ، وميض ، وتوافقيات) والتماسك (المرحلة ، والتردد) أكثر تحديا. تساعد مرحلات الحماية في مراقبة وفرض الحدود التي تحافظ على جودة الطاقة المقبولة لجميع المستخدمين. كما أنها تدعم وظائف مثل تحول المتجهات (للكشف عن علاقات الطور الشاذة) و ROCOF (معدل تغيير التردد) ، وهو أمر مهم للاستقرار عندما تكون كميات كبيرة من الجيل الموزع عبر الإنترنت.

المناقشة / الدروس المستفادة

سهولة استخدام الجهاز مهمة: تُظهر الحالة الواقعية في ألمانيا أن المرحلات التي يسهل تهيئتها، مع شاشات عرض واضحة وعمليات إعداد بسيطة، من المرجح أن يتم تركيبها وصيانتها بشكل صحيح. تم تخصيص ميزانية مشغل محطة الطاقة الكهرومائية لسهولة التكوين والدقة.

التكرار والسلامة من الأخطاء: عنصرا التبديل المستقلان على التوالي، ومراقبة مواضع المحول، والمرحلات ثنائية القناة، والتصميم الآمن من الفشل ليست مجرد ميزات رائعة ولكنها متطلبات تنظيمية في العديد من رموز الشبكة الألمانية.

العتبات والتوقيت: يجب أن تكون الإعدادات مثل حدود الجهد/التردد، والتأخير قبل قطع الاتصال، وقدرات التبديل، وما إلى ذلك مصممة خصيصًا لمتطلبات مشغل الشبكة المحلية. تحدد القواعد الألمانية الحدود الزمنية (مدى السرعة التي يجب أن يتم بها قطع اتصال المولد عندما يكون الجهد/التردد خارج النطاق). تعد حساسية المرحلات ودقتها وسرعتها أمرًا حاسمًا.

التطور القياسي: تطورت معايير VDE-AR-N 4105 و4110. يجب على المصنعين والمشغلين مواكبة المراجعات. غالبًا ما توفر مرحلات الحماية قيم عتبة محددة مسبقًا للإصدارات الحالية من هذه المعايير.

خاتمة

تعد أجهزة حماية الترحيل حجر الزاوية في التكامل الآمن والمتوافق والمستقر لمصادر الطاقة المتجددة والموزعة. من خلال إنفاذ المعايير التنظيمية (VDE-AR-N 4105 /4110) ، ونشر أجهزة الترحيل المتقدمة (ABB ، ZIEHL إلخ) ، وعمل الحالة الحقيقية في أنظمة الطاقة الكهروضوئية والطاقة الشمسية ، معالجة القضايا الرئيسية:

فصل في ظروف الجهد/التردد غير الآمن

منع الجزيرة

حماية المعدات واستقرار الشبكة

ضمان الامتثال وتجنب العقوبات

مع استمرار انتقال الطاقة في ألمانيا ( 'Energiewende ') ، مع زيادة توليد اللامركزية ، وتخزين الطاقة ، والميكرودات ، والشبكات الذكية ، ستنمو مبادرات الحماية في الأهمية - ليس فقط من أجل السلامة والتنظيم ، ولكن أيضًا كقائد للموثوقية ، والمرونة ، والعملية المرنة.