محولات القياس الخاصة بالقدرة والمراقبة الكهربائية

ما هو القياس الخاص بالقدرة في التركيبات الكهربائية؟

يتطلب التحكم في التركيبات والمعدات الكهربائية ومراقبتها مراقبة المعطيات الكهربائية وقراءة قيمها من قبل المشغلين (قريباً وبعيداً)، وبالأمتار ووحدات التحكم في وحدات المعالجة الدقيقة في محطات التشغيل المركزية وتخزينها.

المعطيات الكهربائية الشائعة المراقبة هي:

• الجهد الكهربائي (U ، V).

• التيار الكهربائي (I).

• القدرة الحقيقية (P).

• عامل القدرة (cos Φ).

• التردد الكهربائي (F).

• القدرة النشطة (W).

• الطاقة التفاعلية (W_ar).

كما يعد قياس الطاقة النشط مهماً لشركات المرافق ليس فقط لأغراض إعداد الفواتير، ولكن أيضاً كبيانات إحصائية لتحليل استهلاك الطاقة خلال فترة زمنية محددة مسبقاً مثل (ساعات الذروة وخارج أوقات الذروة، أسبوعياً وأيام العمل وعطلات نهاية الأسبوع، شهرياً، سنوياً كذلك شتاءً وصيفاً).

كما يمكّن تحليل البيانات هذا شركات المرافق من التنبؤ بالتطور المحتمل لاستهلاك الطاقة، مما يسمح ببرمجة ترقية كل من شبكات النقل والتوزيع و”المحطات الفرعية”، بحيث يتيح هذا التحليل للمستخدمين إجراء دراسة لزيادة الأنظمة والمعدات الكهربائية، وتقليل تكلفة الطاقة المستهلكة.

كما يسمح قياس الطاقة التفاعلية وعامل القدرة لشركات المرافق بفرض عقوبات على المستخدمين إذا كان عامل الطاقة أقل مما هو محدد تعاقدياً ويقوم المستخدمون بإعداد دراسات لتحجيم البنوك المكثفة المستخدمة لتحسين عامل الطاقة.

قياس وعدادات الطاقة الكهربائية:

لمراقبة المتطلبات الكهربائية؛ فإن العدادات الأكثر استخداماً هي:

• عدادات الطاقة (النشطة والمتفاعلة).

• عدادات قياس التيار الكهربائي (الأمبير).

• عدادات قياس فرق الجهد الكهربائي (الفولتميتر).

• عدادات قياس القدرة الكهربائية (الواتميتر).

• عدادات قياس (الأطوار).

• عدادات التردد الكهربائي.

عادة ما يتم تثبيت العدادات في لوحات المفاتيح منخفضة الجهد وذات الجهد المتوسط، وذلك حسب ما تشير المتباينة (1kV < V <60 kV. LV)، أما في الجهد المنخفض تكون (V ≤ 1 kV)، كما ويمكن تصنيفها إلى فئتين، وهما الكهرو ميكانيكية والإلكترونية (الرقمية)، وذلك كونها هذه الأخيرة هي الأكثر استخداماً في الوقت الحاضر.

حيث تدعو التكنولوجيا الحديثة إلى استخدام عدادات إلكترونية متعددة الأغراض ووحدة واحدة، مثل (IED) “الجهاز الإلكتروني الذكي”، والتي تؤدي وظائف القياس والمراقبة و”التحكم والحماية”، وفي التركيبات الفعلية لغرف التحكم في محطات الطاقة والمحطات الفرعية ومراكز الإرسال والصناعات الكبيرة.

حيث يتم التحكم في التركيبات ومراقبتها من خلال نظام (SCADA)، والذي يعني “التحكم الإشرافي” واكتساب البيانات، كما يتم عرض “المتطلبات الكهربائية” على شاشات واجهة الإنسان والآلة.

محولات القياس الخاصة بالمراقبة الكهربائية:

من أجل تحسين دقة قياس المعلمات الكهربائية والسماح بالاتصال السهل بـ (PLC) (التحكم المنطقي القابل للبرمجة) ويتم استخدام معدات محولات قياس (SCADA)، كما أن محول طاقة القياس المتصل أيضاً بمحولات الأجهزة هو جهاز قياس يحول الكمية المادية التي يتم قياسها إلى إشارة للإرسال أو المعالجة أو التسجيل اللاحق.

وعادة ما تكون إشارة الخرج عبارة عن إشارة تيار مستمر (تيار مباشر)، وهي الأكثر شيوعاً (4-20) مللي أمبير (الأكثر استخداماً في التركيبات الكهربائية) و(0-10) فولت (تستخدم بشكل أساسي في عملية الصناعة).

وفي النوع الأول من محولات الطاقة، إذا كانت إشارة الخرج (0) مللي أمبير؛ فهذا يعني أن محول الطاقة به عيب أو أن هناك مشكلة في دائرة القياس (ويفترض أكثر في الكابلات والتوصيلات)، ثم يتم توصيل العدادات بمحول طاقة القياس، وهي المحولات الأكثر شيوعاً والمستخدمة في التركيبات الكهربائية هي:

• محول التيار الكهربائي.

• محول الجهد الكهربائي.

• محول القدرة الكهربائية.

• محول التردد الكهربائي.