لماذا تستخدم محولات تأريض التوزيع بشكل ساحق اللف المتعرج؟

1. ممانعة تتابع صفري منخفضة جداً لمسار فعال لتيار التتابع الصفري

هذه هي الميزة الفيزيائية الأساسية لللف المتعرج. ينقسم لف كل طور في المحول المتعرج إلى نصفين، ملفوفين في اتجاهين متعاكسين على عمودين مختلفين في القلب المغناطيسي. عند حدوث عطل أرضي أحادي الطور، تلغي فيضات التتابع الصفري في القلب المغناطيسي بعضها البعض بسبب التوصيل العكسي الخاص للفات، مما يؤدي إلى ممانعة تتابع صفري منخفضة للغاية.

بالمقارنة، لا يمكن لفيض التتابع الصفري في محولات النجمة (Y) أو المثلث (Δ) التقليدية أن يسير إلا عبر مسار فيض التسرب، مما يؤدي إلى ممانعة تتابع صفري عالية جداً. تضمن خاصية الممانعة المنخفضة للتوصيل المتعرج تدفق تيار العطل بسلاسة، مما يوفر إشارة كافية لمرحلات الحماية.

محول تأريض/تأريض محايد ثلاثي الطور

2. استخدام عالي للسعة، وكسر "حد الـ 20%" للمحولات التقليدية

عند إدخال ملف إخماد القوس أو مقاومة التأريض إلى شبكة التوزيع، يُظهر التوصيل المتعرج كفاءة اقتصادية عالية. إذا تم استخدام محول توزيع قياسي كمحول تأريض لحمل ملف إخماد القوس، فيجب ألا تتجاوز سعة الملف 20% من سعة المحول. في المقابل، وبسبب تصميمه للدائرة المغناطيسية ذاتية التوازن، يمكن لمحول التأريض المتعرج أن يحمل الغالبية العظمى من سعته الخاصة كحمل لملف إخماد القوس.

في الاختيار الهندسي العملي، تُختار السعة المقدرة للجانب الأولي لمحول التأريض المتعرج عادة لتكون أكبر قليلاً من سعة ملف إخماد القوس.

3. لا يتطلب لفًا ثانويًا، مما يقلل من الفقد في حالة عدم التحميل

إذا تم تأريض المحايد الأولي لمحول تقليدي، فإن هناك حاجة إلى لف ثانوي (مثل لف المثلث) لتوفير مسار مغلق لتيار التتابع الصفري؛ وإلا فإن ممانعة التمغنط تكون عالية للغاية ولا يمكن لتيار التتابع الصفري أن يسري. يشكل التوصيل المتعرج مسارًا للتتابع الصفري دون الحاجة إلى لف ثانوي.

أثناء التشغيل العادي للنظام، يتصرف محول التأريض المتعرج كما لو كان في حالة دائرة مفتوحة. نظرًا لأن جهد نقطة التعادل يقترب من الصفر، لا يمر عبر الفات سوى تيار تمغنط صغير جدًا، مما يؤدي إلى فقد منخفض للغاية في حالة عدم التحميل. لا يتدفق تيار عطل التتابع الصفري إلا خلال المدة القصيرة لعطل أرضي أحادي الطور (في غضون ثوانٍ لتشغيل حماية التتابع الصفري، أو حتى ساعتين أثناء تعويض ملف إخماد القوس).

4. قمع التوافقيات الثالثة، وتحسين شكل موجة الجهد

تولد الأحمال غير الخطية مثل المقومات ومحركات الأقراص متغيرة التردد تيارات توافقيات ثالثة كبيرة. في أنظمة ثلاثية الطور بأربعة أسلاك التقليدية، تتراكم تيارات التوافقيات الثالثة في موصل المحايد، مما يسبب تيار محايد مفرط وتسخينًا شديدًا. يقدم التوصيل المتعرج ممانعة منخفضة لتيارات التوافقيات الثالثة، مما يسمح لها بالدوران داخل الفات وإلغاء بعضها البعض، وبالتالي تقليل محتوى التوافقيات في جهد الطور وتيار المحايد بشكل فعال.

5. توازن الدائرة المغناطيسية، ومنع التشبع العميق للقلب المغناطيسي

في نظام المحايد غير المؤرض أثناء عطل أرضي أحادي الطور، يرتفع جهد الطور إلى الأرض للأطوار السليمة إلى جهد الخط (أي زيادة بمقدار sqrt(3) مرة). بالنسبة لمحول تقليدي بقلب مغناطيسي ثلاثي الأعمدة، يمكن أن يسبب تحول الجهد هذا بسهولة تشبعًا عميقًا للقلب المغناطيسي، مما قد يؤدي إلى تلف المحول في الحالات الشديدة. في التوصيل المتعرج، يتم توزيع لف كل طور على عمودين في القلب المغناطيسي، وتحقق القوى المحركة المغناطيسية أثناء الأعطال توازنًا ذاتيًا من خلال الاقتران المتبادل، مما يمنع بشكل فعال تشبع القلب المغناطيسي ويضمن الاستقرار الحراري خلال فترة العطل أحادي الطور.

الملخص

يعد استخدام محولات التأريض المتعرجة في شبكات التوزيع في الأساس وسيلة لإنشاء نقطة تعادل اصطناعية منخفضة المعاوقة دون تغيير هيكل الشبكة الأصلي. وهو يحل التحديات الهندسية التالية:

• أثناء التشغيل العادي: يكون جهد نقطة التعادل قريباً من الصفر، وتكون الفقدان في حالة عدم الحمل في حدها الأدنى، ولا يتأثر توازن جهد الأطوار الثلاثة.
• أثناء حدوث عطل: توفر المعاوقة المنخفضة جداً للتتابع الصفري مساراً محدداً لتيار العطل، مما يضمن تعويض ملف إخماد القوس الكهربائي أو تشغيل مرحلات الحماية.
• الاقتصاد والسلامة: يتغلب على محدودية السعة بنسبة 20% في المحولات التقليدية ويوفر قدرة قوية على مقاومة التشبع، مما يجعله الخيار القياسي والأمثل لإنشاء نقاط تعادل اصطناعية في شبكات التوزيع بجهد 6 كيلوفولت و10 كيلوفولت و35 كيلوفولت.

تم التحرير من：Echo