ما هو الناتج من ربط المحولات ثلاثية الطور بالتوازي؟

نتائج التشغيل المتوازي لمحولات ثلاثية الأطوار

التشغيل المتوازي لمحولين أو أكثر من المحولات ثلاثية الأطوار هو تكوين شائع في أنظمة الطاقة، يهدف إلى زيادة قدرة النظام والموثوقية والمرونة. ومع ذلك، يجب أن تلبي المحولات شروطاً معينة للتأكد من التشغيل المتوازي الآمن والاستقرار والكفاءة. فيما يلي نتائج التشغيل المتوازي للمحولات ثلاثية الأطوار والاعتبارات ذات الصلة.

1. شروط التشغيل المتوازي

للتأكد من أن المحولات ثلاثية الأطوار يمكنها العمل بأمان بشكل متوازي، يجب استيفاء الشروط التالية:

• جهد مقنن متساوي: يجب أن يكون الجهد المقنن على الجانب العالي والجانب المنخفض للمحولات متطابقاً. إذا لم يكن الجهد متطابقاً، يمكن أن يؤدي ذلك إلى تيارات غير متوازنة أو تحميل زائد.

• نسبة اللفات متساوية: يجب أن تكون نسبة اللفات (نسبة الجانب العالي إلى الجانب المنخفض) للمحولات متطابقة. إذا اختلفت النسب، سيؤدي ذلك إلى اختلاف في الجهد الثانوي، مما يتسبب في تيار دوراني، وزيادة في الخسائر، وتقليل الكفاءة.

• مجموعات الاتصال متطابقة: يجب أن تكون أنواع الاتصال (مثل Y/Δ، Δ/Y، إلخ) للمحولات ثلاثية الأطوار متطابقة. يمكن أن تتسبب مجموعات الاتصال المختلفة في اختلافات طورية، مما يؤدي إلى تيارات دائرية أو توزيع غير متساوٍ للطاقة.

• معايرة القصر متشابهة: يجب أن تكون معايرة القصر للمحولات التي تعمل بشكل متوازي قريبة بقدر الإمكان. إذا كان هناك اختلاف كبير في معايرة القصر، سيكون توزيع الحمل غير متساوٍ، مما قد يؤدي إلى تحميل محول واحد بشكل زائد بينما يبقى الآخر تحت التحميل.

• تردد متساوي: يجب أن تعمل المحولات بنفس التردد. يتم ضمان هذا عادةً عن طريق ربطها بشبكة طاقة واحدة.

2. نتائج التشغيل المتوازي

أ. زيادة القدرة

القدرة الكلية: عندما تعمل عدة محولات بشكل متوازي، فإن القدرة الكلية للنظام هي مجموع قدرات المحولات الفردية. على سبيل المثال، يعمل محولان بقدرة 500 كيلوفولت أمبير بشكل متوازي لتوفير قدرة كلية تبلغ 1000 كيلوفولت أمبير. وهذا يسمح للنظام بمعالجة احتياجات حمل أكبر.

ب. توزيع الحمل

توزيع الحمل المثالي: في السيناريو المثالي، حيث تلبي جميع المحولات العاملة بشكل متوازي الشروط أعلاه (خاصة معايرة القصر المتشابهة)، سيتم توزيع الحمل بالتساوي بين المحولات. ستحمل كل محول جزءاً متساوياً من تيار الحمل، مما يضمن تشغيل النظام بشكل مستقر.

توزيع الحمل غير المثالي: إذا اختلفت معايرة القصر للمحولات، سيكون توزيع الحمل غير متساوٍ. ستحمل المحولات ذات معايرة القصر الأقل جزءاً أكبر من الحمل، بينما ستحمل تلك ذات المعايرة الأعلى جزءاً أقل. يمكن أن يؤدي هذا التوزيع غير المتساوي إلى تحميل بعض المحولات بشكل زائد، مما يؤثر على موثوقية النظام وعمره الافتراضي.

ج. التيارات الدائرية

تكوين التيارات الدائرية: إذا لم تلبي المحولات العاملة بشكل متوازي الشروط أعلاه (مثل نسب اللفات المختلفة، مجموعات الاتصال، أو معايرة القصر)، فقد يحدث تيار دائري بين المحولات. يشير التيار الدائري إلى تدفق التيار بين المحولات في غياب الأحمال الخارجية. تزيد التيارات الدائرية من خسائر النظام ويمكن أن تؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة المحولات، مما يقلل من عمرها الافتراضي.

تأثير التيارات الدائرية: وجود التيارات الدائرية يقلل من القدرة الإنتاجية الفعالة للمحولات لأن جزءًا من التيار يستخدم للتداوير الداخلية بدلاً من تزويد الحمل. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تسبب التيارات الدائرية ارتفاع درجة حرارة المحولات، مما يزيد من خطر الفشل.

د. تحسين الموثوقية

التكرار: يوفر التشغيل المتوازي للمحولات تكراراً. إذا فشل محول واحد أو يحتاج إلى صيانة، يمكن للمحولات الأخرى الاستمرار في تزويد الطاقة، مما يضمن استمرارية تشغيل النظام. هذا يعزز الموثوقية والإتاحة العامة لنظام الطاقة.

هـ. الكفاءة الاقتصادية

توسع مرناً: من خلال التشغيل المتوازي، يمكن زيادة قدرة النظام تدريجياً دون استبدال المحولات الموجودة. هذا حل اقتصادي لتوسيع أنظمة الطاقة تدريجياً.

القدرة الاحتياطية: يمكن للمحولات العاملة بشكل متوازي توفير قدرة احتياطية. في ظروف طبيعية، تشارك جميع المحولات في الحمل، ولكن إذا فشل محول واحد، يمكن للمحولات الأخرى التعامل مؤقتاً مع الحمل الإضافي، مما يتجنب انقطاع النظام.

3. اعتبارات التشغيل المتوازي

أ. الأجهزة الحامية

حماية التفاضلية: لمنع التيارات الدائرية أو حالات غير طبيعية أخرى أثناء التشغيل المتوازي، يتم تركيب أجهزة حماية تفاضلية عادةً. تقوم حماية التفاضلية باكتشاف الاختلافات في التيار بين المحولات ويمكنها عزل محول معطل بسرعة لحماية النظام.

ب. الرصد والتحكم

• رصد الحمل: يجب تجهيز المحولات العاملة بشكل متوازي بأجهزة رصد الحمل لتتبع الحمل على كل محول بشكل مستمر، مما يضمن توزيع الحمل بالتساوي. إذا تم اكتشاف تحميل غير متساوٍ، يجب إجراء التعديلات بسرعة.

• رصد الحرارة: بما أن التشغيل المتوازي يمكن أن يؤدي إلى تحميل بعض المحولات بشكل زائد، فمن المهم رصد درجة حرارة المحولات لمنع الارتفاع الزائد والتلف.

ج. الصيانة والتفتيش

• الفحوصات الدورية: يجب أن تخضع المحولات العاملة بشكل متوازي للفحوصات والصيانة الدورية للتأكد من أداء مثالي. يجب الاهتمام بشكل خاص بفحص معايرة القصر ومجموعات الاتصال والمعايير الأخرى للتأكد من أنها تظل متسقة للتشغيل المتوازي.

• عزل العطل: إذا فشل محول واحد، يجب عزله على الفور من النظام لتجنب التأثير على تشغيل المحولات الأخرى.

4. الملخص

يمكن أن يزيد التشغيل المتوازي للمحولات ثلاثية الأطوار بشكل كبير من قدرة النظام والموثوقية والمرونة، ولكن يجب استيفاء شروط صارمة، مثل الجهد المقنن المتساوي، نسبة اللفات، مجموعات الاتصال، ومعايرة القصر. إذا تم استيفاء هذه الشروط، سيتم توزيع الحمل بالتساوي بين المحولات وسيعمل النظام بشكل مستقر. ومع ذلك، إذا لم يتم استيفاء هذه الشروط، يمكن أن تنشأ مشكلات مثل التيارات الدائرية وتوزيع الحمل غير المتساوي، مما يؤثر على كفاءة النظام والأمان.

يقدم التشغيل المتوازي أيضاً تكراراً، مما يسمح للنظام بالاستمرار في العمل حتى إذا فشل محول واحد، ويقدم حلًا اقتصاديًا لتوسيع النظام تدريجياً.