منظومات نقل القوى الكهربائية


القوى الكهربائية تستخدم خطوط النقل الهوائية عادة في نقل القدرة الكهربائية من محطات التوليد إلى مناطق التوزيع، وتتكون خطوط النقل في حالة التيار المتردد من دائرة مفردة ثلاثية الوجه أو دائرة مزدوجة ثلاثية الوحه. لوجود عدد من المدن والقرى على مسافات متفاوتة فقد تم إنشاء شبكات نقل ذات جهود عالية وفائقة لنقل الطاقة من أماكن توليدها إلى مسافات بعيدة حيث توجد اماكن الاستهلاك.

وتصنع موصلات خط النقل عادة من النحاس أو الألومنيوم أو الألومنيوم المقوى بالصلب، كما تحمل هذه الموصلات على أبراج من الصلب أو الخرسانة أو الخشب على حسب الجهد المنقول عليها، أيضاً يتم استخدام عوازل كهربائية لعزل هذه الموصلات عن الأبراج، وتزداد القدرة المنقولة عبر الخط بزيادة الجهد الذي يعمل عنده الخط.

منظومات التوزيع الكهربائية

Electric Distribution Systems

منظومات التوزيع هي استقبال القدرة الكهربائية المرسلة من محطات التوليد عبر خطوط النقل وتوزيعها على المستهلكين باختلاف أنواعهم على جهود تتناسب مع أغراض الاستهلاك، ويتم ذلك من خلال محطات تحويل فرعية Substations لتحويل الجهود الفائقة (EHV) أو العالمية (HV) إلى جهود متوسطة (MV) أو جهود منخفضة (LV). وتستخدم كل من الموزعات الهوائية والكابلات الأرضية في منظومات التوزيع، وعلى الرغم من أن التوزيع باستخدام الكابلات الأرضية يتكلف أضعاف ما يتكلفه التوزيع باستخدام الموزعات الهوائية، فإن استخدام الكابلات الأرضية يعد ضرورة حتمية في حالة التوزيع في المناطق السكنية.

كما يتم التوزيع عادة على مرحلتين: التوزيع الأولي (الابتدائي) Primary distributionعلى جهود تتراوح بين KV 33 – KV 6.6 حسب الجهود القياسية المستخدمة في المنطقة.

 

 

113

ثم التوزيع الثانوي (المنخفض) Secondary distribution على جهود الاستخدام حيث يوجد نظامان .v 210/220 أو .v 220/ 380

نظرة عامة على المحولات

المحول هو آلة من آلات التيار المتردد الساكنة التي تستخدم في تحويل طاقة كهربائية ذات مستوى معين من الجهد (أو التيار) إلى طاقة كهربائية أيضاً ذات مستوى أخر من الجهد (أو التيار) دون وجود أي أجزاء دوارة في تركيب المحول.

وتتركب جميع المحولات من ثلاثة مكونات رئيسية هي:

الملف الابتدائي :Primary – Coil وهو ملف كهربي مصنوع من أسلاك من النحاس الأحمر المعزولة وذات عدد معين من اللفات (N) ويتصل دائماً بجهة استهلاك الطاقة بعد تغيير مستوى جهدها.

الملف الثانوي :Secondary – Coil وهو ملف كهربي مصنوع أيضاً من أسلاك من النحاس الأحمر المعزولة وذات عدد آخر من اللفات (N) ويتصل دائماً بجهة استهلاك الطاقة بعد تغيير مستوى الجهد.

وهذان الملفان معزولان عن بعضهما كهربياُ لكنهما مرتبطان مغناطيسياً عن طريق القلب الحديدي للمحول حيث يخترقهما نفس الفيض المغناطيسي المتردد.

قلب حديدي :iron – core يصنع من رقائق من الصلب السليكوني عالي النفاذية المغناطيسية يتولد فيه فيض مغناطيسي متردد عند مرور تيار متردد في الملف الابتدائي يعمل على توليد قوة دافعة كهربية في الملف الثانوي.

بينما في حالة المحولات الذاتية يكون هناك ملف واحد يقوم بعمل كل من الملفين الابتدائي والثانوي.

من المعلوم أن الاستخدام السائد للمحولات هو أنها أجهزة تستخدم لرفع أو خفض الجهد في منظومات القوى الكهربائية بغرض نقل وتوزيع قدرات كبيرة، ومع التطور الكبير في هذه المنظومات وزيادة التعقيد في تركيبها وترابطها وخاصة منظومات نقل القدرة على جهود عالية وفائقة ظهرت الحاجة إلى متطلبات جديدة في صناعة المحولات يمكن تلخيصها فيما يلى :
1- الحاجة إلى تصميم محولات تعمل مع جهود فائقة مما يعنى استخدام طرق ذات كفاءة عالية فى عز هذه المحولات وتبريدها , إضافة إلى قدرة هذه المحولات على التعامل مع الظواهر التى ظهرت حديثا فى منظومات القوى الكهربائية مثل التوفقيات Harmonics والأحمال اللاخطية وغيرها .
2- الحاجة إلى استخدام وسائط عزل وتبريد غير قابلة للاحتراق ــــ كما فى حالة زيوت التبريد المعدنية الأكثر شيوعا واستخداما فى تبريد وعزل المحولات ــــ وخاصة فى محولات التوزيع التى تخدم الأماكن المأهولة بالسكان أو الأماكن الخطرة والتوسع فى استخدام المحولات الجافة المبردة بالهواء أو بعض الغازات العازلة .
3- تنوع أحجام المحولات وقدراتها بدءا من المحاولات العملاقة وانتهاء بمحولات الأجهزة الالكترونية الصغيرة إضافة إلى الاستخدامات المتعددة للمحولات فى القياس والحماية والتحكم .
4- تزويد المحولات الحديثة بأجهزة تحكم تعمل بالحاسبات لمسايرة التطورات الكبيرة فى مجالات التحكم والتشغيل .
ويمكن تصنيف المحولات بطرق عديدة تفيد فى تحديد مواصفاتها عند الحاجة , ومن أهم الطرق المستخدمة فى تصنيف المحولات مايلى :
أ- على حسب عدد الأوجه للمحول :
• محولات أحادية الوجه Single Phase transformers .
• محولات سداسية الأوجه Six phase transformers .