مقالة مترجمة للمهندس جمشيد سليم – عضو IEEE ، عضو CIGRE
أصبحت المجتمعات الحديثة تهتم بشكل متزايد على موثوقية الكهرباء، وبالتالي فإن الاضطرابات الرئيسية في نظام الطاقة لها تأثير كبير على المجتمع والاقتصاد. ويجب حل الاضطرابات في أسرع وقت ممكن. في حالة حدوث انقطاع في التيار الكهربائي، يجب على الجهات المسؤولة عن تشغيل نظام الطاقة إعادة النظام إلى وضع التشغيل الطبيعي في أسرع وقت ممكن.
تعتبر العمليات السريعة والآمنة مهمة لاستعادة النظام بنجاح وللحد من الآثار السلبية المتعلقة بانقطاع التيار الكهربائي. في معظم الأحيان، لا يمكن التنبؤ بحدوث انقطاع التيار الكهربائي، ولكن يتم تخطيط العديد من أنظمة الطاقة وتشغيلها باستخدام مبدأ N-1 مما يعني أن نظام الطاقة يجب أن يتحمل أي عطل فردي بما في ذلك الأعطال الأكثر خطورة.
في هذا المقال، سوف نتعرف على أبرز ثلاث استراتيجيات لاستعادة نظام الطاقة في حال انقطاعه وهي كالآتي:
1- استعادة من الأعلى إلى الأسفل (Top down restoration)
2- استعادة من الأسفل إلى الأعلى (Bottom up restoration)
3- استعادة هجينة (كليهما)
الاستعادة من الأعلى إلى الأسفل (Top down restoration)
تبدأ عملية الاستعادة من الأعلى إلى الأسفل (Top down) من مصدر الجهد الاساسي وذلك عبر نظام معزول عن الشبكة والذي من الممكن أن يتم فصله عن قصد قبل انقطاع التيار الكهربائي. حيث يتم استعادة مصدر الجهد العالي، ومن ثم استعادة شبكات الجهد المنخفض وشبكات التوزيع كما يظهر الشكل 1.
الشكل 1: الاستعادة من الأعلى إلى الأسفل (Top down)
مزايا وعيوب الاستعادة من الأعلى إلى الأسفل:
تتمثل ميزة هذه الإستراتيجية في أن مصدر الجهد العالي يجعل من الممكن استعادة شبكة النقل التي تغطي مناطق جغرافية واسعة بما في ذلك شبكات الجهد المنخفض وشبكات التوزيع، وهذا يقلل من الحاجة إلى إجراءات الاستعادة الطويلة والمعقدة. عيب هذه الاستراتيجية أنها تتطلب مصدر جهد كهربائي موثوق. إذا لم يتوفر ذلك، فإن هذه الاسترتيجية غير ممكنة.
الاستعادة من الأسفل إلى الأعلى (Bottom up restoration)
بينما تعمل عملية الاستعادة من الأسفل إلى الأعلى (Bottom up) من خلال مولد بدء التشغيل الذي يقوم بإجراء الاستعادة الأولية لشبكة النقل كما يوضح الشكل 2. في هذه المرحلة، يكون النظام ضعيفا (أي أن مستوى تيار دائرة القصر منخفض جدا). وبعد ذلك، يتم تعطيل نظام العزل طريق ربط وتشغيل المولد والأحمال الاستهلاكيه. وعندما تتم تغذيه النظام بالطاقة الكافية عبر المولد (أي أن مستوى تيار دائرة القصر كافٍ)، فقد تستمر عملية الاستعادة نحو شبكات نقل الجهد العالي.
الشكل 2: الاستعادة من الأسفل إلى الأعلى (Bottom up)
مزايا وعيوب الاستعادة من الأسفل إلى الأعلى:
تتمثل ميزة هذه الاستراتيجية التصاعدية في أنها تتيح استعادة نظام الطاقة أيضًا عندما لا تكون الاستعادة من الأعلى إلى الأسفل ممكنه. ومع ذلك، فإن العيب هو الحاجة لوجود مولد بدء التشغيل أو مصدر جهد آخر مماثل داخل نظام الطاقة. بالإضافة إلى ذلك، عملية الاستعادة من الأسفل إلى الأعلى أكثر تعقيدا وأبطأ في التنفيذ من الإستراتيجية التنازلية.
تتضمن عملية الاستعادة عادةً المهام التالية:
- تحديد حالة النظام بعد انقطاع التيار الكهربائي
- إعداد مولدات بدء التشغيل
- إعداد شبكات النقل والمحطات الأخرى
- استعادة شبكات النقل وشبكات الطاقة
- تشكيل أنظمة الشبكة المعزولة من خلال ربط المولدات والأستهلاك
- إعادة ربط أنظمة العزل ببعضها البعض
الظواهر التي تؤثر على استعادة الشبكة:
- أثناء الاستعادة الأولية لشبكة النقل، تعد إدارة جهد النظام مصدر قلق خاص.
- يجب إيلاء اهتمام خاص للظواهر الكهربائية التي تسبب الجهد الزائد الذي قد يؤدي إلى تلف المعدات.
- يرجع حدوث هذه الظواهر بشكل أساسي إلى ضعف النظام الناجم عن انخفاض مستويات تيار دائرة القصر بسبب قلة المولدات المتصلة، وخطوط النقل المحملة بشكل خفيف، وعدم كفاية التعويض المتوازي الحثي وترددات الرنين المنخفضة.
المصدر:
