اقرأ في هذا المقال
أهمية تقييد الجهد الكهربائي الناتج عن تبديل خطوط النقل
مع استمرار زيادة نسبة مصادر الطاقة المتجددة في الشبكة الكهربائية؛ فإنه يتم إنشاء المزيد والمزيد من محطات الطاقة المتجددة في المناطق النائية، كما أصبح نقل الطاقة عالي الجهد الكهربائي والمسافات الطويلة خياراً ضرورياً، وذلك لتجميع طاقة الطاقة المتجددة هذه إلى نظام الطاقة الرئيسي، ومع إنشاء وتطوير خطوط نقل الطاقة فائقة الجهد (UHV) وخطوط نقل الطاقة لمسافات طويلة؛ يكون احتمال الجهد الزائد على خطوط الطاقة المغلقة غير المحملة (بما في ذلك إعادة الإغلاق) أكبر وأكثر خطورة.
وأثناء عملية التحويل لخطوط نقل الطاقة غير المحملة، سيتم إنشاء جهد زائد كبير للتبديل نتيجة لتأثير السعة الضخمة للخط، كما يكون الجهد الكهربائي الزائد للتبديل أعلى بعدة مرات من الجهد المقنن بحيث من المحتمل حدوث التذبذب وتشويه شكل الموجة وحتى انهيار العزل، وكل هذه الظواهر ربما تسببت في انقطاع نقل الطاقة، لذلك يجب قمعها في الوقت المناسب.
تم الإبلاغ عن استراتيجيات مختلفة للحد من الجهد الزائد الناتج عن تبديل خطوط نقل القدرة غير المحملة واختبارها في الدراسات الموجودة، بحيث تم اعتماد مفاعل التحويل أولاً لقمع الجهد الزائد لتردد الطاقة في ، كما وتم التحقق من أن طريقة مفاعل التحويل يمكنها بشكل فعال قمع سعة ومدة تبديل الجهد الزائد، ومع ذلك تركز هذه الطريقة بشكل أساسي على قمع الجهد الزائد لتردد الطاقة، وبالتالي ليس لها تأثير واضح على تذبذب الجهد الزائد لعملية النقل.
وتحقيقاً لهذه الغاية، يتم تقديم طريقة مكثف التعويض التسلسلي، كما وأظهرت نتائج المحاكاة الخاصة بهم أنه يمكن قمع تبديل الجهد الزائد إلى حد ما، لكن الطريقة لا تزال غير قادرة على تلبية المعيار المرجعي للجهد الزائد لتشغيل الجهد العالي جداً، وبالتالي لا يمكن استخدامها إلا كطريقة مساعدة، كما يتم استخدام المقاوم التبديل في قاطع الدائرة الكهربائية لقمع الجهد الزائد.
ولتحسين الطريقة المذكورة أعلاه بشكل فعال؛ فإنه تم تقديم مخطط المقاوم للإدخال المسبق لاستبدال المقاوم التبديل، ولكن على أي حال يجب أن تعالج الطرق المذكورة أعلاه المشكلات التالية، مثل هيكل الأجهزة المعقد وسعر الأجهزة الباهظ والموثوقية المنخفضة ورسوم الصيانة المرتفعة وما إلى ذلك، وبعد ذلك تم اقتراح استراتيجية تبديل الجهد الزائد عن طريق تطبيق مانعات الصواعق وقواطع الدائرة مع مقاومات إغلاق وفتح في المحطات الفرعية (1100) كيلو فولت وخطوط نقل الطاقة.
آلية تبديل مشاكل الجهد الكهربائي الزائد
سيتم إنشاء الجهد الزائد للتبديل عند تشغيل خط نقل الطاقة غير المحملة، لذلك من المفترض أن يتم تشغيل المراحل الثلاث لقاطع الدائرة بالكامل في نفس الوقت، ثم يكون مجموع المكون القسري والمكون العابر للمراحل الثلاث على خط النقل صفراً، كما يعتمد الجهد أثناء عملية الانتقال فقط على معطيات التسلسل الموجب، لذلك يمكن استخدام الحلقة المغلقة أحادية الطور غير المحملة لتحليل الجهد الزائد للتبديل.
وكما هو مبين في الشكل التالي (1)، كذلك [e (t)] هو جهد إمداد الطاقة، أيضاً (Xs) هي الممانعة الداخلية لمصدر الطاقة الكهربائية، (QF) هو قاطع الدائرة الكهربائية، (E) هي سعة جهد إمداد الطاقة، (U2) هي سعة جهد تردد الطاقة في نهاية خط نقل الطاقة غير المحملة.
كما يمكن أن تكون عملية التبديل لخط النقل الطويل بدون حمل مكافئة لدائرة مكافئة (T) متسلسلة مع محث مكافئ ومكثف مكافئ كما هو موضح في الشكل التالي (2)، وهنا تكون:
حيث أن:
(L ، C): هما المحاثة والسعة المكافئة لخط نقل الطاقة غير المحملة على التوالي.
(C0): هو الحث والسعة لخط طول الوحدة على التوالي.
(l): طول خط النقل بين نقطة القياس ومصدر الطاقة.
وبإهمال المقاومات المكافئة لمصدر الطاقة وخط نقل الطاقة الكهربائية، كما يمكن أن يكون النظام مكافئاً لمصدر طاقة لا متناهي قبل التبديل، ثم يمكن التعبير عن جهد مصدر الطاقة على النحو التالي:
حيث أن:
(Em): هي سعة جهد إمداد الطاقة الكهربائية.
(ω): هي تردد زاوية جهد إمداد الطاقة الكهربائية.
(φ): هي المرحلة الأولية على التوالي.
قمع تبديل الجهد الكهربائي الزائد بمبدأ (ESS)
يوضح الشكل التالي (3) مبدأ مخطط قمع الجهد الزائد للتبديل القائم على (ESS)، كما ويتم تثبيت (ESS) بالتوازي مع قاطع الدائرة.
وبافتراض أن التردد الكهربائي والمرحلة لجهد خرج (ESS) يتوافقان مع جهد إمداد الطاقة، وأن اتساعها يتناقص بمرور الوقت عبر منحدر معين (h)، ثم في اللحظة (t1)، كذلك جهد الحالة المستقرة عند رأس ناقل الحركة يمكن التعبير عن الخط كـ:
ووفقاً لذلك، يمكن حساب الجهد عند طرف خط النقل على النحو التالي:
تقييد تبديل الجهد الزائد باستراتيجية التحكم (ESS)
لتحقيق أهداف العملية المذكورة أعلاه؛ فإنه يجب التحكم في (ESS) على النحو التالي.
اتساع جهد الرأس لخط نقل الطاقة غير المحملة يرتفع مع منحدر معين حتى اتساع الجهد الجيبي لشبكة الطاقة، كما وتتبع المرحلة مرحلة جهد شبكة الطاقة الكهربائية، ثم يكون جهد خرج (ESS UBref)، وهو الفرق بين جهد شبكة الطاقة والجهد الرئيسي لخط نقل الطاقة غير المحملة، والذي يعطى بالعلاقة:
حيث [U (t)] هي وظيفة أوامر لسعة الجهد الكهربائي (ESS).
طريقة توليف أوامر الجهد (ESS): بعد تحديد السعة والمرحلة لجهد خرج (ESS)، كما يمكن تصنيع أمر الجهد الخاص به بسرعة كما هو موضح في الشكل التالي (4)، كما يتم التعبير عن العملية المركبة لسعة الجهد والمرحلة على النحو التالي.
تعليمات السعة: شرط القيود على حجم جهد الخرج لـ (ESS) هو أن الجهد الرئيسي لخط نقل الطاقة هو جيبي الذي يرتفع اتساعه إلى سعة جهد شبكة الطاقة مع منحدر معين، لذلك يجب أن ينخفض اتساع جهد الخرج لـ (ESS) من سعة جهد شبكة الطاقة حتى الصفر عند منحدر معين.
لذلك لا ينبغي أن يكون منحدر انخفاض سعة الجهد صغيراً جداً، وذلك لضمان أن خط النقل يمكن أن يعمل في حالة مستقرة في أسرع وقت ممكن. في نفس الوقت، كما يجب ألا يكون منحدر انخفاض سعة الجهد قويًا جداً لتجنب تذبذب الجهد، لذلك يجب إبقاء المنحدر الهابط لسعة الجهد ضمن نطاق معقول كما هو موضح في الشكل التالي (5).
وفقًا للتحليل أعلاه؛ فإنه يمكن التعبير عن أمر السعة لشبكة الطاقة كـ:
حيث أن:
(Em): هي سعة الجهد لشبكة الطاقة.
(kr): هو معدل ارتفاع جهد خرج (ESS)، والذي يتأثر بجهد خرج (ESS) على القدرة التالية لإشارة الأمر.
(kd): هو معدل انخفاض جهد الخرج لـ (ESS)، والذي يتأثر باستراتيجية التحكم.
(t1): هي لحظة الإغلاق التحضيري.
(t2): هي لحظة الإغلاق.
(t3): هي اللحظة التي يبدأ فيها جهد خرج (ESS) في الانخفاض.
(t4): هي لحظة قصر الدائرة (ESS).
