الوقايه فى النظام الكهربائى 2
TRANSCRIPT
![Page 1: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/1.jpg)
Protectionin Electrical System
الوقاية في النظام الكهربائي
مبدأ عملها أجهزة الوقایة أهميتها
![Page 2: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/2.jpg)
Protec
tion مفهوم الوقایة
.وضع االحتياطات الكفيلة بمنع وقوع أمر خطير متوقع حدوثه
وضع االحتياطات الالزمة للتقليل من أثر هذا األمر الخطر، . والحد من انتشاره، وحصره في دائرة ضيقة قدر المستطاع
.الوقایة الكهربائية ) أنظمة (هذه االحتياطات تسمى دوائر وأجهزة
عطال مبدأ حاجة النظام الكهربائي ألنظمة الوقایة یكمن في افتراض وقوع األ
:لغة تعني
:اصطالحا في مجال توليد ونقل وتوزيع الطاقة الكهربائية تعني
![Page 3: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/3.jpg)
Prote
ction
أهمية الوقایة في النظام الكهربائي
ضمان جودة الطاقة الكهربائية -١
الحد من نتائج األعطال في النظام الكهربائي -٢
![Page 4: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/4.jpg)
1
23
5
6
4
ائي هرب الكظام الن فيطالألعا
![Page 5: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/5.jpg)
Auxiliary Trip Relay
Alarm System
IPCT
IPVTVT
CT
++
--
110V DC Supply bus wire50V DC Supply bus wire
Main Protective Relay
AC Contact
Timer
مكونات دائرة الوقایة
Trip Coil
RYB
إلى الدائرةالمحمية
![Page 6: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/6.jpg)
قياس الكميات الكهربائية
تحسس العطل
العمل
بعد زمن تأخير لحظيا
إرسال اإلشارة من خالل مرحل زمني مباشرة
عزل العطل من نقطة أو أآثر
ایة حمل الرحل معم
![Page 7: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/7.jpg)
الوقایة في النظام الكهربائي
السرعة في العمل Quick response البساطة في الترآيب
Simplicity
االعتمادیة Reliability
االنتقائية Selectivity
الحساسية Sensitivity
االقتصادیة Economy خصائص أجهزة الوقایة
![Page 8: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/8.jpg)
Operating timeOf Relay
Operating time ofauxiliary Relay
closing time ofCircuit breaker
0 s
time[s]
Total operating time of protection circuit
Speedالسرعة في العمل
النظاماستقرارية
عدم انتقال العطل إلى أجزاء سليمة من النظامتقليل األضرار
:تؤدي إلى
ایة حمل الرحص م
صائخ
![Page 9: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/9.jpg)
ایة حمل الرحص م
صائخ
Simplicityالبساطة في الترآيب
Reliabilityاالعتمادیة
أن يكون جهاز الوقاية سهل الترآيب تعنيسهولة ضبطه والتعامل معه
سرعة صيانته
ل في منطقة إرسائه أن جهاز الوقاية يجب أن يكون جديرا بالثقة فال يفشل إذا وقع العط تعنيعاليةجاهزية عليه أن يكون ذو
وأن تخلو دائرة الحماية نفسها من األعطال
زود بها وتكمن في مقدرة جهاز الحمایة على التخمين من خالل المعطيات التي ی
![Page 10: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/10.jpg)
ایة حمل الرحص م
صائخ Sensitivityالحساسية
إرسائهوتعني أن يقوم المرحل بعمله بشكل أآيد فقط إذا وقع العطل في منطقة أن يقوم بعمله في أسوأ الظروف
أن ال يستجيب إال لألعطال في منطقة إرسائه
Ks = If min / Io Ks > 1.4
بالمعايرة الجيدة - بجعل جهاز الحماية ال يتحسس إال القيم الموضوع ألجلها -
باستخدام أجهزة تختص بمنطقة معينة ومحددة -
بتزويد أجهزة الحماية بمعلومات عن آميات تتغير خصائصها -. ال قيمتها فقط
آيف تتوصل للحساسية المطلوبة؟
![Page 11: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/11.jpg)
Selectivityاالنتقائية ایة حمل الرحص م
صائخ
: وتعني.مكان حدوث العطل إنتقاء مقدرة جهاز الحماية على - . اختيار القاطع أو القواطع التي تعزل منطقة العطل فقط-.المقدرة على التفريق بين الظروف الطبيعية وظروف العطل -.أم المسؤوليته المقدرة على التفريق فيما إذا آان العطل ضمن -
F2
CB1F1
CB3 CB4
CB2
A BX
X
X
X
X
X
X X
G1
G2
C
![Page 12: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/12.jpg)
Economicsاالقتصاد ایة حمل الرحص م
صائخ
إن توفير جهاز حمایة ليحمي من آل ظرف من ظروف . إقتصادیا النظام الكهربائي المتوقعة، أمر غير مجد
: إن اختيار النظام المناسب للحمایة تحكمه األمور التالية
قيمة اآللة أو الجهاز المراد حمایته -
أهمية اآللة أو الجهاز المراد حمایته في النظام الكهربائي -. ومدى أثر انقطاع الطاقة الكهربائية عنه
![Page 13: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/13.jpg)
:التمييز بينومشروع الوقایة ونظام الوقایة
جهاز الوقایة
هو الوحدة األساسية في نظام الوقاية، يحتوي على واحد .أو أآثر من الملفات والمالمسات ووحدات الضبط
ترآيبه أو حسب مبدأ عمله أو نوعه تتم تسميته حسب )حثي أو رقمي(
هو مصطلح يطلق على جهاز وقاية واحد أو مجموعة أجهزة . تتعاون فيما بينها لتأدية واجب وقاية معين
الوقاية التفاضلية أو : تتم تسميته عادة حسب مبدأ العمل مثل :وحسب الظرف غير الطبيعي مثل . المسافية
.... .الوقاية من ارتفاع التيار، أو األعطال األرضية
هو مصطلح يطلق على مجموعة من أنظمة الحماية ، ويسمى عادة باسم :المعدة المراد حمايتها، مثل
مشروع حماية المولد، ومشروع حماية المحول، أو الشبكة، وغيرها
![Page 14: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/14.jpg)
Protective relaysأجهزة الحمایة تصنيف أجهزة
الحمایة
).آهرومغناطيسية (حثية مرحالت - : حسب الترآيب ).إليكترونية ( مرحالت رقمية -
. مرحالت التيار - : حسب الكمية التي تتحسسها . الفولطية مرحالت - . مرحالت التردد - مرحالت القدرة - وغيرها ..... - يوعا
ألآثر شيف ا
لتصنوهو ا
.
حسب موقعها في الدائرة الكهربائية
)Fuses, MCB’s( أجهزة ابتدائية -)Protec. Relays( أجهزة ثانویة -
حسب خصائصها إعتمادیة - إعتمادیة ال- مرآبة-
![Page 15: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/15.jpg)
Current Relaysمرحالت التيار
مرحالت الوقایة من ارتفاع التيار Over Current Relays (OCR)
مرحالت التيار التفاضلية Deferential Relays
مرحالت التيار للوقایة من حالة عدم االتزان Unbalance Relays
![Page 16: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/16.jpg)
Current Relaysمرحالت التيار
المرحالت االبتدائية VT’s ، CT’s ،DC P/S ال تحتاج إلى أیة أجهزة إضافية، -. آونها تعمل على آامل تيار الدارة فإن ضبطها بسيط -
![Page 17: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/17.jpg)
Current Relaysمرحالت التيار
المرحالت الثانویة
K
L
k
l
-+
![Page 18: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/18.jpg)
a
b
a
b
c
d
e
f
Iφ1
φ2
+ φ2
φ1
a
b
c
d
fφ1
φ2
I
a bc
f
e
φ1
φ2
a
b
c
d
I
األشكال التي تنتج بها مرحالت التيار
![Page 19: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/19.jpg)
الملف Stopper
ذراع الميزان
زمبرك
المالمسات
مبدأ عمل مرحل التيار
=
![Page 20: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/20.jpg)
تصنيف مرحالت التيار حسب الخصائص الزمنية
X In
Sec.
اعتمادیة
Sec.
X In
اعتمادیة ال
Sec.
X In
لحظية X In
Sec.
مرآبة
![Page 21: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/21.jpg)
في المرحالت اللحظية یتم الحصول على زمن التأخير المناسب باستخدام
مؤقت زمني RST
BK
L
Nk
l
![Page 22: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/22.jpg)
T
4L
2
1
مبدأ عمل المرحل الحراري للحمایة من زیادة التيار
اعتمادي تلقائيا :ميزته
ال یمكن إعادته للعمل إال بعد انخفاض درجة الحرارة : سيئته
![Page 23: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/23.jpg)
K
l
N3i0=iR+iS+iT
k
IR IS IT
TI0>
L
مرحالت الحمایة من حالة عدم االتزان
للحماية من تيارات التسرب األرضي، وعدم تماثل األحمال
![Page 24: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/24.jpg)
R
U
+
Sig
Voltage Relaysالفولطية مرحالت
UVR
OVR
![Page 25: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/25.jpg)
α
If
α
0 0.5 1
Uph
U
α = % of coil length
Deferential Relaysمرحالت التيار التفاضلية Why?
![Page 26: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/26.jpg)
K L الجهاز المرادحمایته
3
KL
kl lk
i2i1id=i1- i2
i1 i2
+
Sig.
1 2
I1 I2
Deferential Relaysمرحالت التيار التفاضلية
بين التيارات ) الفرق (یعمل على مبدأ المفاضلة الداخلة والخارجة من الجهاز المراد حمایته
![Page 27: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/27.jpg)
KL الجهاز المراد
حمایته
3
KL
kl lk
i2i1
id=i1- i2
i1 i2
+
Sig.
1 2
I1 I2
Deferential Relaysمرحالت التيار التفاضلية
: في حالة عدم وجود عطل I1 = I2 , i1 = i2 & id = i1 – i2
If i1 = i2 then id = 0
: في حالة العطل I1 ≠ I2 , i1 ≠ i2 & id = i1 – i2 ≠0
![Page 28: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/28.jpg)
KL
الجهاز المراد حمایته
3
KL
kl lk
i2i1
id=i1- i2
i1 i2
+
Sig.
1 2
I1 I2
Deferential Relaysمرحالت التيار التفاضلية
لذلك فإنه یتم ضبطه عادة على قيمة معينة تيار تتجاوز قيمته بحيث یبدأ العمل عند مرور
. للجهاز المحمي اإلسمي من قيمة التيار ) 40% - 10%(
Actually i1 ≠ i2 :
- Vector group of protected Tr.- n1 ≠ n2- Outside S/C.- Prim. Curr. of Protected Tr. ≠ Sec. Curr.- Protected Tr. Have ON Load Tap Changer.
Relay (3) isn't instantaneous relay
![Page 29: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/29.jpg)
∆i
CT2
CT1
IPVT1
IPVT2
MT
![Page 30: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/30.jpg)
المرحل التفاضلي
CT1 CT2
CT3
IPVT2
IPVT3
IPVT1
U1 U2
U3
YY
d
Yy0
Yd5
Yd5
Yy0
Yd5
I1 I2
i1
i1’i3’ i2’
i3
i2
![Page 31: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/31.jpg)
n=5 1
0I
iCT’s Characteristics
5In
Point ofsaturation
10In
n=102
n=20 3
20In
∆I
Unbalance Current
![Page 32: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/32.jpg)
K LKL
kl lk
i2
i1
id = i1- i2=0
i1 i2
1
5
3
2
4
+
is=1/2 (i1+ i2)
لذلك بدال من مرحل التيار یوضع مرحل اتزان أو مرحل نسبي آالموضح في الشكل
Differential CoilStabilizing Coil
![Page 33: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/33.jpg)
A
α
idl
is
iop
iop min
العمل منطقة
i2op = i2
op min + K2s i2
s
Ks = tg α Ksمعامل الثبات
MMF ∝ I2
iS = 0
F in spring
∝ Unbalance current
Operating Characteristics
![Page 34: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/34.jpg)
K LKL
kl lk
i2
i1
2i = i1- i2
i1 i2
1
5
3
2
4
+
0= (i1+ i2)
I1I2
عند وجود عطل في الجهاز المحمي مع تغذية من الطرفين تكون مسارات التيارات آما هو في الشكل
![Page 35: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/35.jpg)
مرحالت االتزان الكهربائي الكهرومغناطيسية تعمل على مبدأ مقارنة التيارات مباشرة، ال من خالل القوى
is=1/2(i1+i2)
id= i1 - i2
الجهاز المحمي
TS
Td
i1 i2
I1 I21
2
3 4
Principal of electrical Balance Relay
5+
Closing
Opening
![Page 36: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/36.jpg)
Moment ∝ I iop = iop min + Ks is
Ks = tg α KS & α = f(N2 of TS or R)
Not applicablecharacteristics
Unbalance current
Operating Characteristics
Non linear resistance or EMFIn stabilizing circuit
A
B
a b
idl
In xIn is
iop
α
iop min
![Page 37: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/37.jpg)
I1 I2
I>
i1 i2
i1 – i2
id = i1 – i2N2
N2
Ns
Ns
NdNi i2
i2
φd
φs
φi
φs
Protec. Element
Magnetic Balance Relay
![Page 38: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/38.jpg)
Directional Protection Relaysاالتجاهية المرحالت
0.2 s0.4 s0.6 s
0.8 s
0.2 s0.4 s0.6 sIf
If
If If
If
Supply
0.2 s0.4 s0.8 s
Why?
![Page 39: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/39.jpg)
هية التجا
ت احاللمراتكمن أهمية هذه المرحالت في إعطائها قيمة مضافة
:لخصائص أجهزة وأنظمة الوقایة، فهي تحسن من . اعتمادیتها ، حساسيتها وترفع انتقائيتها
. تعتمد في عملها على زاویة انحراف متجه القدرة الكهربائية
P = KU I Cos ϕ
90° ≥ ϕ ≥ 0°P > 0 if or
0° ≥ ϕ ≥ 270°Else P < 0
![Page 40: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/40.jpg)
1
4
3φi
ir Iiu
2φu
ur
المرحالت االتجاهية ترآيبها الميكانيكي غالبا ما یتألف من عضو متحرك یتأثر بعزم یعتمد على
.القدرة
Mr = K Ur ir Cos(ϕr + α) - Mm
العزم المحصل المؤثر على العضو المتحرك – Mr: حيث ϕr – الزاوية بين الفولطية والتيار . α – الزاوية الداخلية للمرحل . K – ثابت يعتمد على ترآيب المرحل . Mm – وغيره.. . . االحتكاك، الزمبرك، ( العزم الميكانيكي المقاوم.
Mr = 0 or >0 or <0 Depends on (ϕr + α)
To be Operate K Ur ir Cos(ϕr + α) ≥ Mm
![Page 41: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/41.jpg)
1
4
) االتجاهية المرحالت ( مكونات مرحالت القدرة
3
φi
ir I
iu
2
φu
ur
![Page 42: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/42.jpg)
1
4
3φi
ir Iiu
2φu
ur
المرحالت االتجاهية
M = k φiφusinψ
φi ∝ I φu ∝ Uα
ϕ
ψ
φi
δu
δiφu
ϕI
ψuIu
U
δi = δu M = k1 IU sin(ψu - ϕ)
ψu = 90 - α M = k1 IU cos(ϕ + α)
If P = IU cos (ϕ + α) M = k1 P
![Page 43: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/43.jpg)
P = IU cos (ϕ + α) + (U/2)2 + (I/2)2 - (U/2)2 + (I/2)2
P = (U/2)2 + (UI cos(ϕ + α))/2 + (I/2)2 – (U/2)2 - (U/2)2 cos(ϕ + α))/2 + (I/2)2
P = U/2 + I/2 2 - U/2 - I/2 2
U
I
|U + I|2 |U - I|2
![Page 44: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/44.jpg)
U
|U + I| |U - I|
U
|U + I| |U - I|
![Page 45: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/45.jpg)
:ل التاليإن مقارنة مجموع وطرح المتجهات أفضل ما تكون آهربائيا آما في الشك
R
iu + ii iu - ii
ii
iu
U
ir
Electrical Balance Relays مبدأ عمل مرحل االتزان الكهربائي
Tr1 Tr2
![Page 46: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/46.jpg)
R
iu + ii iu - ii
ii
iuU
ir
![Page 47: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/47.jpg)
مبدأ عمل مرحل االتزان الكهربائي
R
iu + ii iu - ii
ii
iu
U
ir
IDC ∝ (iu + ii)IDC ∝ (iu - ii)
ir = | iu + ii | - | iu - ii |
R المرحالت الرقمية الحالية تستخدم دائرة إليكترونية بدال من المرحل
![Page 48: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/48.jpg)
iu - ii
| iu + ii | - | iu - ii |
ii
iu
iu + ii| iu + ii | - | iu - ii |
iu
iiϕ
Lagging iu by ϕ
<
Power Direction in theopposite Bus Direction
<
If the P. Direc. Be changedThe polarity of ir changed ⇒ M will change its direction
االنحراف بين التيارات
iu - ii
180°
Power Direction as same as Bus Direction
iu + ii
![Page 49: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/49.jpg)
1
4
3φi
ir Iiu
2φu
ur
المرحالت االتجاهية ترآيبها الميكانيكي غالبا ما یتألف من عضو متحرك یتأثر بعزم یعتمد على
.القدرة
Mr = K Ur ir Cos(ϕr + α) - Mm
العزم المحصل المؤثر على العضو المتحرك – Mr: حيث ϕr – الزاوية بين الفولطية والتيار . α – الزاوية الداخلية للمرحل . K – ثابت يعتمد على ترآيب المرحل . Mm – وغيره.. . . االحتكاك، الزمبرك، ( العزم الميكانيكي المقاوم.
Mr = 0 or >0 or <0 Depends on (ϕr + α)
To be Operate K Ur ir Cos(ϕr + α) ≥ Mm
![Page 50: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/50.jpg)
هية التجا
ت احاللمرا Total Operating Power : Ur ir = Sr [VA]
Sop = Mm / K Cos(ϕr + α)
The relay will be very SensitiveIf ϕr + α = 0 because of Sop = Sop min
ϕ - Angle between Ir & Ur During Fault time
To be operate with max. sensitivity Should
ϕr + α = ϕ&
Mm = min
Above conditions obtained by Changing α using reconnections
![Page 51: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/51.jpg)
هية التجا
ت احاللمربط ار In this case : ϕr = ϕ + ββ - New angle obtained by reconnections on the Relay terminals
Reconnections can be made by connecting the current circuit onOne phase wile the voltage circuit on the other phase, also by mixingphase & line voltages & currents together.
β=0
IrUr
0
ϕ
IrUr
0
ϕ
30
β= - 30
Ir
Ur
0ϕ
90
β= - 90
β>0 , Lagging β<0 , Leading
![Page 52: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/52.jpg)
المقابلة لها يمكن الوصول إلى αالمناسبة لقيمة الزاوية الداخلية التوصيلة باختيار مرغوبة، وغالبا ما تنتج هذه المرحالتϕ أآبر حساسية ممكنة عند أي زاوية عطل
:باألنواع التالية
α + β = 90° (VAR) Q - relays
Depending on it’s construction these relays can be divided into :- Induction relays,- Electro dynamic Relays,- Electrical Balance Relays.
المرحالت االتجاهية
α + β = 30° - 180° (VA) S - relays
α + β = 0° (W) P - relays
α + β = 180° Reverse Power relays
![Page 53: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/53.jpg)
![Page 54: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/54.jpg)
![Page 55: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/55.jpg)
![Page 56: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/56.jpg)
االتجاهية خصائص المرحالت
:هي االتجاهية العناصر األساسية التي تؤثر في خصائص المرحالت ) °180 ,°90 ,°80 ,°60 ,°45 ,°30 ,°0(وتأخذ القيم ) α( الزاویة الداخلية -
ويكون للجهاز عندها أعلى حساسية
°0(وهي في الغالب ) β( الزاویة الناتجة عن طریق التوصيل - or 90° ( الموصولة فعليا مع المرحل والفولطية التي تدفع التيار في المرحل، الفولطية وهي الزاوية بين
المقاسة وهو الخطأ بين الكميات الفعلية والكميات التي الخطأ الزاوي -
الحساسية - إلى المرحل وتؤدي الداخله وهي القيمة الصغرى إلحدى الكميات
الذي تكون فيه قيمة الكمية األخرى آما هي في الوضع الطبيعي في الوقت إلى عمله،
Or 110√3 V 110) القيم الفعالة التي تدخل المرحل - (أو ) 1 or 5 A (وهي في العادة
![Page 57: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/57.jpg)
االتجاهية خصائص المرحالت
الخصائص الزمنية خصائص العمل (P - j Q (تعطى في المستوى
jQ
P
jQ
P
Operate
NotOperateN
ever
Ope
rat e
Alw
ays O
pera
te
α
α=45o
α=0o
Error Boundary when U=100% Un
Error Boundary when U=K1% Un K1<100%
Error Boundary when U=K2% Un K2< K1
Theoretical Characteristic
Min. op. Power
Actual char. Little betdeff. From ideal one.
![Page 58: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/58.jpg)
A Theoretical setting valueG Nominal value relay.
Error Boundary when U=100% UnError Boundary when U=K1% Un K1<100%
Error Boundary when U=K2% Un K2< K1
Theoretical characteristic
∝ = 0°
P
jQ
AG
AlwaysOperate
NeverOperate
Actual oper.Char.of Direc. P Relay
![Page 59: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/59.jpg)
ϕ = const.
Operate
Not Operate
Voltage U
Iop
OperatingCurrent
Operating Characteristics of Directional relay as Iop = f(U)
![Page 60: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/60.jpg)
0
30°
60°90°120°
150°
180°
150°
60°90°120°
30°
TheoreticalCharacteristic
ReferencePhase
Direction ofnon reference
value
Always Operate
Never Operate
Error Boundary when 100% Reference value Error Boundary when K1% reference value
Oper. Char. of Direc. relay in polar system α = 30°
![Page 61: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/61.jpg)
Operating Characteristics of Directional relay as Uop = f(I)
ϕ1 ϕ2 ϕ3
Operate
Not Operate
I
Uop
![Page 62: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/62.jpg)
Time Characteristics of Directional relay
P
t (s)
Nom.power
Setpoint
![Page 63: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/63.jpg)
Top.
P
ts or min.
OperatingTime
Time Characteristics of Directional relay
![Page 64: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/64.jpg)
Distance Relaysالمسافية المرحالت LTL >> No of TL Supplies >> Complex form Of TL >>
Geographical & Natural Conditions become more Difficult
Probability of Faults becomes more & more
request the protective relays to have a high speed to eliminate the faults as quick as possible.
0.20.40.60.811.2 1.210.80.60.40.2
Solution: top<< as Lfault <<
![Page 65: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/65.jpg)
G G
A B C D
F1 2 3 4 5 6
UfUf
Distance Relaysالمسافية المرحالت
UopUop
Old Criteria : top ∝ U
Disadvantages: - U = f(ZL, If) ⇒ top>> as If >>- Zfault >> so U >> ⇒ top >>
![Page 66: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/66.jpg)
LiLu
U
i
المسافية مبدأ عمل الحمایة
u = cu1 USC i = ci1 ISC Fu = cu2 u2 Fi = ci2 i2
Fu Lu= Fi Li cu u2 = ci i2 (u/i)2 = ci/cu = k12
u/I = cu1 USC/ci1 ISC= c Z Z = k1/c = K
![Page 67: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/67.jpg)
ϕSC
K
Z0 = K
Z = k1/c = K R2 + X2 = K
Rarc
![Page 68: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/68.jpg)
U
i
ki
المسافية مبدأ عمل الحمایة
u – ki 2 = i2 z = u/i z – k 2 = 1
It’s a vector has ohm character
If the angle between k & z is ϕ then : z2 – 2zk cosϕ + k2 = 1
![Page 69: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/69.jpg)
z2 – 2zk cosϕ + k2 = 1
kϕ ϕsc
Z = Kz
Z2 – 2ZkK cosϕ + (kK)2 = K2
kKϕsc
K
![Page 70: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/70.jpg)
K ϕsc
K
For k = 1 Z2 – 2ZK cosϕ + K2 = K2
تصبح الخصائص عبارة عن دائرة تمر بنقطة األصل وهي تمثل خصائص
MOH Relay
![Page 71: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/71.jpg)
المسافية مبدأ عمل الحمایة
K=0 1
iU-ki
|u-ki| |i|+
Sig.
![Page 72: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/72.jpg)
New Criteria : top ∝ (U, 1/If)
Distance Relaysالمسافية المرحالت
top = K U/If = K Zline
Zline = Z1 * L & U = I * Z1 * L
These Relays called : Impedance or Distance Relays
Impedance oflength unit
DistanceR - FVoltage where the
Relay build in
![Page 73: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/73.jpg)
مكونات ومبدأ عمل المسافي المرحل
+ +
+ -
-
-
S D M F
T
![Page 74: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/74.jpg)
t (s)
L (Km)
t4t3
t2t1
L’1L’2 L’3
المسافية خصائص المرحالت
![Page 75: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/75.jpg)
Distance Relaysالمرحالت المسافية
Utr >> & Ltr >>
Protective Distance >>⇓
Ptr >> ⇒ Znor. Cond. or ZO/L ≤ Zop
Operating Conditions Zline < Zset
المرحالت التي تعمل على مبدأ قياس القيمة المطلقة للمقاومة لم تعد قادرة على التفریق بين قصر الدارة في نهایة منطقة
. اإلرساء والظروف الطبيعية أو ظروف الحمل لزائد
![Page 76: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/76.jpg)
Distance Relaysالمرحالت المسافية
لذا أصبح من الواجب على جهاز
المسافية الحمایة أن یعمل ال بمجرد إحساسه بنقصان
قيمة المقاومة فحسب، بل ویجب أن یتحسس زاویة ميل الممانعة التي
.یقيس
B
A
B’
A’
jX
R
ZL between A & B
Rarc + Rf.point
At ideal cases relayShould operate, if themeasured impedance
Less than A-B & ϕ ≈ ϕs
ϕs : S/C angle of faulty line.
To be relay operated correctly for any fault happeneda long A - B it should has the characteristics above.
But when S/C accurse there isan additional ohm resistanceAdded to the line impedance.
Because of S/C arc.
ϕS
ZS
ϕ
Zn
At normal cases ϕ ≈ 0
![Page 77: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/77.jpg)
Distance Relaysالمرحالت المسافية والتيار فهناك إمكانية الختالف الفولطية نظرا الختالف الزاوية بين
: المسافية ، وعليه يتم تصنيف أجهزة الوقاية المقاسة قيمة مقاومة الناقل
المقاومة التي یقيسها الجهاز
Us/Is = Zs
اسم الجهاز
Impedance
Us/Is Cosϕs = Zs Cosϕs = Rs Resistive
Us/Is Sinϕs = Zs Sinϕs = Xs Reactance
Is/Us= 1/Zs = Ys Admitance
Is/Us Cosϕs =Ys Cosϕs = G Conductance
Is/Us Sinϕs =Ys Sinϕs = B Suseptance
![Page 78: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/78.jpg)
Distance Relaysالمرحالت المسافية
هو أبسط أنواع هذه األجهزة )Impedance Relays (
ألنها عالقة بين فولطية وتيار .وال عالقة لها بالزاوية بينهما
Zop = const.
Line
D
D
jX
RZop If Z < Zop Relay will Operate
Because of Z not f(ϕ) soThis type of relay needDirectional unit, D - D
Making new reconnections on the relay terminals,the circle can Be moved left, up, right or down.
![Page 79: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/79.jpg)
Distance Relaysالمرحالت المسافية
D
D
R
jX
Zo
α
Line
Zop
ϕs
Zo = Zop min
Zo = Zop Cos(ϕs - α)
β = f(α)
According to internal angle in the relay (α) Whichdetermine Zop.min we can draw the following char.
β
This type of relay needDirectional unit, D - D
![Page 80: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/80.jpg)
Zo = Zop Cosϕs = Rop = const
For α = 0
Distance Relaysالمرحالت المسافية
Changing internal angle (α)We'll obtained deferentKinds Of Characteristics
⇓
jX
R
D
D
R0
Rop
Line
ϕs
![Page 81: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/81.jpg)
Zo = Zop Sin ϕs = Xop = constα = 90 ⇒
Distance Relaysالمرحالت المسافية
jX
R
D
D
Xop Zop
Line
ϕs
![Page 82: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/82.jpg)
إن األجهزة التي تعمل على مبدأ قياس الموصلية وجدت تطبيقات :العالقة حسب إذ يمكن جعل العزم المحرك يتناسب واسعة
MHO Relays
Line
ϕS
Zop
jX
Rα
α=45°
1/Zop * ( Cos (ϕs - α))
هذه العالقة هي دائرة قطرها يصنع مع محور). α(اإلحداثيات الحقيقي زاوية مقدارها α= 45°وقد رسمت هنا على سبيل المثال
Relay will operate when Z < Zop
No need directional unitfor this type of relays
This Relay Called MHORelay as an Opposite of
OHM Relays.
![Page 83: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/83.jpg)
MHO Relays
jX
R
Line
ϕS
⇓
α=0°
Conductance Characteristics
![Page 84: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/84.jpg)
jX
R
Line
ϕS
⇓
α=90°
Reactance Characteristics
MHO Relays
![Page 85: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/85.jpg)
وبهدف تحسين خصائص أجهزة الحماية وتقريبها من الوضع المثالي، :تم إنتاج مرحالت بخصائص آما في األشكال التالية
MHO Relays
ϕS
jX
R
Zop
ZS
Zop
jX
R
![Page 86: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/86.jpg)
أثر مقاومة القوس الكهربائي على عمل وحدة القياس في جهاز الحمایة
:حسب المواصفات اإلنجليزیة، تقدر قيمة مقاومة القوس الكهربائي بـ
Ra = 28700/(I1.4) Ω/m
قصر، باألخذ بعين االعتبار المسافات بين نواقل خطوط النقل وقيمة تيار ال - 0.5)فإن مقاومة القوس تقع في الحدود 5) Ω
– 5)وعند وصل طور مع األرض فتصل في أسوأ الظروف إلى 50) Ω
![Page 87: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/87.jpg)
وهذه المقاومة ذات طابع أومي ، حيث تظهر عند القصر آمقاومة إضافية . إلى مقاومة الناقل وبالتالي یكون تقدیر المرحل للمسافة خاطئا ویختلف أثرها باختالف الخصائص التي یعمل عندها المرحل
For Impedance Relays
Ra
ZS Zm
jX
R
For MHO Relays (R)
RaZS
Zm
jX
R
![Page 88: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/88.jpg)
For MHO Relays (X)
Ra
Zm
ZS
jX
R
![Page 89: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/89.jpg)
Impedance Relays
Ra
Zm
ZS
jX
R
![Page 90: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/90.jpg)
Resistance Relays
RaZS
Zm
jX
R
![Page 91: الوقايه فى النظام الكهربائى 2](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022042717/55d24ec0bb61ebc7238b47d1/html5/thumbnails/91.jpg)
Inductance RelaysjX
Ra
ZS
Zm
R