-->

الأحد، 21 يونيو 2020

مقدمة عن محطات التحويل الكهربائية

الدرس القادم:شرح لأجهزة الـــ FACTS لإنتاج Inductive/ Capacitive Reactive Power ومميزاتها.




مقدمة عن محطات التحويل الكهربائية


      معلوم أن الطاقة المولدة فى محطات التوليد يتم نقلها إلى مراكز التوزيع من خلال منظومة لنقل وتوزيع الطاقة . وأحد أهم مكونات هذه المنظومة هى محطات التحويل الكهربائية أو الــ Substations.

   ويمكن أن تعتبر محطات تحويل الطاقة الكهربائية فى شبكتي النقل والتوزيع الكهربائي بمثابة المفاصل فى جسم الإنسان ، فرغم وجود الأيدى والأرجل والأصابع وغيرها إلا أن كافة هذه الأعضاء تعتمد فى عملها على وجود المفاصل ، فهكذا محطات التحويل تربط بين محطات توليد الطاقة الكهربائية المختلفة بعضها البعض ، كما تربط مراكز توزيع الأحمال بمحطات التوليد .

  و نظرا لبعد محطات التوليد عن الألحمال فكان البد من إنشاء محطات تحويل لرفع الجهد Up Step S/S من أجل تقليل الــ Losses فى الطاقة كما هو معلوم ، وهذه النوعية من المحطات (Up Step S/S ) تقع داخل محطات التوليد .
   ثم تخرج خطوط الجهد العالي إلى عدد من محطات الجهد العالي أيضا فى أماكن أخرى بالدولة بغرض ربط محطات التوليد معا بواسطة شبكات الجهد العالي . ثم هناك ربط بين المحطات ذات الجهود العالية المختلفة لتكوين الشبكة الموحدة .

   فعلى سبيل المثال فإن محطات التحويل جهد kV 220/500 ، تربط بين شبكتين مختلفتين فى الجهد (شبكة الــ 500 ك ف ، وشبكة الــ 220 ك ف) ، وهذا النوع من محطات التحويل تسمى Transmission Substations  ، حيث تتصل هذه المحطات ببعضها البعض عن طريق خطوط نقل – أرضية أو هوائية - لنقل الطاقة سواء فى الدخول عليها أو الخروج منها ، ودورها الأساسي هو ربط محطات التوليد معا لتكوين الشبكة الموحدة التى تحدثنا عنها سابقا في درس الشبكات الكهربائية الموحدة .



  ولتوزيع الطاقة المولدة فى المناطق القريبة من الأحمال فهذا يتطلب إنشاء نوع آخر من محطات التحويل هو الــــــ Distribution Substations  ، و الهدف من هذا النوع من محطات التحويل القريبة من الأحمال هو إعادة توزيع الطاقة الداخلة عليها من عدد محدود من المغذيات عالية الجهد والقدرة ، إلى عدد كبير من المغذيات متوسطة الجهد والقدرة ، لتغذى مساحة جغرافية أكبر .

    ثم يكون النوع الأصغر من محطات التحويل والتى تصنف أيضا على أنها Distribution Substations وهى المحطات الموجودة فى وسط مناطق الأحمال والتى تحول الجهد المتوسط إلى جهد منخفض ، ويتم التوزيع منها على المستهلكين كما فى الشكل التالي:


1- أهمية محطات الـ TRANSMISSION S/S.

    نحن نحتاج إلى ربط شبكات النقل ذات الجهود المختلفة ببعضها البعض من أجل نقل وتبادل الطاقة بين هذه الشبكات حسب الحاجة ، فعلى سبيل المثال هناك فى مصر محطات توليد تتصل مباشرة بشبكة الـــ kV 500 ، وهناك محطات توليد أخرى ترتبط مباشرة بشبكة الـــ kV 220 ، وهذا يعنى أن لدينا فى كل شبكة منهما مخزون من الطاقة المولدة ليس بالضرورة أن يكون متساويا. ولذا فهذه الشبكات ترتبط ببعضها البعض وتتبادل الطاقة فيما بينها ، وتسمى المحطات حينئذ بمحطات النقل (Transmission substations) حيث ترتبط المحطات من هذا النوع بعدد من خطوط النقل. 

   وبعض محطات النقل يمكن أن يوجد بها  Phase Shifting Transformers للتحكم فى الـــــ Flow Power ما بين الشبكتين. فكما هو معلوم فإن الطاقة المنقولة من محطة لأخرى تحسب من المعادلة :


   وكما هو واضح من المعادلة فإن أحد طرق التحكم فى القدرة المنقولة هو التحكم فى الزاوية بين جهدى المحطتين هي δ12 التى تعرف بالـــ Angle Power ، وهذا يمكن أن يتم من خلال Phase Shifting Transformers  . وبالتالى فهذا دور آخر من أدوار محطات التحويل.

1.1- وظائف أخرى حملطات التحويل .

       من المقدمة السابقة يمكن أن نصل إلى تحديد أهداف ووظائف محطات التحويل فى الشبكة الكهربائية ، ونلخصها هنا فيما يلى :
1 -ربط وحدات التوليد معا ضمن الشبكة الموحدة .
2 -رفع مستوى جهد التوليد إلى مستوى جهد النقل (بهدف تقليل المفقودات Losses بشبكة النقل) وبالتالى ربط شبكات النقل ببعضها. 
3 -ربط شبكة النقل بشبكة التوزيع ، حيث يتم خفض مستوى الجهد من مستوى جهد النقل إلى مستوى جهد التوز يع الذى يناسب خدمة المستهلكين الكبار (المصانع مثال) ، وكذلك خفض مستوى الجهد ضمن الحدود والمتطلبات المناسبة للمستهلك العادى . وهناك كثير من محطات التحويل تحقق الوظيفتين الثانية والثالثة معا.  
4 -التحكم فى فصل وتشغيل دوائر الخطوط ودوائر المحولات عند الحاجة لإجراء الصيانة والفحوصات المبرمجة أو عند الحاجة للتوسعة والتركيبات الإضافية عن طريق المفاتيح الكهربائية المتواجدة في محطات التحويل والتى يمكن التحكم فيها من داخل المحطات أو من مراكز التحكم المركزية .

      وكل هذه الأهداف أو الوظائف يمكن استنتاجها من المقدمة السابقة ، لكن هناك هدفين آخرين سنذكرهما لاحقا حين نتحدث بالتفصيل عن مكونات محطات التحويل .
     فمن خلال دراسة هذه المكونات سيتبين أنه يوجد داخل محطات التحويل المعدات الخاصة بمهمتين كبيرتين إضافيتين ، هما تنظيم الجهد ، ووقاية المعدات الكهربائية.

5 -فأما تنظيم الجهد فيتم عن طريق استخدام Transformer Tap Changer ، أو أجهزة الــــ Voltage Regulators ، أو عن طريق توصيل Inductors or Capacitors ، أو باستخدام أجهزة الـــ FACTs للتحكم فى قيم الــ Reactive Power  من أجل رفع أو خفض قيمة الجهد بالشبكة ، ومعظم هذه المعدات موجودة داخل محطات التحويل .

6 -وأما أنظمة الوقاية الموجودة بداخل هذه المحطات فيمكن من خلالها اكتشاف الأعطال سواء كانت هذه الأعطال بالمعدات الموجودة داخل المحطة أو على الخطوط الخارجة منها أو الداخلة إليها ، وبالتالى فمهمة فصل أي جزء من شبكة النقل أو شبكة التوزيع نتيجة الأعطال أو نتيجة إجراءات الصيانة تقع على عاتق مهمات الوقاية الموجودة داخل محطات التحويل. وسنشير باختصار لأسماء منظومات الوقاية المركبة على العناصر المختلفة بالمحطة. 

ليست هناك تعليقات:

إرسال تعليق