الهندسة الكهربائية

باعتبارها واحدة من أكثر الهياكل الواعدة من حيث الطلب على تطبيقات الطاقة المتوسطة إلى العالية؛ فقد حظيت المحولات المعيارية متعددة المستويات (MMCs).

تم تنفيذ المحولات الموزعة على نطاق واسع في العديد من التطبيقات، مثل محطة الطاقة الكهروضوئية (PV) ومحطة الرياح والشبكة الدقيقة، وذلك لربط المصادر الموزعة بشبكة الطاقة الكهربائية>

مع التوسع المستمر في نطاق نظام الطاقة والوصول على نطاق واسع إلى الطاقة المتجددة مع العشوائية والتقلبات القوية، تواجه إدارة الطاقة والتحكم في التشغيل.

من أجل تلبية متطلبات جودة الطاقة المشددة لرموز التيار الكهربائي الحديثة، كما تتبادل المحولات الكهربائية المتصلة بالشبكة التيار بأشكال محددة مسبقاً باستخدام الأداة المساعدة.

بدافع من الجوانب التكنولوجية والاقتصادية والبيئية، كما يتزايد تكامل موارد الطاقة المتجددة في شبكات الطاقة على مستوى العالم، بحيث ترتبط معظم وحدات الطاقة المتجددة.

نمت القدرة الكهروضوئية المركبة بسرعة منذ عام 2010م، وكما هو موضخ في الشكل التالي (1)، مما يعني أن التقنيات الكهروضوئية لم تنضج بعد وقد تطورت تدريجياً خلال السنوات الثماني الماضية،

يشار إلى الآلات الكهربائية التي تعمل بسرعات دوران عالية ولها سرعة محيطية تزيد عن 100 م / ث على أنها آلات كهربائية عالية السرعة (HS).

من المعروف أن تكلفة الصيانة جزء مهم من تكلفة الطاقة المولدة من حدائق الرياح البحرية، بحيث يجب أن يتم نقل فنيي الصيانة إلى توربينات الرياح بواسطة زوارق العمل،

تقترح هذا الطرح حلاً جديداً يتضمن الإرسال المسبق للأحمال ليس فقط بناءً على الطلب وتقليل التكلفة، ولكن أيضاً على موثوقية المعدات (DCE) التي تركز على الظروف التشغيلية.

تعد كابلات الطاقة ذات الجهد العالي (HV) والجهد المتوسط ​​(MV)، والتي تشكل العمود الفقري "للشبكات الكهربائية الحضرية" في جميع أنحاء العالم مكلفة في الصيانة والاستبدال.

مع زيادة حجم الشبكة ومستوى طلب العملاء، تصبح معدات "نقل الطاقة" التي تعمل بأمان واقتصادياً مشكلة مهمة للمؤسسات الكهربائية، وذلك كواحد من مفاتيح المعدات الكهربائية.

مع الانتشار المتزايد للطاقة المتقطعة والتطور السريع لتكنولوجيا الشبكة الذكية، حظي أمن وكفاءة إنشاء المحطات الفرعية وصيانة البنية التحتية الكهربائية باهتمام واسع النطاق.

عادة ما تكون الاضطرابات الأكثر شيوعاً والتي لا مفر منها في نظام الطاقة هي الأعطال وتغيرات الحمل المفاجئة، كما تؤدي هذه الاضطرابات إلى عدم استقرار عابر حسب شدتها.

تلعب مواد العزل الكهربائي دوراً مهماً في تنسيق العزل لخطوط الطاقة الكهربائية العلوية، كما أنه من الممكن أن يؤدي تقدمهم في الخدمة إلى مخاطر محتملة على سلامة واستقرار نظام الطاقة.

تتحكم محولات تحول الطور أو منظمات زاوية الطور (PARs) في تدفق طاقة الحالة المستقرة في خطوط النقل المتوازية وأحياناً توصل شبكتين مستقلتين.

البرق هو الظاهرة الطبيعية الأكثر إثارة والأكثر شيوعاً، ومع ذلك؛ فإن "ومضات البرق" من السحابة إلى الأرض (CG) الناتجة عن عدم توازن الشحنة الكهربائية بين "السحابة والأرض"،

توزيع التيار المستمر هو نوع جديد من تكنولوجيا توزيع القدرة الكهربائية يعتمد على نوع مصدر الجهد "المحول المعياري" متعدد المستويات (MMC)، وذلك بالمقارنة مع توزيع التيار المتردد.

تلعب الطاقة الشمسية دوراً مهماً في توفير الطاقة وحماية البيئة، بحيث يتزايد استخدامه بسرعة في جميع أنحاء العالم، كذلك ومن المتوقع أن يكون المصدر الرئيسي للكهرباء لتوفير حوالي (11٪).

تعتبر أنظمة نقل التيار المباشر عالي الجهد (HVDC) مخططاً واعداً لتوصيل أنظمة الطاقة غير المتزامنة أو نقل الطاقة السائبة عبر مسافات طويلة.

تعد أنظمة التأريض الكهربائية مهمة في خلق بيئة آمنة للمشغلين البشريين والمعدات في ظل ظروف عابرة، بحيث يجب تأريض التركيبات الكهربائية لعدة أسباب.

مع التطورات الأخيرة في نظام توزيع الطاقة (DC) والاتجاه المتزايد في استهلاك الكهرباء، ركزت الأبحاث السائدة على الشبكة الصغيرة (LVDC) (DC ذات الجهد المنخفض).

تظهر الحاجة إلى نظام (DC) متعدد الأطراف بسبب الزيادة في مصادر الطاقة الموزعة للتيار المستمر مثل الكهروضوئية والزيادة في استهلاك حمل التيار المستمر.

تعتبر شبكة (DC) الصغيرة هي تطبيق واعد في نظام الطاقة الكهربائية، أولاً لا توجد مفاهيم عن الطور والطاقة التفاعلية في شبكات التيار المستمر الصغيرة.

يمكن أن يضمن نظام نقل الطاقة الكهربائية القوي والموثوق توافر الطاقة لتلبية النمو السكاني والتنمية الصناعية، وذلك من خلال ربط العديد من محطات توليد الطاقة الكهربائية.

تستخدم خطوط نقل التيار المباشر عالي الجهد (HVDC) بشكل عام لنقل الطاقة القصوى لمسافة طويلة، كما تتميز خطوط نقل (HVDC) بمزايا نقل الطاقة لمسافات طويلة.

في الآونة الأخيرة، تسببت الشبكة الذكية في نقاش واسع وتم تنفيذها بشكل منتشر في العديد من مرافق الطاقة على الرغم من أن الوظائف الشاملة للشبكة الذكية.

في نظام الشبكة الجزئية للتيار المستمر؛ فإنه من المهم جداً تحليل كيفية تدفق الطاقة الكهربائية بين شبكات التيار المتردد والتيار المستمر، وفي الواقع يجب تصميم أنظمة شبكة التيار المستمر.

بدأ عصر القرن العشرين بنقاش واسع للغاية حول نوع توصيل الكهرباء وجوانبها الأساسية وكيفية نقلها واستخدامها بشكل أساسي، بحيث يُعرف هذا الجدل باسم "حرب التيارات".

مع تطور تقنية أتمتة شبكة التوزيع؛ فإنه يتم تطبيق عدد كبير من معدات الحصول على إشارة محولات الجهد الانصهار مع وظائف الاستشعار والحكم والتنفيذ الذكية على خطوط شبكة التوزيع.

يطرح تطوير مشاريع التيار المباشر المرنة ذات الجهد العالي (HVDC) متطلبات عاجلة لتقنية قاطع الدائرة الكهربائية ذات الجهد العالي (DC)، بحيث يعد قاطع الدائرة (DC) المتحكم فيه بالكامل.