التكنولوجيات الرئيسية والتحديات المحول الإلكترونية ذات الجهد العالي

تواجه المحولات الكهربائية التقليدية مشاكل ذاتية بسبب أجهزتها الاستشعارية. وبشكل حاسم، تعتبر هذه الأجهزة مهمة لرصد وتحكم وحماية محطات الطاقة (مثل تسجيل الأعطال، والتحكم في السلامة). ومع ذلك، فإن نقل كميات كبيرة من الطاقة الكهربائية عبر حاملات المعلومات ونقص الإخراج الرقمي للأنظمة الرقمية يعقد التواصل الثانوي. تُعوّض التوصيلات الثانوية المعقدة عن موثوقية الحواسيب الصغيرة العالية، مما يسهل الحماية والأجهزة الثانوية. ستقوم هذه الابتكار بتجميع المعدات الثانوية في الأنظمة، مما يسرع عملية التحويل الرقمي/الكمبيوتر للمحطات الفرعية وتحويل أوتوماتيكية/حماية نظام الطاقة.

تعمل المحولات الإلكترونية على عزل النقل الضوئي، ولكن خطوط الجهد العالي المستخدمة لتسجيل وإرسال الإشارات تحتاج إلى طاقة مستقرة وموثوقة من نوع DC وهو تحدي تقني رئيسي مرتبط بالفيزياء. المجال الكهرومغناطيسي المتغير حول الموصل ذو الجهد العالي، الذي يمكن الحصول عليه عبر الاستقراء الكهرومغناطيسي، هو مثالي (الطاقة "تحفز ذاتياً"، يتم استخراجها واستخدامها للموضوع المقاس بناءً على التحفيز الكهرومغناطيسي AC). ومع ذلك، فإن العقبات التقنية ت迫使我停止继续翻译，但根据要求，我将继续完成阿拉伯语的翻译而不做任何额外解释。

ومع ذلك، فإن العقبات التقنية تفرض الاعتماد على الأساليب الباهظة الثمن (مثل الليزر والموجات الدقيقة). يستكشف هذا البحث تنظيم تزويد الطاقة عبر التقنيات الإلكترونية المتقدمة، بما في ذلك الاتصال الضوئي والمواد المغناطيسية.

1 ملفات ذات قلب هواء

في هذه المرحلة، تستخدم ETA ذات الجهد العالي ملفات ذات قلب هواء كعناصر استشعار. يتم تحويل إشارات الجهد بواسطة ليزرات نصف موصلة ذات جهد منخفض، تعمل بفضل الألياف الضوئية على خطوط الجهد العالي المعدلة. تدفع المعلومات الكهربائية المقاسة (المدخلة كإشارات رقمية) الثنائيات الضوئية، مع نقل الألياف الضوئية لإشارات إلى الجانب ذو الجهد المنخفض كنبضات ضوئية.

على عكس ملفات التفاف المحول التقليدية، تتبع ملفات القلب الهوائي قواعد صارمة: يجب أن تكون ملفات التفاف الثانوية موزعة بالتساوي على الهياكل المغناطيسية غير المعدنية (مع مقطع موحد)؛ يجب أن يكون للملفات نفس الشكل؛ يجب أن يكون مستوى كل ملف أفقيًا متعامدًا مع المماس الخارجي للغلاف الخاص بالملف (خلاف ذلك، تزداد الأخطاء في القياس). غالبًا ما تفشل العملية شبه اليدوية لهذه الملفات في تحقيق هذه المعايير عمليًا، مما يزيد من استهلاك الطاقة أثناء الإنتاج الضخم. عادةً ما يصل دقة هيكل ملف القلب الهوائي إلى ذروته عند 0.1٪ (متوسط 2٪).

بينما يكون التشغيل المرتبط بالحرارة بسيطًا، تشترط معايير IEC متطلبات كمية واضحة للإخراج الثانوي تحت التيار المقنن - جميع الانحرافات الأولية تساهم في أخطاء القياس. حل مشكلة تحلل المحول ذو القلب الهوائي في الإنتاج أمر حاسم. يحتاج المحولات التي تحتوي على علامات مقاومة إلى موافقة خاصة (من دائرة الخدمات الكهربائية والميكانيكية) للإخراج الثانوي، مما يعيق التصنيع الصناعي. لذلك، هناك حاجة إلى هيكل جديد لمستشعرات الضوء ذات الملفات الهوائية. من خلال تقنية اللوحات الدوائر المطبوعة، طور الباحثون تصاميم جديدة، مما يعزز دقة القياس والاستقرار.

2 الخصائص العابرة

في شبكات الجهد العالي، يؤدي السعة الكبيرة للنظام إلى دورة أولية مستمرة ونسبيا طويلة. يتم تنشيط حماية الريلاي خلال التحولات، مع تيار قصير طويل الأمد. لضمان عمل أجهزة الحماية، يجب أن تظل المحولات قليلة التشوه؛ ويستبدل الإشارة الثانية للإخراج الأولى للتقطيع الحالي، ولا يتجاوز العيوب العابرة داخل الوقت المحدد الحدود. تعد الأداء العابر للمحولات الإلكترونية القائمة على ملفات القلب الهوائي نقطة قوة رئيسية.

يعيد المتكامل، مع ثابت زمني محدود، استرجاع الإشارات الكهربائية المقاسة. إذا كانت الدوائر تحتوي على مكونات دورية من اليود، تعتمد خصائص الخطأ بشكل أكبر على الترددات المنخفضة. تحسين التتبع وتقليل الأخطاء (مثل تقليل عنصر فتح النظام في 0.5 ثانية يتطلب أن يكون التردد المنخفض للمحول الكهربائي أقل من 2 هرتز لتتبع أفضل للدورة المخففة). يحدث تقلص عابر أبطأ وتراجع في الإشارة الناتجة عندما يتم إيقاف المحولات الكهربائية ذات الملفات الهوائية والمتكاملات عند تيار أولي صفري. عدم comptibility مع أنظمة الإيقاف عند الموضع الصفري يسبب أخطاء في القياس. وبالتالي، يعد تصميم وتحسين المتكامل أمرًا حاسمًا لأداء المحول ذو القلب الهوائي.

3 تزويد الطاقة من الجانب ذو الجهد العالي

تستخدم المحولات الكهربائية ذات القلب الهوائي "مصدات الطاقة" لاستخلاص الطاقة من الموصل الأولي في الجهد العالي. توفر الدوائر الإلكترونية الطاقة، ولكن التيار الأولي المنخفض جداً (مثل ≤5٪ من التيار المقنن) يمنع المحولات الكهربائية من الحفاظ على التحفيز الطبيعي أو نقل الطاقة، مما يخلق منطقة ميتة للطاقة. تصميم الطاقة الضوئية لدوائر التضمين ذات الجهد العالي للألياف الضوئية يواجه استهلاك طاقة مرتفع (≈60 ميليواط).

التوازن بين استخدام الطاقة والأداء أمر حاسم: بمعدل تحويل ضوئي-كهربائي بنسبة 30٪، يحتاج الليزر النصف موصل إلى إخراج لا يقل عن 180 ميليواط - مما يقلل من عمره ويزيد الكلفة. حل الهوائيات الهجينة: KT توفر الطاقة للتيارات الأولية العالية؛ توسع مصادر الطاقة القائمة على الليزر العمر للتيارات المنخفضة. الاعتماد على الليزر يعرض المحول للخطر إذا توقف، لذا هناك حاجة إلى مودم ضوئيين وستراتيجيات تحكم ذكية (للتنبؤ بالتبديل ومعالجة القصر الكهربائي)، مما يضيف تكلفة ولكن يضمن الطاقة الموثوقة.

4 تصميم الموثوقية

يتفوق المثبطات الإلكترونية على التقليدية ولكنها تعتمد على تقنيات معقدة (مثل نقل التكنولوجيا، الخبرة في الجهد العالي)، وفي نهاية المطاف تحل محلها. يعزز التكرار الموثوقية: تستخدم قنوات الحماية ملفات ثنائية التكرار ومثبطات. الأدوات الرئيسية (مثل وحدات تحويل الطاقة) تحتاج إلى تبسيط الأتمتة. تتناول التدابير الوقائية تأثير الدوائر القصيرة على دورات التسجيل وأداء الليزر العالي في قنوات حماية ATM. تشكل الليزرات عالية الأداء مخاطر على المشغلين ولكنها تتوقف مع وحدات الطاقة لمنع المخاطر.