مقارنة بين أنواع مختلفة من المفاتيح المثبتة على الأعمدة بجهد 10 كيلوفولت (الفصل، مفتاح الحمل، قاطع الدائرة، والصمام القاطع)

1. ما هو المحول المثبت على القطب؟
   جهاز تبديل ميكانيكي مثبت على أعمدة الكهرباء الخارجية في خطوط التوزيع الجوية بـ 10 كيلوفولت، يستخدم في شبكات التوزيع الريفية والضواحي. يتم تصميمه لفصل وتوصيل وتوجيه تيار الحمل وتيار العطل.
   عادة ما يتكون المحول المثبت على القطب من جسم المحول مع المستشعرات + وحدة النهاية للخط (FTU). المحولات المذكورة أدناه تندرج تحت فئة المحولات الفاصلة المثبتة على الأعمدة.

2. تصنيف المحولات المثبتة على الأعمدة
يمكن تصنيف المحولات المثبتة على الأعمدة من عدة أبعاد. الأساليب الأساسية للتصنيف والخصائص هي كالتالي:

حسب قدرة الانقطاع:

• أ. المحول الفاصل المثبت على القطب (الفاصِل): لا يمتلك قدرة على إطفاء القوس الكهربائي؛ لا يمكنه فتح أو غلق التيار الطبيعي للحمل. لديه نقطة انقطاع مرئية (فجوة عازلة). الغرض الرئيسي منه هو عزل الخطوط لضمان السلامة أثناء الصيانة.
• ب. محول الحمل المثبت على القطب: يمتلك قدرة أساسية على إطفاء القوس الكهربائي؛ يمكنه فتح وحمل وفصل التيار الطبيعي للحمل (≤630A). يمكنه حمل ولكنه لا يمكنه فصل تيار العطل.
• ج. المحول القاطع المثبت على القطب: يمتلك قدرة قوية على إطفاء القوس الكهربائي؛ يمكنه فتح وحمل وفصل التيار الطبيعي للحمل (≤630A) وتيار العطل (≥20kA).
• د. المحول المصهر المثبت على القطب (المصهر القابل للسقوط): الوظيفة الأساسية هي فصل تيار القصر؛ يستخدم لحماية الخطوط من القصر.

3. المحول الفاصل المثبت على القطب (الفاصِل)
يُعرف أيضًا باسم "الفاصِل ذو السكين العازلة"، وهو جهاز تحكم بدون آلية لإطفاء القوس الكهربائي. الوظيفة الأساسية له هي عزل مصدر الطاقة لضمان صيانة آمنة للمعدات الكهربائية الأخرى. لا يُسمح بالتشغيل تحت الحمل (يمكنه فقط فتح وإغلاق الدوائر ذات القوة المنخفضة تحت ظروف محددة). إنه أحد أكثر الأجهزة استخدامًا وتشغيلًا في التبديل العالي الجهد.

3.1 الاستخدامات الأساسية

• قطع التيار عن معدات الخط لأغراض الصيانة وإيجاد الأعطال واختبار الكابلات وإعادة تكوين وضعيات التشغيل.
• بعد فتحه، يقوم بعزل المعدات المعينة للصيانة عن الخط الحي، مما يخلق فجوة عازلة موثوقة ويوفر "إشارة واضحة للفصل المرئي" لضمان سلامة الموظفين.
• يستخدم كمحول فاصل بين الخطوط الجوية وممتلكات المستخدم، أو بين خطوط الكابلات والخطوط الجوية.
• يتم تركيبه على جانب واحد أو كلا الجانبين من محول الحمل المتصل لتسهيل إيجاد الأعطال واختبار الكابلات وصيانة/استبدال محول الحمل المتصل.

3.2 الخصائص الرئيسية

• المزايا: تكلفة منخفضة، بنية بسيطة، متانة عالية.
• القيود: لا يمكن تشغيله تحت الحمل المحدد/الثقيل؛ لا يمكنه فصل أو توصيل تيار الحمل وتيار القصر.
• إجراء التشغيل: للتشغيل: "أغلق الفاصِل أولاً، ثم أغلق المحول القاطع/محول الحمل." للإيقاف: "افتح المحول القاطع/محول الحمل أولاً، ثم افتح الفاصِل."
• الظروف الخاصة المسموح بها: يمكنه توصيل/فصل تيار التغذية لمحوّلات فارغة (≤2A) وتيار السعة لخطوط فارغة (≤5A).
• المعلمات الفنية: عادةً، التيار القممي المقاوم (الثبات الديناميكي) ≤40kA (يجب التحقق منه عند الاختيار). العمر التشغيلي الميكانيكي حوالي 2000 دورة.

4. محول الحمل المثبت على القطب
مزود بجهاز إطفاء بسيط للقوس الكهربائي، يمكنه فتح وإغلاق الدوائر تحت الحمل. يمكنه فصل بعض تيارات الحمل والتحميل الزائد ولكنه لا يمكنه فصل تيارات القصر. يجب استخدامه بالتسلسل مع المصهر العالي الجهد (الذي يفصل تيار القصر). وظيفته تقع بين الفاصِل والمحول القاطع. الاستخدامات الأساسية هي تقسيم الخطوط والعزل عند الأعطال.

4.1 أنواع شائعة وخواصها

4.2 خصائص الهيكلية للمنتجات الرئيسية

• محول الحمل الفراغي: نوع ثلاثي الأطوار في خزان مشترك، مزود بميكانيكية تشغيل VSP5 الكهرومغناطيسية/النابض. يمكن أن يكون به محولات تيار داخلية (CTs) وفجوات عازلة. يدعم خروجات الكابل/الطرف. يمكن تركيبه معلقًا أو مستقرًا.
• محول الحمل SF₆: نوع ثلاثي الأطوار في خزان مشترك. يمكن أن يكون به محولات تيار داخلية (CTs). جهاز عزل خارجي اختياري. يدعم خروجات الكابل/الطرف. يمكن تركيبه معلقًا أو مستقرًا.

5. المحول القاطع المثبت على القطب
جهاز تبديل ذي قدرة كاملة على إطفاء القوس الكهربائي. يمكنه فتح وحمل وفصل التيار الطبيعي للدائرة، ويمكنه حمل وفصل التيارات غير الطبيعية للدائرة (التحميل الزائد، القصر) خلال فترة زمنية محددة. وظيفته تعادل مزيجًا من "المحول المدمج + جهاز الحماية الحرارية فوق/دون الحرارة". المحولات القاطعة المثبتة على الأعمدة تُعرف أيضًا باسم "المحولات القاطعة ذات إعادة الإغلاق التلقائي" أو "المحولات القاطعة ذات إعادة الإغلاق التلقائي". تم تركيبها على الأعمدة وهي المعدات الأساسية للحماية والتحكم في أقسام شبكة التوزيع.

5.1 الاستخدامات الأساسية

• تقسيم وتبديل وتحكم وحماية أقسام خطوط التوزيع؛ قادرة على فصل وإغلاق تيارات القصر بشكل نشط.
• تستخدم عادة لفتح وإغلاق الخطوط؛ أثناء الأعطال، تقوم بفصل الخطوط المعيبة تلقائيًا أو يدويًا (عبر أجهزة الحماية بالترابط).
• تُثبت في نقاط التحديد المسؤولة على خطوط 10 كيلوفولت الجوية؛ يمكنها إزالة أعطال الأرضية الأحادية تلقائيًا وعزل أعطال القصر. جهاز أساسي لتطوير التحكم الآلي في التوزيع.

5.2 التصنيف والمنتجات الرئيسية
يتم تصنيفه حسب الوسط المطفئ للقوس الكهربائي: المحول القاطع النفطي (معظمًا متقادم)، المحول القاطع SF₆، المحول القاطع الفراغي (التيار الحالي الرئيسي).
المحولات القاطعة الفراغية الذكية الخارجة عالية الجهد هي الخيار المفضل حالياً لخطوط التوزيع، وتشمل:

• الوظائف: كشف الأعطال، التحكم بالحماية، القدرات التواصلية.
• طرق التشغيل: يدوي، كهربائي، عن بعد، تشغيل عن بعد عبر الكمبيوتر الرئيسي.
• التكوين: الجسم + ميكانيكية التشغيل + المتحكم (قد يشمل فاصِلًا داخليًا).
• المركبات الاختيارية: محول التيار (CT)، محول التيار الصفر (ZCT)، محول الجهد (PT).

5.3 أنواع فرعية للمحول القاطع الفراغي

• محول القاطع الفراغي المعزول بـ SF₆: إطفاء القوس الكهربائي بالفراغ + عزل بـ SF₆. ثلاثة أطوار في خزان مشترك. ميكانيكية التشغيل بالنابض. يمكن أن يكون به محولات تيار داخلية (CTs). جهاز عزل خارجي اختياري. تركيب معلق أو مستقر.
• محول القاطع الفراغي المعزول بالهواء: إطفاء القوس الكهربائي بالفراغ + عزل بالهواء. ثلاثة أطوار صلبة. ميكانيكية التشغيل بالنابض أو المغناطيس الدائم. محولات تيار خارجية. جهاز عزل خارجي اختياري. تركيب مستقر.

6. المصهر القابل للسقوط
يُعرف أيضًا باسم "المصهر القابل للسقوط"، وهو الأكثر استخدامًا في الحماية من القصر للخطوط الفرعية ومحوّلات التوزيع في شبكات التوزيع بـ 10 كيلوفولت. هو اقتصادي وسهل التشغيل ومناسب للبيئة الخارجية. يستخدم على نطاق واسع لحماية وتشغيل عمليات التبديل على خطوط 10 كيلوفولت والجانب الأولي لمحوّلات التوزيع.

6.1 الاستخدامات الأساسية

• يتم تركيبه على خطوط التوزيع الفرعية بـ 10 كيلوفولت: يحد من نطاق انقطاع الكهرباء. يقدم وظيفة الفاصِل بسبب فجوة الفصل المرئية، مما يخلق بيئة آمنة للصيانة.
• يتم تركيبه لمحوّلات التوزيع: يعمل كحماية رئيسية للمحوّلات، مما يحميها من تأثيرات التحميل الزائد والقصر.

6.2 التركيب والهيكل

• موقع التركيب: يمكن تركيبه على الجانب المصدر لمحول الحمل (الأفضل عندما لا تحتاج المصهرات إلى استبدال متكرر، يسمح لمحول الحمل بعزل الجهد) أو على الجانب الحمل.
• المكونات الأساسية: العازل، القاعدة الداعمة السفلية، جهة الاتصال المتحركة السفلية، جهة الاتصال الثابتة السفلية، لوحة التركيب، جهة الاتصال الثابتة العلوية، جهة الاتصال "الفم البطريقي"، جهة الاتصال المتحركة العلوية، أنبوب المصهر.

7. الفروقات الأساسية بين المحولات المثبتة على الأعمدة
تتمثل الفروقات الرئيسية بين المحولات المثبتة على الأعمدة في ثلاثة أبعاد رئيسية: قدرة إطفاء القوس الكهربائي، أنواع التيارات القابلة للانقطاع، ووظيفة الحماية. المقارنة التفصيلية أدناه:

ملخص

• الفاصِل (الفاصِل): يفصل فقط تيار النظام بدون حمل؛ يوفر "نقطة فصل مرئية" للصيانة الآمنة.
• محول الحمل: يفصل تيار الحمل الطبيعي، وليس تيار العطل؛ يتطلب المصهر للحماية من الأعطال.
• المحول القاطع: يفصل تيار الحمل الطبيعي وتيار العطل؛ يتطلب التنسيق مع جهاز الحماية بالترابط؛ الجهاز الرئيسي لحماية شبكة التوزيع.
• المصهر القابل للسقوط: يفصل تيار القصر وتيار التحميل الزائد بشكل خاص؛ يوفر حماية بسعر منخفض للخطوط الفرعية والمحوّلات.