ما هي الميزات الفنية والتطبيقات المحولات الكهربائية однофазные?

1 ميزات تقنية لمحولات الطور الواحد

من خلال تجربة تشغيل شبكات التوزيع الأجنبية، يُعرف أن محولات الطور الواحد تستخدم على نطاق واسع. مقارنة بمحولات الثلاثة أطوار، لها مزايا فريدة، والتي تظهر بشكل خاص كالتالي:

1.1 هيكل بسيط

هذه الميزة تجعل من استخدام نفس المواد، فإن خسائر الحمل الخالية لمحولات الطور الواحد ذات السعة نفسها أقل من تلك الخاصة بمحولات الثلاثة أطوار. إلى حد ما، يمكنها أن تلبي احتياجات توفير الطاقة وتقليل الاستهلاك. على سبيل المثال، عند النظر في المحولات الشائعة الاستخدام بسعة 100 كيلو فولت أمبير و50 كيلو فولت أمبير، يتم عرض مقارنة بين المؤشرات المختلفة في الجدول 1.

وبالحساب على أساس 8000 ساعة تشغيل سنوية، فإن محول التوزيع D10 للطور الواحد بسعة 100 كيلو فولت أمبير يوفر 1280 كيلوواط ساعة من الخسائر الخالية عن سعة S9 من النوع الثلاثي الأطوار؛ بينما يوفر محول 50 كيلو فولت أمبير 880 كيلوواط ساعة. في المتوسط، تخفض محولات الطور الواحد الخسائر الخالية بنسبة أكثر من 50٪ مقارنة بنوع الثلاثة أطوار.

1.2 مدمجة وسهلة التركيب

هذا يسمح للخطوط ذات الجهد المنخفض بالوصول بشكل أقرب إلى نقاط الحمل، مما يقلل من نصف قطر التزويد ويحد من خسائر شبكة التوزيع. كانت خسائر شبكة الجهد المنخفض تمثل نسبة كبيرة من إجمالي خسائر الشبكة. قبل التجديد، كانت خسائر الخطوط الهوائية ذات الجهد المنخفض في المناطق الحضرية تتراوح بين 7٪ - 12٪ (حتى أكثر من 30٪ في بعض المناطق). بعد تحديث شبكة الريف، تم وضع هدف خسارة شاملة قدره 12٪، مع اقتراب المدن منه الآن.

هناك سببان رئيسيان يدفعان لارتفاع خسائر الجهد المنخفض: 1) تحافظ محولات الثلاثة أطوار لتزويد المنازل والتجارة على مصادر الطاقة بعيدة عن الأحمال، مما يزيد من نصف القطر التزويدي وخسائر الخطوط؛ كما أن التيار غير المتوازن يزيد أيضًا من خسائر المحولات. 2) النصف القطر الكبير يتيح سرقة الكهرباء، مما يجعل الإدارة صعبة. تضع محولات الطور الواحد مصادر الطاقة بالقرب من المستخدمين، مما يقلل من مسافات التزويد وخسائر الخطوط ومخاطر السرقة.

نموذج التزويد "السعة الصغيرة، النقاط الكثيفة، نصف القطر القصير" المستخدم على نطاق واسع في شبكات الجهد المنخفض يقلل بشكل فعال من الخسائر، وتعتبر محولات الطور الواحد أساسية لتنفيذ هذا النهج.

1.3 توفير نسبي في تكلفة المشروع

في حالة تزويد محولات الطور الواحد، يتم استخدام خطين للجهد العالي، وخطين أو ثلاثة أقطاب للجهد المنخفض. في المقابل، تتطلب محولات الثلاثة أطوار ثلاثة أقطاب للجهد العالي وأربعة أقطاب للجهد المنخفض. بالتالي، توفر الترتيبات للطور الواحد الأسلاك وتقلل من استخدام المفاتيح الانقطاع والصواعق والأجهزة. الإحصائيات غير الكاملة تظهر: يقلل الطور الواحد حوالي 10٪ من تكلفة خطوط الجهد العالي و15٪ من تكلفة مشروع خطوط الجهد المنخفض.

1.4 تحسين موثوقية التزويد بالطاقة

تناسب محولات الطور الواحد السيناريوهات ذات السعة الصغيرة والنقط الكثيفة، مما يعزز تغطية المستخدمين. إحصائياً، يرفع عدد أكبر من المستخدمين معاملات الثقة. بالنسبة للإدارة، يقلل التوزيع عبر سحب الدائرة من محول واحد من الانقطاعات ويقلل من تأثيرات الثقة. من الناحية الهيكلية، تخاطر محولات الثلاثة أطوار ذات الألفاظ المتكاملة بانقطاع كامل للمحول إذا فشل أحد الألفاظ، مما يتسبب في انقطاع الكهرباء في المنطقة.

من الناحية الفنية، تواجه محولات الثلاثة أطوار (Y/Y₀ أو △/Y₀) شذوذات في الجهد في الأطوار الأخرى عندما تنفجر مفتاح واحد. أنظمتها ذات الجهد المنخفض ثلاثية الأقطاب وأربعة الأقطاب معرضة لموجات جهد مفاجئة بسبب اختصار المحايد، مما يضلل الإضاءة ويضر بالمعدات. تتجنب محولات الطور الواحد هذه المشاكل بشكل كبير، مما يضمن الثقة.

2 تطبيقات محولات الطور الواحد
2.1 نطاق الاستخدام

بناءً على الخصائص التقنية لمحولات الطور الواحد، يُنصح باستخدامها في السيناريوهات التالية:

2.1.1 المناطق السكنية في المجتمعات الحضرية

حالياً، يستخدم استهلاك الكهرباء في المناطق السكنية الحضرية بشكل أساسي للإضاءة والتغذية أحادية الطور (مثل الأجهزة المنزلية مثل المكيفات والثلاجات)، مما يلبي متطلبات "تزويد الجهد العالي للأسر". بناءً على تصاميم المنازل وتوزيع الأحمال، اعتمد نموذج تزويد الكهرباء "محول طور واحد لكل مبنى" أو "واحد لكل وحدة" لتقليل نصف قطر الشبكة ذات الجهد المنخفض (يفضل ضمن 100 متر)، مما يحسن كفاءة وتوفير جودة التزويد بالكهرباء.

2.1.2 الإضاءة الريفية واستخدام الطاقة الصغير

تطبيقات الإضاءة الريفية والاستخدام الصغير للطاقة (مثل الآلات الزراعية الصغيرة، معدات الري) تتميز بأحمال منخفضة وباهتة التقلب، مما يجعلها مناسبة لمحولات الطور الواحد الصغيرة السعة. يمكن أن يؤدي نشر هذه المحولات بشكل صحيح إلى تلبية متطلبات الأحمال بدقة، وتقليل تكلفة التزويد بالطاقة، وضمان تزويد مستقر بالكهرباء.

2.1.3 المجتمعات والأسواق التي تعاني من سرقة الكهرباء الشديدة

يمكن أن يؤدي تنفيذ "تزويد الجهد العالي للأسر" إلى القضاء على سرقة الكهرباء الناتجة عن التوصيل غير القانوني للجهد المنخفض. بالإضافة إلى ذلك، فإنه يسهل تقييم خسائر الخطوط بشكل فردي لكل خط ولكل محول، مما يمكّن من مراقبة دقيقة لخسائر استهلاك الطاقة وتعزيز إدارة الطاقة.

2.1.4 تحسين تزويد الطاقة للمستخدمين الصناعيين الصغار

تعزيز الانتقال من "المحولات المشتركة" إلى "المحولات المخصصة" للمستخدمين الصناعيين الصغار. مع انتشار محولات الطور الواحد، يمكن للمستخدمين الصناعيين والتجاريين الصغار تركيب وحدات مخصصة. تحت إرشاد السياسات الكهربائية والسعري، سيصبح استخدام المحولات المخصصة أكثر شيوعًا، مما يفصل الإضاءة السكنية عن الطاقة الصناعية الثلاثية الأطوار. يمكن استبدال محولات الثلاثة أطوار بمحولات الطور الواحد حيثما يكون مناسبًا لتقليل الخسائر في الخطوط العامة ذات الجهد المنخفض والمحولات المشتركة، وتوازن الأحمال، وتحسين استقرار الجهد في نهاية المستخدم.

2.2 مشاكل عند استخدام محولات الطور الواحد

حالياً، تستخدم معظم محولات التوزيع أحادية الطور صفائح السيليكون الباردة المدلفنة (المستوية) كمادة الأساسية، مصنعة بتقنية لف القلب. خسائر الحمل الخالية والمحملة والضوضاء التشغيلية أقل بكثير من محولات الثلاثة أطوار من نوع S9.

مع مجموعات الاتصال I/I₀، هناك طريقتان أساسيتان للتوصيل:

• ثلاثة أقطاب (على الجانب ذو الجهد المنخفض): ملف واحد مع نقطة الوسط متصالحة، ليشكل ملفين. نسبة الجهد: 10 كيلو فولت/0.22 كيلو فولت. التوصيل: راجع الشكل 1 (a₁, a₂ = أسلاك الطور؛ x = المحايد).

• أربعة أقطاب (على الجانب ذو الجهد المنخفض): ملفين (بدون اتصال كهربائي بينهما). نسبة الجهد (من العالي إلى المنخفض): 10 كيلو فولت/0.22 كيلو فولت. التوصيل: راجع الشكل 2.

في الشكل، a₁, a₂ هما أسلاك الطور، وx₁, x₂, x هي أسلاك المحايد. عند استخدام محولات الطور الواحد، يجب مراعاة ما يلي:

• لتزويد الطاقة، يتم استخدام نظام ثلاثة أقطاب عادةً على الجانب ذو الجهد المنخفض. يعتبر x₁/x₂/x كأسلاك محايدة (يجب أن تكون متصالحة بشكل موثوق). a₁, a₂ (أسلاك الطور) لا يمكن توازيها؛ يجب توزيع الأحمال بشكل متساوٍ لتقليل التيار المحايد في نقطة الوسط ذات الجهد المنخفض وتقليل الخسائر.

• لتزويد الجهد المنخفض، استخدم نظام TT (محايد قابل للتحكم) أو نظام TN (محايد غير قابل للتحكم).

• حدد التوصيلة ذات الجهد العالي بناءً على التيار الثلاثي الأطوار الخارج من محطة التوزيع. زيادة التيار غير المتوازن تزيد من خسائر المحول الرئيسي، وتسبب جهد السلسلة السالبة، وتخاطر بخطأ في حماية النظام. قم بقياس تيار الجهد العالي الخارجي أولاً وقم بتعيين التوصيلة وفقًا لقواعد توازن التيار.

• تناسب محولات الطور الواحد الأحمال أحادية الطور. قم بدراسة تكوين وتوزيع الأحمال؛ قم بفصل الأحمال أحادية الطور والثلاثية الأطوار، وقم بوضع المحولات بالقرب من الأحمال لزيادة الكفاءة.

• قم بتوقع الأحمال؛ اختر محول بسعة 20-100 كيلو فولت أمبير (نطاق شائع).

• لتزويد الجهد المنخفض، قم بتثبيت مفاتيح القطع أو الربط (إذا كان ذلك ممكنًا) لتحسين الثقة.