تتمثل الوظيفة الأساسية والرئيسية لنظام توزيع الطاقة الكهربائية في مبنى أو منشأة في تلقي الطاقة في نقطة إمداد واحدة أو أكثر وتسليمها إلى الإضاءة والمصاعد والمبردات والمحركات وجميع الأحمال الكهربائية الأخرى. إن أفضل نظام توزيع هو الذي يوفر بشكل فعال وملحوظ من حيث التكلفة والأمان، خدمة كهربائية مناسبة للأحمال المحتملة الحالية والمستقبلية، حيث ان اختيار ترتيب النظام له تأثير عميق على موثوقية وصيانة النظام الكهربائي، هناك مجموعة من الترتيبات عادة ما يكون من الضروري الجمع بين اثنين أو أكثر منها لزيادة موثوقية النظام.
ترتيبات نظام التوزيع الكهربائي
نظام شعاعي
- النظام الشعاعي: هو أبسط ترتيب توزيع كهربائي، والأقل تكلفة، إنه أيضًا الترتيب الأقل موثوقية نظرًا لأنه يستخدم مصدر أداة واحد فقط لتقليل انخفاض الجهد، يمكن وضع المحولات الإضافية بالقرب من مركز كل مجموعة من الأحمال، إذا لم يكن من الممكن أن يؤدي فقدان المحول أو وحدة التغذية إلى فقدان الخدمة لجزء من المرفق، يلزم ترتيب نظام أكثر موثوقية.
- النظام الشعاعي التقليدي البسيط:الطاقة بجهد إمداد المرافق في محطة فرعية واحدة ويقلل الجهد إلى مستوى الاستخدام، سيؤدي فقدان مصدر المنفعة أو المحول أو الخدمة أو معدات التوزيع إلى فقدان الخدمة، تتمثل إحدى المزايا الرئيسية للنظام الشعاعي البسيط في أنه يمكن توسيعه بسهولة عن طريق تضمين محولات إضافية، تزداد الموثوقية مع زيادة عدد المحطات الفرعية لأن فقدان محول واحد لن يؤدي إلى فقدان الخدمة لجميع الأحمال.
- النظام الشعاعي مع الانتقائية الأولية، عند توفر مصدرين منفعة، توفر الأنظمة الشعاعية ذات الانتقائية الأولية نفس المزايا الاقتصادية تقريبًا للنظام الشعاعي البسيط مع موثوقية أكبر نظرًا لأن فشل مصدر منفعة واحد لن يؤدي إلى خسارة كاملة للخدمة.
- نظام شعاعي بسيط الابتدائي والثانوي: يوزع شكل محسن من النظام الشعاعي التقليدي البسيط الطاقة عند جهد أولي، يتم تخفيض الجهد إلى مستوى الاستخدام في مناطق التحميل المتعددة، عادةً من خلال محولات الوحدة الثانوية الفرعية، سيحدث انقطاع وجيز بين فقدان مصدر المنفعة الأساسي والتبديل إلى المصدر البديل، ما لم تكن مصادر المرافق متوازية، قد يؤدي فقدان المحول أو معدات التوزيع إلى فقدان الخدمة.
- نظام الحلقة الأولية: يتكون ترتيب التوزيع هذا من حلقات أساسية واحدة أو أكثر مع محولين أو أكثر متصلين في الحلقة، عادةً ما يكون هذا النظام أكثر فاعلية عند توفر خدمتين من الأداة المساعدة، كل محطة فرعية للوحدة الثانوية عبارة عن وحدة مجمعة تتكون من محول، ومفتاح مصهر أولي متصل بشكل متكامل، ومفاتيح أو لوحة مفاتيح ذات جهد منخفض، يتم تغذية الدوائر لكل حمولة من قواطع الدائرة أو المفاتيح المندمجة، سيؤدي حدوث عطل في دائرة التغذية الأولية أو في محول واحد إلى انقطاع في الأحمال الثانوية فقط التي يخدمها هذا المغذي أو المحول، في حالة حدوث عطل رئيسي في الناقل الرئيسي أو انقطاع في خدمة المرافق، يتم قطع الخدمة لجميع الأحمال حتى يتم التخلص من المشكلة.
- نظام انتقائي ثانوي: في هذا النظام يتم توصيل كل محول ثانوي بترتيب محطة فرعية نموذجية مزدوجة الطرف، تتمثل الميزة الرئيسية لنظام الحلقة على الترتيبات الشعاعية في أن فشل محول أو كابل تغذية لن يتسبب في خسارة جزء واحد من المرفق للخدمة وأنه يمكن صيانة كيبل تغذية واحد دون التسبب في فقدان الخدمة، يتم تشغيل كل حلقة أساسية بحيث يظل أحد مفاتيح تقسيم الحلقة مفتوحًا لمنع التشغيل المتوازي للمصادر.
- النظام الانتقائي الأولي: إذا تم استخدام مصدر أساسي واحد في النظام الانتقائي الثانوي، فإن فقدان الجهد عند هذا المصدر سيؤدي إلى خسارة كاملة للنظام، لمزيد من الموثوقية يوصى بتكرار المصادر من نقطة إمداد الطاقة باستخدام قاطعي دائرة رئيسيين أساسيين وقاطع ربط أساسي، حيث ان قواطع الدائرة الرئيسية الثانوية وقاطع الربط الثانوي لكل محطة فرعية متداخلة إما ميكانيكيًا أو كهربائيًا لمنع التشغيل المتوازي.
- تجنيب نظام المحولات: الإصدار الأكبر من النظام الانتقائي الثانوي هو مخطط تجنيب المحولات، إنه يستبدل بشكل أساسي المحطات الفرعية ذات النهايتين بمحطات فرعية أحادية الطرف ومحطة فرعية واحدة أو أكثر من المحولات الفرعية، وكلها متصلة ببعضها البعض في ناقل ثانوي مشترك، في هذا النظام يكون هناك قواطع رئيسية أساسية وقاطع ربط أساسي مرة أخرى إما ميكانيكيًا أو كهربائيًا لمنع التشغيل المتوازي، عند فقدان مصدر الجهد الأساسي من جانب واحد، يمكن استخدام النقل اليدوي أو التلقائي لاستعادة الطاقة لجميع الأحمال الأولية، يتم استخدام مجموعة المفاتيح الكهربائية المكسوة بالمعادن بشكل شائع مع هذا النوع من الترتيب، نظرًا للقيود المفروضة على مفاتيح قاطع الحمل المغلق بالمعدن، يمكن دمج الأنظمة الشعاعية أو الانتقائية الثانوية مع الترتيب الانتقائي الأساسي لإنشاء نظام مركب.
- نظام الشبكة الموضعية الثانوية: في المناطق عالية الكثافة، حيث يجب تقديم أحمال كبيرة ودرجة عالية من الموثوقية، غالبًا ما يتم استخدام أنظمة الشبكة الثانوية، تتم موازاة العديد من خدمات المرافق عند مستوى الجهد المنخفض، مما يؤدي إلى إنشاء نظام موثوق للغاية، يسمح هذا النوع من نظام التوزيع الكهربائي بمرونة جيدة في التبديل، يوفر محول التجنيب ناقل تحميل واحد في حالة فشل محول محطة فرعية أو تم فصله عن الخط للصيانة، عادة ما تكون جميع القواطع الرئيسية، بما في ذلك القاطع الرئيسي التجنيبي مغلقة، وعادة ما تكون قواطع التعادل مفتوحة، يتم تبديل المحول من الدائرة عن طريق فتح قاطعه الرئيسي الثانوي وإغلاق قاطع التعادل للسماح لمحول التجنيب بتغذية أحماله، يجب توخي الحذر عند السماح بموازاة المحولات المتعددة، حيث يتم زيادة تيار الخطأ مع كل محول موازٍ، ويكون الترحيل الاتجاهي مطلوبًا على قواطع الدائرة الرئيسية الثانوية لعزل المحول المعيب بشكل انتقائي.
- الأنظمة المركبة: لزيادة موثوقية النظام من الضروري عادةً الجمع بين ترتيبين أو أكثر، مع زيادة الموثوقية يزداد التعقيد والتكلفة، ستحدد الاعتبارات الاقتصادية عادةً مدى تعقيد ترتيب النظام، والذي سيكون له تأثير كبير على مدى موثوقية النظام، الميزة الرئيسية لنظام الشبكة الثانوية هي استمرارية الخدمة، لن يؤدي أي خطأ واحد في أي مكان على النظام الأساسي إلى مقاطعة الخدمة لأي من أحمال النظام، واقيات الشبكة عبارة عن قواطع دوائر مصممة خصيصًا تستخدم في المحولات الثانوية لعزل أعطال المحولات التي يتم تغذيتها من خلال نظام الجهد المنخفض، سيتم إصلاح معظم الأعطال دون مقاطعة الخدمة لأي حمولة.
