الحماية بنظام زيادة التيار الزمني العكسي     Inverse-Time Overcurrent  Relaying

كلتا الطريقتان المستخدمتان للتنسيق سابقا لها عيوبهما ولذلك تم التطوير باستخدام طريقة المرحل الزمني العكسي لزيادة التيار للتغلب على القصور الحادث بسبب استخدام أيًا من التنسيق بالتيار أو الزمن وحدة وباستخدام هذه الطريقة الثالثة يتناسب زمن تشغيل المرحل عكسيًا مع مستوي تيار العطل , ويوضح   شكل رقم ( 4 ) هذه العلاقات . و الخواص للمرحل من نوع (CO -7) هى الأكثر شيوعًا في الاستخدام , ويوضح شكل (5) نظام خط كهربي إشعاعي مع التنسيق بالوقت باستخدام مرحلات زمنية عكسية موجودة عند القواطع 2،1 ،3 .

و بالنسبة للأعطال القريبة من نقاط الوقاية فاستخدام طريقة زيادة التيار الزمني العكسي يحقق نقص واضح في الأزمنة المطلوبة للتخلص من العطل.

وبصفة عامة توجد طريقتان لضبط تشغيل مرحل التيار الزمني والذى يتناسب فيه زمن التشغيل مع قيمة التيار وهما:

• يتم تحديد التيار الذي يعمل عنده المرحل (تيار اللقط   Pik up current ) بضبط نقاط ملف التيار (Tap ) أو استخدام وسيلة ضبط التيار (T.S) مع تعريف تيار اللقط بأنه التيار الذي يتسبب في عمل المرحل وغلق أقطاب التلامس لأجهزة القطع.
• آلية تعديل الزمن الذى يعمل عنده المرحل و تشير إلى مكان الإعادة إلى الوضع الأصلي لقضيب التلامس المتحرك والذي يتغير مع زمن التشغيل عند أي وضع للضبط وأي قيمة للتيار.

وترسم الخصائص الزمنية بدلالة الزمن مقابل قيم متعددة من تيار التشغيل عند قيمة معينة للزمن (Time dial) وهناك خمسة أشكال مختلفة للمنحنيات :

عكس لاقصي درجة                          CO- 11

عكس عال جدًا                             CO – 9

عكس                                          CO – 8

عكس معتدل                                CO – 7

عكس بقيمة محددة صغيرة                           CO – 6

وهذه الأشكال معطاة في شكل (4 ) وتوضح الأشكال (6 ,7 )   الخصائص والسمات التفصيلية لنوعين من المرحلات .

مثال (3) : باعتبار النظام الإشعاعي (11 كيلو فولت ) الموضح في شكل (8) وبافتراض أن كل الأحمال لها نفس معامل القدرة , حدد قيم ضبط المرحل اللازمة لوقاية النظام بافتراض استخدام مرحل من نوع CO-7 (خصائص هذا النوع موضحة في شكل   (6 ) ).

الحـــــــــل :– تيارت الحمل تحسب كالآتي :-

I₁ =   4   x 10⁶ / (Ö3(11×10³ ))   = 209.95 A

I₂ = 2.5     x 10⁶ / (Ö3(11×10³ ))   = 131.22 A

I₃ =   6.75 x 10⁶ / (Ö3(11×10³ ))   = 354.28 A

وتحسب التيارات الطبيعية خلال المقاطع كالآتي :

   I₂₁          =    I₁  = 209.95

   I₃₂          =    I₂₁ +       I₂       =   341.16   A

     I_s          =    I₃₂  +       I₃       = 695.44   A

ومع نسب تحويل التيار المعطاة تكون تيارات المرحل كالآتي :

     i₂₁             =   209.95   /   200/5   =   5.25 A

     i₃₂           =   341.16  /   200/5   = 8.53 A                     

     i₂₁             =     695.44   / 400/5   = 8.69

ويمكننا الآن تحديد نقاط ضبط التيار (C.T.S) أو تيار التشغيل (pick up current ) بطريقة تجعل المرحل لا يعمل عند التيارات الطبيعية ولهذا النوع من المرحلات تكون نقاط ضبط التيار المتاحة هي 4-5-6-7-8-9-10-12 أمبير وللوضع (1) تكون قيمة التيار الطبيعي في المرحل هي 5،25 أمبير (5.25 A) ولذلك تختار :

           ( C.T.S )₁   =   6   A

وللوضع (2) يكون قيمة التيار الطبيعي للمرحل هو 8.53 A ولذلك تختار :

           ( C.T.S )₂   =   10 A

وبالنسبة للوضع (3)

           ( C.T.S )₃   =   10 A

مع ملاحظة أننا نختار اقرب قيمة للضبط أعلي من التيار الطبيعي، والخطوة التالية هى اختيار التأخر الزمني المتعمد والذي يرمز له بآلة ضبط الزمن (T.D.S) وفيها يتم استخدام قيم تيار القصر المحسوبة حتي يتم التنسيق بين المرحلات و سيكون التيار في المرحل (1) لقصر عند النقطة (1) هو:

i_sc1           =   2500 / ) 200/5(   =   62.5 A

وبالتعبير عنه بقيمة متعددة من تيار التشغيل أو قيمة (C.T.S) سنحصل على :

i_sc1 /(C.T.S)₁  =   62.5 / 6   =   10.42

وسنختار أقل قيمة T.D.S للمرحل الأسرع في العمل ولهذا بالرجوع إلى خصائص المرحل سنحصل على زمن تشغيل المرحل (1) لعطل عند نقطة (1) يساوي :

( T. D. S .) ₁   = 1 / 2

وبالإ شارة الى خصائص المرحل , يكون وقت تشغيل المرحل 1 لقصر عند 1 هو

T₁₁     »   0.15 s

ولكى يعمل المرحل عند النقطة 2 لقصر عند النقطة 1 , وبسماح وقت قدره 1 , ثانية لعمل جهاز القطع وكذلك خطأ فى الوقت مقداره 3 ,   بالإضافة إلى الوقت   T₁₁   و بالتالى يكون التيار الكلى يساوي:

T₂₁     = T₁₁     +   0.1   + 0.3 = 0.55 s

ويكون قيمة تيار القصر كمضاعف من C.T.S. عند نقطة 2 تساوى:

i_sc1   /   ( C.T. S.)₂       = 62.5   / 10   = 6.25

ومن منحنيات المرحل عند 55 , . ونسبة تضاعف 6,25 , نحصل علي :

( T. D. S .)₂ » 2.0      

والمرحلة الأخيرة للضبط عند المرحل 3 . و لقصر عند القضيب (2) قيمة تيار القصر تبلغ 3000 أمبير و سوف يعمل مرحل 2 بعد وقت T₂₂

i_sc1 /(C.T.S)₂            =   3000 /((200/5)x10 )   =   7.5

T₂₂ = 0.5 s

و بفرض تساوي مرحل 3 لقصر عند الموضع 2 نحصل علي:

T₃₂ = T₂₂ + 0.1 + 0.3 = 0.9 s

و يتم التعبير عن التيار كمضاعفة من تيار التشغيل كالتالي :

i_sc2 /(C.T.S)₃            =   3000 /((400/5)x10 )   =   3.75

و في حالة T3 = 0.9 s و لنفس النسبة نحصل من علاقة المرحل علي :

( T. D. S .)₃ » 2.5