تطبيق محولات الصناديق في شبكات التوزيع

مبدأ الكهرباء وهياكل محطات التحويل المثبتة على القاعدة

يظهر مخطط الرسم البياني الكهربائي لمحطة التحويل المثبتة على القاعدة في الشكل 1.

التركيب البنيوي:

تتكون محطة التحويل المدمجة الأمريكية الأسلوبية المثبتة على القاعدة بشكل أساسي من محول مثبت على القاعدة، مقسم إلى قسمين أمامي وخلفي:

• القسم الأمامي (خزانة التوصيل): يحتوي على كتل الطرفية ذات الجهد العالي والمنخفض، ومفتاح الحمل ذو الجهد العالي، والمصانع القابلة للتركيب، ومقبض تشغيل جهاز تغيير الجهد العالي، ومؤشر الضغط، ومؤشر مستوى الزيت، ومؤشر درجة حرارة الزيت، وغيرها.

• القسم الخلفي (خزان الزيت والمبردات): يضم نواة المحول، ولفائفه، ومفتاح الحمل ذو الجهد العالي، والمصانع القابلة للتركيب داخل خزان زيت مغلق تماماً. عادة ما تتبنى نواة المحول تصميماً ثلاثي الأطوار بخمسة أرجل، يمكن أن يكون لفائف أو صفائح من السيليكون الصلب المبرد بالحرارة المرتبة بطريقة معينة أو صفائح سبيكة غير بلورية عالية الكفاءة. تستخدم اللفائف ذات الجهد المنخفض هيكل شريط فويل، مما يعزز مقاومة المحول للتيارات القصيرة، والصدمات الكهربائية، والحمولات الزائدة. مجموعة الربط هي Dyn11.

• الهيكل المغلق: يضمن التصميم المغلق الكامل للخزان الحماية. وتتوفر مفاتيح الحمل المغمورة بالزيت بأكثر من نوع لتلبية متطلبات أنظمة التوزيع الإشعاعية أو الحلقة الرئيسية.

حماية وهياكل محطات التحويل المثبتة على القاعدة الأمريكية الأسلوبية

تحمي محطات التحويل المثبتة على القاعدة الأمريكية الأسلوبية بواسطة رابط سلسلة بين حامي المصباح الاحتياطي والمصباح القابل للتركيب. يعمل حامي المصباح الاحتياطي فقط عند حدوث عطل في محطة التحويل المثبتة على القاعدة، مما يحمي الخط ذي الجهد العالي. ينفجر المصباح القابل للتركيب، الذي يحتوي على مصباحين حسسين، عند حدوث أعطال قصيرة الدائرة، أو حمولات زائدة، أو درجات حرارة زيت مرتفعة على الجانب الثانوي. تعتبر هذه طريقة حماية اقتصادية، موثوقة، وسهلة التشغيل.

يتم تجهيز طرفيات الجهد العالي لمحطة التحويل المثبتة على القاعدة بمآخذ الأكمام، وأدوات توصيل الأكمام ذات العبور الواحد، وأدوات توصيل الكابلات ذات الأكمام ذات الزاوية (المقوسة) القادرة على التعامل مع حمل يصل إلى 200 أمبير. يتم تغليف الأجزاء الحية داخل العوازل، مما يخلق بنية مغلقة تماماً حيث لا تكون سطح الطرفية مشحونة، مما يضمن السلامة الشخصية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تركيب حامي الصواعق المركب المعزول بالكامل والمعدني المؤكسد على الأكمام العازلة ذات الزاوية. يعتبر هذا الحامي مغطى تماماً، ومعزول بالكامل، وقابل للتوصيل والتشغيل، مما يضمن السلامة ويقوم بتيسير التركيب السهل. يمكن أيضاً إضافة ملحقات مثل مؤشرات الحياة والمؤشرات المعيبة.

خصائص المحولات المثبتة على القاعدة

تعتبر المحولات المثبتة على القاعدة، وهي نوع جديد من المحولات المستخدمة على نطاق واسع في السنوات الأخيرة، مميزة بموثوقية التزويد بالطاقة، والهيكل المعقول، والتثبيت السريع والمرن، والتشغيل السهل، والحجم الصغير، والتكلفة المنخفضة. يمكن استخدامها في الهواء الطلق وفي الداخل، وبالتالي فهي قابلة للتطبيق على نطاق واسع في سيناريوهات مختلفة مثل المناطق الصناعية، والمجتمعات السكنية، والمراكز التجارية، والمباني الشاهقة. مقارنة بمحطات التحويل المحلية المثبتة على القاعدة، فإن محطات التحويل المثبتة على القاعدة الأمريكية الأسلوبية تتميز بالميزات والخصائص التالية:

• الحجم الصغير: حجمها حوالي ثلث حجم محطات التحويل المحلية المثبتة على القاعدة بنفس الطاقة.

• المغلق والعازل بالكامل: مع الهيكل المغلق والعازل بالكامل، لا تحتاج إلى مسافات عازلة، مما يضمن السلامة الشخصية ويجعلها مناسبة لبيئات توزيع الطاقة تحت الأرض.

• التطبيق المتعدد: يمكن استخدامها في التطبيقات الإشعاعية والطرفية، مع تحويل سهل، مما يعزز موثوقية التزويد بالطاقة.

• القدرة القوية على تحمل الحمولات الزائدة: يمكنها تحمل حمل زائد بضعف القيمة المحددة لمدة ساعتين أو 1.6 مرة لمدة سبع ساعات دون التأثير على عمر الخدمة.

• الخسائر المنخفضة: خسائرها أقل من تلك الموجودة في المحولات المحلية S₉.

• أدوات توصيل الكابلات المرنة: يمكن لوسائل توصيل الكابلات التعامل مع تيار حمل يصل إلى 200 أمبير. في الحالات الطارئة، يمكن أن تعمل كمفاتيح حمل ولديها خصائص مفاتيح الفصل، مما يوفر تشغيلاً مريحاً ومرناً.

• حماية المصباح المزدوج: استخدام حماية المصباح المزدوج يقلل من تكاليف التشغيل. المصباح في المصباح القابل للتركيب هو مزدوج الحساسية (للحرارة والتيار).

• زيت نقطة الانفجار العالية: باستخدام زيت نقطة الانفجار العالية (زيت R-TEMP بدرجة انفجار تبلغ 312 درجة مئوية)، يمكن وضعها داخل المباني دون خطر الحريق.

• مقاومة التآكل: يتم تصميم الجسم المحول ضد التآكل ومعالجته بطلاء خاص، مما يجعله مناسبًا لبيئات صعبة مختلفة، مثل المناطق التي تشهد عواصف متكررة وتلوثاً عالياً.

• الأداء الكهربائي الممتاز: بفضل الاتصال Δ/Υ والهيكل الثلاثي الأطوار ذو الخمسة أرجل، لديها مزايا متميزة مثل جودة الجهد العالية، والنقطة المحايدة المستقرة، وعدم تسخين الجسم، والضوضاء المنخفضة، والأداء الجيد في حماية الصواعق.

• حفظ الأرض: عادة ما يتم وضعها في أحزمة خضراء، مما يوفر المساحة التي كانت ستستخدم لبناء غرف توزيع الطاقة، مما يحسن استخدام الأرض بشكل فعال.

تطبيقات المحولات المثبتة على القاعدة
اختيار المحولات المثبتة على القاعدة

• اختيار السعة: يشمل تحديد السعة عوامل مثل الحمل، والاستثمار، والخسائر، وعمر الخدمة. عادة، بناءً على تلبية الحمل الأقصى مع هامش، يتم إجراء مقارنة اقتصادية وتقنية بين المحولات ذات السعات المتشابهة لاختيار محول التوزيع الذي يمتلك أقل تكلفة ملكية إجمالية. السعات المحددة لمحطات التحويل المثبتة على القاعدة الأمريكية الأسلوبية تشمل 150، 225، 300، 500، 750، 1000، 1500، و2000 كيلوفولت أمبير.

• اختيار النوع: تنقسم محطات التحويل المثبتة على القاعدة إلى نوع الطرفية ونوع الحلقة الرئيسية، والتي تحدد أساساً بناءً على نوع مفتاح الحمل.

• موقع التثبيت: هناك نوعان من الزيوت العازلة في محطات التحويل المثبتة على القاعدة. الأول هو الزيت المعدني الشائع، مثل زيت المحول المحلي رقم 25؛ والآخر هو زيت R-TEMP (زيت نقطة الانفجار العالية بدرجة انفجار تبلغ 312 درجة مئوية). يمكن استخدام محطات التحويل المثبتة على القاعدة المملوءة بزيت R-TEMP (مع علامة واضحة على الجانب ذو الجهد المنخفض) داخل المباني، بينما لا يمكن استخدام تلك المملوءة بالزيت الشائع.

• التخصيص على الجانب ذو الجهد المنخفض: عادة ما لا تأتي محطات التحويل المثبتة على القاعدة الأمريكية الأسلوبية مع حماية الفروع وقياسات الجانب ذو الجهد المنخفض. ولكن يمكن إضافة مفاتيح حماية الفروع، وأدوات القياس، وأجهزة التعويض على الجانب ذو الجهد المنخفض وفقاً لمتطلبات المستخدم.

مثال على التطبيق الهندسي

اختارت وحدة في منطقة كونمينغ الحضرية، التي تم بناء مباني سكنية ومكاتب جديدة فيها، محولاً مثبتاً على القاعدة من شركة COOPER الأمريكية. نموذج المحول هو PMT-LO-500، بسعة محددة تبلغ 500 كيلوفولت أمبير وبجهد محدد يبلغ 10 كيلوفولت/0.4 كيلوفولت. على الجانب ذو الجهد المنخفض، تم إضافة ثلاثة محولات تيار، ومقياس جهد واحد، وثلاثة مقاييس تيار، وأربع مفاتيح هوائية لتحميل الفروع وفقاً لمتطلبات المستخدمين وإدارة التزويد بالطاقة. تم تثبيت صناديق الفروع الكهربائية المغلقة والعازلة بالكامل من COOPER التي يمكنها تحمل أي بيئة قاسية والسماح بالتوصيل والفصل تحت الحمل على جانبي محطة التحويل المثبتة على القاعدة لتزويد كل مبنى بالطاقة. تم وضع محطة التحويل المثبتة على القاعدة وصناديق الفروع في الحزام الأخضر، مما يتناغم بشكل جيد مع البيئة. بعد أكثر من عام من التشغيل، أفادت إدارة التزويد بالطاقة والمستخدمون بنتائج جيدة.

الاحتياطات عند الاستخدام

عند اختيار واستخدام محطات التحويل المثبتة على القاعدة، يجب الانتباه لنوع محطة التحويل المثبتة على القاعدة، ونوع مفتاح الحمل، ومتطلبات المستخدمين لأجهزة القياس ذات الجهد المنخفض.

• أنواع محطات التحويل المثبتة على القاعدة: هناك نوع الحلقة الرئيسية ونوع الطرفية. بالنسبة لنوع الحلقة الرئيسية من محطات التحويل المثبتة على القاعدة، يمكن تحويل مفتاح الحمل لتزويد الجهد العالي للطرف الآخر.

• أنواع مفاتيح الحمل: تنقسم مفاتيح الحمل إلى نوع ثنائي الموضع، ونوع ثلاثي الموضع، ونوع رباعي الموضع. لكل نوع موضع عدة أشكال. على سبيل المثال، يتضمن نوع الرباعي الموضع T-type و Y-type، وكلاهما يمكن استخدامه لتزويد الطاقة المزدوج. يمكن استخدام T-type في محطات التحويل المثبتة على القاعدة الحلقة الرئيسية، بينما يمكن استخدام Y-type فقط في محطات التحويل المثبتة على القاعدة الطرفية.

• فحص المصباح القابل للتركيب في محطات التحويل المثبتة على القاعدة الجديدة: عند فحص المصباح القابل للتركيب في محطات التحويل المثبتة على القاعدة الجديدة، يجب ملاحظة ما إذا كان مؤشر الضغط في محطة التحويل المثبتة على القاعدة يشير إلى الصفر. إذا لم يشير مؤشر الضغط إلى الصفر، يجب تبديل صمام التفريغ لإخراج الهواء أولاً قبل توصيل أو فصل المصباح. وإلا، قد ينفجر زيت المحول.

الخاتمة

تعتبر المحولات المثبتة على القاعدة معدات كهربائية ضرورية لإعادة تجهيز شبكات الطاقة الحضرية، وتطوير العقارات، وبناء تزويد الطاقة السكني. أصبحت محطات التحويل المثبتة على القاعدة الأمريكية الأسلوبية الخيار الأول لمحولات توزيع الطاقة الحضرية بسبب ميزاتها الفريدة وأسعارها المماثلة للمثيلات المحلية. بفضل سهولة استخدامها ومزاياها العديدة، حظيت باستحسان كبير من المجتمع والمستخدمين، وأصبحت اتجاهاً للتطوير لمحطات التحويل الصغيرة الحجم في المناطق الحضرية.