محطات التحويل المتنقلة: دليل شامل
تعتبر محطات التحويل المتنقلة نوعًا من أنظمة توزيع الطاقة التي يمكن نقلها وتثبيتها بسرعة وبسهولة في مواقع مختلفة. يتم استخدامها لتوفير إمداد طاقة مؤقت أو طارئ لمناطق غير متصلة بشبكة الكهرباء أو تعرضت للتلف، مثل مواقع البناء والمناطق المتضررة من الكوارث والمناطق النائية والأحداث. كما يمكن استخدامها لاختبار وصيانة واستبدال محطات التحويل الموجودة، أو دمج مصادر الطاقة المتجددة في الشبكة.
تحتوي محطات التحويل المتنقلة على مكونات مختلفة مثبتة على مقطورة أو سكك حديدية أو حاوية يمكن نقلها عن طريق البر أو السكك الحديدية أو البحر أو الجو. تتضمن المكونات الرئيسية:
محول يقوم بتحويل الجهد العالي إلى جهد منخفض والعكس بالعكس، اعتمادًا على التطبيق.
نظام تبريد يقوم بتنظيم درجة حرارة المحول ويمنع ارتفاع الحرارة.
معدات التحكم والحماية ذات الجهد العالي تحكم وتحمي الدائرة ذات الجهد العالي وتربط محطة التحويل المتنقلة بخط النقل أو المولد.
معدات التحكم والحماية ذات الجهد المنخفض تحكم وتحمي الدائرة ذات الجهد المنخفض وتوزع الطاقة على الحمل أو الشبكة.
نظام القياس يقيس ويسجل المعلمات الكهربائية لتدفق الطاقة مثل الجهد والتيار والقوة والتردد وما إلى ذلك.
نظام الحماية بالتتابع يكتشف ويعزل الأعطال ويمنع تلف المعدات والأشخاص.
إمداد الطاقة المساعد ذو التيار المتناوب والمستمر يوفر الطاقة للتشغيل لمحطة التحويل المتنقلة وملحقاتها مثل الأضواء والمراوح والمضخات وما إلى ذلك.
نظام حماية من الفيضانات يحمي محطة التحويل المتنقلة من ضربات البرق وغيرها من فيضانات الجهد.
نظام ربط الكابلات يربط محطة التحويل المتنقلة بمصدر الطاقة والحمل باستخدام كابلات مرنة وموصلات.
تم تصميم محطات التحويل المتنقلة لتلبية المتطلبات الخاصة لكل عميل وتطبيق. يمكن أن يكون لديها مستويات جهد وأحجام قوة وتكوينات وميزات وملحقات مختلفة. كما تم تصميمها لتتوافق مع لوائح الطرق المحلية والاتحادية، وكذلك شفرة الشبكة ومعايير السلامة.
فوائد محطات التحويل المتنقلة
توفر محطات التحويل المتنقلة العديد من المزايا مقارنة بمحطات التحويل التقليدية، مثل:
المرونة في النقل: يمكن نقل محطات التحويل المتنقلة وإعادة توطينها بسهولة وبسرعة إلى أي مكان تحتاج إليه. لا تتطلب تصاريح خاصة أو أعمال مدنية لتثبيتها. يمكن أيضًا تدويرها أو إعادة توجيهها للمحاذاة مع خطوط الطاقة أو المعدات القائمة.
المرونة: يمكن تكييف محطات التحويل المتنقلة مع مستويات الجهد المختلفة وأحجام القوة المختلفة والتكوينات والميزات والملحقات حسب احتياجات وتفضيلات العملاء. يمكن أيضًا توفير جهود متعددة لأحمال أو خدمات مختلفة في الوقت نفسه.
الموثوقية: تعتبر محطات التحويل المتنقلة وحدات جاهزة للاتصال ومختبرة في المصنع توفر إمدادات طاقة عالية الجودة والأداء. وهي مجهزة بأحدث المعدات وأنظمة التحكم والحماية والاتصال المتقدمة التي تمكن من الرصد والتحكم المحلي والبعيد. كما تحتوي على أنظمة احتياطية وخصائص احتياطية تعزز توافرها وقوتها.
الاقتصادية: تعتبر محطات التحويل المتنقلة حلولاً اقتصادية توفر الوقت والمال للعملاء. تقلل من النفقات الرأسمالية (CAPEX) من خلال تجنب تكاليف البناء الدائم وتكاليف الاستحواذ على الأراضي. كما تقلل من النفقات التشغيلية (OPEX) من خلال تقليل تكاليف الصيانة وخسائر الطاقة. يمكن أيضًا إنتاج الإيرادات من خلال بيع الطاقة الزائدة إلى الشبكة أو العملاء الآخرين.
تطبيقات محطات التحويل المتنقلة
يمكن استخدام محطات التحويل المتنقلة لأغراض مختلفة في قطاعات مختلفة، مثل:
حلول المرافق: يمكن أن توفر محطات التحويل المتنقلة إمدادات الطاقة خلال حالات الطوارئ أو الانقطاعات المخطط لها بسبب الكوارث الطبيعية أو الحوادث أو الصيانة أو تحديثات أو توسعات محطات التحويل القائمة. يمكن أيضًا توفير إمدادات الطاقة المؤقتة خلال فترات الطلب الذروة أو أحداث التخفيف من الحمل. يمكن أيضًا دعم استقرار الشبكة والموثوقية بتوفير تعويض الطاقة التفاعلية وتنظيم الجهد وضبط التردد وما إلى ذلك.
دمج الطاقات المتجددة: يمكن أن تسهل محطات التحويل المتنقلة دمج مصادر الطاقة المتجددة في الشبكة بتوفير نقاط التوصيل لمزارع الرياح والمصانع الشمسية ومصانع الطاقة المائية ومصانع البيوماس وما إلى ذلك. يمكن أيضًا تقديم خدمات دعم الشبكة مثل تنظيم الجهد وضبط التردد وتحسين جودة الطاقة وما إلى ذلك.
شبكات ذكية ومحطات تحويل حضرية: يمكن أن تدعم محطات التحويل المتنقلة تطور الشبكات الذكية بتوفير توليد موزع وتشغيل شبكات صغيرة وإدارة استجابة الطلب وتكامل تخزين الطاقة وما إلى ذلك. يمكن أيضًا توفير حلول مدمجة ومنخفضة الضوضاء للمناطق الحضرية حيث تكون المساحة محدودة والاهتمامات البيئية عالية.
كهرباء مركز البيانات: يمكن أن توفر محطات التحويل المتنقلة إمدادات طاقة موثوقة وآمنة لمركز البيانات الذي يتطلب توافرًا عاليًا.
أنظمة إمداد الطاقة الصناعية: يمكن أن توفر محطات التحويل المتنقلة إمدادات طاقة موثوقة وآمنة للمصانع الصناعية التي تتطلب جودة طاقة عالية وتوافر وكفاءة عالية. يمكن أيضًا توفير طاقة احتياطية أو مشاركة الأحمال للعمليات الحرجة مثل إنتاج النفط والغاز والعمليات التعدينية ومصانع المواد الكيميائية وما إلى ذلك. يمكن أيضًا دعم مشاريع تأهيل المصانع الكهربائية، بدءًا من الدراسات الجدوى وحتى التشغيل، بتوفير الطاقة المؤقتة أثناء مراحل البناء أو التشغيل الأولي.
طاقة السفن عند الرسو: يمكن أن توفر محطات التحويل المتنقلة إمدادات طاقة خضراء للسفن المرساة في الموانئ أو المراسي، بتوصيلها بالشبكة المحلية أو مصادر الطاقة المتجددة. يمكن أن يقلل هذا من انبعاثات وضوضاء محركات ومحركات السفن ويحسن جودة الهواء والبيئة للميناء والمجتمعات المجاورة.
أنواع محطات التحويل المتنقلة
يمكن تصنيف محطات التحويل المتنقلة إلى أنواع مختلفة بناءً على تصميمها وحجمها وميزاتها. بعض الأنواع الشائعة هي:
محطات التحويل المتنقلة المدمجة والمتعددة الوحدات: هذه هي محطات التحويل المتنقلة التي لها تصميم مدمج ومتعدد الوحدات، مما يسمح بسهولة النقل وإعادة التوطين دون الحاجة إلى تصاريح نقل خاصة. يتم تركيبها على مقطورات أو سكك حديدية يمكن سحبها بواسطة شاحنات أو مركبات أخرى. يمكن أيضًا تدويرها أو إعادة توجيهها للمحاذاة مع خطوط الطاقة أو المعدات القائمة. فهي مناسبة للتطبيقات التي تتطلب مرونة عالية ونشر سريع، مثل خدمة الطوارئ أو الخدمة الجديدة أو الخدمة المؤقتة.
محطات التحويل المثبتة على السكك الحديدية: هذه هي محطات التحويل المتنقلة التي لها تصميم مثبت على السكك الحديدية، مما يسمح بنشر سريع وسهل، مما يقلل من الأعمال المدنية وكذلك الجهود اللازمة لتثبيتها وتشغيلها على الموقع. يتم تركيبها على سكك حديدية يمكن رفعها بواسطة رافعات أو شوكية ووضعها على سطح مسطح. فهي مناسبة للتطبيقات التي تتطلب موثوقية عالية وصيانة منخفضة، مثل أنظمة إمداد الطاقة الصناعية ودمج الطاقات المتجددة أو محطات التحويل الذكية والحضرية.
محطات التحويل المحتوية: هذه هي محطات التحويل المتنقلة التي لها تصميم محتوي، مما يوفر مأوى وحماية للمكونات والملحقات. يتم تركيبها على حاويات يمكن نقلها عن طريق البر أو السكك الحديدية أو البحر أو الجو. فهي مناسبة للتطبيقات التي تتطلب صلابة عالية وقوة في ظروف بيئية صعبة، مثل درجات الحرارة القصوى والرطوبة والتلوث وما إلى ذلك.
محطات التحويل المثبتة على عربات السكك الحديدية: هذه هي محطات التحويل المتنقلة التي لها تصميم مثبت على عربات السكك الحديدية، مما يسمح بنقلها عبر السكك الحديدية. يتم تركيبها على عربات السكك الحديدية يمكن ربطها بمحركات السكك الحديدية أو عربات السكك الحديدية الأخرى. فهي مناسبة للتطبيقات التي تتطلب مرونة عالية وسهولة الوصول في المناطق النائية أو التضاريس الصعبة.
اعتبارات التصميم لمحطات التحويل المتنقلة
يجب أن تلبي محطات التحويل المتنقلة مجموعة متنوعة من اعتبارات التصميم لضمان وظائفها وأدائها وأمانها وتوافقها البيئي. بعض الاعتبارات الرئيسية للتصميم هي:
المحول: يعتبر المحول المكون الرئيسي لمحطة التحويل المتنقلة الذي يقوم بتحويل الجهد العالي إلى جهد منخفض والعكس بالعكس. يجب تصميم المحول لتحسين حجمه ووزنه لنقله ومتطلباته الكهربائية. يجب أن يكون للمحول نظام عازل هجين من نومكس للتصنيفات الأعلى (>20 MVA) أو نظام عازل من السليلوز للتصنيفات الأقل (<20 MVA). يجب أن يكون للمحول مقاومة عالية (حتى 30٪) لتقليل حجمه ووزنه، ولكن قد يؤثر ذلك على تنظيم الجهد وخسائره. يجب أن يكون للمحول مستوى ضوضاء منخفض (<65 dB) للامتثال للمعايير البيئية. يجب أن يكون للمحول جهود متعددة (حتى 5) لتوفير المرونة والاستخدام المتعدد للتطبيقات المختلفة. يجب أن يكون للمحول مفاتيح خارجية غير مجهزة لإعادة الاتصال بـ ستار-ديلتا.
نظام التبريد: يعتبر نظام التبريد المكون لمحطة التحويل المتنقلة الذي يقوم بتنظيم درجة حرارة المحول ويمنع ارتفاع الحرارة. يجب تصميم نظام التبريد لتشتيت الحرارة الناتجة عن خسائر الحمل وخسائر التبريد المساعدة للمحول. يجب أن يكون لنظام التبريد نظام تبريد من الألمنيوم لتقليل الوزن. يجب أن يكون لنظام التبريد نظام تبريد بالهواء القسري (ONAF) أو نظام تبريد بالزيت القسري والهواء القسري (OFAF) للتصنيفات الأعلى (>20 MVA) أو نظام تبريد طبيعي بالهواء (ONAN) أو نظام تبريد طبيعي بالزيت والهواء الطبيعي (ONAN) للتصنيفات الأقل (<20 MVA).
معدات التحكم والحماية ذات الجهد العالي: تعتبر معدات التحكم والحماية ذات الجهد العالي المكون لمحطة التحويل المتنقلة التي تقوم بتحكم وحماية الدائرة ذات الجهد العالي وتربط محطة التحويل المتنقلة بخط النقل أو المولد. يجب تصميم معدات التحكم والحماية ذات الجهد العالي لتتوافق مع فئة الجهد (حتى 420 kV) والإيقاف.
معدات التحكم والحماية ذات الجهد المنخفض: تعتبر معدات التحكم والحماية ذات الجهد المنخفض المكون لمحطة التحويل المتنقلة التي تقوم بتحكم وحماية الدائرة ذات الجهد المنخفض وتوزع الطاقة على الحمل أو الشبكة. يجب تصميم معدات التحكم والحماية ذات الجهد المنخفض لتتوافق مع فئة الجهد (حتى 1 kV) وتصنيف التيار (حتى 2000 A) للتطبيق. يجب أن تحتوي معدات التحكم والحماية ذات الجهد المنخفض على مكونات مختلفة، مثل مفاتيح الجهد المنخفض وقواطع الدائرة الأرضية، وقواطع الدائرة الهيدروليكية، والعوازل الكهربائية، وقواطع الدائرة الهوائية (ACB)، وقواطع الدائرة المصبوبة (MCCB)، وقواطع الدائرة المصغرة (MCB). يجب أن يكون لمعدات التحكم والحماية ذات الجهد المنخفض تركيبات مختلفة، مثل الإطار، وسكك DIN، ولوحة، أو تركيب على رف 19 بوصة. يجب أن يكون لمعدات التحكم والحماية ذات الجهد المنخفض أغلفة مختلفة، مثل الإطار المفتوح، والمغلق، أو IP المصنفة.
نظام القياس: يعتبر نظام القياس المكون لمحطة التحويل المتنقلة الذي يقوم بقياس وتسجيل المعلمات الكهربائية لتدفق الطاقة مثل الجهد والتيار والقوة والتردد وما إلى ذلك. يجب تصميم نظام القياس لتوفير بيانات دقيقة وموثوقة لأغراض الرصد والفواتير. يجب أن يكون لنظام القياس أنواع مختلفة من العدادات، مثل العدادات التناظرية، والعدادات الرقمية، والعدادات الذكية، وما إلى ذلك. يجب أن يكون لنظام القياس أنماط اتصال مختلفة، مثل الأسلاك أو اللاسلكي، المحلي أو البعيد، وما إلى ذلك.
نظام الحماية بالتتابع: يعتبر نظام الحماية بالتتابع المكون لمحطة التحويل المتنقلة الذي يقوم بكشف وعزل الأعطال ويمنع تلف المعدات والأشخاص. يجب تصميم نظام الحماية بالتتابع لتوفير فصل سريع وانتقائي للدائرة أو المعدات المعيبة. يجب أن يكون لنظام الحماية بالتتابع أنواع مختلفة من التتابعات، مثل التتابعات الكهروميكانيكية، والتتابعات الصلبة، والتتابعات المستندة إلى الميكروبروسيسور، وما إلى ذلك. يجب أن يكون لنظام الحماية بالتتابع وظائف حماية مختلفة، مثل حماية التيار الزائد، وحماية الجهد الزائد، وحماية التفاضلية، وحماية المسافة، وما إلى ذلك.
إمداد الطاقة المساعد ذو التيار المتناوب والمستمر: يعتبر إمداد الطاقة المساعد ذو التيار المتناوب والمستمر المكون لمحطة التحويل المتنقلة الذي يوفر الطاقة لتشغيل محطة التحويل المتنقلة وملحقاتها، مثل الأضواء والمراوح والمضخات وما إلى ذلك. يجب تصميم إمداد الطاقة المساعد ذو التيار المتناوب والمستمر لتوفير طاقة مستقرة وكافية للأحمال المطلوبة. يجب أن يكون لإمداد الطاقة المساعد ذو التيار المتناوب والمستمر مصادر مختلفة، مثل البطاريات، والمولدات، والمحولات، والمعكوفرات، وما إلى ذلك. يجب أن يكون لإمداد الطاقة المساعد ذو التيار
