تُصمم محولات التأريض الجافة على نطاق واسع باستخدام توصيل زجزاج، لأن هيكل اللف هذا يوفر ممانعة إثارة عالية لتيارات الترتيب الموجب والسالب أثناء التشغيل العادي، بينما يوفر ممانعة منخفضة لتيارات الترتيب الصفري أثناء أعطال التأريض أحادية الطور.
وهذا يجعل من الممكن إنشاء نقطة تعادل صناعية وتوفير مسار موثوق لتيار الترتيب الصفري في شبكات التوزيع متوسطة الجهد.
مقارنة بالمحولات العادية المتصلة بنجمة أو مثلث، فإن محولات التأريض ذات التوصيل الزجزاجي أكثر ملاءمة لتطبيقات التأريض في شبكات الجهد المتوسط، ومحطات طاقة الرياح والطاقة الشمسية، وأنظمة التوزيع الصناعية، ومراكز البيانات.
1. ما وظيفة محول التأريض؟
في العديد من شبكات الجهد المتوسط، يتم توصيل الجانب الثانوي للمحول الرئيسي بمثلث، أو لا يمكن الوصول إلى نقطة التعادل مباشرة. في مثل هذه الحالات، لا توجد نقطة تعادل طبيعية لتوصيل ملف إطفاء القوس، أو مقاومة تأريض النقطة المتعادلة، أو معدات حماية الترتيب الصفري.
يُستخدم محول التأريض من أجل:
- إنشاء نقطة تعادل صناعية N؛
- توصيل ملف إطفاء القوس، أو مقاومة تأريض النقطة المتعادلة، أو مفاعل؛
- توفير مسار عودة لتيار الترتيب الصفري أثناء أعطال التأريض؛
- الحد من جهود الإفراط الناتجة عن القوس الكهربائي وتحسين حساسية حماية الترتيب الصفري؛
- توفير طاقة مساعدة اختيارياً من خلال ملف ثانوي.
عادة ما تعتمد محولات التأريض الجافة على العزل بالراتنج المصبوب أو المشبع. فهي خالية من الزيت، ومقاومة للحريق، ومناسبة لمحطات التحويل الداخلية، وغرف المفاتيح، ومحطات الطاقة المتجددة.
2. هيكل اللف الزجزاجي
يُشكل اللف الزجزاجي، والذي يُسمى أيضاً لف زجزاجي أو متعرج، عن طريق تقسيم كل ملف طور إلى جزأين متساويين. يُلف هذان الجزآن على عمودين مختلفين في القلب الحديدي ويُوصلان بقطبية معاكسة.
الميزات الرئيسية:
- يحتوي كل طور على قسمين من اللف بعدد لفات متساوٍ؛
- يوضع القسمان على عمودين مختلفين في القلب الحديدي؛
- تُوصل الملفات بشكل متقاطع بقطبية معاكسة؛
- تُجمع أطراف ملفات الأطوار الثلاثة لتكوين نقطة التعادل N؛
- تُوصل أطراف الخط بالأطوار A و B و C.
وبهذه الطريقة، لا يتم دعم جهد كل طور بواسطة ملف واحد على عمود قلب حديدي واحد، بل بواسطة ملفين موجودين على أعمدة مختلفة. وهذا يخلق علاقة متجهات "زجزاجية" نموذجية.
3. مبدأ التشغيل
التشغيل العادي
تحت جهد ثلاثي الطور متوازن، تتدفق فقط تيارات الترتيب الموجب والسالب عبر محول التأريض. نظراً لهيكل اللف المتقاطع، يقدم المحول ممانعة إثارة عالية.
لذلك، أثناء التشغيل العادي:
- يتدفق فقط تيار الإثارة وفواقد صغيرة؛
- يعمل المحول تقريباً بدون حمل؛
- يكون التأثير على التشغيل العادي ثلاثي الطور ضئيلاً؛
- تكون فواقد الشبكة الإضافية منخفضة جداً.
عطل التأريض أحادي الطور
عند حدوث عطل تأريض أحادي الطور، يظهر جهد الترتيب الصفري وتيار الترتيب الصفري. يعود تيار الترتيب الصفري عبر الأرض ويتدفق إلى نقطة تعادل محول التأريض.
في اللف الزجزاجي، تكون تيارات الترتيب الصفري في الأطوار الثلاثة في نفس الطور. بسبب التوصيل المتقاطع، تلغي أمبير-لفات الترتيب الصفري على نفس العمود في القلب الحديدي بعضها البعض. ونتيجة لذلك، يكون فيض إثارة الترتيب الصفري صغيراً جداً، وتحدد ممانعة الترتيب الصفري بشكل أساسي بواسطة المفاعلة التسريبية.
يمنح هذا محول التأريض ممانعة ترتيب صفري منخفضة نسبياً، مما يسمح لتيار الترتيب الصفري بالتدفق بشكل موثوق عبر نقطة التعادل وجهاز التأريض.
تجدر الإشارة إلى أن ممانعة الترتيب الصفري ليست صفراً. يُستخدم محول التأريض الزجزاجي بشكل أساسي لتوفير نقطة تعادل صناعية وحمل تيار الترتيب الصفري، وليس لنقل القدرة الفعالة.
4. لماذا يُفضل التوصيل الزجزاجي
ممانعة ترتيب صفري منخفضة
توفر محولات التأريض الزجزاجية مساراً مستقراً لتيار عطل التأريض. عند استخدامها مع مقاومات تأريض النقطة المتعادلة، فإنها تساعد حماية الترتيب الصفري على العمل بسرعة وانتقائية. وعند استخدامها مع ملفات إطفاء القوس، فإنها تدعم تعويض التيار السعوي وإطفاء القوس.
فواقد عادية منخفضة
نظراً لأن المحول يعمل تقريباً بدون حمل في الظروف العادية، يظل تيار الإثارة وفواقد القلب الحديدي منخفضة. وهذا يجعل التوصيل طويل الأمد بالشبكة معقولاً من الناحية الفنية.
استخدام أفضل لسعة ملف إطفاء القوس
قد تكون المحولات العادية محدودة بممانعة الترتيب الصفري، والفواقد الإضافية، وارتفاع درجة الحرارة عند استخدامها لأغراض التأريض. يمكن لمحول التأريض الزجزاجي، إذا تم تصميمه وفقاً للمعايير المعمول بها والتحقق منه لارتفاع درجة الحرارة ومدة العطل، أن يحمل حملاً يطابق تصنيف ملف إطفاء القوس أو مقاومة التأريض المتصلة به.
ملف مساعد اختياري
تم تصميم العديد من محولات التأريض الجافة الزجزاجية بتوصيلات ZNyn أو ZNyn11. يستخدم الجانب عالي الجهد توصيلاً زجزاجياً لإنشاء نقطة التعادل، بينما يوفر الجانب منخفض الجهد ملفاً ثانوياً متصلاً بنجمة للتغذية المساعدة. يجب أن تتبع مجموعة التوصيل الدقيقة تصميم المنتج والمعايير المعمول بها.
مناسب للتطبيقات الداخلية والطاقة المتجددة
يتجنب التصميم الجاف زيت العزل، ويقلل من خطر الحريق، ويبسط التركيب والصيانة. وهذا يجعله مناسباً لمحطات التحويل الداخلية، وغرف التوزيع، ومزارع الرياح، ومحطات الطاقة الكهروضوئية، والمنشآت الصناعية.
5. المقارنة مع المحولات العادية
| البند |
محول التأريض المتعرج |
المحول العادي Y/Δ |
| الوظيفة الرئيسية |
إنشاء نقطة تعادل صناعية، حمل تيار التسلسل الصفري |
تحويل الجهد، نقل الطاقة |
| التشغيل الطبيعي |
بدون حمل تقريباً |
تحت حمل عادةً |
| ممانعة التسلسل الصفري |
منخفضة نسبياً |
تعتمد على هيكل القلب ونوع التوصيل |
| تطبيق ملف إخماد القوس |
مناسب في ظل الظروف الاسمية |
محدود غالباً |
| توفر نقطة التعادل |
نعم |
يعتمد على توصيل النظام |
عادةً ما تكون المحولات العادية ثلاثية الأعمدة بدون ملف تثبيت متصل بدلتا أو مسار مخصص للتدفق ذي التسلسل الصفري ذات قدرة محدودة على تيار التسلسل الصفري، ولا ينبغي استبدالها ببساطة بمحول تأريض Zig-Zag دون تحقق مفصل.
6. الملخص
يوفر محول التأريض الجاف Zig-Zag نقطة تعادل اصطناعية لأنظمة الجهد المتوسط. وهو يعمل تقريبًا بدون حمل في الظروف العادية ويوفر ممانعة منخفضة للتسلسل الصفري أثناء أعطال التأريض، مما يدعم ملفات إخماد القوس، ومقاومات تأريض نقطة التعادل، وحماية التسلسل الصفري. تشمل التوصيلات النموذجية ZNyn و ZNyn11، مع ملفات مساعدة اختيارية.
بالنسبة للمشاريع الدولية، تُستخدم المصطلحات التالية بشكل شائع:
- توصيل Zig-Zag / ملف Zig-Zag
- محول تأريض / محول تأريض
- ممانعة التسلسل الصفري
- نقطة التعادل الاصطناعية
- ملف إخماد القوس / ملف بيترسن
- مقاومة تأريض نقطة التعادل
تجدر الإشارة إلى أن محول التأريض Zig-Zag ليس محول طاقة تقليديًا. يجب تحديد سعته بناءً على تيار السعة للنظام، وتصنيف ملف إخماد القوس، وقيمة مقاومة تأريض نقطة التعادل، ومدة العطل، وحدود ارتفاع درجة الحرارة، وما إذا كان الحمل الثانوي مطلوبًا.
إذا كنت تقوم بتوريد المعدات أو مراجعة المقترحات الفنية، فإن مصنع محولات تأريض نقطة التعادل المحترف في الصين يمكنه دعم التحقق المفصل من التصميم، واختبارات المصنع، والتخصيص لأنظمة التأريض ذات الجهد المتوسط والعالي.
تسجيل الدخول
