محولات المحطات الفرعية: الدليل الأساسي لتحويل الجهد وموثوقية الشبكة

التعريف والغرض

محول الفرعية هو أحد الأصول المحورية في الشبكات الكهربائية ، وتحويل الفولتية بكفاءة بين الإرسال رفيع المستوى والتوزيع أقل من المستوى لتقليل الخسائر إلى الحد الأدنى وضمان التوافق مع معدات المستخدم النهائي ، في حين أن تصميمه القوي - النوى الخشبية المتلألئة ، والملفات المعزولة ، ومغيرات التناوب - المبتدئين المستمرين ، وعملية مستمرة.

محولات المحطات الفرعية تغير مستويات الجهد بين الإرسال (على سبيل المثال ، 138 كيلو فولت) وشبكات التوزيع (على سبيل المثال ، 12 كيلو فولت) ، وتحسين تدفق الطاقة وتقليل خطوط الخط على مسافات طويلة. يتم تثبيتها في كل من المحطات الفرعية للإرسال - حيث تصعد إخراج المولد - والتوزيع المحطات الفرعية - حيث تنحى الفولتية للاستخدام الصناعي أو التجاري أو السكني. من خلال تمكين تحويل الجهد الدقيق ، فإنهم يحافظون على استقرار الشبكة ويضمنون توصيلًا آمنًا للكهرباء للمستخدمين النهائيين.

مكونات البناء والمفتاح

الأساسية واللفات

يتكون جوهر المحول من تصفيات فولاذية مكدسة معزولة تشكل مسارًا مغناطيسيًا منخفضًا ؛ يؤثر تصميمه بشكل مباشر على خصائص الكفاءة والمعاوقة. يتم لف اللفات الأولية والثانوية - المصنوعة من موصلات النحاس أو الألمنيوم - حول النخاع ؛ تملي نسبة دورانهم خطوة الجهد أو وظيفة الخطوة.

البطانات والعزل

توفر البطانات الخزفية أو المركب مقاطع معزولة للموصلات عالية الجهد من خلال خزان المحولات ، مما يمنع التسرب وضمان السلامة. يتم غمر اللفات الداخلية والنواة في السائل العازلة (الزيت المعدني أو البدائل الاصطناعية) لقمع الإكليل ، وتوفير العزل الكهربائي ، وتسهيل نقل الحرارة.

اضغط على المغيرات والملحقات

يقوم مغيرات الصنبور على التحميل بضبط نسبة المنعطفات اللف تحت الحمل لتنظيم جهد الخرج ضمن التحمل الضيق ، مما يعوض تقلبات الشبكة. تشمل الملحقات الإضافية المفقودات المترتبة على حماية الجهد الزائد ، وفصل المفاتيح للعزلة أثناء الصيانة ، ومشعات التبريد أو المشجعين للتحكم الحراري.

الأنواع والتقييمات

محولات الطاقة  و محولات التوزيع

تعمل محولات الطاقة ، التي تصل إلى عدة مئات من MVA ، في الفولتية الأعلى (69 كيلو فولت إلى 400 كيلو فولت) في المحطات الفرعية للإرسال. تقدم محولات التوزيع ، التي تصل إلى 10 MVA ، الشبكات المحلية عن طريق تقليل الجهد إلى مستويات قابلة للاستخدام للمستهلكين.

تكوينات المحطات الفرعية

يتم تصنيف المحطات الفرعية على أنها أنواع الإرسال أو التوزيع أو المحول ؛ يستخدم كل منها حجم المحولات وتصنيفها لأدوار محددة - مثل انخفاض 230 كيلو فولت إلى 33 كيلو فولت في الشبكات الحضرية أو ربط روابط AC/DC في أنظمة HVDC.

تصنيفات التبريد

تتبع تسميات التبريد رموز IEEE: Onan (الهواء الطبيعي للزيت) للأحمال القياسية ، ONAF (الهواء الطبيعي الزيت) و OFAF (الهواء القسري للزيت) للحصول على قدرة أعلى ، و OFWF (المياه القسرية للزيت) للتقييمات الفائقة.

طرق التبريد والعزل

تستخدم المحولات السائلة المملوءة بالسائل الحمل الحراري الطبيعي أو الدورة الدموية القسرية للزيت إلى المشعات الخارجية ، وتحقيق التوازن بين التدرجات الحرارية وتوسيع العمر. المحولات من النوع الجاف ، المبرد بالهواء المحيط أو القسري ، يلغي مخاطر الحرائق المرتبطة بالزيت وهي مناسبة للمنشآت الداخلية. تعمل أنظمة التبريد المتقدمة للغاز والتجميع على زيادة تبديد الحرارة للتطبيقات المتخصصة ذات التغذية المرتفعة.

المعايير والامتثال

يلتزم معايير التصميم والاختبار والأداء بمعايير سلسلة IEEE C57 - وخاصة C57.12.36 لمحولات المحطات المحلية التوزيع السائلة - وللوائح IEC و UL و NEMA من أجل السلامة والتشغيل البيني. التحقق من الاختبارات الروتينية والميدانية التحقق من قوة العزل الكهربائي ، ومجموعة المتجهات ، والمعاوقة ، وارتفاع درجة الحرارة لكل هذه المعايير الدولية.

التطبيقات والصيانة

المنفعة والنشر الصناعي

تضع المرافق محولات المحطات الفرعية في عقد الشبكة لإدارة عمليات نقل الطاقة بالجملة ، بينما تستخدمها الصناعات لتوزيع المصانع والعمليات الحرجة مثل مراكز البيانات وخطوط التصنيع.

المراقبة والتشخيص

تتبع أنظمة SCADA المتكاملة المعلمات الرئيسية - درجة حرارة الزيت ، حمولة تيار ، وصحة الجلبة - تسليم الصيانة التنبؤية وتقليل انقطاع التيار غير المخطط لها. تشمل عمليات التفتيش الدورية اختبارات عازلة السوائل ، وفحوصات الجلبة ، وخدمة الصنبور ، والتحقق من نظام التبريد للحفاظ على الموثوقية.

خاتمة

من خلال تحويل الجهد الدقيق ، والبناء القوي ، والالتزام بالمعايير الصارمة ، فإن محولات المحطات الفرعية تشكل العمود الفقري لأنظمة الطاقة الحديثة - مما يؤدي إلى انتقال كفاءة وتوزيع آمن وأداء الشبكة المرن عبر تطبيقات متنوعة.