تطبيق مُنظِّمات الجهد في اختبارات الجهد العالي للمعدات الكهربائية
الجهد هو معيار مهم في اختبارات جودة الطاقة. تحديد جودة الجهد يحدد ما إذا كان النظام الكهربائي قادرًا على العمل بأمان ولديه تأثير كبير على استقرار نظام الشبكة الكهربائية ككل. حاليًا، تعتبر أجهزة تنظيم الجهد من المعدات الكهربائية الشائعة نسبيًا في الأنظمة الكهربائية، والتي يمكنها التحكم بشكل معقول وعلمي في عملية اختبارات الجهد العالي للأجهزة الكهربائية، وبالتالي تحسين قابلية هذه الاختبارات باستمرار.
1. متطلبات استخدام أجهزة تنظيم الجهد في اختبارات الجهد العالي للأجهزة الكهربائية
في الظروف العادية، قبل بدء اختبار الجهد العالي للأجهزة الكهربائية، يجب اختيار جهاز تنظيم الجهد المثبت في نهاية المحول الأمامية لضمان أن مواصفاته تلبي متطلبات الاختبار. هذا يضمن أن نتائج القياس من المحول تلبي معايير الاختبار القياسية - أي أن الإخراج مستقر ومتصلاً ويتم تغييره بشكل منتظم، مما يسمح بتنظيم الجهد الفعال. تتطلب استخدام أجهزة تنظيم الجهد في اختبارات الجهد العالي للأجهزة الكهربائية المتطلبات التالية:
ضمان إخراج جهد مستقر وعالي الجودة؛ على سبيل المثال، يجب أن تكون شكل الموجة للجهد الخارج من الجهاز قريبًا من الموجة الجيبية وأن يكون الجهد الأدنى الخارجي قدر الإمكان قريبًا من الصفر.
يجب أن يتمتع جهاز تنظيم الجهد بخصائص تنظيم عالية الجودة، مع انخفاض المقاومة التنظيمية، وطرق تعديل بسيطة وأمنة، لتسهيل اختبارات الجهد العالي للأجهزة الكهربائية بشكل سلس.
تقليل الضوضاء الناتجة أثناء تشغيل جهاز تنظيم الجهد والتركيز على كفاءة الطاقة والحماية البيئية أثناء الاختبار.
ضمان أن المعلمات الأساسية لجهاز تنظيم الجهد - بما في ذلك الجهد الخارجي والتواتر وعدد الأطوار وتذبذبات السعة الخارجية - تلبي متطلبات اختبارات الجهد العالي للأجهزة الكهربائية. وبشكل خاص، يتم التعبير عن دقة جهاز تنظيم الجهد كالتالي:
tgδ: ±(1% D + 0.0004)
Cx: ±(1% C + 1 pF)
يشير الخطأ الأصغر إلى دقة أفضل للجهاز. خلال التحقق، يجب أن يكون الفرق بين القراءة والقيمة القياسية أقل من الدقة المحددة.
2. تطبيق أجهزة تنظيم الجهد في اختبارات الجهد العالي للأجهزة الكهربائية
يتم استخدام ثلاثة أنواع من أجهزة تنظيم الجهد بشكل شائع في اختبارات الجهد العالي للأجهزة الكهربائية: أجهزة التنظيم بالاتصال، وأجهزة التنظيم بالاستقراء، وأجهزة التنظيم ذات الملف المتحرك. تختلف هذه الأنواع الثلاثة بشكل كبير في الهيكل والمبدأ التشغيلي ولكل منها سيناريوهات تطبيق واستخدامات مميزة.
خلال اختبارات الجهد العالي، تساعد أجهزة تنظيم الجهد عادة المحركات غير المتزامنة والآليات في تحويل الطاقة وهي أجهزة كهربائية مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالمحولات. في اختبارات الجهد العالي، يجب أن يتوافق المحرك مع متطلبات طاقة الحمل القصوى لجهاز تنظيم الجهد البالغة 12,000 كيلوواط. بالإضافة إلى ذلك، لتقليل الضوضاء الكهرومغناطيسية، يجب تعزيز القوة الميكانيكية للجهاز باستخدام هيكل صلب من الحديد الزهر.
2.1 استخدام أجهزة تنظيم الجهد ذات الملف المتحرك
يعتمد مبدأ عمل أجهزة تنظيم الجهد ذات الملف المتحرك وهياكلها الداخلية على مبدأ المحولات. تقوم هذه الأجهزة بتنظيم الجهد الخارجي بشكل فعال عن طريق تحريك ملف قصير الدائرة عموديًا على طول ساق اللب لتغيير توزيع الجهد والمعاومة بين الملفين في الدائرة الرئيسية. نظرًا لأن التنظيم لا يعتمد على الاتصالات، فإن الجهد الخارجي من جهاز تنظيم الجهد ذو الملف المتحرك نسبيًا مستقر ومنتظم، مما يجعله سهل الاستخدام ومريح في الاختبارات العامة للجهد العالي للأجهزة الكهربائية.
بالإضافة إلى ذلك، تمكن معاومتها الكبيرة من التسرب من تحمل تدفقات تيار كبيرة. ومع ذلك، بسبب خصائصها الهيكلية والتشغيلية، فإن جهاز تنظيم الجهد ذو الملف المتحرك يظهر معاومة قص عالية نسبيًا. لذلك، فإنه غير مناسب لمشاريع الاختبارات ذات الجهد العالي التي تتطلب معاومة مصدر منخفضة، مثل اختبارات التلوث (التلوث) ذات الجهد العالي. مقارنة بأجهزة التنظيم بالاستقراء، فإن شكل الموجة الخارجة من أجهزة تنظيم الجهد ذات الملف المتحرك أكثر عرضة للتشوه.
وبالإضافة إلى ذلك، بعد الاستخدام الطويل، قد يؤدي التآكل والانفلات في مكونات النقل والملف المتحرك إلى زيادة الضوضاء والاهتزازات، مما قد يؤدي إلى الأضرار. يمكن استخدام خوارزميات تدفق الطاقة لحساب المكونات المعقدة لخسارة الجهد في الأنظمة الكهربائية. وبشكل خاص، يتضمن هذا الاستفادة من العلاقة بين جهود العقد وقوة الطاقة النشطة ومقدار جهود العقد لتفكيك معادلات P-Q، مما يقلل من مصفوفة المعاملات من 2N×2N إلى N×N، حيث N هو عدد عقد النظام.
2.2 استخدام أجهزة تنظيم الجهد بالاستقراء
يعتمد مبدأ عمل أجهزة تنظيم الجهد بالاستقراء وهياكلها على مبدأ المحركات غير المتزامنة ذات الملف الملفوف المتوقف، بينما يشبه آلياتها لتحويل الطاقة تلك الخاصة بالمحولات. من خلال ضبط زاوية الإزاحة للروتور، يقومون بتغيير حجم وطور القوة الدافعة المستحثة في ملفات الستاتور أو الروتور، مما يحقق تنظيم الجهد بدون اتصال.
مقارنة بأجهزة تنظيم الجهد ذات الملف المتحرك، توفر أجهزة تنظيم الجهد بالاستقراء أداءً تقنيًا وإقتصاديًا عامًا أفضل ومقاومة أقل - خاصة عندما يكون الجهد الخارجي في نطاق 50٪-100٪، حيث تكون المقاومة أقل بشكل ملحوظ. ومع ذلك، بسبب القيود الهيكلية والتشغيلية، فإن تكلفة تصنيع أجهزة تنظيم الجهد بالاستقراء ذات الطور الواحد مرتفعة للغاية، خاصة بالنسبة للوحدات ذات السعة الكبيرة. عندما يصل انحراف الروتور لوحدة ذات طور واحد إلى حد معين، قد تنشأ مشاكل الضوضاء والاهتزازات أثناء التشغيل، مما يحد من قدرتها على الإخراج. نتيجة لذلك، نادرًا ما يتم إنتاج أجهزة تنظيم الجهد بالاستقراء ذات الطور الواحد والسعة الكبيرة اليوم. ومع ذلك، يتم استخدام الإصدارات المحسنة من أجهزة تنظيم الجهد بالاستقراء بشكل فعال في اختبارات الجهد العالي ذات المتطلبات الأقل صرامة.
2.3 استخدام معدّلات الجهد من نوع الاتصال
معدّلات الجهد من نوع الاتصال هي محولات ذاتية قادرة على توفير خرج جهد مستمر. تنتج موجات جهد خرج بخصائص جيبية ممتازة، مع حد أدنى للخرج يبلغ 0 فولت، وتتميز بخصائص تنظيم خطية ومستمرة وسلسة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تقليل عائق القصر لديها، ولديها زوايا طور شبه متطابقة بين الجهد الداخل والجهد الخارج وزئبق تشغيلي منخفض، مما يجعلها مثالية لاختبارات الجهد العالي على المعدات الكهربائية. بناءً على تكوين النواة، يتم تصنيف معدّلات الجهد من نوع الاتصال إلى نوع العمودي وأنواع الحلقي.
تقليدياً، تم استخدام معدّلات الجهد من نوع الاتصال الحلقي بشكل رئيسي في اختبارات الجهد العالي الصغيرة السعة بسبب كلفتها المنخفضة وأدائها الممتاز. العيب الأكثر بروزًا لمعدّلات الجهد من نوع الاتصال هو اعتمادها على نقاط الاتصال للتغيير، والتي قد تنتج شرارات أثناء التشغيل. سعت نقاط الاتصال محدودة أيضًا، ومدة الخدمة النسبية القصيرة لها قد عوقت تطوير نماذج كبيرة السعة. ومع ذلك، بفضل الجهود المستمرة من قبل الفنيين، تم حل معظم مشاكل الاتصال.
3. صيانة معدّلات الجهد في اختبارات الجهد العالي للمعدات الكهربائية
قبل إجراء صيانة لمعدّلات الجهد المستخدمة في اختبارات الجهد العالي للمعدات الكهربائية، يجب على الموظفين فهم كامل للهيكل الداخلي للمعدّل لتحديد الأعطال بدقة وتحسين كفاءة الصيانة. الهيكل الأساسي لمعدّل الجهد موضح في الجدول 1.
| التركيب الداخلي | أجزاء المكونات |
| الحفرة | الجسم الأمامي، الجسم الخلفي، الأجزاء الداخلية المحكمة الغلق |
| صمام التوجيه | 嫘丝 الضبط، حاجز الفوهة، الجسم الصغير للصمام |
| منظم الجهد الرئيسي | عصا الضبط، الجسم الأمامي، الينبوع المخروطي، عصا توجيه الهواء، خاتم O، البرغي، أنبوب البرغي |
3.2 مشاكل تسرب الغاز في معدّل الجهد
في اختبارات الجهد العالي للمعدات الكهربائية، يعود سبب تسرب الغاز من معدّلات الجهد عادةً إلى عدم كفاية ختم الأختام الدائرية وأجزاء الاتصال. وقد يكون السبب أيضًا تلف المعدن الخامل بين مقعد الضبط وعمود الضبط. تتضمن الحلول المحددة إغلاق دارة الغاز، وفك طرف الصمام الرئيسي لمعدّل الجهد، وفحص الفنيين بعناية لتحديد موقع العطل وطبيعته بدقة. بناءً على الخبرة العملية، يتم تنفيذ التحسينات المناسبة لحل مشكلة تسرب الغاز من فتحة الإفراج عن الضغط أثناء الضبط في اختبارات الجهد العالي.
خلال اختبارات الجهد العالي، يعتبر تسرب الغاز عند وضع الصفر أثناء الضبط مشكلة شائعة. هذا يرجع بشكل أساسي إلى تشديد برغي ضبط الصفر بإفراط. للتخفيف من هذه المشكلة، يجب ضبط موقع برغي ضبط الصفر بشكل صحيح لتقليل احتمالية حدوث التسرب عند وضع الصفر.
يجب ملاحظة أن المشغلين يجب أن يتجنبوا الوقوف مباشرة أمام معدّل الجهد أثناء الضبط لتقليل مخاطر الحوادث.
4. الخاتمة
في التطبيقات العملية، عندما يتم إجراء اختبارات الجهد العالي للمعدات الكهربائية، يجب أن تكون سلامة الموظفين هي الأولوية. ضمان سلامة الموظفين والمعدات هو الشرط الأساسي لأداء التشخيص والصيانة الصحيحة للمكونات الاختبارية. هذا النهج يمدد عمر الخدمة للمعدات ويقلل من معدلات الفشل. مع الاستخدام الواسع لمعدّلات الجهد في اختبارات الجهد العالي للمعدات الكهربائية، يتم توفير الراحة للسكان في حياتهم اليومية وفي مختلف جوانب المجتمع، مما يساهم في التنمية الاجتماعية المتناغمة.
