كيف يعمل محول المحطة الفرعية؟

تلعب المحولات دورا حاسما في نظام التوزيع الكهربائي، وخاصة في إعدادات المحطات الفرعية. تتعمق هذه المقالة في طريقة عمل محولات المحطات الفرعية وأنواعها واعتبارات الوزن والاختلافات بين المحولات والمحطات الفرعية.

ما هو محول المحطة الفرعية؟

محول المحطة الفرعية هو نوع محدد من المحولات مصمم لتحويل مستويات الجهد داخل المحطة الفرعية. فهو يسهل نقل الطاقة الكهربائية من خطوط نقل الجهد العالي إلى مستويات الجهد المنخفض المناسبة للتوزيع على المستهلكين.

محولات المحطات الفرعية المساعدة:

يتم استخدام محولات المحطات الفرعية في المقام الأول من قبل شركات توزيع الطاقة. إنهم يحصلون على الكهرباء ذات الجهد العالي ثم يخفضونها إلى الفولتية المنخفضة، والتي يمكن بعد ذلك توزيعها على المنازل والشركات. يمكن لهذه المحولات أن تنتج تيارًا مترددًا أحادي الطور وثلاثي الطور، وهي ضرورية في شبكات توزيع الطاقة في المناطق الحضرية والريفية. عادةً ما يلتزم تركيب محولات المرافق بالمعايير الدولية مثل IEC وIEEE، مما يضمن الموثوقية والسلامة.

محولات المحطات الفرعية الشخصية:

تخدم محولات المحطات الفرعية الشخصية المستخدمين النهائيين الأفراد، مثل المدارس والمستشفيات والمطاعم. تعمل هذه المحولات عادة عند مستويات الجهد المتوسط ​​والمنخفض، مما يضمن إمدادات طاقة آمنة وفعالة ومصممة خصيصًا لتلبية الاحتياجات المحددة للمؤسسة. إنها حيوية للمناطق التي تتطلب مصادر طاقة مخصصة، مما يساعد على تقليل تقلبات الجهد وتحسين جودة الطاقة.

محولات المحطة الفرعية تحت الأرض:

تم تصميم محولات المحطات الفرعية تحت الأرض خصيصًا للمنشآت ذات المساحة المحدودة. يتم تركيب هذه المحولات تحت الأرض لتقليل تأثيرها البصري وحمايتها من العوامل البيئية. غالبًا ما يتم استخدام المواد والزيوت الخاصة لتلبية معايير السلامة والجودة، مما يقلل من مخاطر المشكلات التشغيلية في الأماكن الضيقة. تضمن هذه المحولات أنه حتى في البيئات الحضرية المكتظة بالسكان، يظل توزيع الطاقة فعالاً وغير مزعج.

كيف يعمل محول المحطة الفرعية؟

يعتمد تشغيل محول المحطة الفرعية على الحث الكهرومغناطيسي. عندما يتدفق التيار المتردد (AC) عبر الملف الأولي، فإنه يخلق مجالًا مغناطيسيًا. يقوم هذا المجال المغناطيسي بتحريض الجهد في الملف الثانوي من خلال الحث الكهرومغناطيسي.

فيما يلي تفصيل أكثر تفصيلاً للعملية:

1. جهد الدخل: يستقبل المحول الكهرباء ذات الجهد العالي من شبكة الكهرباء عبر جهة الجهد العالي. يتراوح هذا الجهد عادةً من 11 كيلو فولت إلى 440 كيلو فولت، اعتمادًا على نوع محول المحطة الفرعية.

2. عملية الحث: يولد التيار في الملف الأولي مجالًا مغناطيسيًا، والذي يؤدي بعد ذلك إلى توليد الجهد في الملف الثانوي. تحدد نسبة عدد اللفات في الملفين الأولي والثانوي ما إذا كان الجهد سيرتفع أم ينخفض.

3. تحويل الجهد: بناءً على تصميم المحول، فإن الجهد المستحث يمكن أن يزيد (محول رفع) أو ينقص (محول خفض) إلى المستوى المطلوب. يعد هذا أمرًا بالغ الأهمية لموازنة الجهد عبر شبكة الطاقة وضمان التوصيل الآمن للمستخدمين النهائيين.

4. آلية التبريد: في المحولات المغمورة بالزيت، يساعد الزيت المحيط على تبريد ملفات اللف والقلب. أثناء تشغيل المحول، تتولد الحرارة، ويمتص الزيت هذه الحرارة، مما يساعد في الحفاظ على درجة حرارة التشغيل المثالية.

5. جهد الخرج: يتم بعد ذلك إرسال الجهد الكهربي المحول عبر جانب الجهد المنخفض، ليكون جاهزًا للتوزيع على المستهلكين. يتراوح هذا الجهد عادة من 0.6 كيلو فولت إلى 35 كيلو فولت، وهو مناسب للاستخدام السكني والتجاري.

ما هي أنواع محولات المحطات الفرعية الموجودة؟

يمكن تصنيف محولات المحطات الفرعية بناءً على عدة معايير، بما في ذلك مستوى الجهد والغرض وطريقة التثبيت.

- محولات محطات الجهد العالي: تعمل هذه المحولات بمستويات جهد تتراوح من 11 كيلو فولت إلى 69 كيلو فولت، وهي مصممة للتعامل مع الكهرباء ذات الجهد العالي.

- محطات فرعية EHV (جهد عالي جدًا): تعمل محولات EHV بجهد يتراوح من 132 كيلو فولت إلى 440 كيلو فولت، وتلعب دورًا حيويًا في نقل الطاقة لمسافات طويلة.

- محولات الرفع والخفض: تعمل هذه المحولات على زيادة أو خفض مستويات الجهد حسب الحاجة، مما يضمن نقل الطاقة بكفاءة عبر الشبكة.

- محولات العزل: تستخدم لعزل الأقسام المختلفة لنظام الطاقة، مما يضمن السلامة أثناء الصيانة والتشغيل.

- محولات التردد المتغير: أقل شيوعًا للاستخدام السكني، حيث تقوم هذه المحولات بضبط تردد الإمداد الكهربائي، وتستخدم بشكل أساسي في التطبيقات الصناعية.

كم يزن محول المحطة الفرعية؟

يمكن أن يختلف وزن محول المحطة الفرعية بشكل كبير بناءً على تصميمه وقدرته والمواد المستخدمة. بشكل عام، يمكن للمحولات ذات السعة الأكبر أن تزن عدة أطنان. على سبيل المثال، يمكن أن يزن محول بقدرة 5000 كيلو فولت أمبير حوالي 27000 كجم (حوالي 60000 رطل)، بينما يمكن أن يتجاوز وزن المحولات الأكبر 50000 كجم (حوالي 110000 رطل).

العوامل الرئيسية المؤثرة على الوزن:

- تقييمات السعة: من الطبيعي أن تزن المحولات ذات السعة الأعلى أكثر بسبب ملفات اللف الإضافية والنوى الأكبر.

- المواد المستخدمة: نوع الزيت المستخدم للتبريد (معدني، نباتي، أو سيليسي) يساهم أيضًا في زيادة الوزن.

-مواصفات التصميم: قد تضيف التصميمات المخصصة وزنًا بسبب ميزات الأمان الإضافية أو مواد البناء المتخصصة.

الفرق بين المحولات والمحطة الفرعية

في حين أن كلا من المحولات والمحطات الفرعية جزء لا يتجزأ من أنظمة التوزيع الكهربائية، فإنها تخدم أغراض مختلفة:

- المحولات هي الأجهزة التي تحول الجهد الكهربائي من مستوى إلى آخر باستخدام الحث الكهرومغناطيسي. ويمكن العثور عليها في تطبيقات مختلفة، من الأجهزة السكنية إلى الأنظمة الصناعية.

- المحطات الفرعية، من ناحية أخرى، هي مرافق تحتوي على محولات وقواطع دوائر ومعدات أخرى للتحكم وإدارة تدفق الكهرباء داخل شبكة الطاقة. وهي بمثابة نقاط تقاطع حرجة حيث يتم تحويل الكهرباء ذات الجهد العالي إلى الفولتية المنخفضة للتوزيع.

باختصار، يعد فهم كيفية عمل محولات المحطات الفرعية أمرًا ضروريًا لأي شخص مشارك في الهندسة الكهربائية أو توزيع الطاقة. تعتبر هذه المحولات محورية في ضمان توصيل الكهرباء بأمان وكفاءة للمستهلكين مع الحفاظ على سلامة شبكة الطاقة. مع استمرار نمو الطلب على الطاقة المستدامة، سيصبح دور محولات المحطات الفرعية ذا أهمية متزايدة، مما يسلط الضوء على الحاجة إلى التقدم المستمر في الممارسات التكنولوجية والهندسية.