طرق التوصيل ومعلمات محولات التأريض
تكوين ملفات التفاف محولات التأريض
تُصنف محولات التأريض حسب اتصال الملفات إلى نوعين: ZNyn (المشط) أو YNd. يمكن ربط نقاط الوسط لها بملف القمع للأقواس أو مقاومة التأريض. حالياً، يتم استخدام محول التأريض من النوع المشط (Z-type) المرتبط بملف قمع الأقواس أو مقاومة ذات قيمة منخفضة بشكل أكثر شيوعًا.
1. محول التأريض من النوع Z
يأتي محول التأريض من النوع Z في نسختين: مغمورة بالزيت وعازلة جافة. من بينها، فإن الصب بالراتنج هو نوع من العزل الجاف. من الناحية الهيكلية، يشبه محول الطاقة ثلاثي الأطوار ذو النواة القياسية، باستثناء أن الملف على كل ساق طور يتم تقسيمه إلى قسمين متساويين من حيث عدد الألفات - علوي وسفلي. يتم ربط نهاية أحد القسمين بالسلبية المتسلسلة مع نهاية ملف الطور الآخر.
يكون للقسمين من الملفات قطبيات متعاكسة، مما يشكل طورًا جديدًا في تكوين مشط. يتم إخراج المحطات الابتدائية للملفات العليا - U1، V1، W1 - وتوصيلها بخطوط التغذية الثلاثية A، B، C على التوالي. يتم ربط المحطات الابتدائية للملفات السفلية - U2، V2، W2 - معًا لتشكيل نقطة الوسط، والتي يتم بعد ذلك ربطها بمقاومة تأريض أو ملف قمع أقواس، كما هو موضح في الشكل. بناءً على طريقة الربط الخاصة، يتم تصنيف محولات التأريض من النوع Z إلى تكوينات ZNvn1 وZNyn11.
قد تكون محولات التأريض من النوع Z مجهزة أيضًا بملف ضغط منخفض، غالبًا ما يتم ربطه بطريقة نجمية بنقطة وسط متصلة بالأرض (yn)، مما يسمح لها بأن تعمل كمحولات خدمة المحطة.
2. محول التأريض من النوع Z
مزايا الاتصال المشط لمحولات Z:
خلال قصر الدائرة الواحدة، يتم توزيع تيار خطأ التأريض بشكل متساوٍ تقريبًا بين ملفات الأطوار الثلاثة. تكون قوى التحريض الكهرومغناطيسي (MMFs) لكل ملفين على كل ساق نواة متعاكسة في الاتجاه، لذلك لا يوجد تأثير تثبيط، مما يسمح بتدفق التيار بحرية من نقطة الوسط إلى الخط المعيب.
لا يوجد مكون هارموني ثالث في فولتية الطور لأن، في مجموعة محولات ثلاثية الأطوار متصلة بطريقة مشط، يكون للهارمونيات الثالثة نفس القيمة والمتجه. بسبب ترتيب الملفات، يتم إلغاء قوى التحريض الكهربائي للهارمونيات الثالثة في كل طور، مما يؤدي إلى فولتية طور تقريبًا جيبية.
في محول التأريض من النوع Z، تتدفق التيارات الصفرية في نصف الملفين على نفس ساق النواة في اتجاهين متعاكسين؛ لذا فإن المقاومة الصفرية منخفضة جدًا، ولا تشوق التيار الصفرية. المبدأ وراء انخفاض المعاوقة الصفرية هو كالتالي: على كل من الأطراف الثلاثة لنواة محول التأريض، هناك ملفان بدورات متساوية، كل منهما متصل بفولتية طور مختلفة.
عند تطبيق فولتيات ثلاثية الأطوار متوازنة إيجابية أو سلبية على المحطات الخطية لمحول التأريض، تكون قوة التحريض المغناطيسي على كل ساق نواة هي مجموع متجهي قوى التحريض المغناطيسي من الملفين المتصلين بأطوار مختلفة. تكون قوى التحريض المغناطيسي الناتجة على الأطراف الفردية متباعدة بمقدار 120 درجة، مما يشكل مجموعة ثلاثية أطوار متوازنة. يمكن لموجبة التحريض المغناطيسي الواحدة أن تؤسس دائرة مغناطيسية عبر جميع الأطراف الثلاثة، مما يؤدي إلى مقاومة مغناطيسية منخفضة، ومجال مغناطيسي كبير، وقوة كهربائية محفزة عالية، وبالتالي معاوقة تحريض عالية جدًا.
ومع ذلك، عند تطبيق فولتية صفرية على المحطات الخطية الثلاثية، تكون قوى التحريض المغناطيسي التي تنتجها الملفين على كل ساق نواة متساوية في القيمة ولكن متعاكسة في الاتجاه، مما يؤدي إلى قوة تحريض صفرية صافية لكل ساق - وبالتالي، لا توجد قوة تحريض صفرية في الأطراف الثلاثة. يمكن فقط لقوة التحريض الصفرية أن تكمل طريقها عبر الخزان والوسط المحيط، مما يقدم مقاومة مغناطيسية عالية جدًا؛ وبالتالي، تكون قوة التحريض الصفرية صغيرة جدًا، مما يؤدي إلى معاوقة صفرية منخفضة جدًا.
3. معلمات محول التأريض
لتلبية متطلبات شبكات التوزيع باستخدام تعويض التأريض بواسطة ملف القمع، وفي الوقت نفسه لتلبية احتياجات الأحمال الخدمية للمحطة للطاقة والإضاءة في المحطات الفرعية، يتم اختيار محولات متصلة بطريقة Z، ويجب وضع معلمات محول التأريض الرئيسية بشكل معقول.
3.1 السعة المقننة
يجب أن تتطابق السعة الجانب الأولي لمحول التأريض مع سعة ملف القمع. بناءً على تصنيفات السعة القياسية لملفات القمع، يُنصح بأن يتم ضبط سعة محول التأريض بحيث تكون 1.05-1.15 مرة سعة ملف القمع. على سبيل المثال، يتم ربط ملف قمع بسعة 200 كيلوفولت أمبير مع محول تأريض بسعة 215 كيلوفولت أمبير.
3.2 تيار التعويض لنقطة الوسط
إجمالي التيار المتدفق عبر نقطة الوسط لمحول التأريض أثناء حدوث قصر دارة واحد
في الصيغة أعلاه:
U هي فولتية الخط لشبكة التوزيع (V)؛
Zx هي المعاوقة لملف القمع (Ω)؛
Zd هي المعاوقة الصفرية الأولية لمحول التأريض (Ω/طور)؛
Zs هي المعاوقة النظام (Ω).
يجب أن تكون مدة تيار تعويض نقطة الوسط هي نفسها وقت التشغيل المستمر لملف القمع، وهو محدد لمدة ساعتين.
3.3 المعاوقة التسلسلية الصفرية
تعتبر المعاوقة التسلسلية الصفرية معلمة حاسمة في محولات التأريض وتؤثر بشكل كبير على إعدادات الحماية لتحديد تيارات الأعطال الأرضية الفردية وقمع الجهد الزائد. بالنسبة لمحولات التأريض ذات التوصيل المتعرج (نوع Z) بدون ملف ثانوي، وكذلك تلك ذات التوصيل النجمي/المثلث المفتوح، يوجد فقط نوع واحد من المعاوقة - وهو المعاوقة التسلسلية الصفرية - مما يتيح للمصنعين تلبية متطلبات الشركات الموزعة.
3.4 الخسائر
تعتبر الخسائر معلمة أداء مهمة في محولات التأريض. بالنسبة لمحولات التأريض المجهزة بملف ثانوي، يمكن أن تكون خسارة عدم الحمل مكافئة لتلك الخاصة بمحول ذو ملفين بنفس التقييم. فيما يتعلق بالخسائر تحت الحمل، عندما يعمل الجانب الثانوي عند الحمولة الكاملة، يحمل الجانب الأولي حمولة نسبية خفيفة؛ وبالتالي، فإن خسارة الحمل أقل من تلك الخاصة بمحول ذو ملفين بنفس سعة الجانب الثانوي.
3.5 ارتفاع الحرارة
وفقًا للمعايير الوطنية، يتم تنظيم ارتفاع درجة حرارة محولات التأريض كالتالي:
يجب أن يكون ارتفاع درجة الحرارة تحت التيار المستمر المعتمد متوافقًا مع الأحكام الواردة في المعيار الوطني للمحولات الكهربائية العامة أو المحولات الجافة. هذا ينطبق أساسًا على محولات التأريض التي يكون الجانب الثانوي فيها محملاً بشكل متكرر.
عندما يستمر التيار القصير لمدة لا تزيد عن 10 ثوانٍ (سيناريو يحدث عادة عندما يتم توصيل نقطة الوسط بمقاومة)، يجب أن يكون ارتفاع درجة الحرارة متوافقًا مع الحدود المحددة في المعيار الوطني للمحولات الكهربائية تحت ظروف القصر.
عندما تعمل محولة التأريض مع مكثف قطع القوس، يجب أن يكون ارتفاع درجة الحرارة متوافقًا مع متطلبات ارتفاع درجة الحرارة لمكثف قطع القوس:
بالنسبة للملفات التي تحمل التيار المعتمد باستمرار، يتم تقييد ارتفاع درجة الحرارة إلى 80 كلفن. هذا ينطبق أساسًا على محولات التأريض ذات التوصيل النجمي/المثلث المفتوح.
بالنسبة للملفات ذات مدة التيار القصوى لمدة ساعتين (كما هو محدد للتقويم الحالي)، يكون ارتفاع درجة الحرارة المسموح به 100 كلفن. هذه الحالة تتطابق مع طريقة تشغيل معظم محولات التأريض.
بالنسبة للملفات ذات مدة التيار القصوى لمدة 30 دقيقة، يكون ارتفاع درجة الحرارة المسموح به 120 كلفن.
تعتمد هذه الأحكام على ضمان أنه تحت أشد الظروف التشغيلية، لا تتخطى درجة الحرارة الساخنة للملفات 140 °س حتى 160 °س، مما يضمن التشغيل الآمن للعزل ويتجنب التقليل الشديد في عمر العزل.
