شبكات الجهد المتوسط فى الريف والمدن - كهرباء بالعربي

Breaking

محاضرات وكتب ومقالات الهندسة الكهربائية بالعربي

Video of the day

الأحد، 10 مارس 2019

شبكات الجهد المتوسط فى الريف والمدن

شبكات الجهد المتوسط فى الريف والمدن


انواع شبكات الجهد المتوسط و مميزات و عيوب كل منها : 

يتم نقل وتوزيع الطاقة الكهربية بين المحطات بواسطة "الكابلات الكهربيةelectric cables " أو "الخطوط الهوائية overhead lines" 

والاختيار بين الكابلات الأرضية والخطوط الهوائية يكون وفقا لعوامل اقتصادية وفنية عديدة مثلا " تكلفة الموصل- تكلفة العازل- تكلفة التركيب " بالإضافة إلي هذة العوامل الاقتصادية فان هناك عامل يحد من استخدام الكابلات لنقل القدرة عند الجهود العالية و لمسافات طويلة حيث انه في حالة الكابل يكون تيار الشحن كبيرا جدا مما يسبب ارتفاعا كبيرا في الجهد ولذلك فانة لنقل كمية كبيرة من القدرة لمسافات طويلة علي جهود عالية لا يمكن استخدام الكابلات وانما تستخدم الخطوط الهوائية . 

الكابلات تتميز على الخطوط الهوائية بانها أكثر أمانا للأفراد وأقل عرضة للحوادث وأقل تأثيرا بالكوارث الطبيعية والعوامل البيئية ولذلك فهي تستخدم عندما يكون الأمان مطلبا أساسيا أو عندما يكون النقل بخطوط هوائية غير مأمون . 

الفارق الجوهري بين الخطوط الهوائية والكابلات هو ان الموصلات المستخدمة في الخطوط الهوائية تكون موصلات مكشوفة أي غير معزولة ويتم تثبيتها علي أبراج للمحافظة علي مسافات فاصلة ثابتة بين الموصلات بعضها البعض وبين الموصل والأرض في حين ان الموصلات المستخدمة في الكابلات تكون مغطاة بأكملها بمادة عازلة ويتم تمديد هذة الكابلات أما بالدفن المباشر في الأرض أو داخل مواسير مدفونة في الأرض أو خلال ممرات تحت سطح الأرض مهيأة خصيصا لهذا الغرض أو يتم تمديدها محمولة علي حوامل مفتوحة أو مغلقة وتكون الكابلات بهذه الطريقة أكثر أمانا من الخطوط الهوائية حيث ان احتمالات تلامس الأفراد أو الطيور والزواحف والحيوانات الصغيرة أو الأجسام المعدنية مع الموصلات الحاملة للجهد الكهربي ضئيلة جدا مما يحافظ علي سلامة الأشخاص وأيضا تقليل فرص تعرض الكابلات للأخطاء أي ان الكابل أكثر أمانا من الخط الهوائي وهذة هي أهم مميزات الكابلات علي خطوط النقل الهوائية. 

الخطوط الهوائية Overhead Lines 
تعتبر خطوط النقل الهوائية هي الشريان الرئيسي لنقل القدرة الكهربائية من مراكز التوليد إلي محطات التوزيع لذلك يجب ان يكون خط النقل قادر على تحمل كافة الظروف والتغيرات التي قد تطرأ عليه كالتغيرات أثناء الأعطال. 

تصنيف الخطوط الهوائية وفقا للطول إلي: 
1- الخطوط القصيرة : وهي الخطوط التي ال يزيد طولها عن 08 كيلو متر. 
2- الخطوط المتوسطة : و هي الخطوط التي يتراوح طولها من08 إلي 208 كيلو متر وتكون الدارة المكافئة لها أما شكل T أو شكل. Π 
3- الخطوط الطويلة : و هي الخطوط التي يزيد طولها عن 208 كيلو متر. 

المشاكل التي تتعرض لها الخطوط الهوائية بشبكة التوزيع :- 
1- انقطاع الكبارى " jumpers" بالخط وحريقها أحيانا بسبب الرخاوة في الربط حيث تزداد درجة حرارتها بزيادة التيار المار فيها خصوصا إذا كانت هذة الزيادة نتيجة لعطل بالخط . 
2- وجود اشجار في مسارات الخطوط تتسبب حركة افرعها في قصر الدائرة الكهربائية مما يؤدي إلي قطع الاسلاك أحيانا. 
3- نقص العازلية نتيجة لتراكم الغبار على العوازل مما يؤدى إلي انقطاع الامداد الكهربائي. 
4- سقوط اعمدة الخطوط نتيجة لهطول الامطار والرياح أو بواسطة حركة المرور. 
5- انقطاع الامداد الكهربائي بسبب نزول الطيور على الخط. 
6- الحمولة الزائدة تؤدى إلي تلامس الاسلاك بفعل المجال المغناطيسى. 

الكابلات الأرضية 
 الكابلات الارضية تعتبر هي الوسيلة الثانية من وسائل نقل التيار الكهربائي بعد الاسلاك الهوائية وهي تتكون من نفس مادة الموصل نحاس او المونيوم ولكنها تتميز بانها يتم تغطية تلك الاسلاك بمادة يطلق عليها العازل و هذا العازل اعطنا حرية اكثر في انة تم جمع جميع الموصلات بداخل حيز واحد يطلق علية قميص العازل حيث اصبحت المسافة بين الموصلات وبعضها لا تتجاوز 5 سم ولكن في الاسلاك الهوائية كانت المسافات بين الموصلات كبيرة كانت تصل الي اكثر من 58 سم . 

مميزات الكابلات الأرضية : 
1 - أن الموصلات المستخدمة في الكابلات تكون مغطاة بأكملها بمادة عازلة. 
2 - تمدد في مسارات موجودة تحت الأرض فلا تؤثر علي المظهر الجمالي للمدينة. 
3 - طول العمر الافتراضي لها. 
4 - يحافظ علي سلامة الأشخاص من التلامس المباشر. 
5 - يمكن مدها في قاع البحار والمحيطات وبذلك يتم اتصال دول العالم ببعضها. 

عيوب الكابلات الأرضية : 
1 - أرتفاع ثمنها وتكاليف تركيبها وصيانتها وخصوصا في حالة الضغط العالي. 
2 - تعطل الطرق عند الإصلاح أو إضافة كابلات جديدة. 
3- لايمكن تحميل جهود عالية عليها لصعوبة عزلها عن هذا الجهد. 
4 - صعوبة تحديد مناطق العطل بها الا باستخدام اجهزة خاصة. 

الشروط الواجب اتباعها عند مد الكابلات : 
1 - يراعى تمديد كابلات الجهد المتوسط على عمق لا يقل عن98 سم من منسوب الارض. 
2 - في حالة مد اكثر من كابلين في حفره واحدة يجب ان تطرق مسافة بين كل كابلين متجاورين لا تقل عن واحد ونصف من قطر الكابل الكبير أو عرض طوبه ايهما اكبر . 
3 - يجب ان يكون الخندق المحفور لمد الكابل على استقامه واحدة , ويجب ان تطرق مسافة بين الخندق وبين حافة الرصيف لا تقل عن 28 سم . 
4 - إذا اقتضت الضروره تركيب كابلات في طبقات يتم الفصل بين الطبقات المختلفة بطبقة رملية نظيفة بسمك 18 سم . 
5 - قبل البدء في حفر الخنادق يجب التأكد من عدم وجود عوائق في طريق المسار 
6 - في حالة المسارات المتقاطعه مع الطرقات والشوارع تجهز بوضع المواسير المناسبة لأقطار الكابلات للمرور وذلك لسهولة مرور الكابلات عند عبور الطرقات والشوارع 
7 - يراعى ان يكون حفر الخندق مستقيما وليس متعرجا ويكون مقطع الحفر 08 سم عرض 188 سم عمق للكابل الواحد ويزداد العرض بمسافة 28 سم لكل كابل إضافى. 
8 - قبل البدء في مد الكابلات يت تجهيز قاع الحفره بطبقة من الرمل الناعم بعمق 18 سم قبل مد الكابل ويتم مد الكابل سحبا من على بكرة الكابل وهي محملة على مقطورة مد الكابلات مع دوران البكرة في اتجاه السهم المشير إلي اتجاه فرد الكابل أثناء الفرد ويتم السحب عن طريق ماكينة سحب الكابل وفرد الكابل في الحفر على حامل الكابل) الدرافيل أو الرولة( المخصص لذلك بحيث لا يكون هناك أي شد زائد على الكابل أثناء المد ثم يمدد الكابل ويغطى بطبقة أخرى من الرمل الناعم النظيف سمك 18 سم ثم يتم وضع شريط تحذير اصفر بطول المسار على عمق 38 سم من منسوب الأرضي الطبيعيه ثم يردم الحفره بوضع طبقة من الدفان بطول المسار . 
9 - بعد فرد الكابلات يجب ان تغطى نهايات وبدايات الكابلات بعازل حتى لا تتسرب إليها الرطوبة وكذلك تغطية الجزء المتبقى على البكر بعازل أيضا حتى لا يتسرب إليه الماء . 

الأسباب الأساسية لانهيار الكابلات:
تنجم معظم أعطال الكابلات الكهربائية عند تلف العازل أو انهياره بعد فقدانة لخواص العزل بسبب أرتفاع درجة الحرارة عن الحد المقرر ولمدة طويلة وحدوث الصدمات الميكانيكية. 
ومن الجدير بالذكر ان درجة حرارة التشغيل في معظم انواع الكابلات يجب ألا تتجاوز 58 م . 

وفيما يلى انواع الأعطال التي تتعرض لها الكابلات: 
1 - الأعطال الكهربائية 

1 - أرتفاع الحمل الكهربائي عن الحد المقرر لمدة طويلة مما يؤدى إلي تلف العازل . 
2 - تركيب كابل بمساحة مقطع لا تتناسب مع الحمل الواقع عليه. 
3 - عدم رباط نهايات الكابلات جيدا. 
4 - وجود فراغات في المادة العازلة. 
5 - لحام كابل ألومنيوم مع كابل نحاس بدون سرافيل. 
6 - الإهمال في عمل الوصلات أو النهايات "العمل الفنى غير جيد". 

2 - الأعطال الميكانيكة 
تنجم هذة الأعطال بسبب تعرض الكابل للصدمات الميكانيكية التي تؤدى إلي تلف العازل مثلا 
1 - سوء التخزين للكابلات . 
2 - وجود بعض التشققات في الغلاف الخارجى للكابلات . 
3 - ترك نهايات أو بدايات الكابلات مكشوفة يودى لدخول المياه أو الرطوبة داخل الكابل 
4 - ثنى الكابلات أكثر من المسموح به أثناء فرد الكابلات أو عمل الوصلات والنهايات .

3- الأعطال الكيميائية 
تتعرض الكابلات أثناء تخزينها وإستعمالها إلي عوامل كيميائية مختلفة وخاصة في الظروف الجوية كإرتفاع نسبة الأملاح وغيرها ، وتتعرض أسلاك وشرائط الصلب المستخدمة كوقاية ميكانيكية للتأكسد والتآكل . 

اجراءات الأمن الصناعى عند العمل في حالة كابلات الجهد المتوسط 
1 - التأكد من فصل التيار الكهربائي من الجهتين واتخاذ إمكانية عدم التوصيل. 
2 - يتم تحديد موقع العطل بواسطة المهندس المسؤل. 
3 - يتم فصل الكابلات المجاورة للكابل العطلان أثناء فترة الحفر أو العمل بحرص. 
4 - يتم وضع أرضى على أطراف الكابل من الجهتين مع وضع اللافتات المناسبة. 


 2-كيف تقرأ شبكة جهد متوسط ؟
-للاجابة على هذا السؤال ينبغى معرفة شيئين رئيسيين :- 
1- مكونات شبكة الجهد المتوسط . 
2- وظيفة كل مكون من هذه المكونات و طريقة الربط بينها . 
فاذا تم معرفة هذين الشيئين يسهل بعد ذلك قراءة الشبكة و ذلك بعد معرفة رمز كل مكون على ال single line diagram

وقبل ذلك ينبغى تحديد كلمة جهد متوسط حتى يمكننا تحديد الشبكة جيدا و معرفة بدايتها و نهايتها . 

يطلق الجهد المتوسط على الجهد الاكبر من 1 كيلو فولت واقل من او يساوى 66 كيلو فولت و بالتالى تبدأ شبكة الجهد المتوسط من محطات ال (66\11) حيث تغذى الموزعات من خلال ال feeders القادمة بجهد 11 من المحطات . 

وتنتهى الشبكة عند اكشاك التوزيع "محولات (11\4.)" فما بعده يتبع الجهد المنخفض . 

1- مكونات شبكة الجهد المتوسط . 
1- مغذيات 11 كيلو فولت من محطة المحولات:- 
وتربط هذه الكابلات بين محطة المحولات (66\11) و بين الموزع و هو ثانى عناصر شبكة الجهد المتوسط حيث يوجد فى محطة المحولات لوحة ل خرج المحولات يتم منها تغذية هذا الكابل ويتصل هذا الكابل فى نهايته بالموزع عن طريق ال busbars . 
2- الموزع :- 
ويتكون الموزع من عدة مكونات :- 
1- عدد 2 busbars حيث يتم تغذية كل واحدة منهم من محطة محولات مختلفة عن طريق المغذيات التى سبق ذكرها وذلك لزيادة ال realiability ويكون جهدها 11 كيلو فولت 
2- خلايا خروج لكل busbar وغالبا يكون عددهم 4 او 5 يتم من خلالهم تغذية ال feeders التى تغذى اكشاك التوزيع بعد ذلك وتحتوى هذه الخلايا على اجهزة قياس حتى يتم مراقبة الاحمال وما اذا كان هناك عطل واجهزة و قاية حتى يتم فصل المغذى ما اذا كان هناك اعطال مثل ال circuit breakers . 
3- bus coupler ويتم من خلاله ربط ال busbars ببعضهما مما يعمل ايضا على زيادة ال realiability .





ويعبر ال single line diagram عن طريقة ربط هذه المكونات ببعضها البعض :- 
-T1 ,T2 هما مغذيات 11 كيلو فولت من محطة المحولات. 
-الخطان الافقيان هما ال busbars والمربع الذى يربطهما هو ال bus coupler. 
-F1.....F12 خلايا خروج . 
-وعبر باقى المربعات على الرسم عن ال circuit breakers . 

3- مغذيات " "outgoing من الموزع الى اكشاك التوزيع :- 

-وتكون ايضا 11 كيلوفولت وترتبط باكشاك التوزيع عن طريق مايسمى بال RMU . 

4-RMU "Ring Main Unit" :- 

-وهى وحدة يتم بها ربط المغذى القادم من الموزعات باكشاك والتوزيع وذلك حتى يمكن تكوين ما يسمى بال ring system . 
-وظيفةهذه الوحدة هى اخذ التغذية من المغذى القادم من الموزع وتغذية كشك التوزيع وتغذية feeder اخر فى نفس الوقت جهد 11 كيلو فولت ثم يدخل هذا المغذى على كشك توزيع اخر من خلال هذه الوحدة RMU وهكذا حتى يتم الوصول لجميع احمال الشبكة بل و يكون لكل حمل او كشك توزيع اكثر من مصدر تغذية مما يزيد من ال Realiability . 


3- الاعطال فى شبكات الجهد المتوسط 
1- الكابلات: 
أ- اسباب حدوث اعطال الكابلات: 
ومنها:

1- عوامل ميكانيكية 
2-عوامل كهربية وكيميائية 
3-سوء الصناعة 
4-سوء المد والفرد والدفن 
5-سوء اللحامات 
6-سوء التحميل 

ب- انواع الاعطال: 
ومنها:

1-وجه واحد متصل بالارض 
2-وجهين متصلين بالارض 
3-ثلاثة اوجه متصله بالارض 
4-وجهين متصلين ببعض وغير متصلين بالارض 
5-ثلاثة اوجه متصلين ببعض وغير متصلين بالارض 
6-فتح باحد الاوجه او وجهين او ثلاثة اوجه 

ج-طريقة تحديد العطل 
1-اختبار الجهد العالى - جهد عالى بتيار صغير 
2-تفحيم مكان العطل – تبار عالى بجهد منخفض 
3-تحديد مكان العطل 
4-التحديد الدقيق 
وعند الاختبار يكون التيار المستخدم DC حتى نتعامل مع المقاومة المادية فقطR وليس XL&XC ويكون جهد الاختبار 3 مرات جهد التشغيل للكابلات الجديدة (35 ك.ف) ويكون مرتان جهد التشغيل للكابلات القديمة (25 ك.ف) 


د-الخطوات المتبعة لتحديد الاعطال بالكابلات الكهربية 
1-اختبار الجهد العالى 
يجب اولا فصل الكابل من البداية والنهاية وجعله حرا تماما غير متصل باى شىء ويتم هذا لاختبار كفاءة العزل 
شروط الاختبار: 
-حقن كل فازة بجهد يعادل 3 اضعاف جهد التشغيل ويكون حوالى 35 ك.ف للكابل الجديد حيث يكون مثلا جهد التشغيل 11 ك.ف فيكون جهد الحقن 33 ك.ف لكن جهاز الاختبار مزود بالقيمة 35 ك.ف فقط 
-جهد الاختبار فى حالة الكابل القديم يكون ضعف جهد التشغيل حوالى 25 ك.ف ومن المفروض يكون 22 ك.ف لكن الجهاز مزود بهذه القيمة فقط 
-يتم حقن كل فازه لمده 15 دقيقة 
-الكابل حر وبدون تحميل 
-اذا كان الكابل سليم فيجب ان يتحمل جهد الاختبار عليه 
-يجب الا يزيد تيار التسرب عن 150 ميكرو امبير لكل 1 كم من طول الكابل , لكن فى حالة زيادة تيار التسرب عن القيمة المسموح بها كان ذلك مؤشر عن وجود عطل 
-يجب ان تكون قيم تيارات التسرب فى الثلاث فازات قريبة من بعضها البعض 


2- تفحيم مكان العطل 
-نحقن الكابل بتيار عالى وجهد منخفض لحرق مكان العطل 


3- تحديد مكان العطل 
-من قانون المسافة = السرعة * الزمن 
-مسافة العطل = (السرعة * الزمن ) / 2 

4- التحديد الدقيق 
-فى حالة معرفة مسار الكابل يرجى التحديد الدقيق لمكان العطل فيتم ذلك عن طريق حقن شحنات بجهد عالى بالشاكوش و سماع تفريغها بالسماعة فى مكان العطل حيث يكون صوتها عالى تسبب هزه فى الارض فى مكان العطل حيث يكون معدل سماع الصوت بمعدل ثابت , و السماعة لها مؤشران اولهما مع الشاكوش والاخر مع الصوت , و فى حالة العطل يتوافق مؤشر الصوت مع مؤشر الشاكوش -فى حالة العطل الخبيث (فاز - فاز) يتم تاريض فازتين والثالثة يسلط عليها جهد الاختبار جهد عالى بتيار مستمر وتحيد العطل 




5- جهاز تحديد الاعطال
Cable Fault Locator) )


- مكونات شبكات الجهد المتوسط 
اسباب اختيار الخطوط الهوائية 
تستخدم الخطوط الهوائية لنقل القدرة الكهربائية نظرا لتفضيلها من الناحيتين الاقتصادية وطبيعة المسارات التى يتم التنفيذ بها . 
فمن الافضل اقتصاديا قبل أن يتم تنفيذ أى مشروع فانه يتم دراسة الآتى 
التكاليف Cost1- 
تنقسم التكاليف لدراسة أى مشروع الى 
تكاليف ثابتة Fixed Cost –a 
تكاليف جارية Running Cost -b 
ويجب أن يكون مجموع هذين البندين اقل ما يمكن 
من المعلوم أن التكاليف الثابتة للخطوط الهوائية اقل كثيرا من الكابلات الأرضية فى حين أن التكاليف الجارية لها اكثر قليلا من الكابلات حيث تحتاج الخطوط الهوائية إلى صيانة دورية من نظافة أو تغير العوازل وترميم القواعد وتغيير بعض أعضاء الهياكل فى حالة تعرضها لعوامل التعرية وتغير موصلات مقطوعة أو توصيلها ببعضها بالطرق الفنية السليمة(وصلات - كلمبات) وبرغم ذلك فان مجموع التكاليف الثابتة والمتغيرة للخطوط أقل من مجموعها للكابلات الأرضية. 
لذا يفضل اختيار الخطوط الهوائية وكذلك لسهولة عمليات الصيانة لها. 
نقل القدرة الكهربية عبر مسافات طويلة . 

الشبكات الهوائيـــة 

مكونات شبكة الجهد المتوسط هى :

الأبراج وأنواعهــــــا :
أبراج التعليـــــــــق : وهى الأبراج التى يتم تركيبها فى الأجزاء المستقيمة من مسار الخط فى الأحوال العادية ولا تتحمل هذه الأبراج أى قوى شد من إنحراف الخط
أبراج الزاويـــــــــــة : يتم تركيبها فى المناطق التى يتغير فيها مسار الخط وتتحمل هذه الأعمدة مركبة الشد الناتج من الموصلات فى إتجاه منتصف الزاوية الداخلية
أبراج البداية والنهاية : يتم تركيبها فى بداية ونهاية الخط وهى تتحمل القوى الناتجة عن شد الموصلات من ناحية واحدة
أبراج التفريعـــــــــات : تستخدم عند تفريعات الخطوط الهوائية
أبراج العبــــــــــــــور : تستخدم فى عبورالخطوط الهوائية لخطوط التليفونات والطرق والقنوات ... إلخ –

Insulator العــــــوازل
فائدة العوازل :
يركب العازل لمنع اتصال الموصل بالبرج لعدم حدوث تيار القصر
خصائص العازل :
High Mechanical Stress - متانة ميكانيكية عالية
High Electrical Resistance- مقاومة عزل عالية
- القدرة لمقاومة التغيير فى درجات الحرارة
-القدرة على منع امتصاص الغازات فى الأماكن الصناعية
-القدرة على منع امتصاص المياه والرطوبة أثناء سقوط الأمطار
المقاومة الكهربية عالية -
المواد التى يصنع منها العازل
مواد خزفية
الزجاج
بورسلين

أنواع العـــــــــوازل
1-عازل المسمار
ك.ف ويستخدم فى جميع الأبراج. . 22 هو عازل يستخدم فى خطوط الجهد المتوسط جهد 
عازل القرص أو الطبق Disc lnsulator2-


- مقياس الاعتمادية فى الشبكات

مقدمة "الفرق بين ال"Realiability& Power Quality
-قبل ان نبدأ فى موضوع هذا التقرير و هو مقياس الاعتمادية فى الشبكات وجب توضيح الفرق بينه و بين ال Power Quality لتقارب المفهومين وذلك من خلال تعريف المفهومين وتوضيح الجوانب التى يهتم بها كل مفهوم .
- اولا ال Power Quality "جودة الطاقة الكهربية" :- وجودتها هنا بمعنى مدى مطابقة موجة الجهد التى تظهر للعميل ل ال ideal sinewave المتعاقد عليها مع الشركة من حيث عدم وجود "under & over voltage" voltage fluctuations
او تشوه فى شكل الموجة نفسها من خلال وجود بعض الharmonics
كما يدخل ايضا تحت هذا المفهوم قطع اخدمة لمدة تقل عن خمس دقائق بينما اذا زادت عن هذه المدة فانها تعتبر من مشاكل الReliability

"الاعتمادية":- وهذا المفهوم له علاقة بتحديد ال reliability -ثانيا ال
فى الشبكة من خلال قياس interruptions & momentary interruptions
كما سنوضح outage duration , system availability
-:Reliability بعض المفاهيم الخاصة بال
Momentary Interruption-
Momentary Interruption Event-
Sustained Interruption-

انواع مؤشرات الاعتمادية فى الشبكات و طريقة حساب كل نوع منها:-

System Average Interruption Duration Index (SAIDI) –
و هذا المؤشر يشير الى متوسط مدة انقطاع الخدمة عن العملاء لفترة محددة قد تكون شهرا او سنة او حتى يوم واحد و هو الاكثر استخداما لتحديد ال sustained interruption لحساب هذا المؤشر فاننا نقسم عدد ساعات الانقطاع على عدد العملاء الكلى
  
مثال توضيحى : حدث ثلاث انقطاعات للخدمة فى يوم 1 يناير وهذه الانقطاعات كالتالى :
 1 - 10 عملاء تم قطع الخدمة عنهم لمدة 90 دقيقة
2 - 1000 عميل تم قطع الخدمة عنهم لمدة 20 دقيقة
3 - 3 عملاء تم قطع الخدمة عنهم لمدة 175 دقيقة
وبفرض ان عدد العملاء الكلى 30000 اذا ال ٍSAIDI يساوى
10*90 + 1000*20 + 3*175 \30000
اذا ال SAIDI يساوى 714 . 0
Average Interruption Duration Index (CAIDI) - Customer
و هذا المؤشر يشير الى متوسط مدة انقطاع الخدمة عن العملاء الذين تم قطع الخدمة عنهم ولحسابه من المثال السابق فبدلا من ان يكون ال مقام 30000
فانه يكون فقط 1013 و بالتالى يصبح ال CAIDI 15. 21
Interruption Frequency Index (SAIFI) – System Average
و هذا المؤشر يشير الى احتمالية قطع الخدمة عن اى عميل فى مدة معينة ويساوى
عدد العملاء الذين تم قطع الخدمة عنهم مقسوما على عدد العملاء الكلى و من المثال السابق فانه يساوى 0337. فى يوم 1 يناير .
Customer Average Interruption Frequency Index (CAIFI) -
و هذا المؤشر يشير الى متوسط عدد مرات فصل الخدمة عند العميل الذى تم فصل الخدمة عنه فى مدة محددة ويساوى
عدد مرات فصل الخدمة \عدد العملاء الذين تم فصل الخدمة عنهم
ومن المثال السابق فانه يساوى 3 \ 1013 = 00296 .

Customer Interrupted per Interruption Index (CIII) -
هذا المؤشر يعطى متوسط عدد العملاء الذين تم فصل الخدمة عنهم عند انقطاع التيار الكهربى .
لحساب هذا المؤشر نستخدم القانون التالى :-
عدد الافراد الذين تم فصل الخدمةعنهم \ عدد مرات انقطاعالتيارالكهربى .
ومن المثال السابق فانه يساوى 1013 \ 3 = 66. 337
Average Service Availability Index (ASAI) –
وهذا المؤشر يعطى النسبة بين عدد الساعات المتاح فيها الخدمة الى عدد الساعات الكلى التى يحتاج فيها العميل للخدمة خلال مدة زمنية معينة ويتم حسابه كالتالى :
1- مجموع عدد ساعات قطع الخدمة عن العملاء العملاء الذين تم قطع الخدمة عنهم مقسوما على عدد العملاء الكلى مضروبا فى عدد ساعات هذه المدة ومن المثال السابق : 1- (357.08 \30000*24 ) * 100 = 99.95%
وهذه المؤشرات التى ذكرناها انفا هى المقياس الحقيقى للاعتمادية فى اى شبكة والتى ينبغى معرفة قيمها جيدا حتى يمكننا مقارنة اداء الشبكة الحاضر مع وقت سابق لمعرفة ما اذا كان هناك تحسن ام لا .
كذلك تساعد هذه المؤشرات فى تحديد اماكن الضعف فى الشبكة والتى ينبغى تحسينها حتى نصل بالاداء الى افضل مستوى ممكن .
ولكن لكى تعبر هذه المؤشرات عن اداء الشبكة الحقيقى ينبغى قبل حسابها محواىmajor events من بيانات الشبكة التى تستخدم فى استنتاج هذه المؤشرات .
-major events day
لها تعريفات كثيرة و لكن باختصار هى الايام التى تحدث فيها اعطال كثيرة تزيد عن حد معين يتم تحديده حسب التعريف والتى تكون بسبب مؤثر خارجى عن الشبكة ولا يمكن عمل اجهزة وقاية حقيقية للشبكة منه كالزوابع والاعاصير والفيضانات . فالاعطال التى تحدث بسبب من هذه الاسباب لا يمكن اخذها فى الاعتبار فهى لا تعبر بحال من الاحوال عن اداء الشبكة و بالتالى لا يمكن الاستفادة منها .

وفى النهاية هذه بعض العوامل التى تؤثر فى الاعتمادية فى الشبكات :-
1- circuit length فكلما زاد طول الشبكة زاد احتمالية تعرض الخدمة للانقطاع وبالتالى قلت الاعتمادية لهذه الشبكة .
2- Circuit configuration فشكل الشبكة من الداخل يؤثر بشكل كبير على الاعتمادية لهذه الشبكة
3- lightning فكلما زاد حدوث الصواعق فى المناطق التى تتواجد فيها الشبكة كلما قلت الاعتمادية لهذه الشبكة 


6- الاتمتة فى نظم التوزيع
-الغرض الرئيسي من نظام الطاقة الكهربائية هو توليد ونقل وتوزيع الطاقة الكهربائية بكفاءة
-حديثا اصبحت (الاتمته automation ) جزء من ادارة الطاقة الكلية الذى يشمل نظام التوزيع
DAC system) -) هو نظام التوزيع والاتمته والتحكم
اهداف استخدام نظام ال DAC
1- تحسين كفاءة النظام الكلية فى استخدام كل من رأس المال والطاقة
2- زيادة اختراق السوق من الطاقة النووية و مصادر الطاقة المتجددة
3- تقليل المتطلبات الاحتياطية فى كل من النقل والتوليد
4- زيادة موثوقية الخدمة للأحمال الأساسية
-التقدم في مجال التكنولوجيا الرقمية يجعل استخدام التشغيل الالى فى التوزيع الكهربى امرا واقعا , حديثا اجهزة الحاسب الصغيرة والمعالجات الدقيقة وفرت لمهندسين التوزيع الكهربى ادوات جديدة جعلت الاتمته فى التوزيع مفهوم يمكن انجازه , من الواضح ان مستقبل نظم التوزيع ستصبح اكثر تعقيدا من اليوم
Distribution automation and control functions

1- تقدير فصل الحمل :
وهى تسمى ايضا بادارة احمال العميل وتشمل التحكم المباشر فى مناطق احمال العميل الفردية بواسطة موقع مركزي عن بعد (remote central location)

2- تسعير احمال الذروة :
فهى تسمح بتنفيذ برامج تسعير احمال الذروة باستخدام التحول عن بعد فى عداد السجلات
Remote switching of meter register automatically

3- سقوط الحمل :
تسمح بالإسقاط السريع للاحمال الكبيرة تحت ظروف معينة وفقا لأساس الأولوية

4- تنظيم الجهد :
تسمح بالتحكم عن بعد فى منظمات الفولت المحددة ضمن شبكة التوزيع مع شبكة مكثف الفصل للسيطرة على جهد المنظومة من مرفق مركزى

5- Capacitor control
تسمح بالتحكم عن بعد بفصل مكثفات التوزيع

6- دراسات الاحمال :
تشمل جمع وتسجيل بيانات الاحمال وهذه البيانات تخزن فى نقطة تجميع بمحطة فرعية او ترسل الى مركز الارسال وبذلك فهى تقدم معلومات دقيقة و وقتية للتخطيط و الهندسة فى نظم القوى الكهربية

7- قراءة سجلات عداد العميل تلقائيا :
تسمح بالتحكم عن بعد فى قراءة عدادات العملاء من حيث الاستهلاك الكلى و ذروة الطلب و وقتها فى اليوم و تحفظ القراءات الضرورية فى العدادات

8- التوصيل والفصل :
تسمح بالتحكم عن بعد فى توصيل او فصل الخدمة الكهربية عن العميل من موقع التحكم المركزى

9- اكتشاف العطل والموقع والعزل :
اجهزة الاستشعار الموجودة فى شبكات التوزيع يمكن استخدامها فى الكشف والابلاغ عن اى ظروف غير طبيعية وهذه المعلومات يمكن استخدامها فى تحديد اماكن الاعطال تلقائيا وعزل مكان العطل واعادة تشكيل الدائرة الكهربية وبذلك تساعد فريق اصلاح الاعطال فى الوصول الى مكان العطل سريعا وكذلك تقصير مده فصل التيار عن العميل

7- قواعد التخطيط لشبكات التوزيع
تحديد اماكن و ratings للمحولات وال feeders هى الهدف الرئيسى من التخطيط للشبكات feeder current , bus voltage يجب تحديدهم وفقا للمواصفات .
تصبح عملية التخطيط اصعب كلما زادت المسافة بين منطقة التخطيط ومصدر التوليد وذلك يظهر فى عدة مشكلات مثل .[voltage drop , line losses , system reliability] مشكلة [voltage drop] يمكن ان تقلص باستخدام بعض المكثفات ومنظمات الجهد (VRS). كما ان توجد بعض الاجهزة التى تساعد فى زيادة الاعتمادية (system reliability) مثل (cross connection(cc) ) و . (distributed generators (DG)) من اهم العوامل التى يجب ان تؤخذ فى الاعتبار عند التخطيط لشبكات التوزيع هى نمو الاحمال (load growth ) . ولكى نتغلب على هذا العامل المؤثر يجب تطوير او تحديث لبعض مكونات الشبكة من حين لاخر مثل المحولات والمغذيات (feeders) ولكن ذلك يحتاج الى تكاليف اضافية . استخدام (DG) يمكن ان تقلل من تاثير نمو الاحمال .
الهدف الاساسى من التخطيط هو التغلب على مفاقيد الخطوط وزيادة الاعتمادية وتدعيم نمو الاحمال مع مراعاة التكلفة التى تتوقف على الاجزاء المستخدمة من محولات ومغذيات ومكثفات منظمات للجهد وخلافة .
توجد عدة استراتيجيات للتخطيط . منها (NOVEL SEGMENTATION STRATEGY) وهى تهدف لاخذ العوامل المؤثرة السابقة فى الاعتبار . باستخدام هذه الاستراتيجية يمكن ان يقلص وقت التخطيط مقارنتا باستراتيجية اخرى (EXHAUSTIVE SEARCH METHOD ) ومع ذلك تظل الدقة مقبولة بلاضافة الى انه يمكن اخذ نمو الاحمال فى الاعتبار والخصائص الجزئية للاحمال . (DYNAMIC) عملية التوزيع وال(sizing) ذات طبيعة منفصلة بمواصفات مختلفة هذا يتطلب استخدام طريقة تحسين لائقة وهى (heuristic method ) وهى طريقة معدلة ل (disceret partical swarm optimization) هذه الطريقة للتغلب على مشاكل عملية التخطيط المعقدة .

الخطوات التالية تحدد اطار العمل لكى نصل الى تخطيط متكامل لشبكات الجهد المتوسط
1. التخطيط لمنطقة معينة من حيث المحولات والمغذيات (feeders) دون النظر لباقى العناصر مثل (المكثفات و منظمات الجهد VRs والمولدات الموزعة DGs ) .
2. تصميم طريقة تحسين للاداء التى يمكن ان تتفق مع تلك المشكلات المنفصلة والغير خطية .
3. دراسة لخطة (المكثفات و منظمات الجهد) كمحسنات للجهد و وسائل لتقليص الفقد ومن ثم اضافتهم لخطة التوزيع للشبكة .
4. استخدام DGs و CCs كمحسنات للاعتمادية ثم اخذهم فى الاعتبار عند التخطيط لشبكة التوزيع .
5. تحسين الاعتمادية و الجهد و تقليص المفاقيد يتم بالتكامل بين استخدم المكثفات والمولدات الموزعة .
6. محولات التوزيع و المغذيات و DGs و المكثفات كل هذه المكونات تدخل فى منظومة التوزيع للشبكات لتحسن الاعتمادية وتقليص المفاقيد و تحسين الجهد ودعم نمو الاحمال .
7. خطوة واحدة اخرى لتحسين الاعتمادية باستخدام (CCs) لتقليل التكلفة . جدير بالذكر ان (CCs) يستخدم بالمقام الاول للتخطيط لشبكات التوزيع فى المناطق المتحضرة .

 توزيع كل من المحولات و ال (feeders)
تبدا عملية التخطيط لشبكات التوزيع فى المقام الاول بتحديد اماكن المحولات وقدرتها . اماكن المحولات تحدد لنا طريق ال (feeders) الخاصة بالجهد المتوسط و الجهد المنخفض ولذلك لابد من طريقة لتقليص التكاليف الخاصة بالمحولات وال (feeders) وايضا تكاليف المفاقيد (loss cost ) بينما يتم الوصول الى اعلى قيمة من الاعتمادية (reliability) للشبكة وايضا لابد من اخذ ال (voltage drop) و(feeder current ) لابد ان تكون فى المدى المسموح به وفقا للمواصفات.
التخطيط لشبكات الجهد المنخفض بشكل منفصل عن شبكات الجهد المتوسط غالبا سيؤدى الى نتائج غير دقيقة وذلك لان هناك بعض العناصر المشتركة التى يجب ان تحدد على اساس الجانبين المتوسط والمنخفض .
هناك بعض الطرق التقليدية التى يمكن ان تقوم بحل تلك المشكلة مثل
(classical branch and bouded technique) ولكن تتطلب الى وقت مفرط وذلك لتعقيدها ولذلك ظهرت بعض الطرق لتقليل ذلك التعقيد مثل (heuristic method ) و (pso ) التى اصبحت ايضا الطريقة الاكثر انتشارا .

توزيع كل من المكثفات و منظمات الجهد (VRs)
تستخدم المكثفات فى شبكات التوزيع لتقليل المكونات الغير فعالة (reactive component) فى الخطوط . هذه الاجزاء يمكنها ان تقلل المفاقيد للخطوط و تحسن من جهد المغذيات .
(LTC) و (VRs) هم ايضا مشابهين لوظيفة المكثفات فانهم يحافظوا على مستوى الجهد تحت الحد المسموح به وفقا للمواصفات وايضا يقلصوا المفاقيد .
فعليا فى حالة التحميل القصوى (PEAK LOAD) تقليص الفقد فى الخطوط بواسطة تلك الاجهزة يمكن ان توفر الكثير من التكاليف الاضافية والتى تتمثل فى مكونات ذات قدرة اعلى .

هناك مرحلتين لكى توزع منظمات الجهد :
الاولى هى ان تحدد اماكن ال (VRs)و تحدد TAP SETTING كقيم مبدئية .
الثانية وهى ان تقلل عدد ال (VRs) المحددة مبدئيا عن طريق (recursive procedure) .
وايضا توزيع ال (VRs) يمكن ان يتم بواسطة طريقة MICRO GA فهى تقوم يتقليل عدد ال (VRs) المستخدمة وبعض الابحاث استخدمتها لتوزيع المكثفات وتحديد قيمتها .
قام تشانغ ان بتوظيف طريقة ارشادية تدعى (ANT COLONY SEARCH ALGORITHM) لتحديد وتوزيع المكثفات لكى تقلص الفقد للخطوط .
(GA) هى طريقة ارشادية اخرى لتوزيع واختيار المكثفات مع اعتبار الاحمال الغير خطية .

توزيع وتحديد مولدات التوزيع (DGs)
توليد الطاقة الكهربية مع اخذ الاعتبارات البيئية هو التحدى الاكبر الان ولذلك تزداد اهمية مصادر الطاقة المتجددة .
التأثير البيئى وتقليص التكاليف يجعلنا نتوقع تصدر المصادر المتجددة للطاقة فى المستقبل بحوالى من 30الى 50 بالمئة من انتاج الطاقة بحلول عام 2050 .
تحتاج ال (DGs) الى تكاليف كبيرة وذلك ما دفع الكثيرين فى التفكير فى الجدوى الاقتصادية من مصادر الطاقة المتجددة ولذلك توزيع واختيار ال (DGs) مهم للغاية .
تعددت الطرق للوصول لحل مشكلة تحديد ال (DGs) وتوزيعها من طريقة analytical وهى (NLP) وطريقة heuristic وهى (GA) .

توزيع ال (SWITCHES)
ولان اكثر من 80 % من الاعطال تحدث فى شبكات التوزيع تعد القواطع من اهم العناصر الكهربية وذلك يوضح اهمية اجهزة الحماية من (FUSES, C.B , CCs , reclosers ) الاختيار من بين تلك البدائل يخضع لاعتبارات منها التكاليف و ال system reliability وهذا يبرز اهمية توزيع ال switches .
ال (CCs) هى اجهزة تقوم بتوصيل ال (feeders) ببعضها حيث يمكن تغذية الحمل من feeder اخر اذا حدث fault بال feeder الاساسى .
قام Billinton باستخدام Simulated annealing (SA) لكى يحدد اماكن ال switches .

شكرا

ليست هناك تعليقات:

إرسال تعليق