دراسة أولية حول تكوين حماية محول التوزيع 10 كيلوفولت
1. أشكال التوصيل للوحدة الرئيسية الحلقة
1.1 تركيب الوحدة الرئيسية الحلقة
تتكون الوحدة الرئيسية الحلقة (RMU) من الأجزاء. عادةً، تحتوي على ثلاثة أجزاء على الأقل، بما في ذلك جزأين لدخول وخروج كابل الحلقة وجزء واحد لدائرة المحول.
1.2 تكوين أنماط الحماية للوحدة الرئيسية الحلقة
تستخدم كل من الأجزاء المغذية لكابل الحلقة وأجزاء مغذيات المحولات مفاتيح الحمل، عادةً مفاتيح الحمل ثلاثية المواقع ذات وظائف التوصيل والفصل والتوصيل بالأرض. كما يتم تجهيز أجزاء مغذيات المحولات بمصانع التيار ذات السعة العالية للحماية. وقد أثبتت التجربة العملية أن هذا طريقة لتوزيع الطاقة بسيطة وموثوقة واقتصادية.
1.3 خصائص تكوين الحماية للوحدة الرئيسية الحلقة
تُستخدم مفاتيح الحمل لتغيير تيارات الحمل المحددة لها. لديها خصائص مثل البساطة الهيكلية والتكلفة المنخفضة، لكنها لا يمكنها قطع تيارات القصر. تعمل مصانع التيار ذات السعة العالية كعناصر حماية ويمكنها قطع تيارات القصر. يمكن الجمع بين هذين العنصرين بشكل عضوي لتلبية متطلبات التشغيل والحماية لنظام توزيع الطاقة تحت مختلف أنماط التشغيل العادية والأعطال. يتم تحديد معلمات المقاطع الكهربائية وتصميم وتصنيع هيكلها بدقة وفقًا للمعايير.
لديها وظائف التشغيل والحماية، لذا فإن هيكلها معقد وتكلفتها عالية، مما يجعل الاستخدام الكبير غير عملي. في الوحدات الرئيسية الحلقة، يتم استخدام عدد كبير من أجهزة تركيب مفتاح الحمل ومصنع التيار الاحتياطي ذو السعة العالية. يتم تحقيق الوظائف التشغيلية والحماية للمعدات الكهربائية، والتي ليست متطابقة تمامًا، بواسطة مكونين بسيطين وغير مكلفين. أي، يتم استخدام مفتاح الحمل لإكمال عدد كبير من عمليات التحويل، بينما يتم استخدام مصنع التيار الاحتياطي ذو السعة العالية لحماية المعدات حيث نادراً ما يحدث القصر. هذا يحل المشكلة بشكل جيد، مما يتجنب استخدام المقاطع الكهربائية المعقدة والمكلفة ويحقق متطلبات التشغيل الفعلية.
لدى المقاطع الكهربائية جميع وظائف الحماية والتشغيل، لكنها باهظة الثمن.
لدى مفاتيح الحمل أداء شبه مماثل للمقاطع الكهربائية، لكنها لا يمكنها قطع تيارات القصر.
يمكن لمزيج مفتاح الحمل ومصنع التيار الاحتياطي ذو السعة العالية قطع تيارات القصر. سعة القطع لدى بعض المصانع حتى أعلى من تلك الخاصة بالمقاطع الكهربائية. لذلك، فإن استخدام هذا المزيج ليس أقل فعالية من استخدام المقاطع الكهربائية، ولكن يمكن تخفيض التكلفة بشكل كبير.
1.4 مزايا مزيج مفتاح الحمل ومصنع التيار الاحتياطي ذو السعة العالية
لدى مزيج مفتاح الحمل ومصنع التيار الاحتياطي ذو السعة العالية المزايا التالية:
1.4.1 أداء جيد في تبديل المحولات الخالية من الحمل
معظم الأحمال في الوحدات الرئيسية الحلقة هي محولات توزيع. عادةً، لا تتعدى السعة 1250 كيلو فولت أمبير، وفي حالات نادرة تصل إلى 1600 كيلو فولت أمبير. يكون التيار الخالي للمحول التوزيعي حوالي 2% من التيار المحدد، والتيار الخالي للمحولات التوزيعية الأكبر يكون أصغر. عند تبديل الوحدة الرئيسية الحلقة للتيارات الصغيرة للمحولات الخالية من الحمل، فإن أدائها جيد ولا ينتج عنها فولتية زائدة عالية.
1.4.2 حماية فعالة للمحولات التوزيعية
خاصة بالنسبة للمحولات المغمورة بالنفط، فإن استخدام مفتاح الحمل مع مصنع التيار الاحتياطي ذو السعة العالية أكثر فعالية من استخدام المقاطع الكهربائية. في بعض الأحيان، قد لا توفر الأخيرة حماية فعالة. تظهر المعلومات ذات الصلة أنه عندما يتعرض المحول المغمور بالنفط لعطل قصر، يرتفع الضغط الناجم عن القوس الكهربائي، وتستحوذ الفقاعات المتكونة من تبخير النفط على المساحة التي كانت تنتمي للنفط. سيقوم النفط بنقل الضغط إلى خزان المحول. مع استمرار القصر، يزداد الضغط بشكل أكبر، مما يؤدي إلى تشوه وتشقق الخزان.
لتلافي تلف الخزان، يجب إزالة العطل خلال 20 مللي ثانية. إذا تم استخدام المقاطع الكهربائية، بسبب وجود حماية تتابعية، بالإضافة إلى وقت تشغيلها الخاص ووقت إطفاء القوس، فإن وقت الفتح الكلي عادةً لا يقل عن 60 مللي ثانية، مما لا يوفر حماية فعالة للمحول. ومع ذلك، فإن مصنع التيار الاحتياطي ذو السعة العالية لديه وظيفة القطع السريع. مع وظيفة تقييد التيار، يمكنه إزالة العطل وتحديد تيار القصر خلال 10 مللي ثانية، مما يوفر حماية فعالة للمحول. لذلك، يجب استخدام مصانع التيار الاحتياطية ذات السعة العالية لحماية المعدات الكهربائية قدر الإمكان بدلاً من المقاطع الكهربائية. حتى لو كان الحمل هو محول جاف، فإن حماية المصانع تعمل بسرعة وأفضل من استخدام المقاطع الكهربائية.
1.4.3 فيما يتعلق بالتوفيق بين حماية التتابع
في معظم الحالات، لا يوجد حاجة لاستخدام المقاطع الكهربائية في الوحدة الرئيسية الحلقة. هذا لأن إعدادات حماية المقاطع الكهربائية في بداية شبكة التوزيع الحلقة (أي مقاطع التغذية 10 كيلو فولت في محطة توزيع 110 كيلو فولت أو 220 كيلو فولت) تكون عادةً كالتالي: زمن الحماية الفورية هو 0 ثانية، زمن حماية الزائد في التيار هو 0.5 ثانية، وزمن حماية التسلسل الصفر هو 0.5 ثانية. إذا تم استخدام المقاطع الكهربائية في الوحدة الرئيسية الحلقة، حتى لو كان زمن الإعداد للتشغيل هو 0 ثانية، فمن الصعب ضمان أن يقوم المقاطع الكهربائية في الوحدة الرئيسية الحلقة، وليس المقاطع الكهربائية العليا، بأول عمل.
1.4.4 يمكن لمصنع التيار الاحتياطي ذو السعة العالية توفير حماية للمعدات التابعة
مثل المحولات الجهدية، الكابلات، وما إلى ذلك. يمكن أن يكون نطاق حماية مصنع التيار الاحتياطي ذو السعة العالية من أدنى تيار ذوبان (عادة 2-3 مرات التيار المحدد للمصنع) إلى أقصى سعة قطع. منحنى الزمن-التيار لمصنع التيار المحدود عادةً منحنى زمني عكسي حاد. بعد حدوث القصر، يمكنه الذوبان وإزالة العطل في وقت قصير جداً. إذا تم استخدام المقاطع الكهربائية للحماية، فإنه سيتم زيادة متطلبات الاستقرار الحراري للأجزاء الكهربائية الأخرى مثل الكابلات والمحولات الجهدية وملحقات المحولات، مما يزيد من تكلفة المعدات الكهربائية وتكلفة المشروع. هنا، يجب الإشارة إلى أنه عند استخدام مزيج مفتاح الحمل ومصنع التيار الاحتياطي ذو السعة العالية، يجب أن يكون هناك تناسق جيد بينهما. عندما لا يذوب المصنع في الثلاث مراحل، يجب أن يقوم ضارب المصنع بإسقاط مفتاح الحمل لمنع التشغيل أحادي المرحلة.
2. أشكال التوصيل للغرف الكهربائية ذات الجهد العالي للمستخدمين النهائيين
يحدد المعيار GB14285 - 1993 "الكود التقني لأجهزة الحماية التتابعيّة والأجهزة الآلية الآمنة" أنه عند اختيار جهاز الحماية المغذٍ للمحول التوزيعي، عندما تكون السعة مساوية لـ 800 كيلو فولت أمبير أو أكبر، يجب اختيار مقاطع كهربائية مع أجهزة حماية تتابعيّة. يمكن فهم هذا التنظيم بناءً على احتياجات الجانبين التاليين:
عندما تصل سعة المحول التوزيعي إلى 800 كيلو فولت أمبير وما فوق، في الماضي، كان معظمها محولات مغمورة بالنفط ومجهزة بمشغلات غاز. يمكن استخدام المقاطع الكهربائية للتعاون مع مشغلات الغاز لحماية المحول بشكل فعال.
بالنسبة للمستخدمين الذين تتجاوز سعة أجهزتهم 800 كيلو فولت أمبير، وبسبب أسباب مختلفة، قد يسبب عطل التوصيل أحادي المرحلة تشغيل حماية التسلسل الصفر، مما يؤدي إلى فصل المقاطع الكهربائية والعزل العطل، بحيث لا يتأثر التغذية الطبيعية للمستخدمين الآخرين. بالإضافة إلى ذلك، يحدد المعيار بوضوح أنه حتى إذا لم يصل المحول الواحد إلى هذه السعة، ولكن إذا بلغت السعة الإجمالية للمحولات التوزيعية للمستخدم 800 كيلو فولت أمبير، يجب أيضًا تلبية هذا الشرط. حالياً، يعتبر نظام التوصيل لغرف المعدات الكهربائية ذات الجهد العالي للمستخدمين الأساسي، ويمكن استنتاج طرق توصيل أخرى مثل خطوط التغذية الأساسية والاحتياطية أو خطوط التغذية المزدوجة مع تقسيم الحافلة.
3. الخلاصة
تشمل تكوينات الحماية لمحولات التوزيع 10 كيلو فولت المقاطع الكهربائية ومفاتيح الحمل أو مفاتيح الحمل مع مصانع التيار. بالنظر إلى العوامل التقنية والأداء الاقتصادي وإدارة التشغيل بشكل شامل، سواء في الوحدة الرئيسية الحلقة أو وحدة توزيع الطاقة ذات الجهد العالي للمستخدمين النهائيين، يمكن أن يقدم تكوين مفتاح الحمل مع مصنع التيار الاحتياطي ذو السعة العالية تيار الحمل المحدد وكذلك قطع تيارات القصر ولديه أداء تبديل المحولات الخالية من الحمل، مما يمكنه حماية المحولات التوزيعية بشكل فعال. لذا، يُنصح باستخدام تكوين مفتاح الحمل مع مصنع التيار الاحتياطي ذو السعة العالية كنمط حماية لحماية محولات التوزيع.
