محول الطاقة مقابل محول التوزيع - الاختلافات ، نصائح وأمثلة التصميم

مقدمة

تقوم المحولات بتحويل الفولتية ونقل الطاقة الكهربائية عبر الشبكة، ولكن ليس كل محول يؤدي نفس الوظيفة. تشرح هذه المقالة الاختلافات العملية بين محولات الطاقة (المعدات على مستوى النظام) ومحولات التوزيع (المعدات التي تواجه المستهلك). ويغطي الأدوار الوظيفية، والفروق الفنية، ومعايير المواصفات، وأولويات الصيانة، وأمثلة من العالم الحقيقي - مكتوبة للمهندسين ومديري المشاريع وفرق المشتريات الذين يحتاجون إلى إرشادات دقيقة وقابلة للتنفيذ.

ما هو أ محول الطاقة?

محول الطاقة هو جهاز كبير على مستوى النظام يستخدم في محطات المولدات ومحطات النقل الفرعية ونقاط التوصيل البيني الرئيسية. ويتمثل دورها في نقل كتل كبيرة من الطاقة الكهربائية بين مستويات جهد النقل والنقل الفرعي بكفاءة وموثوقية عالية.

الخصائص الأساسية

• تتراوح التقييمات النموذجية من عشرات إلى مئات (أو آلاف) من MVA.

• عادة ما تكون الجهود الأولية والثانوية عند مستويات النقل أو الإرسال الفرعي (على سبيل المثال، 69 كيلو فولت، 115 كيلو فولت، 230 كيلو فولت، 400 كيلو فولت).

• مجهزة بميزات متقدمة: مبدلات الحنفية عند التحميل (OLTC)، والحماية التفاضلية، ومرحلات Buchholz (للوحدات المملوءة بالزيت)، ومراقبة تشخيصية متعددة أجهزة الاستشعار.

• مصمم للتحميل الثقيل المستمر، وتحمل ارتفاع دائرة القصر، ووظائف استقرار الشبكة مثل دعم الطاقة التفاعلية والحماية المنسقة.

هو ما  محول التوزيع?

يقوم محول التوزيع بتحريك خطوط التوزيع ذات الجهد المتوسط ​​إلى الفولتية المنخفضة التي تستخدمها المنازل والمباني التجارية والصناعات الخفيفة. إنها مرحلة التحول النهائية قبل وصول الكهرباء إلى المستخدمين النهائيين.

الخصائص الأساسية

• تتراوح التقييمات عادة من عدد قليل من كيلو فولت أمبير إلى عدة ميجا فولت أمبير (غالبًا ما تكون أقل من 5 إلى 25 ميجا فولت أمبير لتوزيع المرافق).

• الفولتية الأولية هي مستويات الجهد المتوسط ​​(على سبيل المثال، 11 كيلو فولت، 22 كيلو فولت، 33 كيلو فولت)؛ الفولتية الثانوية هي مستويات استخدام الجهد المنخفض (على سبيل المثال، 400/230 فولت ثلاثي الطور أو 240/120 فولت أحادي الطور).

• تكوينات أبسط: صمامات الجهد العالي أو أجهزة إعادة الغلق، وتقنية OLTC محدودة أو معدومة، والحد الأدنى من التشخيص في الموقع ما لم يكن ذلك جزءًا من نشر الشبكة الذكية.

• تشتمل التركيبات الشائعة على وحدات من النوع الجاف مثبتة على عمود، ومثبتة على وسادة، وداخلية يتم اختيارها وفقًا لاحتياجات البيئة وقابلية الخدمة.

المقارنة الفنية جنبًا إلى جنب

• النطاق والتقييم

• الطاقة: عشرات إلى مئات (أو أكثر) MVA.

• التوزيع: كيلو فولت أمبير إلى عدد قليل من ميجا فولت أمبير.

• فئات الجهد

• الطاقة: ناقل الحركة/ناقل الحركة الفرعي (HV).

• التوزيع: الجهد المتوسط ​​(MV) الأساسي → الجهد المنخفض (LV) الثانوي.

• التبريد والتصميم الميكانيكي

• الطاقة: خزانات كبيرة مغمورة بالزيت مزودة بحافظة ومتنفس وتبريد مرحلي (ONAN، ONAF، OFWF).

• التوزيع: خزانات النفط المغلقة أو العبوات الجافة؛ تبريد الهواء الطبيعي أمر شائع.

• اضغط على المغيرين والتنظيم

• الطاقة: يتم تجهيز OLTCs بشكل شائع لتنظيم الجهد عند الحمل.

• التوزيع: عادةً إعدادات الصنبور بدون تحميل أو نسبة ثابتة؛ OLTCs نادرة إلا في المغذيات المتخصصة.

• الحماية والمراقبة

• الطاقة: مخططات كاملة-حماية متفضرة ، حماية أرضية محايدة ، DGA ، تكامل SCADA/RTU.

• التوزيع: صمامات الجهد العالي، ومانعات الصواعق، وأجهزة قياس درجة الحرارة البسيطة؛ الاستشعار عن بعد يستخدم بشكل متزايد لإدارة الأصول.

• المعاوقة وسلوك النظام

• الطاقة: مقاومة محسنة لتنسيق الأخطاء واستقرار الشبكة.

• التوزيع: تم اختيار المعاوقة للحد من تيارات الأعطال والتحكم في انخفاض جهد العميل.

• صيانة

• الطاقة: أخذ عينات الزيت بشكل دوري، وتحليل الغاز المذاب (DGA)، والتصوير الحراري، وخدمة مبدل الصنبور.

• التوزيع: عمليات الفحص البصري، وفحص الزيت للوحدات المملوءة بالزيت، والخدمات اللوجستية للتبديل/الاستبدال السريع.

قائمة التحقق من المواصفات - ما يجب مراعاته

1. تحميل الملف الشخصي والنمو المستقبلي

• نموذج ذروة الطلب، والتنوع اليومي، وتدفق الأخطاء، والنمو المتوقع. إن تضخم حجم وحدات التوزيع أمر مكلف؛ محولات الطاقة ذات الحجم الصغير تخاطر بقيود الشبكة.

2. مجموعة الجهد والمتجه

• قم بمطابقة مجموعة المتجهات مع أسس النظام وعلاقات الطور لتجنب التيارات المتداولة وعدم التوافق.

3. مستوى ماس كهربائى واختيار المعاوقة

• تحقق من واجب دائرة القصر المحلية وحدد نسبة المعاوقة للتنسيق مع قواطع الدائرة وأجهزة الحماية.

4. احتياجات تنظيم الجهد

• إذا كانت وحدة التغذية تتطلب تنظيمًا نشطًا ، فحدد محول الطاقة مع OLTC وحدد حجم النطاق/الخطوة.

5. التبريد والظروف المحيطة

• اختر فئات ONAN/ONAF/OFWF أو النوع الجاف بناءً على درجة الحرارة المحيطة والارتفاع وتوقعات التحميل المستمر.

6. قيود الموقع ونوع التثبيت

• بالنسبة للمواقع الحضرية المثبتة على أعمدة أو المدمجة، اختر تصميمات محكمة الغلق ومنخفضة الضوضاء؛ غالبًا ما تفضل التركيبات الداخلية النوع الجاف للسلامة من الحرائق.

7. المعايير والامتثال

• تحديد معايير الاختبار والتصميم IEC/IEEE/ANSI المطبقة على المشروع والمحلية.

8. استراتيجية الرصد ودورة الحياة

• محولات الطاقة الحرجة: DGA، الاستشعار المستمر لدرجة الحرارة ومستوى الزيت، وأجهزة الإنذار عن بعد. التوزيع: فكر في استخدام أجهزة الاستشعار الذكية إذا كانت جزءًا من برنامج إدارة الأصول.

أمثلة من العالم الحقيقي (الوضوح العملي)

• محطة توليد الطاقة GSU (خطوة مولد): 350 mVa ، 15.75 كيلو فولت / 230 كيلو فولت ، OLTC ، مضخات التبريد الزائدة ، حماية التفاضلية الكاملة والحافلة.

• محول طاقة المحطة الفرعية: 150 ميجا فولت أمبير، 230/33 كيلو فولت، تبريد ONAN/ONAF، مراقبة DGA، نظام SCADA متكامل.

• محول التوزيع المثبت على الوسادة: 500 كيلو فولت أمبير، 11 كيلو فولت / 0.4 كيلو فولت، خزان مغلق، جانب الجهد العالي المنصهر، مثبت في الأحياء السكنية/التجارية.

• من النوع الجاف الداخلي للبناء التجاري: 1000 كيلو فولت أمبير ، 11 كيلو فولت / 400 فولت ، مصنفة حريقًا منخفضة للمساحات المحصورة.

الصيانة وتأثير الفشل

• محولات الطاقة أقل ولكنها مهمة. تكون حالات فشلها أقل تكرارًا ولكن لها تأثيرات كبيرة على النظام. تعتبر الصيانة التنبؤية (DGA، والتصوير الحراري، واختبار مغير الصنبور) أولوية لتجنب انقطاع التيار الكهربائي في منطقة واسعة.

• تعد محولات التوزيع أكثر عددًا وأكثر شيوعًا للفشل بسبب التعرض أو الأحمال الزائدة أو البرق. غالبًا ما تعطي المرافق الأولوية للاستبدال السريع وإدارة المخزون لاستعادة الخدمة بسرعة.

الأسئلة المتداولة

• هل يمكن استخدام محول التوزيع كمحول طاقة؟
  لا. تختلف فئة الجهد والتصنيف والحماية والتصميم الميكانيكي بشكل كبير؛ إن استبدال وحدات التوزيع الأصغر بمحولات الطاقة أمر غير آمن وغير عملي.

• هل تشمل جميع محولات الطاقة OLTCs؟
  العديد منها تفعل ذلك - خاصة تلك التي يجب أن تنظم جهود النظام - ولكن بعض محولات تصعيد المولد تعمل بصنابير ثابتة إذا تم التعامل مع تنظيم النظام في مكان آخر.

• أي نوع يفشل أكثر؟
  تفشل محولات التوزيع بشكل متكرر بالأرقام المطلقة نظرًا لوجود عدد أكبر منها وغالبًا ما تتعرض لضغوط الطقس والتوزيع. يعد فشل محولات الطاقة أمرًا نادرًا ولكنه يحمل عواقب وخيمة.

خاتمة

تقوم محولات الطاقة بإدارة نقل الطاقة بالجملة واستقرار النظام عند جهد النقل؛ تعمل محولات التوزيع على خفض الجهد إلى مستويات قابلة للاستخدام للعملاء. الاختلافات بينهما — الحجم، والحماية، والتبريد، ومبدلات الصنبور، واحتياجات الصيانة — تؤدي إلى مواصفات واستراتيجيات تشغيلية متميزة. يتطلب اختيار المحول المناسب دراسة متأنية لديناميكيات الحمل، وواجب الخطأ، وقيود الموقع، وتخطيط دورة الحياة. تعمل الهندسة المدروسة في مرحلة المواصفات على تقليل التكلفة وتحسين الموثوقية وتبسيط إدارة الأصول على المدى الطويل.