ما هو تأثير العزلة؟ ولماذا يحدث تأثير العزلة؟

أولاً: ما هو تأثير العزلة؟

في ظل ظروف الربط بالشبكة الكهربائية العادية، تعمل محولات الطاقة الشمسية الكهروضوئية وفقًا لمعايير الجهد والتردد لشبكة الكهرباء العامة. وتُعطى الأولوية لتوليد الطاقة للأحمال المحلية، مع تغذية الشبكة بفائض الطاقة واستخدامه لتعويض النقص في الطاقة. وتخضع العملية برمتها لسيطرة شبكة الكهرباء، مما يضمن تشغيلًا مستقرًا وقابلًا للتحكم.

ومع ذلك، يشير تأثير العزلة تحديدًا إلى انقطاع الشبكة غير المخطط له: فعندما تتعرض شبكة الطاقة الرئيسية لانقطاع التيار الكهربائي بسبب الأعطال أو الصيانة أو ضربات البرق أو تعطل الخطوط وما إلى ذلك، ويفشل نظام الخلايا الكهروضوئية في اكتشاف إشارة انقطاع الشبكة في الوقت المناسب، فإنه يستمر في تزويد الطاقة للخطوط والأحمال المحلية المعزولة، مما يشكل "جزيرة طاقة" مكتفية ذاتيًا وغير خاضعة للتحكم منفصلة عن شبكة الطاقة الرئيسية.

ثانيًا: لماذا يحدث تأثير العزلة؟

لا يحدث تأثير العزل الكهربائي بشكل عشوائي؛ بل يتطلب توافر أربعة شروط في آن واحد: مصدر الطاقة، والدائرة الكهربائية، والكشف، والتحفيز الخارجي. أما الأسباب الرئيسية فهي واضحة وتقنية:

1. التوافق الدقيق بين العرض والطلب على الطاقة (عامل داخلي أساسي)

هذا هو الشرط الأكثر أهمية لتكوين الجزر الكهربائية. عند انقطاع الشبكة الرئيسية، إذا كان توليد الطاقة الكهروضوئية في الوقت الفعلي مساويًا تقريبًا لاستهلاك الطاقة للأحمال المحلية، فإن تقلبات جهد النظام وتردده تكون ضعيفة للغاية. لا يستطيع العاكس اكتشاف انقطاع الشبكة، وسيستمر في توليد الكهرباء. ** تُعدّ سيناريوهات توليد الطاقة الكهروضوئية بالكامل في منتصف النهار، مع تشغيل جميع الأحمال السكنية أو التجارية، سيناريوهات عالية الخطورة لهذه المشكلة.

2. تخزين الطاقة واستقرار الجهد في دائرة الرنين LC

تحتوي خطوط التوزيع والمعدات الكهربائية على مكونات تخزين طاقة مدمجة من نوع المحاثات والمكثفات. عند انقطاع التيار الكهربائي عن الشبكة، تولد هذه المكونات تعويضًا للطاقة التفاعلية، مما يؤدي إلى استقرار مؤقت للمعايير الكهربائية للخط، وإخفاء خصائص انقطاع التيار، وتضليل العاكس ليعتقد أن الشبكة تعمل بشكل طبيعي، وبالتالي يفشل في تفعيل نظام الحماية من الإيقاف.

3. نقطة عمياء متأصلة في اكتشاف العزل

تُجهز العواكس بآليتي كشف مزدوجتين، سلبية ونشطة، إلا أن الكشف السلبي يقتصر على مراقبة تغيرات الجهد والتردد والطور. في حالات مطابقة القدرة، تكون دقة الكشف غير كافية، مما يؤدي إلى وجود نقطة عمياء. علاوة على ذلك، يمكن أن يؤدي تقادم المعدات، وتدهور دقة المستشعرات، وضبط المعلمات بشكل غير صحيح، أو تعطيل وظيفة منع العزل بشكل غير مصرح به، إلى حدوث أعطال عزل مباشرة.

4. العوامل الخارجية المسببة لاضطرابات شبكة الطاقة

يمكن أن تتسبب ضربات البرق، وأعطال الدوائر القصيرة، وأعطال مفاتيح المحولات، وانقطاعات التيار الكهربائي المخطط لها للصيانة، والأضرار الخارجية التي تلحق بخطوط الطاقة في حدوث فصل مادي عند نقطة اتصال الشبكة، وهو سبب خارجي مباشر لتأثير العزل.