سیستم الکتریکی حلقهای: مزایا و معایب
سیستم الکتریکی حلقهای یک توپولوژی رایج برای شبکههای توزیع، به ویژه در سیستمهای توزیع برق با ولتاژ متوسط و کم است. این سیستم چندین بار یا نقاط توزیع را در یک حلقه بسته متصل میکند تا برق توزیع شود. زیرا مزایا و معایب سیستم الکتریکی حلقهای آورده شدهاند:
I. مزایا
قابلیت اطمینان بالا
تامین برق مازاد: سیستم حلقهای دو مسیر برای تامین برق دارد. حتی اگر یک بخش از کابل یا تجهیزات قطع کننده خراب شود، برق همچنان میتواند از طریق مسیر دیگر به بارهای پاییندست تامین شود. این افزونگی به طور قابل توجهی قابلیت اطمینان و پیوستگی تامین برق را افزایش میدهد.
کاهش محدوده قطع برق: وقتی خطا در یک بخش رخ میدهد، فقط آن بخش باید جدا شود، که تأثیر آن بر بخشهای دیگر سیستم را کاهش میدهد و محدوده قطع برق را کاهش میدهد.
توزیع بار انعطافپذیر
سهولة گسترش: سیستم حلقهای اجازه میدهد که بارها یا نقاط توزیع جدید در هر نقطهای از حلقه اضافه شوند بدون اینکه ثبات سیستم موجود به طور قابل توجهی تحت تأثیر قرار گیرد. این موضوع آن را برای گسترش یا بازسازی بسیار انعطافپذیر میکند.
تعادل بار: چون جریان میتواند در هر دو جهت حول حلقه حرکت کند، به بهترین نحو بار را در بخشهای مختلف توزیع میکند و از بار بیش از حد در یک طرف جلوگیری میکند.
کاهش فروپاشی ولتاژ
تامین دو مسیری: جریان میتواند از دو جهت به بار وارد شود، که باعث کاهش بار جریان روی خط واحد میشود و بنابراین فروپاشی ولتاژ کاهش مییابد. این مورد به ویژه برای توزیع در فواصل طولانی مهم است و کیفیت ولتاژ بهتری را برای کاربر نهایی تضمین میکند.
کاهش جریان کوتاهمداری
اثر محدود کننده جریان: در برخی موارد، سیستم حلقهای میتواند طراحی شود تا جریانهای کوتاهمداری را محدود کند. به عنوان مثال، استفاده از فیوزهای محدود کننده جریان یا انتخاب اندازه مناسب کابل میتواند تأثیر جریانهای کوتاهمداری بر تجهیزات را به طور موثر کاهش دهد.
نگهداری آسان
جدا کردن محلی: وقتی نگهداری یا بازرسی یک بخش خاص لازم است، فقط دو سوئیچ در آن بخش باید باز شوند، که باعث میشود بقیه سیستم عملیاتی بماند. این موضوع نگهداری را آسانتر میکند و اختلال را به حداقل میرساند.
II. معایب
سرمایهگذاری اولیه بالاتر
کابلها و تجهیزات قطع کننده اضافی: در مقایسه با سیستم توزیع شعاعی، سیستم حلقهای نیاز به کابلها و تجهیزات قطع کننده بیشتری برای تشکیل حلقه بسته دارد، که هزینههای اولیه ساخت را افزایش میدهد.
پیکربندی محافظ پیچیده: برای تضمین عملکرد ایمن، سیستم حلقهای اغلب نیاز به دستگاههای محافظ رلهای پیچیدهتر و سیستمهای کنترل خودکار برای مدیریت شرایط خطا دارد. این دستگاهها نیز هزینههای بالاتری دارند.
پیدا کردن محل خطا پیچیده
جریان چندمسیری: با جریان عبوری از مسیرهای چندگانه در حلقه، تعیین دقیق محل خطا میتواند چالشبرانگیز باشد. در سیستمهای حلقهای بزرگ، این موضوع میتواند زمان مورد نیاز برای یافتن محل خطا را افزایش دهد و کارایی تعمیرات را تحت تأثیر قرار دهد.
سختی در هماهنگی محافظ: دستگاههای محافظ رلهای در سیستم حلقهای باید به طور دقیق هماهنگ شوند تا از عملکرد غیرصحیح یا عدم عملکرد جلوگیری شود. اگر تنظیمات صحیح نباشند، خطاها میتوانند افزایش یابند یا به موقع جدا نشوند.
محدودیتها در عملکرد حلقه باز
تامین یکطرفه: در عمل، سیستمهای حلقهای اغلب در حالت حلقه باز (یعنی فقط یک کلید قطع کننده بسته است) عمل میکنند تا تنظیمات محافظ را سادهتر کرده و جریانهای کوتاهمداری را کاهش دهند. در این حالت، سیستم به طور اساسی به یک سیستم توزیع شعاعی تبدیل میشود و برخی از مزایای تامین مازاد خود را از دست میدهد.
بار نامتوازن: در عملکرد حلقه باز، جریان فقط از یک طرف به بار وارد میشود، که میتواند باعث بار نامتوازن در بخشهای مختلف حلقه شود و تأثیرات منفی بر پایداری و کارایی سیستم داشته باشد.
چالشها در عملکرد حلقه بسته
افزایش جریانهای کوتاهمداری: وقتی سیستم حلقهای در حالت حلقه بسته عمل میکند، جریانهای کوتاهمداری میتوانند به طور قابل توجهی افزایش یابند، به ویژه وقتی چندین منبع تامین برق به صورت همزمان تامین میکنند. این موضوع نیاز به تجهیزات قطع کننده با ظرفیت قطع بالاتر دارد، که پیچیدگی و هزینه انتخاب تجهیزات را افزایش میدهد.
تنظیمات محافظ پیچیده: در عملکرد حلقه بسته، دستگاههای محافظ در سیستم حلقهای باید مجدداً تنظیم شوند تا الگوهای جدید جریان را پوشش دهند. تنظیمات نادرست میتواند باعث عملکرد غیرصحیح یا عدم عملکرد دستگاههای محافظ شود و ایمنی سیستم را به خطر بیاندازد.
نیازهای بالا برای ارتباطات و خودکارسازی
نیاز به نظارت زنده: برای تضمین عملکرد کارآمد، معمولاً سیستمهای ارتباطات و خودکارسازی پیشرفتهای نیاز است که وضعیت و شرایط بار هر بخش را در زمان واقعی نظارت کنند. این موضوع پیچیدگی سیستم را افزایش میدهد و تقاضاهای بالاتری برای مهارتهای فنی اپراتورها دارد.
III. سناریوهای کاربرد
سیستمهای الکتریکی حلقهای برای سناریوهای زیر مناسب هستند:
شبکههای توزیع شهری: به ویژه در مراکز شهری پرجمعیت، سیستمهای حلقهای میتوانند قابلیت اطمینان و انعطافپذیری تامین برق را افزایش داده و تأثیر قطع برق را کاهش دهند.
پارکهای صنعتی: برای پارکهای صنعتی بزرگ، سیستمهای حلقهای تامین برق پایدار و پشتیبانی از نیازهای گسترش آینده را فراهم میکنند.
