المحافظة على النوعية الجيدة للخدمة الكهربائية

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

لا تزال الإنقطاعات الكهربائية تشكل هاجسا مؤرقا لشركات الكهرباء خشية فقد الثقة بها وانحسار مصادرها وتمويلها, كذلك تكون مصدر إزعاج لجميع مشتركيها على حسب فئاتهم (السكني والتجاري والصناعي … إلخ) بسبب ما ينجم عنها من خسائر معنوية ومادية لهم تتراوح بين الضيق والضجر وعدم الراحة للمستهلك السكني إضافة إلى الخسائر المادية الجسيمة التي ربما يعني بها المستهلك التجاري والصناعي عندما تتوقف الطاقة ويشل العمل وينقطع الإنتاج.
كذلك تصبح الطاقة الكهربائية ضرورية للمستشفيات حيث العمليات الجراحية وغرف العناية المركزة والحالات المرضية التي تراقب بالأجهزة, كذلك في الأماكن التي تشغل الحاسبات الالية نظرا للدمار الشامل الذي سيصيب العمليات الحسابية والمعلومات المخزنة في حال إنقطاع الخدمة الكهربائية عنها.

ومن الإجراءات التي تم التفكير فيها لعلاج تلك الظاهرة والحد من حدوث تلك الإنقطاعات ومن ثم توفير تلك المعانات النفسية والخسائر المادية فقد دأبت بعض شركات الكهرباء وكثير من المعاهد المتخصصة مثل :IEEE و EPRI و CIGRE
على ابتكار طرق جديدة في التخطيط والتصميم واللوائح بما يضمن تقليص تلك الإنقطاعات إلى الحد الأدنى الذي يمكن تحمله أو عدم الإحساس به. ففي فرنسا على سبيل المثال قامت شركة كهرباء فرنسا بابتكار شروط وتعهدات في العقد بينها وبين مشتركين معينين يضمن اعتمادية وكفاية الإمداد بالطاقة لإولئك المشتركين وتوصيل الأجهزة الحساسة لدية بمصدر ذي نوعية واعتمادية عاليتين مع اعلامه مسبقا باحتمال حدوث أية أنقطاعات حتى يتمكن من أخذ الإحتياطات اللازمة لذلك
تحميل التيار العالي
surge impedance loading line (HSILL) high

مفهوم جديد في تصميم خطوط نقل القدرة ثلاثية الطور. ففي عملية التشكيل الدائري التقليدي للموصلات فإن حزمة الموصلات (المسماة الموصلات الفرعية) لكل طور يحتوي بعضها على مجالات كهربائية سطحية أكثر من بعضها وارتفاع هذه المجالات الكهربائية يسبب ما يعرف بظاهرة تأثيرات الهالات التاجية.

ولعلاج هذه الظاهرة في تصميم موصلات خطوط النقل الحديثة فقد تم ترتيب تلك الموصلات بطريقة تسمح بتوزيع الشحنات الكهربائية فيما بينها بشكل متساو ومنتظم, الأمر الذي يسمح بنقل قدرات أكبر عند نفس مستويات الجهد السابق.

تتسبب الشحنات الكهربائية السالبة المتراكمة في قاع السحابة الرعدية في تكوين شحنة كهربائية موجبة على سطح الأرض أسفل تلك السحابة الموجبة، وتظهر هذه الشحنات إما على سطح الأرض أو على الأجسام المرتفعة, وينتج عن ذلك ظهور فرق الجهد بين قاع السحابة وبين سطح الأرض, وباستمرار تراكم الشحنات السالبة في قاع السحابة والشحنات الموجبة على الأرض تستمر الزيادة في فرق الجهد بين السحابة والأرض. وتتسبب زيادة فرق الجهد في زيادة شدة المجال الكهربائي في الهواء الفاصل بينهما حيث أن شدة المجال الكهربائي تتناسب طرديا مع فرق الجهد. وعند وصول قيمة شدة المجال الكهربائي إلى حد معين يحدث انهيار للعزل الكهربائي للهواء ويبدأ بذلك حدوث التفريغ البرقي بين السحابة والأرض, ويبين الشكل (2) هذه الظاهرة حيث تصيب الصواعق المباني المرتفعة والصواعق هي مجرد شرارة كهربائية إلا أنها تتميز بأنها تحدث تحت فرق جهد هائل وتحمل قدرا عظيما من الشحنات الكهربائية أي أنها مصحوبة بتيار كهربائي كبير, ويتضح من ذلك مدى ضرورة وأهمية التوقي من الصواعق البرقية خصوصا في المباني العالية حيث أن لها أضرارا بالغة على الإنسان والممتلكات.

ولأهمية الحماية من آثار تلك الصواعق المدمرة فقد نشطت البحوث منذ اكتشاف بنجامين فرانكلين المبادىء الأساسية للحماية من الصواعق عام 1752م واستعمال ما يعرف بـ :قضيب فرانكلين« في الحماية من الصواعق يتم استخدامه في جميع المباني, ولمزيد من الآداء والفاعلية في الحماية واتقاء أضرار تلك الصواعق فقد أصبح تصميمها خاضعا لمعرفة غرض وشكل المبنى المعماري المراد حمايته (أي : بيوت, مجمعات سكنية, مكاتب, أماكن رياضية, مساجد, مستشفيات, مدارس, مجسمات جمالية, متاحف), كذلك أصبح خاضعا لمواصفات قياسية تصدرها الهيئات المتخصصة في وضع المواصفات والمقاييس الدولية. ولقد اهتمت التقنية الحديثة في تصميم أجهزة الحماية من الصواعق حيث تتميز بأنها لا تشغل حيزا كبيرا من المبنى بالقياس إلى الأجهزة التقليدية كما أنها توفر درجة أعلى من الحماية والأمان إذ بواسطتها يتم معرفة أقل مقاومة للأرض المحيطة بالمبنى كما أن المواد المصنعة لها تعيش وقتا طويلا لتقاوم الرطوبة والحرارة وعوامل الصدأ وتهتك العازلية لها كما أنها مصممة لحمل أكبر مقدار محتمل من تيار الصاعقة.

إلى أي مدى يكون نظامك الكهربائي مستقراً؟

قد يكون من الصعب الإجابة على مثل هذا السؤال وخاصة إذا كان النظام الكهربائي يحتوي على خطوط نقل للتيار المتناوب وأخرى للتيار المستمر فالإجابة تستدعي القيام بتحليلات وعمليات حسابية معقدة لخصائص النظام ولثوابته ومتغيراته (مثل أصفار وأقطاب الدوال الإنتقالية للمركبات والقيم المميزة المشتقة من المعادلات التفاضلية وغيرها كثير) . فتصور مثلا ذلك النظام الكهربائي الموجود في جنوب البرازيل حيث يوجد هناك أكثر من 80 محطة كهربائية و 34000 كيلو متر من خطوط النقل للتيار المتناوب و 1600 كيلو متر من خطوط النقل للتيار المستمر وحجم هذا النظام قد يجعل من الصعب تحليل مكوناته و نمذجة مركباته ومن ثم الوصول إلى تحديد سلوكه وتقويم آدائه بالطرق والأساليب التقليدية المتعارف عليها. ولهذا فقد توصلت إحدى شركات الكهرباء في البرازيل إلى تطوير برنامج حاسوب لوغاريتمي يقوم بتحليل استقرارية النظام حين تعرضه لاضطرابات مهما كانت صغيرة تنشأ عادة بسبب تذبذبات الأحمال أو فصل خطوط المفاعلات ويقوم البرنامج بتحليل لإشارات صغيرة في النظام ونمذجة المركبات الكبيرة فيه ثم يقوم بعد ذلك بحساب القيم المختلفة مثل القيم المميزة وأصفار دوال التحويل وإيجاد منحنيات زمن الإستجابة للمولدات. كما أنه يحتاج إلى حوالي 2% فقط من الزمن المطلوب في البرامج العادية لحساب استقرارية العابرة والدينامية, ولهذا يكون مثاليا لتطبيقه للأنظمة الكبيرة والمترابطة.