تحليل وحلول لتشغيل المحولات التوزيعية فوق الطاقة
أسباب التشغيل بحمولة زائدة للمحولات التوزيعية
طريقة المراقبة غير المعقلنة
خلال تشغيل المحول، من أجل ضمان التشغيل الآمن للمحول، يتم مراقبة حمولة المحول. حالياً، يتم اعتماد المراقبة على مدار الساعة للحصول على الحمولة المتوسطة للمحول التوزيعي. ومع ذلك، بسبب الاختلاف في طلبات الأجهزة الكهربائية في أوقات مختلفة، وكذلك الاختلاف في قوة وكمية المعدات العاملة في الشركات في أوقات مختلفة، ستتغير حمولة المحول.
نظام المراقبة الحالي لديه قدرة ضعيفة على مراقبة الحمولة في أوقات مختلفة، مما يمنع شركات الطاقة من فهم عميق لحمولة المحول في أوقات مختلفة. عندما تكون حمولة المحول مرتفعة جداً، لا يمكن لشركات الطاقة اتخاذ تدابير ذات صلة لتقليل حمولة المحول، مما يؤدي إلى التشغيل بحمولة زائدة للمحول التوزيعي.
حمولة محول واحد منخفضة جداً
في بعض المناطق، يقوم الموظفون المعنيون بأخطاء في حساب الحمولة، ويمكن أن يؤدي اختيار المحولات بشكل غير معقول إلى تشغيل المحولات التوزيعية دائمًا في حالة التشغيل بحمولة زائدة. هناك بشكل أساسي وضعان للتشغيل بحمولة زائدة:
أحد الوضع هو وضع التغذية بالطاقة باستخدام محول واحد. كما يوحي الاسم، يستخدم هذا الوضع محولاً واحداً للتوزيع. في هذا وضع التوزيع، إذا لم يكن المحول الواحد قادرًا على تلبية متطلبات الحمولة، فسيؤدي ذلك إلى التشغيل بحمولة زائدة للمحول. هذا ليس فقط لا يضمن استقرار التوزيع ولكنه أيضًا يسبب حوادث سلامة بسهولة.
والآخر هو وضع التغذية بالطاقة باستخدام عدة محولات. حاليًا، في مجال التوزيع والتزويد بالكهرباء، يتم اعتماد وضع تشغيل عدة محولات توزيعية لضمان استقرار عملية التوزيع. ومع ذلك، تقوم العديد من شركات الكهرباء، من أجل توفير التكاليف، باستخدام عدة محولات ذات حمولات فردية نسبياً صغيرة في هذا الوضع. بعد الاتصال، يتم تشغيلها. في هذه الحالة، عند حدوث عطل في أحد المحولات، سيؤدي ذلك إلى تشغيل نظام المحولات التوزيعية بأكمله في حالة التشغيل بحمولة زائدة.
معدل النمو المتوقع لاستهلاك الطاقة منخفض للغاية
خلال تصميم واختيار المحولات، من الضروري تقدير معدل نمو استهلاك الطاقة في المستقبل لضمان أن يعمل المحول التوزيعي دائمًا تحت حمولة طبيعية خلال فترة خدمته. حساب معدل نمو استهلاك الطاقة هو مهمة كبيرة تتطلب فهماً نسبياً مفصلاً للخطط الإقليمية ومعدل نمو السكان. ومع ذلك، حيث دخلت الصين الآن في فترة من التنمية السريعة، فقد دخل استهلاك الطاقة في كل منطقة توزيع في فترة من الزيادة السريعة. الزيادة السريعة في استهلاك الطاقة ترجع أساساً إلى عاملين:
أحد العوامل هو زيادة عدد الأجهزة الكهربائية ذات القوة العالية. مع تحسين مستوى المعيشة، يقوم المزيد والمزيد من الأسر بشراء أجهزة كهربائية ذات قوة عالية، وهو أمر مختلف تماماً عن العادات القديمة للحياة. حساب وتصميم معدل نمو استهلاك الطاقة بناءً على العادات القديمة للحياة سيؤدي تدريجياً إلى التشغيل بحمولة زائدة للمحولات التوزيعية.
العامل الآخر هو زيادة استهلاك الطاقة في الشركات. حاليًا، تقوم العديد من المحولات التوزيعية بتزويد الطاقة لشركات مختلفة. ومع ذلك، في العصر الجديد، تزداد الشركات المختلفة قدرتها الإنتاجية، مما يزيد بشكل كبير من معدل نمو استهلاك الطاقة ويؤدي إلى التشغيل بحمولة زائدة للمحولات.
حلول لتشغيل المحولات التوزيعية بحمولة زائدة
تشغيل المحولات التوزيعية بالتوازي
إحدى أسباب التشغيل بحمولة زائدة للمحولات التوزيعية هي الضغط العمل الزائد على خط واحد. على هذا الأساس، يجب أن يتم التوصل إلى تحقيق التشغيل بالتوازي. التشغيل المستقل لعدة خطوط يمكن أن يتجنب مشكلة الضغط العالي على خط واحد. بالنسبة لتشغيل المحولات التوزيعية بالتوازي، يجب النظر في عوامل مثل نسبة الجهد المقنن المتساوية، وتسلسل الطور نفسه، والجهود المقاربة. بالإضافة إلى ذلك، يجب ألا يكون الفرق في السعة بين المحولات المتوازية كبيراً جداً.
بشكل عام، لا يُنصح بأن تكون سعة أكبر محول تتجاوز ثلاثة أضعاف سعة أصغر محول. على سبيل المثال، بالنسبة للمحول التوزيعي بسعة 400 كيلوفولت أمبير، فإن الضغط العملي دائماً ما يحافظ بين 70-80٪، ولكن خلال فترات الذروة في استهلاك الطاقة، يمكن أن يصل حتى أكثر من 100٪، مع الوصول إلى الطاقة النشطة إلى 420 كيلووات وأدنى حمولة تصل إلى 18٪ فقط.
في هذه الحالة، يمكن إعادة تركيب الخط إلى وضع حيث يعمل محول بسعة 315 كيلوفولت أمبير ومحول آخر بسعة 200 كيلوفولت أمبير بالتوازي. عندما يكون مستوى الحمل منخفضًا، يتم تشغيل أحدهما للعمل؛ عندما يكون الضغط العملي مرتفعاً جداً، يتم تشغيلهما معًا في نفس الوقت، مما يمكنهما من تلبية متطلبات العمل في حالة التشغيل بالتوازي مع تحقيق التشغيل الاقتصادي.
تشغيل المحولات التوزيعية بالتوازي
إحدى أسباب التشغيل بحمولة زائدة للمحولات التوزيعية هي أن خطًا واحدًا يتحمل ضغط عمل زائد. لحل هذه المشكلة، يمكن تنفيذ التشغيل بالتوازي. التشغيل المستقل لعدة خطوط يساعد في تجنب مشكلة الضغط العالي على خط واحد. عند تشغيل المحولات التوزيعية بالتوازي، يجب النظر في عوامل مثل نسبة الجهد المقنن المتساوية، وتسلسل الطور نفسه، والجهود المقاربة.
بالإضافة إلى ذلك، يجب ألا يكون الفرق في السعة بين المحولات المتوازية كبيراً جداً. بشكل عام، لا يُنصح بأن تكون سعة أكبر محول تتجاوز ثلاثة أضعاف سعة أصغر محول. على سبيل المثال، بالنسبة للمحول التوزيعي بسعة 400 كيلوفولت أمبير، فإن الضغط العملي يظل بين 70-80٪ في ظروف طبيعية، ولكن خلال فترات الذروة في استهلاك الطاقة، يمكن أن يتجاوز 100٪، مع الوصول إلى الطاقة النشطة إلى 420 كيلووات وأدنى حمولة تصل إلى 18٪ فقط.
في هذه الحالة، يمكن إعادة تركيب الخط إلى وضع حيث يعمل محول بسعة 315 كيلوفولت أمبير ومحول آخر بسعة 200 كيلوفولت أمبير بالتوازي. عندما يكون مستوى الحمل منخفضًا، يتم تشغيل أحدهما للعمل؛ عندما يكون الضغط العملي مرتفعاً جداً، يتم تشغيلهما معًا في نفس الوقت، مما يمكنهما من تلبية متطلبات العمل في حالة التشغيل بالتوازي وتحقيق التشغيل الاقتصادي.
توسيع سعة المحول
توسيع سعة المحول هو نهج شائع لحل مشكلة التشغيل بحمولة زائدة للمحولات. يتطلب هذا النهج تحليلًا شاملًا واستقصاءً للعمل الحالي لتزويد الطاقة في المناطق المختلفة. من الضروري فهم تغيرات استهلاك الكهرباء في فترات زمنية مختلفة، وأعوام، وأرباع، وأشهر، وخاصة ذروة استهلاك الكهرباء.
يتم إنشاء نموذج للقيمة المتوسطة بناءً على البيانات النظامية، وإنشاء نموذج للقيمة الفردية بناءً على ذروة استهلاك الكهرباء. باستخدام القيم القصوى لمعاملات تشغيل المحول الحالي كقيود خطية، يتم بناء عدة رسوم بيانية للمعلمات. من خلال تحليل شامل لجميع الرسوم البيانية للمعلمات، يمكن الحصول على قيمة تزويد الطاقة القياسية وقيمة تزويد الطاقة القصوى.
ثم يتم مطابقة هذه القيم مع معاملات تشغيل المحول الحالي. باعتبار قيمة التزويد القياسية هي الحد الأدنى وقيمة التزويد القصوى هي الحد الأعلى، يمكن تحديد المتطلبات الأساسية لتوسيع السعة.
على هذا الأساس، من خلال جمع تغيرات استهلاك الكهرباء المحلية خلال السنوات العشر الماضية، بافتراض أن متوسط استهلاك الكهرباء قد ارتفع بنسبة 2٪ خلال هذه السنوات العشر، يكون من الضروري زيادة السعة بمقدار 2٪ على الأقل فوق المتطلبات الأساسية لتوسيع السعة لتلبية الطلب على التزويد بالطاقة.
تطبيق المحولات ذات الحمل الزائد
لحماية أفضل ضد التشغيل بحمولة زائدة للمحولات التوزيعية، يحتاج تطبيق المحولات ذات الحمل الزائد أيضاً إلى الاهتمام الأساسي. هذا لأنه يمكن للمحولات ذات الحمل الزائد العمل بشكل مستمر لمدة 6 ساعات، 3 ساعات، وساعة واحدة على التوالي تحت ظروف السعة المقننة 1.5 مرة، و1.75 مرة، و2.0 مرة. هذا يوفر دعماً قوياً لمنع التشغيل بحمولة زائدة للمحولات التوزيعية.
من خلال التحليل العميق، من السهل اكتشاف أن المحولات التوزيعية ذات الحمل الزائد تحتاج إلى تحمل تيارات أعلى من التيار المقنن، وأن المواد العازلة المستخدمة تفي بمعايير مقاومة الحرارة العازلة أعلى من الدرجة B.
يجب ملاحظة أنه عند تطبيق المحولات ذات الحمل الزائد، يجب الانتباه إلى درجات العزل الخاصة بها. المحولات ذات الحمل الزائد ذات العزل B، A، وF لها خصائص مختلفة في التطبيقات العملية، وهناك أيضاً اختلافات كبيرة في الكفاءة الاقتصادية. على سبيل المثال، المحول S13-M(F)-100/10GZ ذو الحمل الزائد يعتمد نوع اللب الملفوف والعزل F، مما يجعل درجة عزله F.
من خلال إجراء قياسات مثل قياس مقاومة العزل بين ملفات اللفائف والأرض، وقياس نسبة الجهد، وتحديد علامة مجموعة الاتصال، وقياس مقاومة ملفات اللفائف، واختبار زيت العزل، واختبار تحمل الجهد الخارجي الزائد، واختبار تحمل الجهد الزائد المحفز، وقياس المقاومة القصيرة وخسارة الحمل، وقياس التيار الخالي وخسارة الشحن حول هذا النموذج من المحولات ذات الحمل الزائد، يمكن تحديد أن المحول S13-M(F)-100/10GZ ذو الحمل الزائد يفي بمتطلبات المواصفات المختلفة.
وبتحليل اختبارات تحمل الحمل واختبارات الارتفاع الحراري، يمكن إثبات أن هذا النموذج من المحولات ذات الحمل الزائد له مزايا أداء. من خلال التحليل العميق، من السهل اكتشاف أن المحول S13-M(F)-100/10GZ ذو العزل F له تكلفة أقل، ويمكنه عادةً تلبية متطلبات الحمل نفسها مثل المحولات التوزيعية التقليدية.
مقارنة بالمحول S13-M(A)-100/10GZ ذو الحمل الزائد، فإن السعة المقننة والأبعاد الخارجية للمحول S13-M(F)-100/10GZ ذو الحمل الزائد أكثر تشابهاً مع المنتجات التقليدية للمحولات التوزيعية. العزل F لديه قدرة عالية على مقاومة الشيخوخة ومقاومة درجات الحرارة العالية، مما يجعل المحول S13-M(F)-100/10GZ ذو الحمل الزائد له مزايا كبيرة من حيث الاستقرار في درجات الحرارة العالية، والخصائص الميكانيكية، ومقاومة الشيخوخة، وسرعة ارتفاع الجهد الانهيار أثناء الفلاش الكهربائي. وبالتالي، يتم ضمان عمر الخدمة للمحول التوزيعي بشكل جيد.
