 |
| محطات التحويل الكهربائية |
و يتم نقل القدرة عبر خطوط النقل الكهربائية على مسافات طويلة تصل إلى آلاف الكيلومترات في بعض الشبكات مما يزيد من معاوقة الخط وبالتالي من المفاقيد الحرارية الناتجة عن مرور التيار في الموصلات. وللتقليل من هذه المفاقيد يتم إنشاء محطة للرفع عند بداية الخط يتم من خلاله رفع الجهد وأخرى لخفض الجهد عند نهاية الخط وتعرف بمحطات الخفض.
محطات التحويل الكهربائية Transformer Substation
تتكون هذه المحطات أساسا من محولات القدرة التي تعرف بمحولات النقل مع قضبان التوزيع والقواطع وأجهزة الوقاية والإنذار.يتم انشاء محطات التحويل في العراء وتعرف بالمحطات المعزولة بالهواء ويعتمد فيها على الهواء كعازل طبيعى كما طورت المحطات الحديثة وأصبحت محطات داخلية مغلقة يعتمد فيها على الغاز كعازل وتسمى المحطات المعزولة بالغاز Gas-Insulated Substation.
أهمية محطات التحويل الكهربائي
من المعلوم أن المنظومة الكهربائية تتكون من ثلاثة عناصر أساسية: التوليد. النقل والتوزيع.التوليد:
توليد الطاقة الكهربائية يتم في محطات كبيرة تسمى بمحطات التوليد ويكون ذلك تحت جهود منخفضة أو متوسطة لا تتعدى33 Kv لأسباب تتعلق بالعزل الكهربائي داخل المولد.
النقل :
نقل الطاقة الكهربائية يتم عبر خطوط النقل (الهوائية عموما) لمسافات قد تصل إلى آلاف الكيلومترات ويكون ذلك تحت جهود عالية وفائقة وذلك للتقليل من المفاقيد في خط النقل.
التوزيع :
توزيع الطاقة الكهربائية يتم عموما على مراحل (التوزيع الأولي فالثانوي) تحت جهود متوسطة فمنخفضة لأسباب تتعلق بالأمن والسلامة.
إن عملية الانتقال من قيمة للجهد إلى قيمة أخرى (خفض الجهد أو رفع الجهد) تتم في محطات خاصة تسمى بمحطات التحويل الكهربائي.
ومن هنا نتبين أهمية محطات التحويل في المنظومة الكهربائية ودورها في نقل وتوزيع الطاقة الكهربائية.
انواع محطات التحويل الكهربائية
تمثل محطات التحويل عنصرا أساسيا في الشبكات الكهربائية حيث تستخدم لنقل و لتوزيع الطاقة الكهربائية. تسمح هذه المحطات برفع الجهد لنقل الطاقة خفضه من جديد عند الوصول إلى المستهلك سواء كان سكني أو صناعي. فمن الطبيعي أن تتواجد هذه المحطات في بدايات ونهايات خطوط النقل أو التوزيع وتسمى محطات رفع الجهد أو محطات خفض الجهد.
يمكن تقسيم محطات التحويل إلى نوعين رئيسين كما يلي:
- محطات النقل Transmission substation
- محطات التوزيع Distribution substation
محطات النقل Transmission substation
تنشا محطات النقل قرب محطات التوليد أي في بداية خطوط النقل أو عند نقاط الربط بالمنظومة الكهربائية. ووظيفة هذه المحطات هي ربط المولدات بالشبكة ورفع الجهد من مستويات التوليد إلى مستويات عالية وفائقة تتناسب مع المسافات الطويلة حيث توجد مراكزالأحمال.
محطات التوزيع Distribution substation
أما محطات التوزيع الفرعية فيتم إنشائها في مركز الأحمال الكهربائية بالقرب من المستهلك حيث تعمل على خفض الجهد من مستويات النقل العالية إلى مستويات منخفضة.
توجد تقنيتان رئيستان لإنشاء هذه المحطات، الأولى تقليدية وتسمى بالمحطات المعزولة بالهواء(Air-insulated outdoor Substation)و في هذه الحال تكون موصلات الجهد العالي في الهواء الطلق تفصلها مسافة كافية للعزل بينها.
أما المحطات الحديثة فهي محطات داخلية مغلقة يعتمد فيها على غاز سادس فلوريد الكبريت Sulfur hexafluorid كعازل وتسمى المحطات المعزولة بالغاز Gas- Insulated Substation.
محطات رفع الجهد
محطات رفع الجهد عند بدايات خطوط النقل مباشرة بعد مرحلة التوليد وذلك لخفض التيار المنقول والحد من المفاقيد على الخط.يتم توليد القدرة في محطات التوليد تحت جهود مختلفة حسب نوع المولد (6.6kV, 11kV,13.8kV,20kV and 33kV) كحد أقصى وذلك لاعتبارات فنية أهمها العزل داخل لفائف المولد. وبالتالي يكون التيار الخارج من المولد عالي جدا بمئات الأمبير مما يستوجب تخفيضه دون المساس بكمية الطاقة الكهربائية المنقولة.
لذا يتم رفع الجهد مباشرة من جهد التوليد إلى جهود عالية أو فائقة (220kV, 132kV,110kV,66kV,750kV, 400kV, 380kV) بواسطة محولات ثلاثية الطور ذات قدرة عالية توصل إلى المولدات و تسمى محولات الرفع.
تحتوي هذه المحطات على عدة مكونات أخرى كالقواطع الكهربائية للحماية والسكاكين الكهربائية للفصل (والعزل) ومحولات التيار والجهد لتسهيل القياسات وكذلك التأريض.
محطات خفض الجهد
تقع محطات خفض الجهد في الطرف الثاني للخط أي عند الاستقبال حيث يتواجد المستهلك.هذا المستهلك هو عبارة عن مدن أو مناطق صناعية أي مناطق آهلة ويتعذر دخولها بخطوط نقل هوائية تحت جهد عالي. لذا يتم خفض الجهد إلى مستويات متوسطة في محطات الخفض الرئيسة كمرحلة أولية قبل الدخول إلى مناطق العمران. في هذه المحطات يخفض الجهد إلي مستويات مناسبة لتوزيع الطاقة عبر كابلات أرضية إلى مختلف محطات الخفض الثانوية المتواجدة داخل المدينة.
في المرحلة الأخيرة تغذى الأحمال الكهربائية بأنواعها الصناعية والتجارية والسكنية من خلال الخفض المتدرج لهذه الجهود العالية بواسطة محولات خفض لتصل إلى مستويات التوزيع(33kV,20kV,13.8kV,11kV 6.6kV, 380V and 220V).
لا يقتصر دور هذه المحطات على خفض الجهد فحسب بل يشمل عمليات الحماية والفصل والتأريض وعمليات القياس والتحكم.
مكونات محطة التحويل
مكونات محطة التحويل إلى مكونات أساسية وتشمل أجهزة الجهد العالي وأخرى ثانوية وتشمل أجهزة الجهد المنخفض.المكونات الأساسية للمحطة ( أجهزة الجهد عالي):
- محولات القدرة لرفع أو لخفض الجهد Step-up or step-down transformers
- قضبان التوزيع Bus-bars
- قواطع الدائرة والمرحلات Disconnect switch and grounding switch
- سكينة الفصل سكينة الأرضي Voltage and current transformers
- أجهزة الحماية والقياس measurement and protection instruments
المكونات الثانوية ( أجهزة الجهد المنخفض)
- أجهزة الإنذار والحماية ضد الحريق Alert and protection instruments
- البطاريات Batteries
- تأريض المحطة Earthling systems
- أجهزة التحكم Control systems