اقرأ في هذا المقال
- ما هي المحولات المحتملة
- أساسيات المحولات المحتملة
- كيفية بناء المحولات المحتملة
- أنواع المحولات المحتملة
- المشكلات في المحولات المحتملة
- تطبيقات المحولات المحتملة
يُعد استخدام المحولات ليست طريقة سهلة لقياس الجهد العالي والتيارات المرتبطة بأنظمة نقل وتوزيع الطاقة، وبالتالي غالباً ما تستخدم محولات الأجهزة للتنحي عن هذه القيم إلى مستوى أكثر أماناً للقياس، وذلك لأنّ عدادات أو أدوات القياس والمرحلات الواقية هي أجهزة ذات جهد منخفض وبالتالي لا يمكن توصيلها مباشرة بدائرة الجهد العالي لغرض قياس وحماية النظام.
ما هي المحولات المحتملة
المحول المحتمل: هو محول خفض الجهد الذي يقلل من جهد دائرة الجهد العالي إلى مستوى أقل لغرض القياس، وهذه متصلة عبر أو موازية للخط المراد مراقبته.
أساسيات المحولات المحتملة
يشبه المبدأ الأساسي لتشغيل وبناء هذا المحول محول الطاقة القياسي، كما يتم اختصار المحولات المحتملة باسم “PT”، وبالإضافة إلى خفض مستويات الجهد والتيار، فإنّ هذه المحولات تعزل دائرة القياس أو الحماية عن الدائرة الرئيسية التي تعمل بمستويات طاقة عالية، كما تقلل المحولات الحالية من مستوى التيار إلى الجهاز أو نطاق تشغيل الترحيل، بينما تقوم المحولات المحتملة بتحويل الجهد العالي إلى دائرة تعمل بجهد منخفض.
يتكون الملف الأولي من عدد كبير من المنعطفات التي يتم توصيلها عبر جانب الجهد العالي أو الخط الذي يجب إجراء القياسات أو حمايته، كما يحتوي الملف الثانوي على عدد أقل من المنعطفات المتصلة بالفولتميتر أو الملفات المحتملة لمقياس الواطميتر والطاقة والمرحلات وأجهزة التحكم الأخرى، حيث يمكن أن تكون هذه محولات أحادية الطور أو ثلاثية الطور وبغض النظر عن تصنيف الجهد الأساسي فقد تم تصميمها للحصول على جهد ناتج ثانوي يبلغ “110 فولت”.
نظراً لأنّ الفولتميتر والملفات المحتملة للأمتار الأخرى لها مقاومة عالية يتدفق تيار صغير عبر المرحلة الثانوية من “PT”، لذلك تتصرف “PT” كمحولات عادية ثنائية اللف تعمل بدون حمولة ونظراً لهذا الحمل المنخفض أو العبء على “PT”، فإنّ تصنيفات “VA” لـ “PTs” منخفضة وتتراوح من “50 VA” إلى “200 VA” وعلى الجانب الثانوي يتم توصيل أحد الأطراف بالأرض لأسباب تتعلق بالسلامة، على غرار المحولات العادية يتم تحديد نسبة التحويل كـ:
V1 / V2 = N1 / N2
تسمى فئة المحولات المحتملة المستخدمة للقياس باسم قياس الجهد أو المحولات المحتملة، ومن ناحية أخرى تستخدم “PTs” للحماية تسمى محولات جهد الحماية، وفي بعض الحالات يتم استخدام “PTs” لأغراض القياس والحماية، وفي مثل هذه الحالات يتم توصيل ملف ثانوي واحد بالقياس ويتم استخدام ملفات ثانوية أخرى للحماية.
ملاحظة:إذا كانت قراءة الفولتميتر ونسبة التحويل معروفة فيمكن تحديد الجهد الجانبي العالي.
ملاحظة: “PT” هي اختصار لـ “Potential Transformers”.
كيفية بناء المحولات المحتملة
بالمقارنة مع المحولات التقليدية تستخدم المحولات المحتملة أو محولات الجهد الكبري أحجاماً وموصلات أكبر، وتم تصميم اختبارات المهارة لضمان دقة أكبر وبالتالي في وقت تصميم الاقتصاد للمادة لا تعتبر جانباً رئيسياً، كما يتم تصنيع المحولات من نواة خاصة عالية الجودة تعمل بكثافة تدفق منخفضة من أجل الحصول على تيار مغناطيسي صغير بحيث لا يتم تقليل خسائر الحمل إلى الحد الأدنى.
ويُفضل استخدام كل من الإنشاءات من النوع الأساسي والصدف في “PT”، وبالنسبة للجهود العالية يتم استخدام “PTs” من النوع الأساسي بينما يفضل نوع الغلاف للجهد المنخفض، ولتقليل مفاعلة التسرب يتم استخدام اللفات المحورية المشتركة لكل من الابتدائية والثانوية، ولتقليل تكلفة العزل يتم وضع الملف الثانوي ذو الجهد المنخفض بجوار القلب.
وبالنسبة لمحطات الجهد العالي يتم تقسيم الجهد الأساسي العالي إلى أقسام من الملفات لتقليل العزل بين طبقات الملف، ولهذه اللفات يتم استخدام الشريط القطني والقطني المختفي كتصفيح وبين الملفات يتم استخدام فواصل الألياف الصلبة.
تم تصميمها بعناية للحصول على الحد الأدنى من إزاحة الطور بين جهد الإدخال والإنتاج وأيضاً للحفاظ على نسبة جهد كهربي دنيا مع تغير في الحمل، كما تستخدم محولات الجهد العالي المملوءة بالزيت لمستويات الجهد العالي أي أعلى من نطاق “7 كيلو فولت”، وفي مثل هذه المحطات يتم توفير البطانات المملوءة بالزيت لتوصيل الخطوط الرئيسية.
أنواع المحولات المحتملة
أولاً: المحولات الخارجية المحتملة
يمكن أن تُعد هذه محولات جهد أحادية أو ثلاثية الطور متاحة لمجموعة متنوعة من جهد التشغيل المستعملة في تطبيقات الترحيل والقياس في الهواء وحتى “33 كيلو فولت”، وهذه محولات جهد كهرومغناطيسي أحادية وثلاثية الطور، ويمكن أن تكون المحولات الخارجية المحتملة أحادية الطور فوق “33 كيلو فولت” نوعين من النوع الكهرومغناطيسي ومحول الجهد السعوي “CVT”.
- “CVT” هي اختصار لـ “capacitive voltage Transformers”.
1- محول الجهد الكهرومغناطيسي أو الجرح التقليدي
هذه تتماثل مع محولات الأسلاك التقليدية المملوءة بالزيت، كما يتم ربط خزان الصنبور بمحطة الخط ويتم توفير قابس على الخزان لملء الزيت، ويتم تثبيت هذا الخزان على دعامة عازلة وفي القاعدة يتم وضع طرف أرضي وقابس تصريف الزيت، كما يتم توصيل الأساسي بين المرحلتين أو بين مرحلة واحدة والأرض لذا فإنّ أحد طرفي الطرف الأساسي متصل بالخط الرئيسي في الأعلى، والطرف الآخر يتم إخراجه في الأسفل ويتم تأريضه مع محطات أرضية متعددة.
2- محولات الجهد السعوي CVTs
محولات الجهد السعوي: هو مقسم جهد سعوي متصل بين طور الخط الرئيسي والأرض، ويمكن أن تكون مكثف اقتران أو نوع جلبة “CVTs”، وهذان النوعان متشابهان كهربائياً أقل أو أكثر لكنّ الاختلاف هو أن تكوين السعة هو الذي يقرر كذلك العبء المقنن أو الحمل.
يتكون نوع مكثف الاقتران من كومة من المكثفات المتصلة المتسلسلة والتي تتكون من ورق مشبع بالزيت ورقائق ألمنيوم، وبالنسبة للجهود الأولية والثانوية المرغوبة يتم توصيل المحطات الأولية والثانوية عبر المكثفات، كما يستخدم نوع الجلبة “CVT” البطانات من نوع المكثف المزودة بنقر وتُستخدم “CVTs” أيضاً لاتصالات ناقل خط الطاقة وبالتالي فهي أكثر اقتصاداً.
2- المحولات الداخلية المحتملة
هذه متاحة أيضًا على شكل “PTs” أحادية أو ثلاثية الطور والتي تكون من النوع المغناطيسي المجمع ويمكن أن تكون آلية التركيب ثابتة أو نوع السحب، وفي هذا النوع من “PTs” يتم عزل جميع أجزاء اللف الأولي عن الأرض بسعة العزل المقدرة.
وهي منتجة لتشغيل المرحلات وأدوات القياس وأجهزة التحكم الأخرى في الخدمة الداخلية بدقة عالية وبناءً على الوظيفة يتم تصنيف محولات الجهد، أو الجهد الكهربي إلى محولات جهد القياس ومحولات جهد الحماية.
المشكلات في المحولات المحتملة
بالنسبة لمحول الجهد المثالي، فإنّ الجهد الناتج في الملف الثانوي هو نسبة دقيقة للجهد الأولي وهو بالضبط في حالة معارضة الطور، ولكن في “PTs” الفعلية لم يكن الأمر كذلك بسبب وجود انخفاض في الجهد في المقاومة الأولية والثانوية وأيضاً بسبب عامل القدرة للحمل على الثانوية، ويؤدي هذا إلى حدوث أخطاء في نسبة وزاوية الطور في محولات الجهد.
وفي “PT” المثالي لا ينبغي أن توجد أي زاوية طور بين الجهد الأولي والجهد الثانوي المعكوس، ولكنّ في الممارسة العملية يوجد فرق طور بين “Vp” و”V” معكوسة، وبالتالي يقدم خطأ زاوية المرحلة ويتم تعريفه على أنّه فرق الطور بين الجهد الأولي والجهد الثانوي المعكوس.
ومن أجل تقليل هذه الأخطاء بحيث يتم تحسين الدقة من خلال تصميم المحولات بحيث يكون للملفات مقادير مناسبة من المقاومة والتفاعلات الداخلية، وبالإضافة إلى ذلك يجب أن يتطلب اللب الحد الأدنى من مكونات المغنطة والفقد الأساسي للتيار المثير.
تطبيقات المحولات المحتملة
- أنظمة القياس الكهربائي.
- أنظمة الحماية الكهربائية.
- الحماية عن بعد للمغذيات.
- تزامن المولدات مع الشبكة.
- حماية المعاوقة للمولدات.
