محولات الجهد هي جهاز قياس وحماية مهم في نظام الطاقة. وظيفتها الرئيسية هي تقليل الجهد العالي إلى الجهد المنخفض القياسي بنسبة معينة، وذلك لتوفير إشارات جهد آمنة ودقيقة لقياس الطاقة، وحماية التتابع، والتحكم الآلي ومعدات المراقبة. تتطلب بنيات نظام الطاقة المختلفة ومتطلبات التشغيل تكوينات مختلفة للأسلاك. إن اختيار طريقة الأسلاك المناسبة لا يؤدي فقط إلى تحسين دقة القياس، بل يضمن أيضًا التشغيل الموثوق لأجهزة حماية المرحل، وذلك لضمان التشغيل الآمن والمستقر لنظام الطاقة. فيما يلي ستة طرق شائعة الاستخدام لأسلاك محولات الجهد وخصائصها.
1. أسلاك -أحادية الطور
تعد كابلات الطور الواحد- الطريقة الأساسية والأكثر شيوعًا، وعادةً ما يتم توصيل محول جهد الطور الواحد-بين خط الطور -المفرد (أو الطور-المفرد لنظام ثلاث-الطور) والأرض.
يتميز التكوين بالبساطة،-وفعالية من حيث التكلفة، وسهولة التثبيت والصيانة، ومناسب للتحميل-المرحلة الواحدة، ومراقبة خط التوزيع وبعض تطبيقات قياس الجهد المنخفض-. يمكنه تلبية احتياجات القياس الأساسية عندما يتطلب الأمر مراقبة جهد مرحلة معينة فقط.
ومع ذلك، نظرًا لأن الكابلات أحادية الطور تعكس حالة جهد طور واحد فقط ولا تقدم صورة كاملة لتشغيل نظام ثلاثي-أطوار، فإن تكرار الاستخدام يكون منخفضًا في المحطات الفرعية الكبيرة أو حيث يلزم مراقبة ثلاث-أطوار كاملة.
2.التوصيل باستخدام محولين فولت
تُعرف هذه الطريقة أيضًا باسم "المثلث المفتوح" أو "الاتصال على شكل -V"، وعادةً ما تستخدم هذه الطريقة محولي جهد أحادي الطور- لتوصيل مرحلتين من نظام ثلاثي-أطوار لتكوين بنية على شكل V-.
يمكن لهذه الطريقة قياس جهد خطوط الطور الثلاثة-، وتقليل عدد معدات المحول وتقليل تكلفة الاستثمار. يستخدم على نطاق واسع في أنظمة توزيع الجهد المتوسط مثل 10 كيلو فولت و35 كيلو فولت.
في حين أن اتصالات V-تعتبر فعالة من حيث التكلفة-، فإن عدم وجود محول ثالث يعني أن دقة القياس يمكن أن تتعرض للخطر أثناء الاختلالات الشديدة في النظام أو فشله؛ وبالتالي، فإن التوصيلات V- تكون مناسبة عمومًا للمواقف التي لا تتطلب دقة قياس عالية للغاية.
3. التوصيل النجمي باستخدام ثلاثة محولات جهد -أحادية الطور
يتكون التوصيل على شكل نجمة- من ثلاثة محولات جهد-أحادية الطور، كل منها متصل بإحدى المراحل الثلاث (A وB وC)؛ عادةً ما يتم تكوين المحول الثانوي أيضًا بوصلة على شكل نجمة-. يعد تكوين الأسلاك هذا، والذي يمكنه قياس جهد الطور وفولتية الخط بشكل شامل، أحد أكثر طرق الكابلات استخدامًا في المحطات الفرعية ومحطات الطاقة ونظام التوزيع الكبير.
يوفر تكوين Starlink بيانات فولطية كاملة ودقيقة لحماية المرحلات، وأجهزة التشغيل الآلي، وقياس الطاقة وأنظمة المراقبة، والتي تعد ضرورية للشبكات الذكية الحديثة. بالإضافة إلى ذلك، يسهل هذا الإعداد تحليل الأخطاء وصيانتها، حتى لو كانت المعدات الفردية تعاني من حالات شاذة.
4. توصيل ثلاثة-محول جهد وخمسة-طور وخمسة أعمدة
يمكن لمحولات الجهد -ثلاثية الطور وخمسة-الأعمدة أن تدمج نواة الطور الثلاثة-في وحدة واحدة وتتضمن ملف جهد تسلسلي صفر-، والذي يمكنه إخراج إشارة جهد تسلسلي صفر- مباشرة.
إن التكوين المدمج والمساحة الصغيرة والتركيب السهل يجعله خيارًا شائعًا للمحطات الفرعية الحضرية والمحطات الفرعية الصندوقية ومشاريع التوزيع المقيدة مكانيًا.
يمكن أن يوفر كلاً من جهد -ثلاثي الطور وجهد تسلسلي-صفري، وهو مناسب جدًا لاكتشاف الأخطاء الأرضية وحماية المرحل وأنظمة التشغيل الآلي، وبالتالي تحسين إمكانيات تشخيص أخطاء النظام.
5. فتح تكوين الأسلاك المثلث (الثانوي).
موصل المثلث المفتوح عبارة عن دائرة مثلثة مفتوحة مكونة على الجانب الثاني من محول الجهد. وظيفتها الرئيسية ليست قياس الجهد التقليدي، ولكن الكشف عن جهد التسلسل الصفري - للنظام.
عندما يحدث خطأ تأريض أحادي الطور في نظام الطاقة، تقوم الدائرة المفتوحة بإخراج الجهد المتبقي. وهذا يوفر إشارة موثوقة لأجهزة الحماية الأرضية، مما يؤدي إلى تشغيل العمليات في الوقت المناسب ومنع تصاعد الأعطال.
لذلك، يتم استخدام طريقة الأسلاك هذه على نطاق واسع في أنظمة التأريض الأرضية المحايدة أو لفائف القوس (مثل أنظمة 6kV و10kV و35kV) وهي مكون مهم في أنظمة حماية التتابع.
6. التوصيل الثالث-محولات الجهد المجمعة الطورية
تجمع محولات الجهد الكهربي المجمعة -ثلاثية الطور بين محولات الجهد المتعددة في مكون واحد، مما يوفر القدرة على القياس والقياس والحماية في وقت واحد.
يقلل هذا التكوين من عدد الأجهزة ومساحة التثبيت المطلوبة، مع تعزيز تكامل النظام وتلبية الاحتياجات المختلفة بشكل فعال مثل قياس الطاقة ومراقبة الجهد وحماية المرحل والتحكم الآلي.
ومع تطور المحطات الفرعية الذكية وشبكة التوزيع الرقمية، أصبحت محولات الجهد الكهربي المجمعة ثلاثية الطور-أكثر شيوعًا في الصناعة. إنها لا تتمتع بكفاءة تركيب عالية فحسب، بل تتميز أيضًا بمتطلبات صيانة منخفضة، مما يساعد على تقليل تكلفة التشغيل وتحسين موثوقية مصدر الطاقة.
الملخصات
عند اختيار تكوين الأسلاك لمحولات الجهد، ينبغي أن تؤخذ في الاعتبار عوامل مثل هيكل الشبكة، ومتطلبات الحماية، ودقة القياس وتكلفة الاستثمار في المشروع. تعد الموصلات -أحادية الطور مناسبة لسيناريوهات القياس البسيطة؛ تعتبر الموصلات من النوع V- فعالة من حيث التكلفة-؛ توفر الموصلات النجمية التي تستخدم ثلاث وحدات-طور أحادي الطور-معلومات جهد الطور الثلاثة الأكثر اكتمالًا؛ تسمح التكوينات الطرفية الثلاثة-المرحلة الخامسة-بكشف جهد تسلسلي صفري-؛ تُستخدم الموصلات المثلثة المفتوحة بشكل أساسي للحماية من الأعطال الأرضية؛ وثلاث{10}}وحدات مجمعة للمراحل تتماشى مع اتجاهات تطوير الشبكة الذكية. يمكن أن يضمن اختيار طريقة الأسلاك المناسبة دقة القياس وتحسين الأداء العام لأنظمة حماية المرحل والأتمتة.
الأسئلة المتداولة
س1: ما هي طرق التوصيل الأكثر شيوعًا لمحولات الجهد؟
ج: الطريقة الأكثر تطبيقًا على نطاق واسع هي التوصيل على شكل نجمة-لمحول جهد-ثلاثي الطور أحادي الطور، والذي يوفر معلومات كاملة عن الجهد الكهربي ثلاثي الطور-لمجموعة متنوعة من التطبيقات، بما في ذلك قياس الطاقة وحماية المرحل والمراقبة التلقائية.
س2: لماذا تستخدم العديد من أنظمة التوزيع روابط V-؟
ج: يتطلب الموصل V-محولي جهد فقط لقياس جهد خط الطور -الثلاثي. فهو يوفر تكاليف أقل للمعدات وسهولة التركيب، مما يجعله نظامًا فعالاً من حيث التكلفة-لتوزيع الجهد المتوسط.
س3: ما هو الغرض الرئيسي من ربط الدلتا المفتوحة؟
ج: يتم استخدام الموصلات المثلثة المفتوحة بشكل أساسي لاكتشاف جهد الترتيب الصفري وتوفير إشارة تشغيل التتابع في حالة وجود خطأ تأريض أحادي الطور -، وليس لقياس الجهد التقليدي.
س 4: كيفية اختيار طريقة توصيل محولات الجهد المناسبة؟
ج: يجب أن نأخذ في الاعتبار مستوى الجهد، وتكوين النظام، ومتطلبات دقة القياس، ومتطلبات حماية التتابع، ومساحة التثبيت، وتكلفة المشروع، وما إلى ذلك، واختيار نظام الأسلاك الذي يلبي احتياجات التشغيل الفعلية على أفضل وجه.
