الدليل الفني الشامل للمحولات ثلاثية الطور: التوصيلات ومجموعات المتجهات وتكامل الشبكة

المستوى التقني: متوسط إلى متقدم

1. مقدمة: الدور الاستراتيجي للمحولات في الشبكات الحديثة

في التسلسل الهرمي لأصول نظام الطاقة، يعتبر المحول ثلاثي الأطوار العنصر الأكثر أهمية. فإلى جانب تحويل الجهد الكهربائي، يعمل المحول كمرشح للتوافقيات، وأداة لاستراتيجية التأريض، وحاجز قوي ضد انتشار الأعطال.

2. النقاط الرئيسية: ملخص الهندسة الأساسية

3. مبادئ العمل المتقدمة: الدائرة المغناطيسية

يستخدم المحول ثلاثي الأطوار دائرة مغناطيسية مزدوجة تستغل الخصائص الفريدة للأنظمة ثلاثية الأطوار المتوازنة.

3.1 إزاحة الطور 120° وتوازن التدفق

في نظام ثلاثي الأطوار متوازن، يكون مجموع التدفقات اللحظية في أي نقطة زمنية صفرًا:

Φ₁ + Φ₂ + Φ₃ = 0

تسمح هذه الخاصية الفيزيائية بـ تصميم أساسي بثلاثة أطراف, ، وعادة ما تستخدم الصلب المدلفن على البارد ذو الحبيبات الموجهة (CRGO) الفولاذ السليكوني. باستخدام الأطراف المركزية كمسارات عودة لبعضها البعض، تقلل هذه البنية بشكل كبير من متطلبات المواد، وبالتالي تقلل خسائر بدون حمل (خسائر الحديد) وتحسين البصمة المادية للوحدة.

3.2 كثافة التدفق ومخاطر التشبع

يجب على المصممين أن يوازنوا بعناية بين كثافة التدفق المغناطيسي (B)، وعادة ما تستهدف ما بين 1.5 طن و 1.7 طن. الإثارة المفرطة, ، وغالبًا ما يكون سببه الجهد الزائد أو التردد المنخفض (غير طبيعي) V/f نسبة)، يؤدي إلى مخاطر تقنية كبيرة:

• تيار مغناطيسي متزايد: يمكن أن تؤدي زيادة الجهد بمقدار 10% بعد التشبع إلى زيادة تيار المغنطة بمقدار 100%.
• التلوث التوافقي: تولد تشبع النواة ثقيلة 3^rd و 5^ال التوافقيات، مما يؤدي إلى تدهور جودة الطاقة.
• السخونة المفرطة الهيكلية: تسخين موضعي في مسامير القلب وهياكل التثبيت بسبب تسرب التدفق الشارد.

4. الكفاءة والأثر الاقتصادي: فهم الخسائر

بالنسبة للمشتريات بين الشركات (B2B)، غالبًا ما تكون التكلفة الإجمالية لملكية المحول (TOC) أكثر أهمية من سعر الشراء الأولي.

إجمالي الخسائر = خسائر عدم التحميل + خسائر التحميل

• خسائر بدون حمل (خسائر أساسية): تحدث بسبب التباطؤ والتيارات الدوامة في قلب الحديد. وتظل ثابتة طالما أن المحول مزود بالطاقة، بغض النظر عن الحمل.
• خسائر الحمل (خسائر النحاس): متناسب مع مربع تيار الحمل (I²R). وتختلف هذه القيم باختلاف استهلاك الطاقة.

5. تحليل التوصيلات الملفوفة

يحدد اختيار التوصيل مقاومة التسلسل الصفرية للنظام واستجابته للأعطال غير المتماثلة.

6. فك رموز مجموعات المتجهات

<p>تحدد مجموعات المتجهات إزاحة الطور بين جانبي الجهد العالي (HV) والجهد المنخفض (LV). وهذا شرط أساسي غير قابل للتفاوض لـ <strong>التشغيل المتوازي</strong>.</p>

6.1 ترميز الساعة وتغير الطور

مجموعة المتجهات (على سبيل المثال،, Dyn11) يستخدم تشبيهًا بوجه الساعة حيث يتم تثبيت متجه HV عند الساعة 12 (0°). تمثل كل “ساعة” تأخرًا طوريًا قدره 30° في LV بالنسبة إلى HV.

• المجموعة الأولى (تحول 0 درجة): Yy0، Dd0 — معيار للربط بين الأنظمة الكبيرة.
• المجموعة الثالثة (تأخر 30 درجة): Dy1، Yd1 — مفضلان لرفع جهد المولد.
• المجموعة الرابعة (تقدم 30 درجة): Dyn11 — المعيار الصناعي العالمي لشبكات التوزيع.

7. التشغيل المتوازي: المعايير الهندسية

ال أربع قواعد إلزامية للتشغيل المتوازي:

• 1. نسب الجهد المتطابقة: يمنع تداول التيارات في حالة عدم وجود حمل.
• 2. نفس مجموعة المتجهات: Dyn1 و Dyn11 غير متوافقين (مما يؤدي إلى فرق طور يبلغ 60 درجة).
• 3. مقاومة متطابقة (%Z): يجب أن يكون في نطاق ±10% لضمان توزيع الحمل بشكل متناسب.
• 4. تسلسل طور متطابق: يجب التحقق من ذلك باستخدام مقياس تسلسل الطور قبل التشغيل.

8. تطبيق بارز: دمج الطاقة المتجددة

يُشكل دمج مزارع الطاقة الشمسية الكهروضوئية ومزارع طاقة الرياح تحديات فريدة من نوعها. غالبًا ما تتطلب هذه الأنظمة تخصصًا محولات رفع الجهد لسد الفجوة بين جهد التوليد وجهد النقل:

• حقن التيار المستمر: يمكن للمحولات ضخ كميات صغيرة من التيار المستمر في شبكة التيار المتردد، مما قد يتسبب في تشبع القلب.
• التحميل المتغير: تتسبب المصادر المتجددة المتقطعة في حدوث دورات حرارية تضع ضغطًا على ورق العزل.
• المرونة التوافقية: تولد الموارد القائمة على العاكس (IBR) ضوضاء تبديل عالية التردد، مما يتطلب تعزيز الحماية الكهروستاتيكية.

9. الصيانة والاختبارات التشخيصية

لضمان دورة حياة تزيد عن 25 عامًا، يلزم اتباع جدول تشخيصي صارم:

1. تحليل الغازات المذابة (DGA): ضروري لـ محولات مغمورة بالزيت لمراقبة الهيدروجين (H₂) والأسيتيلين (C₂H₂).
2. اختبار TTR (نسبة الدورات): لتأكيد سلامة اللف وكشف قصر الدائرة بين اللفات.
3. اختبار دلتا التان: قياس الخسارة العازلة للتنبؤ بتقادم العزل.

10. تكامل المفاتيح الكهربائية (ميزة XBRELE)

أثناء التشغيل، تستهلك المحولات تيارًا أوليًا يصل إلى 12× التيار المقنن (I_n). تتطلب هذه الظاهرة تنسيقًا متطورًا للحماية.

قاطعات الدائرة الكهربائية الفراغية (VCBs) من XBRELE تم تصميمها باستخدام تقنية معدنية محددة للتعامل مع هذه التغيرات المؤقتة. عند إقرانها بمرحلات حماية متطورة باستخدام ANSI 87T (تفاضلي) و ANSI 50/51 (تيار زائد) الرموز، تضمن مفاتيحنا الكهربائية حماية المحول من الأعطال الداخلية مع تجنب الانقطاع المزعج أثناء التشغيل العادي.

11. الأسئلة الشائعة حول استكشاف الأخطاء وإصلاحها

س: لماذا يصدر المحول صوت “أزيز”؟ ج: هذا هو <strong>الانكماش المغناطيسي</strong>—الاهتزاز المادي للطبقات الأساسية بسبب التدفق المغناطيسي. عادةً ما يشير الضجيج المفرط إلى التدفق الزائد (ارتفاع <i>V/f</i>) أو فك المسامير الميكانيكية لتثبيت القلب.

س: هل يمكنني توصيل محول Yy0 ومحول Dd0 بالتوازي؟ ج: نعم، لأن كلاهما ينتمي إلى المجموعة الأولى (تحول 0°). ومع ذلك، يجب أن تتطابق جميع المعلمات الأخرى مثل %Z ونسبة الجهد.

الخلاصة: الهندسة من أجل طول العمر

يعد الاختيار الدقيق لمجموعات المتجهات والتنسيق مع تقنية التبديل عالية الجودة أمرًا ضروريًا لضمان مرونة الشبكة. في XBRELE, ، نحن نوفر VCBs معتمدة من IEC ومكونات حماية مصممة للحفاظ على تشغيل موارد الطاقة الحيوية بأمان.

الدليل الفني الهندسي الرسمي

المحولات ثلاثية الطور: التوصيلات ومجموعات المتجهات وتكامل الشبكة

إتقان تعقيدات توازن التدفق المغناطيسي، ومجموعة ناقلات الحمض النووي Dyn11، والقواعد الأربع الذهبية للتشغيل المتوازي. هذا الدليل المتوافق مع معايير IEC ضروري لتصميم المحطات الفرعية وضمان استقرار الشبكة.

**التنسيق:** مستند PDF **المؤلف:** XBRELE Engineering

تنزيل الدليل الفني