ما هو معدات التحويل ذات الجهد العالي؟

ما هو معدات التحويل الكهربائية ذات الجهد العالي؟

تعريف معدات التحويل الكهربائية ذات الجهد العالي

تُعرَف معدات التحويل الكهربائية ذات الجهد العالي بأنها المعدات التي تدير جهودًا أعلى من 36 كيلو فولت للتأكد من توزيع الطاقة بأمان وكفاءة.

المكونات الرئيسية

يعد مفصلات الدائرة ذات الجهد العالي، مثل مفصلات الهواء المضغوط، والزيت، وSF6، والفراغ، ضرورية لقطع تيار الجهد العالي.

الخصائص الأساسية لمفصلات الدائرة ذات الجهد العالي

الخصائص الأساسية التي يجب توفيرها في مفصلات الدائرة ذات الجهد العالي، للتأكد من التشغيل الآمن والموثوق به للمفصلات المستخدمة في معدات التحويل الكهربائية ذات الجهد العالي، يجب أن تكون قادرة على العمل بأمان،

• أعطال النهايات.

• أعطال الخط القصير.

• تيار المغناطيسية للمحولات أو المفاعلات.

• تنشيط خطوط النقل الطويلة.

• شحن بنك المكثفات.

• تبديل التسلسل غير المتزامن.

مفصلات الدائرة ذات الهواء المضغوط

في هذا التصميم، يتم استخدام رذاذ من الهواء المضغوط عالي الضغط لإطفاء القوس بين اثنين من نقاط الاتصال المنفصلة، عندما يكون تأيين عمود القوس أقل عند صفر التيار.

مفصلات الدائرة الزيتية

يتم تصنيف هذا النوع إلى مفصلات الدائرة الزيتية الكبيرة (BOCB) ومفصلات الدائرة الزيتية الصغيرة (MOCB). في BOCB، يتم وضع وحدة القطع داخل خزان زيت له جهد الأرض. هنا يتم استخدام الزيت كوسط عازل وقطع. أما في MOCB، فيمكن تقليل متطلبات الزيت العازل عن طريق وضع وحدات القطع في غرفة عازلة عند الجهد الحي على عمود عازل.

مفصلات الدائرة SF6

يُستخدم غاز SF6 بشكل شائع كوسط لإطفاء القوس في التطبيقات ذات الجهد العالي. غاز سداسي فلوريد الكبريت شديد السلبية الكهربية، ولديه خصائص عازلة وإطفاء قوس ممتازة. تسمح هذه الخصائص بتصميم مفصلات الدائرة ذات الجهد العالي بأبعاد أصغر وأطوال اتصال أقصر. كما يساعد قدرته العازلة الفائقة في بناء معدات التحويل الداخلية لنظام الجهد العالي.

مفصلات الدائرة الفراغية

في الفراغ، لا يوجد أي تأيين إضافي بين نقطتين من نقاط الاتصال المنفصلة بعد صفر التيار. القوس الأولي الذي يحدث بسبب ذلك سيتلاشى بمجرد العبور عبر الصفر التالي، ولكن بما أنه لا يوجد أي تأيين إضافي بعد عبور التيار صفره الأول، يتم إكمال إطفاء القوس. رغم أن طريقة إطفاء القوس في VCB سريعة جداً، إلا أنها ليست حلًا مناسبًا لمعدات التحويل الكهربائية ذات الجهد العالي، حيث أن VCB المصمم لمستويات جهد عالية جداً ليس اقتصاديًا على الإطلاق.

أنواع معدات التحويل

• معزولة بالغاز داخلية (GIS)،

• معزولة بالهواء خارجية.

إدارة الأعطال

عادة ما يكون الحمل المتصل بالنظام الكهربائي ذو طابع متألق. بسبب هذا التألق، عندما يتم قطع تيار القصر بواسطة مفصل الدائرة، هناك فرصة لارتفاع الجهد العائد ذي التردد العالي في حدود بضع مئات من هرتز. يتكون هذا الجهد من جزأين

جهد التعافي العابر مع التذبذب ذي التردد العالي فور انقراض القوس.بعد تلاشي هذا التذبذب ذي التردد العالي، يظهر جهد التعافي ذي التردد الكهربائي عبر نقاط اتصال مفصل الدائرة.

جهد التعافي العابر

فوريًا بعد انقراض القوس، يظهر جهد التعافي العابر عبر نقاط اتصال مفصل الدائرة، بتردد عالي. يقترب هذا جهد التعافي العابر في النهاية من جهد الدائرة المفتوحة. يمكن تمثيل هذا جهد التعافي بالمعادلة التالية

يتحكم التردد التذبذبي في دارة L و C. تقاوم الدارة الكهربائية هذا الجهد العابر. جهد التعافي العابر ليس له تردد واحد، بل هو مزيج من العديد من الترددات المختلفة بسبب تعقيد شبكة الطاقة.

جهد التعافي ذي التردد الكهربائي

هذا هو جهد الدائرة المفتوحة الذي يظهر عبر نقاط اتصال مفصل الدائرة، فور تلاشي جهد التعافي العابر. في نظام ثلاثي الأطوار، يختلف جهد التعافي ذي التردد الكهربائي في الأطوار المختلفة. فهو أعلى في الطور الأول. 

إذا لم يكن المحايد في الشبكة مربوطًا بالأرض، سيكون الجهد عبر أول قطب يجب تنظيفه 1.5U حيث U هو جهد الطور. في نظام المحايد المرتبط بالأرض، سيكون 1.3U. باستخدام مقاومة التخميد، يمكن الحد من حجم ومعدل ارتفاع جهد التعافي العابر. 

يؤثر استرجاع العازل الوسط المستخدم لإطفاء القوس ومعدل ارتفاع جهد التعافي العابر بشكل كبير على أداء مفصل الدائرة المستخدم في نظام معدات التحويل الكهربائية ذات الجهد العالي. في مفصل الدائرة ذو الهواء المضغوط، يتم تحييد الهواء المعزول ببطء شديد، وبالتالي يستغرق الهواء وقتًا طويلًا لاستعادة قوته العازلة. 

لهذا السبب، من الأفضل استخدام مقاومة مفصل صغيرة لبطء معدل ارتفاع جهد التعافي.

من ناحية أخرى، فإن مفصل الدائرة ذو الهواء المضغوط أقل حساسية للجهد العائد الأولي بسبب جهد القوس العالي في مفصل الدائرة SF6، الوسط المستخدم لإطفاء القوس (SF6) لديه معدل استعادة قوة العازل أسرع من الهواء. جهد القوس الأقل يجعل مفصل الدائرة SF6 أكثر حساسية للجهد العائد الأولي.

في مفصل الدائرة الزيتية، خلال القوس، يوفر الغاز الهيدروجيني المضغوط (الذي يتم إنتاجه أثناء إعادة تركيب الزيت بسبب درجة حرارة القوس) استعادة سريعة للقوة العازلة فور صفر التيار. لذلك، فإن مفصل الدائرة الزيتية أكثر حساسية لمعدل ارتفاع جهد التعافي. وهو أيضًا أكثر حساسية للجهد العائد العابر الأولي.

عطل الخط القصير

يُعرف عطل الخط القصير في شبكة النقل بأنه أعطال القصر التي تحدث ضمن 5 كم من طول الخط. يتم تطبيق التردد المزدوج على مفصل الدائرة ويبدأ الفرق بين جهد التعافي العابر للجانبين المصدر والخط، من القيم اللحظية قبل قطع الدائرة.

على الجانب المغذي، سيتم تذبذب الجهد بتردد التغذية وسيقترب في النهاية من جهد الدائرة المفتوحة. على الجانب الخطي، بعد القطع، ستتحرك الموجات الأولية المحاصرة عبر خط النقل، بما أنه لا يوجد جهد محرك على الجانب المحرك، سيصبح الجهد صفرًا في النهاية بسبب خسائر الخط.