قياس محولات الجهد في الدوائر لحماية المرحلات والتشغيل الآلي

توضح هذه المقالة كيفية تصميم تيارات كميات هائلة من معدات الطاقة عالية الجهد بدقة عالية للاستخدام الآمن في دوائر حماية المرحل— قياس محولات التيار في الدوائر من أجل حماية التتابع والتشغيل الآلي.

كما يصف كيفية تحويل الفولتية إلى عشرات ومئات الكيلوفولت للتحكم في تشغيل أجهزة حماية وأتمتة الترحيل على أساس مبدأين:

1. تحويل الكهرباء.

2. الفصل السعوي.

تتيح الطريقة الأولى عرضًا أكثر دقة لمتجهات الكميات الأولية وبالتالي فهي منتشرة على نطاق واسع. الطريقة الثانية تستخدم لمراقبة مرحلة معينة من جهد الشبكة 110 كيلوفولت في الحافلات الالتفافية وفي بعض الحالات الأخرى. ولكن في السنوات الأخيرة وجد المزيد والمزيد من التطبيقات.

كيف يتم تصنيع وتشغيل محولات الجهد

الفرق الأساسي الرئيسي بين قياس محولات الجهد (VT) من محولات التيار (CT) هي أنها ، مثل جميع موديلات الإمداد بالطاقة ، مصممة للتشغيل العادي دون إحداث دائرة قصر في الملف الثانوي.

في الوقت نفسه ، إذا كانت محولات الطاقة مصممة لنقل الطاقة المنقولة بأقل قدر من الخسائر ، فإن محولات قياس الجهد مصممة بهدف التكرار عالي الدقة في مقياس متجهات الجهد الأساسي.

مبادئ التشغيل والأجهزة

يمكن تمثيل تصميم محول الجهد ، المشابه لمحول التيار ، بدائرة مغناطيسية بها ملفان ملفوفان حولها:

• أساسي؛

• ثانية.

يتم اختيار درجات خاصة من الفولاذ للدائرة المغناطيسية ، وكذلك معدن لفائفها وطبقة العزل ، من أجل تحويل الجهد الأكثر دقة بأقل خسائر. يتم حساب عدد لفات الملفين الأولي والثانوي بحيث يتم دائمًا إعادة إنتاج القيمة الاسمية للجهد العالي الجهد من خط إلى خط المطبق على الملف الأولي كقيمة ثانوية قدرها 100 فولت مع نفس اتجاه المتجه لـ أنظمة الأرض المحايدة.

إذا تم تصميم دائرة نقل الطاقة الأولية بمحايدة معزولة ، فإن 100 / √3 فولت ستكون موجودة عند خرج ملف القياس.

من أجل إنشاء طرق مختلفة لمحاكاة الفولتية الأولية على الدائرة المغناطيسية ، لا يمكن تحديد موقع واحد ، ولكن عدة ملفات ثانوية.

دوائر تبديل VT

تُستخدم محولات الأجهزة لقياس الكميات الأولية الخطية و / أو المرحلة. للقيام بذلك ، تشمل ملفات الطاقة ما بين:

• موصلات الخط للتحكم في جهد الخط ؛

• الحافلة أو الأسلاك والأرض لأخذ قيمة المرحلة.

عنصر وقائي مهم لقياس محولات الجهد هو تأريض غلافها والملف الثانوي. يجب توخي الحذر لأنه عندما ينكسر العزل الأولي للملف إلى العلبة أو في الدوائر الثانوية ، ستظهر احتمالية الفولتية العالية فيها ، مما قد يؤدي إلى إصابة الأشخاص وحرق المعدات.

يؤدي التأريض المتعمد للغلاف وملف ثانوي إلى هذه الاحتمالية الخطيرة على الأرض ، مما يمنع حدوث المزيد من تطور الحادث.

1. المعدات الكهربائية

يظهر في الصورة مثال لتوصيل محول لقياس الجهد في شبكة 110 كيلو فولت.

يتم التأكيد هنا على أن سلك الإمداد لكل مرحلة متصل بواسطة فرع بطرف الملف الأولي لمحوله ، الموجود على دعامة خرسانية مسلحة مؤرضة مشتركة ، مرفوعة على ارتفاع آمن للعاملين الكهربائيين.

يتم تأريض جسم كل قياس VT مع الطرف الثاني للملف الأساسي مباشرة على هذه المنصة.

يتم تجميع مخرجات اللفات الثانوية في صندوق طرفي يقع في الجزء السفلي من كل VT. وهي متصلة بموصلات الكابلات المجمعة في صندوق توزيع كهربائي قريب من ارتفاع مناسب للصيانة من الأرض.

فهو لا يقوم فقط بتبديل الدائرة ، بل يقوم أيضًا بتثبيت مفاتيح تلقائية على دوائر الجهد الثانوي والمفاتيح أو الكتل لإجراء التبديل التشغيلي وإجراء الصيانة الآمنة للمعدات.

يتم تغذية قضبان توصيل الجهد التي تم تجميعها هنا إلى أجهزة حماية الترحيل والأتمتة بكابل طاقة خاص ، والذي يخضع لمتطلبات متزايدة لتقليل فقد الجهد. تتم تغطية هذه المعلمة المهمة جدًا لدارات القياس في مقالة منفصلة هنا - الفقد وانخفاض الجهد

طرق الكابلات لقياس VT محمية أيضًا بصناديق معدنية أو ألواح خرسانية مسلحة من التلف الميكانيكي العرضي ، تمامًا مثل التصوير المقطعي المحوسب.

يظهر خيار آخر لتوصيل محول قياس الجهد من النوع NAMI ، الموجود في خلية شبكة 10 كيلو فولت ، في الصورة أدناه.

محول الجهد على جانب الجهد العالي محمي بصمامات زجاجية في كل مرحلة ويمكن فصله عن المشغل اليدوي من دائرة الإمداد لفحص الأداء.

يتم توصيل كل مرحلة من مراحل الشبكة الأولية بالمدخل المقابل لملف الإمداد. يتم إحضار موصلات الدوائر الثانوية بكابل منفصل إلى الكتلة الطرفية.

2. اللفات الثانوية ودوائرها

يوجد أدناه رسم تخطيطي بسيط لتوصيل محول واحد بجهد التيار الكهربائي لدائرة الإمداد.

يمكن العثور على هذا التصميم في الدوائر حتى 10 كيلو فولت وتشمل. محمي من كل جانب بصمامات القوة المناسبة.

في شبكة 110 كيلو فولت ، يمكن تثبيت محول الجهد هذا في مرحلة واحدة من نظام ناقل الالتفافية لتوفير تحكم متزامن في دوائر التوصيل المتصلة و SNR.

على الجانب الثانوي ، يتم استخدام ملفين: الرئيسي والإضافي ، مما يضمن تنفيذ الوضع المتزامن عندما يتم التحكم في قواطع الدائرة بواسطة لوحة الكتلة.

لتوصيل محول الجهد بمرحلتين من نظام ناقل الالتفافية عند التحكم في قواطع الدائرة من اللوحة الرئيسية ، يتم استخدام المخطط التالي.

هنا ، يضاف المتجه «uk» إلى المتجه الثانوي «kf» الذي شكله المخطط السابق.

المخطط التالي يسمى «المثلث المفتوح» أو النجمة غير المكتملة.

يسمح لك بمحاكاة نظام من اثنين أو ثلاث مراحل من الفولتية.

إن توصيل ثلاثة محولات جهد وفقًا لنظام النجمة الكاملة له أكبر الاحتمالات. في هذه الحالة ، يمكنك الحصول على كل من الفولتية الطورية والخطية في الدوائر الثانوية.

بسبب هذا الاحتمال ، يتم استخدام هذا الخيار في جميع المحطات الفرعية الحرجة ، ويتم إنشاء الدوائر الثانوية لمثل هذه المحطات بنوعين من اللفات المدرجة وفقًا لدائرة النجم والدلتا.

المخططات المعطاة لتشغيل الملفات هي الأكثر نموذجية وهي بعيدة كل البعد عن الأنظمة الوحيدة. تتمتع محولات القياس الحديثة بقدرات مختلفة وقد تم إجراء بعض التعديلات على مخطط التصميم والاتصال لها.

فئات الدقة لمحولات قياس الجهد

لتحديد الأخطاء في القياسات المترولوجية ، يتم توجيه VTs بواسطة دائرة مكافئة ومخطط متجه.

تتيح هذه الطريقة التقنية المعقدة نوعًا ما تحديد أخطاء كل قياس VT من حيث السعة وزاوية انحراف الجهد الثانوي عن الجهد الأساسي وتحديد فئة الدقة لكل محول تم اختباره.

يتم قياس جميع المعلمات بالأحمال الاسمية في الدوائر الثانوية التي تم إنشاء VT لها. إذا تم تجاوزها أثناء التشغيل أو التفتيش ، فسوف يتجاوز الخطأ القيمة الاسمية.

قياس محولات الجهد لها 4 فئات من الدقة.

فئات الدقة لمحولات قياس الجهد

فئات الدقة لقياس VT الحدود القصوى للأخطاء المسموح بها FU،٪ δU، min 3 3.0 غير محددة 1 1.0 40 0.5 0.5 20 0.2 0.2 10

تُستخدم الفئة رقم 3 في النماذج التي تعمل في أجهزة حماية المرحلات والأتمتة التي لا تتطلب دقة عالية ، على سبيل المثال ، لتشغيل عناصر الإنذار لحدوث أنماط الأعطال في دوائر الطاقة.

يتم تحقيق أعلى دقة تبلغ 0.2 بواسطة الأدوات المستخدمة للقياسات الحرجة عالية الدقة عند إعداد الأجهزة المعقدة ، وإجراء اختبارات القبول ، وإعداد التحكم التلقائي في التردد ، والأعمال المماثلة. غالبًا ما يتم تثبيت VTs ذات فئات الدقة 0.5 و 1.0 على معدات عالية الجهد لنقل الجهد الثانوي إلى لوحات المفاتيح ، وعدادات التحكم والتنظيم ، ومجموعات الترحيل من التعشيق ، والحماية ، ومزامنة الدائرة.

طريقة سحب الجهد السعوي

يتكون مبدأ هذه الطريقة من الإفراج النسبي عكسيًا للجهد على دائرة من لوحات المكثف ذات السعات المختلفة المتصلة في سلسلة.

بعد حساب واختيار تصنيفات المكثفات المتصلة في سلسلة مع ناقل أو خط جهد طور Uph1 ، يمكن الحصول على القيمة الثانوية Uph2 على المكثف النهائي C3 ، والتي تتم إزالتها مباشرة من الحاوية أو من خلال جهاز محول متصل بـ تسهيل الإعدادات مع عدد قابل للتعديل من الملفات.

خصائص الأداء لمحولات قياس الجهد ودوائرها الثانوية

متطلبات التثبيت

لأسباب تتعلق بالسلامة ، يجب حماية جميع دوائر VT الثانوية. قواطع دوائر أوتوماتيكية من نوع AP-50 ومؤرض بسلك نحاسي بمقطع عرضي لا يقل عن 4 مم مربع.

إذا تم استخدام نظام ناقل مزدوج في المحطة الفرعية ، فيجب توصيل دوائر كل محول قياس من خلال دائرة الترحيل لمكررات موضع الفاصل ، والتي تستبعد الإمداد المتزامن للجهد إلى جهاز حماية مرحل واحد من VTs مختلفة.

يجب تنفيذ جميع الدوائر الثانوية من العقدة الطرفية VT إلى أجهزة حماية الترحيل والأتمتة بكابل طاقة واحد بحيث يكون مجموع التيارات لجميع النوى مساويًا للصفر. ولهذا الغرض يحظر:

• افصل قضبان التوصيل «B» و «K» ودمجها في التأريض المشترك ؛

• توصيل الناقل "B" بأجهزة المزامنة من خلال تبديل جهات الاتصال ، والمفاتيح ، والمرحلات ؛

• تبديل الحافلة «B» للعدادات مع جهات اتصال RPR.

التبديل التشغيلي

يتم تنفيذ جميع الأعمال المتعلقة بالمعدات التشغيلية بواسطة موظفين مدربين تدريباً خاصاً تحت إشراف المسؤولين ووفقًا لأشكال التحويل. لهذا الغرض ، يتم تثبيت قواطع الدائرة والصمامات والمفاتيح التلقائية في دوائر محول الجهد.

عندما يتم إخراج قسم معين من دوائر الجهد من الخدمة ، يجب الإشارة إلى طريقة التحقق من الإجراء المتخذ.

صيانة دورية

أثناء التشغيل ، تخضع الدوائر الثانوية والأولية للمحولات لفترات فحص مختلفة ، والتي ترتبط بالوقت المنقضي منذ بدء تشغيل الجهاز وتتضمن نطاقًا مختلفًا من القياسات الكهربائية وتنظيف المعدات بواسطة أفراد إصلاح مدربين تدريباً خاصاً .

العطل الرئيسي الذي يمكن أن يحدث في دوائر الجهد أثناء عملها هو حدوث تيارات دائرة قصر بين اللفات. يحدث هذا غالبًا عندما لا يعمل الكهربائيون بعناية في دوائر الجهد الموجودة.

في حالة حدوث ماس كهربائي عرضي للملفات ، يتم إيقاف تشغيل مفاتيح الحماية الموجودة في الصندوق الطرفي لجهاز قياس VT ، وتختفي دوائر الجهد التي تزود مرحلات الطاقة ومجموعات التعشيق والتزامن وحماية المسافة وغيرها من الأجهزة.

في هذه الحالة ، من الممكن التنشيط الخاطئ للحماية الحالية أو حدوث خلل في تشغيلها في حالة حدوث أعطال في الحلقة الأولية. لا يجب التخلص من هذه الدوائر القصيرة بسرعة فحسب ، بل يجب أيضًا تضمين جميع الأجهزة المعطلة تلقائيًا.

محولات قياس التيار والجهد إلزامية في كل محطة فرعية كهربائية. إنها ضرورية للتشغيل الموثوق لأجهزة حماية التتابع والأتمتة.