مع التطور السريع لتقنيات الطاقة المتجددة، تلعب الخلايا الضوئية (PV) وأنظمة تخزين الطاقة دورًا بارزًا بشكل متزايد في هياكل الإمداد بالطاقة.ومع ذلك، قد تواجه هذه الأنظمة تأثيرات الهبوط أثناء التشغيل، مما يفرض تحديات كبيرة لسلامة الشبكة واستقرارها.وتعمق هذه المقالة في مبادئ العمل والوظائف والدور الذي لا غنى عنه لأجهزة الحماية من التجزء في ضمان التشغيل الآمن والمستقر لأنظمة الطاقة.

1. ما هو تعريف آثار الانعزال ومخاطرها؟

(ديسمبر 2018) تأثير الإزوال (بالإنجليزية: Islanding effect) يشير إلى سيناريو حيث معدات التوليد الموزعة، مثل محطات الطاقة الكهروضوئية وأنظمة تخزين الطاقة، تستمر في توفير الطاقة إلى الأحمال المحلية بعد أن تفقد الشبكة الرئيسية الجهد أو يتم فصلها، وتشكيل منطقة معزولة إمدادات الطاقة مستقلة عن الشبكة الرئيسية.ويمكن تصنيف آثار الانعزال على النحو التالي:

• العزل المخطط: مناطق معزولة محددة مسبقا ويمكن السيطرة عليها يمكنها الحفاظ على تشغيل مستقر بعد الانفصال عن الشبكة الرئيسية.
• العزلة غير المخططة: تسببها عيوب الشبكة، حيث تستمر أنظمة تخزين الطاقة في توفير الطاقة، مما يشكل جزر مكتفية ذاتيا خارج نطاق سيطرة الشبكة الرئيسية.

ويطرح النزول غير المخطط له مخاطر السلامة وقضايا تلف المعدات التالية:

• مخاطر سلامة الموظفين: قد يواجه موظفو الإصلاح، أثناء انقطاع الكهرباء عن الشبكة لأغراض الصيانة، مخاطر الصعق بالكهرباء بسبب عدم معرفتهم بوجود الجزيرة.
• تلف المعدات: الجهد والتردد يصبحان خارج السيطرة أثناء الهبوط، مما يؤدي إلى تدهور جودة الطاقة وتلف محتمل للمعدات الكهربائية.
• التأثير على أنظمة الطاقة: يمكن أن يؤدي استمرار توليد الطاقة بواسطة المحولات إلى عدم توافق الطور بين جهد الشبكة وخرج المحول.عند استعادة الشبكة، قد تحدث تيارات الطفرة، مما يؤدي إلى تعثر، تلف المعدات، أو تعريض استقرار الشبكة للخطر.

2. لماذا الحماية ضد الجزر ضرورية؟

وللتصدي لهذه المخاطر، تم تطوير أجهزة للحماية من التجزؤ.هذه الأجهزة تراقب بدقة ظروف الشبكة، وكشف بذكاء شذوذ الشبكة، وفصل أنظمة تخزين الطاقة بسرعة من الشبكة عند الكشف عن الأخطاء لمنع isالهبوط.

وترصد أجهزة الحماية من التجزئ معلمات الشبكة الرئيسية في الوقت الحقيقي، بما في ذلك الجهد والتردد والطاقة النشطة والطاقة التفاعلية والطور.عندما يتم الكشف عن شذوذ (على سبيل المثال، انحدارات الجهد أو انحرافات التردد)، ينشط الجهاز على الفور آليات الحماية، وفصل نظام تخزين الطاقة من الشبكة.والأجهزة الحديثة مجهزة بوظائف التعلم الذاتي والتكيف، وتحسين خوارزميات الكشف على أساس بيانات الشبكة التاريخية والتغذية المرتدة في الوقت الحقيقي للحد من الإنذارات الخاطئة وتعزيز الموثوقية.

وتشمل الوظائف الأساسية لأجهزة مكافحة العزل ما يلي:

• حماية سلامة العاملين في صيانة الطاقة.
• ضمان التشغيل السليم لمفاتيح التبديل الواقية لنظام التوزيع.
• الحفاظ على ثبات الجهد والتردد داخل مناطق الرسو.
• منع التيارات المفاجئة الناجمة عن عدم استقامة الطور أثناء استعادة الطاقة.
• معالجة مسائل الإمداد بالطاقة ذات المرحلة الواحدة التي تؤدي إلى ظروف تحت المرحلة للأحمال ذات المراحل الثلاث.

3. كيف تعمل أجهزة الحماية من العزل؟

الوظيفة الرئيسية لأجهزة الحماية من الجزر هي الكشف عن انقطاع الشبكة.وعادة ما تستخدم أساليب الكشف السلبية أو النشطة.عند التأكد من انقطاع الشبكة، يجب عليهم تحويل محول الشبكة المربوط إلى وضع خارج الشبكة في غضون ثانيتين لضمان سلامة الموظفين والمعدات.ولا تقتصر هذه الأجهزة على الحماية من انقطاع التيار الكهربائي بل تشمل أيضاً وظائف وقائية مختلفة، مما يشكل إطاراً شاملاً للأمان:

• الحماية من الجهد الزائد/الجهد المنخفض: مراقبة تقلبات جهد الشبكة وتشغيل الحماية عندما تتجاوز القيم عتبات محددة مسبقا.
• حماية التردد الزائد/نقص التردد: تضمن بقاء تردد الشبكة ضمن الحدود الآمنة، مما يمنع الآثار الضارة لتقلبات التردد.
• حماية الطاقة العكسية: تمنع تدفق الطاقة العكسية، وحماية الشبكة والمعدات المرتبطة بها.
• الحماية من التيار المتبقي: الكشف عن تسرب الدوائر واتخاذ تدابير في الوقت المناسب لمنع الحرائق الكهربائية والحوادث ذات الصلة.

خاتمة

وباختصار، فإن أجهزة الحماية من التشويش ضرورية لضمان التشغيل الآمن والمستقر لأنظمة الطاقة الضوئية وتخزين الطاقة.تم تجهيز مجموعة كاملة من محولات تخزين الطاقة في ميغاريفو بميزات الحماية من الهبوط على الجزر، مما يمنع بفعالية ظواهر الهبوط على الجزر ويعزز سلامة النظام وموثوقيته بشكل عام.

وبالتطلع إلى المستقبل، ومع انتشار تبني تقنيات الشبكات الذكية على نطاق واسع، فإن أجهزة الحماية من التجزير سوف تلعب دوراً محورياً في بناء أنظمة طاقة أكثر اخضراراً وكفاءة واستقرارا.

________________________________________

إخلاء المسؤولية

تعتمد هذه المقالة على معلومات من مصادر متاحة وموثوقة.في حين بذلت كل الجهود لضمان دقة واكتمال وموثوقية المحتوى، لم يتم تقديم أي ضمانات.وينصح القراء بالتحقق من المعلومات بشكل مستقل وتحمل مسؤولية تطبيقها.ولن يكون المؤلف ولا الناشر مسؤولين عن أي خسائر مباشرة أو غير مباشرة ناتجة عن استخدام هذا المحتوى.