تطوير النموذج الأولي لمحول التوزيع الفردي الطور بقوة 20 كيلوفولت

1. تصميم محول التوزيع الفردي الطور بـ 20 كيلو فولت

عادة ما تستخدم أنظمة التوزيع بـ 20 كيلو فولت خطوط الكابل أو الشبكات المختلطة من الكابل والخط الجوي، وغالباً ما يتم توصيل نقطة الوسط بمقاومة صغيرة. عند حدوث تأريض طور واحد، لن يكون هناك مشكلة في ارتفاع الجهد الطوري بأكثر من √3 مرة كما يحدث في حالة عطل طور واحد في نظام 10 كيلو فولت. لذا يمكن للمحول الفردي الطور لنظام 20 كيلو فولت أن يعتمد نوع التأريض على نهاية الملف. هذا يمكن أن يقلل من العزل الرئيسي للمحول الفردي الطور، مما يجعل حجم وتكلفة محول التوزيع الفردي الطور بـ 20 كيلو فولت لا تختلف كثيراً عن تلك الخاصة بـ 10 كيلو فولت.

2. اختيار جهود الصدمة والاختبار

بالنسبة لمستوى الصدمة الأساسي (BIL) ومستوى اختبار العزل للمحول الفردي الطور بـ 20 كيلو فولت، فإن الاعتبارات هي كالتالي:

يحدد المعيار الأمريكي الوطني ANSI C57.12.00—1973 (IEEE Std 462—1972) أن مستوى الصدمة الأساسي (BIL) للجانب العالي الجهد (20 كيلو فولت) هو 125 كيلو فولت؛ والجهد المقنن للجزء العالي الجهد هو 15.2 كيلو فولت، والجهد المتواصل البديل (60 هرتز/دقيقة) هو 40 كيلو فولت.

يحدد اختبار العزل أنه لا يتطلب اختبار الجهد المطبق، ولكن يجب إجراء اختبار الجهد المحمول. أثناء الاختبار، بعد تطبيق جهد على الطرف الخارجي لأحد الملفات، يصل الجهد لكل طرف خارجي عالي الجهد إلى الأرض إلى 1 كيلو فولت بالإضافة إلى 3.46 ضعف الجهد المقنن لملف المحول. أي أنه في اختبار الجهد المحمول (اختبار مضاعفة التردد والجهد)، يكون الجهد العالي:

2.1 الجانب المنخفض الجهد (240/120 فولت)

• مستوى الصدمة الأساسي (BIL): 30 كيلو فولت

• جهد التحمل البديل المتواصل (60 هرتز/دقيقة): 10 كيلو فولت

2.2 وفقًا لوائح اختبار مراقبة جودة المحولات الصينية الوطنية

• الجانب العالي الجهد:

• مستوى الصدمة الأساسي (BIL): 125 كيلو فولت (الموجة الكاملة)، 140 كيلو فولت (الموجة المقطوعة)

• جهد التحمل البديل المحمول (200 هرتز/دقيقة): 40 كيلو فولت

• الجانب المنخفض الجهد:

• جهد التطبيق (50 هرتز/دقيقة): 4 كيلو فولت

3. البنية والخصائص لمحولات التوزيع الفردية الطور بـ 20 كيلو فولت

تم بناء نماذج أولية بمواصفتين (50 كيلو فولت أمبير و 80 كيلو فولت أمبير)، وكلاهما يستخدم بنية الحديد الخارجية. لتقليل العزل الرئيسي، تم إضافة بنية العزل النهائية. يتم استخدام مأخذ واحد للخروج. يتم تأريض نهاية ملف الجهد العالي وتوصيلها بالخزان. ملف الجهد المنخفض هو بنية ملف واحد.

3.1مقارنة الأداء الفني بين محولات التوزيع الفردية الطور النموذجية بـ 20 كيلو فولت و 10 كيلو فولت

• مقارنة الخسائر بين 20 كيلو فولت و 10 كيلو فولت (باستخدام 50 كيلو فولت أمبير و 80 كيلو فولت أمبير كمثال) مبينة في الجدول 1.

• مقارنة الوزن بين 20 كيلو فولت و 10 كيلو فولت (باستخدام 50 كيلو فولت أمبير و 80 كيلو فولت أمبير كمثال) مبينة في الجدول 2.

4. محول التوزيع الثنائي الجهد الفردي الطور بـ 20 كيلو فولت∥10 كيلو فولت

ترقية نظام التوزيع من 10 كيلو فولت إلى 20 كيلو فولت تتضمن استبدال المعدات الرئيسية مثل محولات التوزيع. تكاليف الاستبدال المرتفعة والفواصل الكهربائية التي تعطل الإنتاج تجعل تصميم محول ثنائي الجهد (10 كيلو فولت/20 كيلو فولت) فردي الطور حلًا لتخفيف هذه المشاكل.

4.1 التصميم

بناءً على محول التوزيع الفردي الطور ذو اللب الملفوف بـ 10 كيلو فولت، يستفيد هذا النوع الثنائي الجهد من العلاقة 20 كيلو فولت = 2×10 كيلو فولت، باستخدام ملفات الأولية المتسلسلة المتوازية. مع وجود ملفين عاليي الجهد متوازيين، يحصل عمودان من اللب على ملفات عالية/منخفضة الجهد (ملفات عالية الجهد متوازية). يتم توصيل ملفين منخفضي الجهد بشكل متسلسل عند "النقطة الوسطى" لإخراج ±220 فولت - الأرض لصالح مستخدمين. دعنا نعتبر W₁ (عدد دورات الجهد العالي) و W₂ (عدد دورات الجهد المنخفض). في التوازي، U₁/U₂ = W₁/W₂ = 10 كيلو فولت/220 فولت، ويكون التيار الكلي العالي الجهد ضعف تيار ملف واحد. في التسلسل، يكون تيار الدخل العالي الجهد مساوياً لتيار الملف.

4.2 تطبيق التحويل

يبقى السعة ثابتة سواء كان الجهد العالي الدخل 20 كيلو فولت أو 10 كيلو فولت. عند دخل 20 كيلو فولت، يعني توصيل ملفين عاليي الجهد بشكل متسلسل أن كل منهما يتحمل 10 كيلو فولت. مع تيار عالي الجهد I₁، يكون السعة S₁ = I₁×20 = 20I₁ (كيلو فولت أمبير). عند التحويل إلى 10 كيلو فولت، مع ملفين عاليي الجهد متوازيين يكون التيار الدخل 2I₁، وبالتالي S₁ = 2I₁×10 = 20I₁ (كيلو فولت أمبير). لذا، S₁ = S₂.

4.3 البنية

• البنية تتطابق مع محول التوزيع الفردي الطور ذو اللب الملفوف (رقم البراءة 4612429).

• يستخدم تحويل الجهد 10 كيلو فولت/20 كيلو فولت جهاز تغيير التوصيل بالشرائط الملامسة الموثوق.

• يتوافق العزل مع معايير محولات 20 كيلو فولت لـ IEC (الجهد المقنن للصدمة: 125 كيلو فولت).

• يتوافق الضوضاء مع المواصفات التقنية لـ IEC والشركات الكهربائية ذات الصلة.

4.4 مزايا محول التوزيع الثنائي الجهد الفردي الطور

• حفظ الطاقة: خسارة الخط لنظام التوزيع بـ 20 كيلو فولت هي 25% من خسارة نظام التوزيع بـ 10 كيلو فولت، مما يحقق توفيرًا بنسبة 75% في الطاقة. من خلال استخدام تقنية اللب الملفوف الفردي الطور في هذا التصميم، تكون خسارة الفراغ للمحول أقل بنسبة 30% من خسارة المحول الحالي من نوع S11.

• توفير تكلفة الإنشاء: أثناء الترقية من 10 كيلو فولت إلى 20 كيلو فولت، يحتاج فقط إلى جهاز تغيير التوصيل لتغيير الجهد. هذا يقلل من وقت انقطاع الكهرباء، ويمكن إكمال العملية بأكملها في دقائق قليلة.

5. الخلاصة

• معظم نقاط الوسط لنظام 20 كيلو فولت متصادمة عبر نظام مقاومة صغير. لذا، يكون التعامل مع العزل الرئيسي للمحولات الفردية الطور في مستوى 20 كيلو فولت أسهل مقارنة بمستوى 10 كيلو فولت.

• خسارة الحمل للمحولات الفردية الطور من فئة 20 كيلو فولت هي بنفس المستوى كتلك الخاصة بفئة 10 كيلو فولت؛ وزنهما أيضاً في نفس المستوى. فيما يتعلق بخسارة الفراغ، فإن 20 كيلو فولت أقل من 10 كيلو فولت. فيما يتعلق بالمعايرة، فإن محول التوزيع الفردي الطور بـ 20 كيلو فولت أعلى بنسبة 20% من ذلك الخاص بـ 10 كيلو فولت.

• محول التوزيع الفردي الطور بـ 20 كيلو فولت نسبيًا اقتصادي. سعره لن يختلف كثيرًا عن سعر محولات التوزيع الفردية الطور من فئة 10 كيلو فولت.

• يمكن استخدام محول التوزيع الثنائي الجهد الفردي الطور بـ 20 كيلو فولت∥10 كيلو فولت في أنظمة التوزيع بـ 10 كيلو فولت و 20 كيلو فولت. عند ترقية نظام 10 كيلو فولت إلى نظام 20 كيلو فولت، لا يوجد حاجة لاستبدال المحول؛ بل يكفي تغيير جهاز التحويل. إنه طريقة اقتصادية وسهلة نسبيًا.