اساسيات الكهرباء

- وسائل الحماية
عند حدوث أي عطل أو وضع غير طبيعي في أنظمة نقل أو توزيع القدرة يجب عزله أو فصله عن بقية أجزاء النظام بأسرع وقت ممكن ، إذ أن استمرار العطل أو الوضع غير الطبيعي قد يؤدي إلى تلف أنظمة النقل و التوزيع و خروج هذه الأنظمة عن استقراريتها و بالتالي يؤدي إلى خسائر مادية جسيمة . و الحماية علم واسع و يختلف حسب اختلاف النظام أو الجزء المراد حمايته و تتمثل الحماية الكهربائية بتحسس العطل و موقعه و إعطاء الإشارة إلى قاطع الدائرة لفصل ذلك الجزء من النظام الذي حصل فيه العطل .
إن أجهزة الحماية متنوعة و متعددة و أنواعها تعتمد على الغاية من استخدامها حيث تتألف من أبسط أنواع المصهرات إلى أعقد أنواع المرحلات ، و محولات التيار من الأجهزة الملحقة بأجهزة الحماية كعنصر رئيس مع المرحلات، و كذلك محولات الجهد، و ملفات الإفلات(trip coil) التي تغذي عادة من مصادر تيار مباشر .
و يقسم النظام المراد حمايته إلى عدة مناطق بحيث تكون كل منطقة محاطة بأداة حماية معينة حيث يكون توقيت عمل أدوات الحماية مدرجا كي تكون إحداها سائدة للأخرى.



1-المكونات الأساسية لدائرة الحماية:

1-قاطع الدائرة المحمية Protected Circuit Breaker .
2-محولات التيار و الجهد C.T.&V.T .
3-مرحل الحماية Protective Relay .
4-مصدر جهد مباشر يتكون من بطاريات و شاحن D.C Source .
5-أسلاك تحكم Control Wire .
6-مرحلات مساعدة Auxiliary Relay .
7-معدات لوحات و أجهزة الإنذار و الإشارة Alarms and Signaling Equipment .

2-عمل مرحل الحماية

1-قياس الكميات الكهربائية .
2-تحسس العطل و العمل لحظيا أو بعد تأخير زمني معين . .
3-إرسال إشارة الفصل مباشرة لقاطع الدائرة أو من خلال مرحلات مساعدة ، و إرسال إشارة الإنذار .
4-فصل قاطع الدائرة .
5-عزل العطل من نقطة أو أكثر .
6-قياس الكميات الكهربائية بعد إعادة غلق القاطع أو القواطع التي فتحت
.
3-خصائص مرحل الحماية

من هنا نجد أنه للحصول على نظام حماية مترابط و الذي ينعكس بدوره على النظام الكهربائي و استمرارية وصول الطاقة الكهربائية للمستهلك يجب أن تتوفر الخصائص الفنية التالية في مرحلات الحماية الرئيسية و المساعدة ، و هذه الخصائص هي :
1-السرعة في العمل Speed .
يجب أن يكون جهاز الحماية سريعاً في فصل الجزء المتأثر بالعطل من أجل تحسين استقرارية النظام ومنع انتقال العطل إلى أجزاء سليمة من النظام .
2-البساطة في التركيب .Simplicity
إن بساطة تركيب مرحل الحماية عامل أساسي في كفاءة واعتمادية المرحل وسرعة صيانته وتركيبه .
3-الإعتمادية Reliability .
يطلب من المرحل أن يكون جاهزاً في أي لحظة للعمل ، وتزداد اعتما دية المرحل بعمل الصيانة الدورية له .
4-الحساسية Sensitivity .
حساسية الجهاز تعني دقة الجهاز في العمل من حيث قياس الكميات الكهربائية وزمن العمل .
5-الانتقائية Selectivity .
وتعني قدرة المرحل على تحديد نقطة العطل والعمل على اختيار قاطع الدائرة المناسب لفصله .
6-الاقتصاد Economics .
الاقتصاد من أهم مبادئ تصميم وتشغيل أي نظام كهربائي .
من اشهر الحمايات الكهربائية المستعملة في النظام الكهربائي مايلى:

-1 حمايات محولات القوى

- الحماية التفاضلية Differential Protection ) ) .
-الحماية من زيادة التيار (Overcurrent Protection )الإتجاهية أو اللااتجاهية .
- الحماية من الأعطال الأرضية ( Earth Fault Protection )الإتجاهية أو
اللاإتجاهية .
- الحماية من الأعطال الأرضية المحدودة (Restricted E.F Protection) .

-2حمايات المكثفات Capacitor Bank

- الحماية الإتزانية (Current Balance Protection)
-الحماية من زيادة التيارات الإتجاهية أو اللاإتجاهية (Over current Protection ).
-الحماية من الأعطال الأرضية الاتجاهية أو اللاإتجاهية( Earth Fault Protection ) .
-الحماية من الفولطية القصوى Max. Voltage) Protection).
-الحماية من انخفاض الفولطية عن قيمة معينة (Low Voltage Protection) .

-3 حمايات المحثات Reactors

-الحماية التفاضلية ( Differential Protection )
- الحماية من زيادة التيارات الاتجاهية أو اللاإتجاهية (Over Current Protection) .
- الحماية من الأعطال الأرضية الاتجاهية أو الاإتجاهية (Earth Fault Protection) .

-4 حمايات القضبان العمومية

- الحماية من تسرب الهياكل ( Frame Leakage Protection ) في قضبان 33 كيلو فولت فقط .
-نظام حماية مراقبة التيار التفاضلي .
- نظام حماية مقارنة اتجاه التيارات و قيمة التيار التفاضلي.

-5 حمايات مجزءات و دامجات القضبان ( Bus Sectioner & Bus Coupler)

- الحماية من زيادة التيار .
- الحماية من الأعطال الأرضية .


6-حمايات دوائر الخطوط الهوائية

أ- 132 كيلو فولت:
- الحماية المسافية Distance Protection .
- الحماية من زيادة التيارات الإتجاهية و اللاإتجاهية .
-الحماية من الأعطال الأرضية الأتجاهية و اللاإتجاهية.

ب- 400 كيلو فولت:
- الحماية المسافية الرئيسة الأولى و الثانية .
- الحماية من زيادة التيارات الإتجاهية و اللاإتجاهية .
- الحماية من الأعطال الأرضية الإتجاهية و هي جزء من الحماية المسافية .
- الحماية من الأعطال الأرضية الحساسة .

ج- 33 و11 كيلو فولت:
-الحماية من زيادة التيارات الإتجاهية أو اللاإتجاهية .
- الحماية من الأعطال الأرضية الإتجاهية و اللاإتجاهية .
- الحماية من الأعطال الأرضية الحساسة .

حمايات كوابل 33 و 11 كيلو فولت
- الحماية التفاضلية Pilot Protection .
- الحماية من زيادة التيارات الإتجاهية واللاإتجاهية .
-الحماية من الأعطال الأرضية الإتجاهية و اللاإتجاهية .


- 7حماية المحولات الفيزيائية

ا-الحماية من ارتفاع درجة الحرارة :-
يجب مراقبة حرارة المحول باستمرار ويتم ذلك من خلال:

-مراقبة درجة حرارة ملفات الجهد المنخفض و المرتفع .
إذ يتم ذلك بوساطة مؤشري درجة الحرارة لكل من ملفات الضغط المنخفض و المرتفع (L.V&H.V Winding Temperature Indicators) بحيث تعمل مجموعة من المراوح على درجة حرارة 60° س ، بينما تعمل مجموعة ثانية بالإضافة للمجموعة الأولى من المراوح على درجة حرارة 65° س .
و يتم إرسال اشارة الإنذار على درجة حرارة 100°س، أما الفصل فيتم إرساله على درجة حرارة 110°س.

-مراقبة درجة حرارة الزيت .
و التي تتم بوساطة مؤشر درجة حرارة الزيت و الذي يعمل أيضا على مرحلتي الإنذار على درجة حرارة 90° س، و الفصل على درجة حرارة 100° س.

ب-الحماية ضد الأعطال الداخلية :-
عند حدوث قصر داخل المحول ينتج عن ذلك تيار عالي جدا مسببا تسخين الزيت ويتشكل الغاز نتيجة لذلك ، فيحاول الخروج من المحول عبر صمام يعرف باسم مرحل البوخلز الذي بدوره يقوم بإرسال إشارة إلى غرفة المراقبة و يوعز إلى أجهزة الحماية بفصل المحول .
و يعمل هذا المرحل على مرحلتي الإنذار و يتم إرسالها عندما تكون كمية الغازات (300سم مكعب)، و الفصل و يتم إرسالها عندما تكون الكمية ( 500سم مكعب).

ج-الحماية ضد ارتفاع الضغط داخل المحول :-
حيث يتم حماية المحول من ارتفاع الضغط داخله بواسطة

- فتحة الانفجار : و هي عبارة عن أنبوب مثبت في أعلى الخزان و تكون نهايته مغطاة بغطاء معين ، و ينفجر هذا الغطاء عندما يزداد الضغط داخل المحول مسببا خروج الزيت منه .
- صمام ارتفاع الضغط : وله نفس مبدأ فتحة الانفجار إلا أنه يغلق مرة أخرى عندما يتلاشى الضغط المرتفع .

د-حماية الزيت :-
تحتوي المحولات على خزان احتياطي للزيت و ذلك للحفاظ على كمية الزيت ثابتة عند ارتفاع أو انخفاض درجة حرارة المحول ، و يكون هذا الخزان محتويا على كمية من الهواء الجاف ، فعند تغير درجة حرارة المحول يتغير معها حجم الزيت و بالتالي كمية الهواء في الخزان الاحتياطي ، و بالتالي يتم سحب الهواء من خارج المحول عبر مادة هلامية من السيليكا الماصة للرطوبة ، حيث يتحول لون هذه المادة من الأزرق إلى الزهري عند تشبعها بالرطوبة ، و بالتالي يجب استبدالها أو تحميصها .

ه-الحماية من الصواعق :-
حيث يتم حماية المحول من الصواعق من خلال مانعة الصواعق ، و الجزء الفعال منها يتكون من مادة (Metal Oxide ) ، فعند ارتفاع الجهد عن المقرر تبدأ هذه المادة العازلة بالتحول إلى مادة موصلة تعمل على تفريغ الصعقة و تلاشيها و بالتالي تعود هذه المادة إلى وضعها العازل المقاوم لمرور التيار .[/quote]

تتواجد الكهرباء في حياتنا اليومية بشكل دائم حتى إننا نعتبرها ضرورة من ضروريات الحياة كالمياه الجارية مثلا.
ويقلق العالم بأكمله لمجرد فكرة نضوب مصادرها.

فالكهرباء موجودة في الأجهزة التالية:-

في المنزل:-

التلفزيون ، المكواة الكهربائية ، الثلاجة ، الغسالة ، فرن المايكروويف ، المصعد الكهربائي ، الساعة الكهربائية ، وأيضا الكثير غير ذلك

في المدرسة:

جرس المدرسة ، جهاز الكمبيوتر ، الآلة الحاسبة

في العمل:

آلات المصانع ، المخابز الآلية ، آلات صنع العصير المشروبات الغازية
وأيضا في كثير من المجالات الأخرى.

تعريف الكهرباء

هي عبارة عن سيل من الالكترونات تجري في موصل.

3 – أنواع الكهرباء

تقسم الكهرباء إلى نوعين رئيسيين وهما .

1 – الكهرباء الساكنة :- بدايات الكهرباء حتى نهاية القرن الثامن عشر كانت كلمة كهرباء تعني ظاهرة التجاذب والتنافر ما بين أجسام محكوكة, وهو ما نطلق عليه الآن علم الكهرباء الساكنة وقد كان معلوما منذ القدم تجاذب الأجسام الخفيفة للأجسام التي قد تمت كهربتها عن طريق الاحتكاك إلا أن دراستها لم تأخذ الشكل الجدي سوى في نهاية القرن السادس عشر على أيدي العالم الإنجليزي "ويليم جيلبير" الذي أنجز أول دراسة متعلقة بهذا الموضوع والصادرة في عام ١٦٠٠. كما أنه يرجع إليه الفضل في ابتكار صفة" كهربي" لتعريف خواص التجاذب الغامضة(كلمة كهرباء قد اشتقت من كلمة إليكترون اليونانية وهي ما تعنى كهرمان وهى أحد أول الأجسام التي قد تمت كهربتها بالاحتكاك). حيث نلاحظ هذه الكهرباء عندما نقوم بفرك قطعة من الصوف بمشط نلاحظ انه تولد هناك أصوات نتيجة تفريغ الشحنات من المشط الى الشعر .

2 – الكهرباء الصناعية:- وفي اللحظة التي بلغت فيها نظرية الكهرباء الساكنة أشدها جاءت الموجة الكبرى لتبلبلها, ويكتشف عالم التشريح الايطالى "لويجى جالفانى" في عام ١٧٩١أثناء تشريح عضلات الفخذ للضفدع، ظهور شحنات كهربية غامضة عند توصيل العضلات بمعدنين لهما طبيعة مختلفة.

وقام الفيزيائي الإيطالي "الساندر فولتا" بإعادة تجارب زميله الأسبق ليثبت أن الضفدع لم يقم إلا بدور ثانوي، فالتأثير الكهربي ينتج عن اتصال معدنين لهما طبيعة مختلفة بواسطة قطعة من القماش المبلل.

ونتيجة لهذا قام باختراع أول بطارية كهربية في عام ١٨٠٠، وهي تتكون من وضع أقراص من النحاس والزنك وبينهما قطع القماش المبللة بالحمض. وقد أحدثت هذه البطارية ثورة كبرى في علم الكهرباء فهي على العكس من آلة الكهرباء الساكنة التي كان يتم شحنها عن طريق الاحتكاك ومن بعد تفقد شحنتها سريعا, فهي تنتج تلقائيا نوعا من تفريغ الشحن نتيجة للتفاعل الكيميائي .

وهو ما اسماه من بعد الفيزيائي الفرنسي "أندرى مارى أمبير" في عام ١٨٢٠ بالتيار الكهربي . فالتيار الكهربي ما هو إلا انتقال كلى للشحنات عبر جسم موصل. وتكريما لأمبير أصبح اسمه يطلق على وحدة شدة التيار، وهي كمية الكهرباء المارة بموصل خلال وحدة زمنية. وبالمثل تكريما لفولتا قد تم إطلاق الفولت ليكون مصطلحا لوحدة الجهد, وهو قياس فرق القوة الدافعة من البطارية لإصدار تيارا.
وفضلا عن إطالة وقت التفريغ(التي قد ازدادت بعد تصنيع بطاريات ذات جودة مرتفعة)
انواع التيار الكهربى

أنواع التيار الكهربائي:

1- التيار المستمر:- هو التيار الذي تبقى قيمته و اتجاهه ثابت مع مرور الزمن, و من مصادر التيار المستمر المركم الرصاصي ( البطارية ) المستخدم في السيارات

2
- التيار المتناوب:- هو التيار الذي تتغير قيمته و اتجاهه مع تغير الزمن, ومن التيار المتناوب التيار المتولد من محطة توليد الطاقة الكهربائية و التي يزود المنازل بالتيار الكهربائي.




أشكال موجات التيار المتناوب

تيار متناوب شكل موجه مربعة تيار متناوب شكل موجة سن منشار تيار متناوب شكل موجة جيبي

المواقع بتاعتك ياضياء جميله جداا وهتفيد كتير وخصوصا الترانزستور والباور بوينت والكنكتر وتشخيص اعطال الكهرباء

مرسيه جدا على المعلومات الهيله ديه ويريت المزيد من المواقى الجميله