أنظمة الحافلات للتوزيع والمحولات الفرعية
لنقل وتوزيع الطاقة الكهربائية ، يتم استخدام الخطوط الهوائية أو كابلات الطاقة بمستويات جهد مختلفة ، ويعتمد اختيارها على تحليل الجوانب الفنية والاقتصادية.
لضمان موثوقية إمداد الطاقة العالية ، يمكن أن تكون الشبكات الكهربائية متعددة السلاسل إلى حد ما. وهذا يسمح ، في حالة فشل خطوط النقل الفردية ، بمواصلة تزويد المستهلكين عبر خطوط أخرى.
تسمى النقاط الموجودة على الشبكات حيث يتلاقى خطان أو أكثر بالنقاط العقدية. يتم دائمًا تثبيت أجهزة التبديل المصممة لفصل دوائر الخطوط الفردية في حالة الأعطال أو الصيانة والإصلاح في نقاط التوصيل هذه.
توجد جميع أجهزة التبديل اللازمة لذلك ، بالإضافة إلى معدات القياس والتحكم والحماية والمساعدة في محطة التوزيع الفرعية.
إذا تم تثبيت المحولات ، بالإضافة إلى هذه الأجهزة ، في محطة التوزيع الفرعية لتغيير المستوى مع ذلك ، فإن هذه المحطة الفرعية تسمى محطة فرعية.
تم تجهيز محطات التوزيع الفرعية بالعناصر الهيكلية الرئيسية التالية:
- شينا.
- مفكك.
- مفتاح التشغيل؛
- محولات التيار والجهد.
- محدد الطفرة
- مفتاح التأريض
- ربما: محول.
المحطات الفرعية مجهزة بتركيبات ومكونات ذات خصائص تقنية تلبي المتطلبات والأحمال الميكانيكية والكهربائية المحتملة.
نظرًا لأن المحطات الفرعية الحديثة يتم التحكم فيها بشكل أساسي عن بُعد ، فهي مجهزة بأجهزة مراقبة وتحكم إضافية. بالإضافة إلى ذلك ، تم تجهيز المحطات الفرعية بأجهزة قياس وقياس للكهرباء المزودة للمستهلكين ، بالإضافة إلى أجهزة الحماية من زيادة التيار.
العنصر الرئيسي لمحطة التوزيع الفرعية هو بسبار. كقاعدة عامة ، يبدو وكأنه خط جوي قصير. بالنسبة للتيارات العالية جدًا ، يتم وضعها في أنبوب مبرد بالزيت داخليًا.
هناك عدة أنواع من ترتيبات الحافلات ويعتمد اختيار ترتيب معين على عوامل مختلفة مثل جهد النظام وموضع المحطة الفرعية في النظام وموثوقية مصدر الطاقة والمرونة والتكلفة.
من وجهة نظر مادية ، الحافلة هي عقدة الشبكة. عند هذه النقطة ، تبدأ خطوط منفصلة ونهاية ، والتي تسمى في هذا السياق مغذيات.
يمكن تشغيل وإيقاف المغذيات باستخدام المفاتيح. نظرًا لأن هذه المفاتيح تحمل تيار تشغيل ، وفي حالة حدوث عطل ، تيار طوارئ ، فإنها تسمى مفاتيح الطاقة.
مفاتيح الطاقة الحديثة ذات الجهد العالي مستوى يصل إلى 380 كيلو فولت قادر على تشغيل / إيقاف تشغيل التيارات حتى 80 كيلو أمبير بشكل موثوق وبدون ضرر. تتطلب مفاتيح الطاقة صيانة دورية.
لضمان سلامة مثل هذا العمل ، تم تجهيز قواطع الدائرة بما يسمى قطع... على عكس مفاتيح الطاقة ، لا يمكن تشغيل / إيقاف أجهزة الفصل إلا في حالة إيقاف التشغيل ، أي. فقط بعد فتح قواطع الدائرة المقابلة.
لتجنب عمليات التحويل الخاطئة ، يتم تشابك القواطع والمفصلات ميكانيكيًا بشكل متبادل.
بالإضافة إلى ذلك ، تم تصميم أدوات الفصل لإنشاء نقطة رحلة مرئية ، حيث توجد هذه النقطة في مفاتيح الطاقة في مجرى القوس وهي مخفية عن الأنظار. وفقًا لقواعد السلامة ، عند فصل أقسام خطوط الكهرباء ، يجب أن تكون نقطة الفصل مرئية.
من أجل تنفيذ أنشطة الصيانة على القضبان دون انقطاع الإمداد ، يجب أن تكون محطة التوزيع الفرعية مجهزة بقضيبين متوازيين على الأقل.
لزيادة مرونة الشبكة ، من الممكن توصيل وحدات التغذية الفردية بقضبان التوصيل باستخدام أدوات الفصل. بالإضافة إلى ذلك ، لزيادة حرية الحركة ، يمكن تقسيم السكة إلى عدة أقسام (ما يسمى بالقسم الطولي للسكك الحديدية).
بفضل هذه الإجراءات ، يمكن تقسيم شبكة كهربائية كبيرة إلى عدة أقسام بعزل كلفاني ، مما يحد من كمية التيارات في حالة حدوث ماس كهربائي محتمل.
تسمى الإجراءات الموصوفة عادةً عمليات التبديل التصحيحية ، ويتم تحديد التكوين الأمثل للشبكة مسبقًا باستخدام توزيع الحمل وبرامج حماية ماس كهربائى.
من خلال تحسين هذه العمليات ، يمكن استخدام الإمكانات الكاملة لشبكة الطاقة دون خلق ظروف عمل خطرة.
تنقسم محطات التوزيع والمحولات الفرعية إلى لوحات منفصلة تؤدي وظائف محددة. هناك لوحات الطاقة ، ولوحات الطاقة الكهربائية ، ولوحات التوصيل.
عادة ما يكون تصميم الألواح الفردية موحدًا. في المخططات الكهربائية ، تظهر اللوحات دائمًا في شكل أحادي القطب. هذا يعني أنه في المخططات من هذا النوع ، باستخدام الرموز القياسية ، يتم وصف الأجهزة اللازمة فقط لتشغيل التثبيت.
رسم تخطيطي لإمدادات الطاقة
وفقًا للمخطط الموضح في الشكل ، تم بناء كل من لوحات الطاقة والألواح المزودة بأجهزة طاقة صادرة. تم تصميم كلا القاطعين لرحلة القاطع مع محولات قياس التيار والجهد.
إذا كان التثبيت يتكون من عدة حافلات ، فيجب زيادة عدد فواصل الحافلات بعدد المرات المقابل لحافلتين.
تسجل محولات الأجهزة المعلمات ذات الصلة المطلوبة لأجهزة التشغيل والعد والحماية.
يتم استخدام مفتاح التأريض لحماية الخط من التأثيرات الاستقرائية والسعة للخطوط المجاورة أثناء الصيانة ، وكذلك للحماية من ضربات الصواعق. بسبب وظيفته ، يُطلق على مفتاح التأريض أحيانًا اسم مفتاح تأريض الخدمة.
لفصل أقسام أكبر من الشبكة في حالة الطوارئ أو للقيام بأعمال الصيانة اللازمة ، يتم استخدام حافلتين متوازيتين على الأقل.
نظام سكك مزدوج
باستخدام مفتاح طاقة لوحة التوصيل ، يمكن توصيل كلا الحافلين بنقطة عقدة واحدة. يسمى هذا النوع من الاتصال بالاتصال المتقاطع. بفضل التوصيل المتقاطع ، يمكن تغيير القضبان دون انقطاع التيار الكهربائي.
يمكن توصيل لوحات ولوحات الطاقة المزودة بأجهزة طاقة صادرة ، إذا لزم الأمر ، بنواقل مختلفة ، مما يؤدي إلى عدم انقطاع مصدر الطاقة.
نظرًا لأنه لا يمكن تشغيل / إيقاف تشغيل أدوات الفصل إلا في حالة إيقاف التشغيل ، يجب دمج مفتاح الطاقة في اتصال الناقلين. إذا كانت القضبان مترابطة ، فأنت بحاجة أولاً إلى إغلاق كلا القاطعين وبعد ذلك فقط مفتاح الطاقة.
عند توصيل القضبان ، يجب اتخاذ الإجراء المناسب (على سبيل المثال ، تبديل مغيرات الصنبور للمحولات) لموازنة إمكاناتها ، وإلا ستظهر تيارات عابرة عالية في القضبان عند توصيل القضبان.
بعد توصيل القضبان ، يمكن إجراء أي اتصال وفصل لمصادر الطاقة لأنه لم يعد هناك أي فرق محتمل في القضبان.
من الضروري فقط التأكد من أن القاطع الآخر في نفس وحدة التغذية يغلق قبل فتح أحد الفواصل. خلاف ذلك ، سيكون القاطع تحت الحمل عند فتحه ، مما قد يتسبب في تدمير المكونات الأخرى للتركيب أو حتى إتلافها.وبالتالي ، فإن الفواصل محمية ضد الفتح العرضي بواسطة أجهزة قفل خاصة (كهربائية وهوائية).
لدراسة العمليات الأساسية التي تحدث في محطة التوزيع الفرعية ، يمكنك تجميع دائرة تجريبية يمكنك من خلالها إجراء عمليات التحويل الأساسية.
منصة تجريبية
رسم تخطيطي للحامل التجريبي
مثل هذا الموقف التجريبي لدراسة أنظمة الحافلات للتوزيع والمحولات الفرعية (جناح معمل الشركة الألمانية Lucas-Nuelle) موجود في مركز الموارد "Econtechnopark Volma".
للحصول على وصف لمعدات مختبر التعلم في مركز الموارد ، انظر هنا - وهنا -
لقطة شاشة SCADA لمختبر الطاقة: ناقل مزدوج
يتم إجراء تحليل معلمات الجهد والتيار باستخدام برنامج SCADA for power Lab (SO4001-3F). لتحقيق أقصى استفادة من نظام ناقل مزدوج ، يوصى بتوصيل كل ناقل بمصدر الجهد الخاص به.