أضرار عدم توازن الحمل ثلاثي الأطوار في محول التوزيع

أولاً: أضرار عدم توازن الحمل ثلاثي الأطوار في محول التوزيع

1. زيادة فقد الطاقة في الخط: يتغير فقد الطاقة في محول التوزيع بتغير تيار الحمل، ويتناسب طرديًا مع مربع تيار الحمل. في حالة المحول الذي ينقل نفس السعة، يكون الحمل ثلاثي الأطوار غير متوازن، مما يؤدي إلى زيادة فقد الطاقة الفعال.

بالإضافة إلى ذلك، سيحدث فقد في الطاقة على السلك. وكلما زاد عدم التوازن، زاد فقد الطاقة في الخط.

٢. زيادة فقد الطاقة في محول التوزيع: يُعد محول التوزيع الجهاز الرئيسي لتزويد شبكة الطاقة ذات الجهد المنخفض بالطاقة. عند تشغيله تحت حمل ثلاثي الأطوار غير متوازن، يزداد فقد الطاقة في محول التوزيع، وذلك لأن فقد الطاقة في التوزيع يتغير بتغير درجة عدم توازن الحمل.

3. انخفاض إنتاج محول التوزيع: عند تصميم محول التوزيع، يتم تصميم هيكل اللف الخاص به وفقًا لحالة تشغيل توازن الحمل، ويكون أداء اللف الخاص به هو نفسه بشكل أساسي، وتكون السعة المقدرة لكل طور متساوية.

يُحدَّد الحد الأقصى المسموح به لخرج محول التوزيع بالقدرة المقننة لكل طور. إذا تم تشغيل محول التوزيع تحت حمل ثلاثي الأطوار غير متوازن، فسيكون للطور ذي الحمل الخفيف قدرة فائضة، مما يقلل من خرج محول التوزيع.

تعتمد درجة انخفاض القدرة الكهربائية على درجة عدم توازن الحمل ثلاثي الأطوار. فكلما زاد عدم توازن الحمل ثلاثي الأطوار، انخفض خرج محول التوزيع. لذا، عندما يكون الحمل ثلاثي الأطوار غير متوازن، لا تصل قدرة خرج المحول إلى قيمتها المقننة، وبالتالي تنخفض قدرته الاحتياطية، كما تنخفض قدرة التحميل الزائد.

إذا تم تشغيل محول التوزيع تحت ظروف التحميل الزائد، فمن السهل أن يتسبب ذلك في ارتفاع درجة حرارة محول التوزيع، بل وقد يتسبب في احتراق محول التوزيع في الحالات الخطيرة.

4. محول التوزيع ينتج تيار التسلسل الصفري: يعمل محول التوزيع في ظل ظروف حمل ثلاثي الأطوار غير متوازن، وسينتج تيار التسلسل الصفري، وسيتغير التيار مع درجة عدم توازن الحمل ثلاثي الأطوار، فكلما زادت درجة عدم التوازن، زاد تيار التسلسل الصفري.

عندما يمر تيار التسلسل الصفري عبر العنصر الفولاذي، فإنه سيؤدي إلى حدوث تخلف مغناطيسي وفقدان التيار الدوامي، مما سيؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة المحلية للعنصر الفولاذي لتغيير التوزيع وتسخينه، وسيؤدي عزل الملفات إلى تسريع التقادم بسبب ارتفاع درجة الحرارة، مما يؤدي إلى تقليل عمر المعدات.

5. التأثير على التشغيل الآمن للمعدات الكهربائية: تم تصميم محول التوزيع وفقًا لحالة تشغيل توازن الحمل ثلاثي الأطوار، وتكون المقاومة ومفاعلة التسرب ومعاوقة الإثارة لكل ملف طور متماثلة بشكل أساسي.

عندما يعمل المحول في حالة توازن الحمل ثلاثي الأطوار، يكون تياره ثلاثي الأطوار متساوياً بشكل أساسي، ويكون انخفاض الجهد لكل طور داخل المحول متساوياً بشكل أساسي، وبالتالي يكون خرج الجهد ثلاثي الأطوار للمحول متوازناً أيضاً.

إذا تم تشغيل محول التوزيع في حالة عدم توازن الحمل ثلاثي الأطوار، فإن تيار الخرج لكل طور لا يكون متساوياً، كما أن انخفاض الجهد الداخلي ثلاثي الأطوار لمحول التوزيع لا يكون متساوياً، مما سيؤدي إلى عدم توازن ثلاثي الأطوار في جهد خرج محول التوزيع.

في الوقت نفسه، يعمل محول التوزيع تحت حمل ثلاثي الأطوار غير متوازن، مما يؤدي إلى اختلاف تيار الخرج ثلاثي الأطوار، وبالتالي مرور التيار عبر خط التعادل. ينتج عن ذلك انخفاض في جهد المعاوقة في خط التعادل، مما يؤدي إلى انحراف نقطة التعادل، وبالتالي تغيرات في جهد الطور، الأمر الذي يُعرّض سلامة تشغيل المعدات الكهربائية للخطر الشديد.

٦- انخفاض كفاءة المحرك: يعمل محول التوزيع تحت حمل ثلاثي الأطوار غير متوازن، مما يؤدي إلى جهد خرج ثلاثي الأطوار غير متوازن. عند إدخال هذا الجهد غير المتوازن إلى المحرك، يُنتج جهد التسلسل السالب مجالًا مغناطيسيًا دوارًا معاكسًا للمجال المغناطيسي الدوار الناتج عن جهد التسلسل الموجب، والذي يعمل كمكبح.

لكن نظرًا لأن المجال المغناطيسي الموجب أقوى بكثير من المجال المغناطيسي السالب، فإن المحرك يستمر في الدوران في اتجاه المجال المغناطيسي الموجب. ومع ذلك، وبسبب تأثير الكبح الناتج عن المجال المغناطيسي ذي التسلسل السالب، ستنخفض قدرة خرج المحرك، وبالتالي ستنخفض كفاءته.

في الوقت نفسه، سيزداد ارتفاع درجة حرارة المحرك وفقدان الطاقة التفاعلية مع عدم توازن الجهد ثلاثي الأطوار. لذلك، يُعد تشغيل المحرك في ظل ظروف عدم توازن الجهد ثلاثي الأطوار غير اقتصادي وغير آمن.

ثانيًا: أسباب عدم توازن الحمل ثلاثي الأطوار

(1) عدم كفاية فهم أهمية موازنة الأحمال ثلاثية الأطوار. لم يلتزم موظفو الإدارة بالقواعد واللوائح بدقة، ولم ينفذوا متطلبات التقييم.

(2) عدد كبير من الأجهزة الكهربائية أحادية الطور. في السنوات الأخيرة، دخلت أعداد كبيرة من الأجهزة الكهربائية أحادية الطور عالية الجودة وعالية الطاقة إلى المنازل. عندما يزداد استهلاك الطاقة للأحمال أحادية الطور بشكل كبير، ولا يكون احتمال استخدامها المتزامن ثابتًا، فقد تزداد درجة عدم توازن الحمل ثلاثي الأطوار في شبكة الطاقة ذات الجهد المنخفض.

(3) نظرًا لأن موظفي الإدارة ليسوا على دراية بالقواعد المتغيرة وتوزيع الأحمال ثلاثية الطور في منطقة المنصة، فإن تطبيق مستخدمي الطور الواحد الجدد، وخاصة المعدات الكبيرة أحادية الطور، لا يمكن توزيعه بطريقة متوازنة وفقًا للأحمال ثلاثية الطور.

(4) زيادة استهلاك الطاقة المؤقتة والموسمية، مثل الصيف والشتاء والعطلات، حيث تكون زيادة استهلاك الطاقة لكل مستخدم غير متسقة، مما يؤدي إلى عدم توازن الحمل ثلاثي الأطوار.

ثالثاً: تدابير التحسين

1. حلول لاختلال توازن الجهد ثلاثي الأطوار في شبكة الطاقة الناتج عن الأحمال غير المتماثلة:

(1) يتم توزيع الحمل غير المتماثل على نقاط إمداد الطاقة المختلفة لتقليل مشكلة الزيادة الخطيرة في عدم التوازن الناجم عن التوصيل المركزي.

(2) يتم استخدام طريقة التبادل المتبادل والمساواة لجعل الحمل غير المتماثل موزعًا بشكل معقول على كل طور ومحاولة جعله متوازنًا.

(3) زيادة قدرة نقطة الوصول للحمل على تحمل قصر الدائرة، مثل تغيير الشبكة أو تحسين مستوى جهد إمداد الطاقة لتحسين قدرة النظام على تحمل الحمل غير المتوازن.

2. تعزيز الإدارة

(1) تنظيم موظفين متخصصين لرسم مخطط شبكة المحولات ومخطط توزيع الأحمال كل عام، وجعل البيانات ذات الصلة مثل عدد مستخدمي الكهرباء في كل مرحلة ونوع عداد الكهرباء في جدول ملائم وسهل التحقق منه، والتحقق مما إذا كان هناك مستخدمون مفقودون أو جدد، والتحديث في الوقت المناسب بما يتناسب مع تغيرات الأحمال.

(2) قم بتعيين الشخص المزود بجهاز قياس التيار الكهربائي، وقم بإجراء اختبار الحمل مرة واحدة على الأقل شهريًا للتحقق من الحمل ثلاثي الأطوار غير المتوازن.

(3) بالنسبة لاستهلاك الطاقة المؤقت واستهلاك الطاقة الموسمي، يُطلب من موظفي الإدارة أن يكونوا على دراية بالوضع الأساسي للمستخدمين ومواقع التركيب والتغيرات في استهلاك الطاقة، ثم التعديل في الوقت المناسب وفقًا للوضع.

(4) التقدم بطلب للحصول على معدات أحادية الطور جديدة لاستخدام الكهرباء، والقيام بعمل جيد في توزيع طاقة الحمل، قدر الإمكان التوزيع بالتساوي على الدائرة ثلاثية الطور.

3. ضبط الحمل غير المتوازن ثلاثي الأطوار لتحقيق "توازن رباعي"

"التوازن الرباعي" هو توازن نقاط القياس، وتوازن الفروع، وتوازن الخطوط الرئيسية، وتوازن جانب مخرج الجهد المنخفض للمحول.

من بين التوازنات الأربعة، يكمن المفتاح في نقطة القياس وتوازن الفروع، ويمكن استخدام متوسط ​​استهلاك الكهرباء للمستخدم كأساس للتعديل، ويكون استهلاك الكهرباء مماثلاً تقريبًا للفئة، ويتم تعديله بالتساوي على التوالي إلى ثلاثي الأطوار.

4. قم بتوصيل خط التيار ثلاثي الأطوار بنقطة الحمل في نفس الوقت

من أجل الحصول على تناظر الحمل ثلاثي الأطوار، يجب إدخال خطوط ثلاثية الأطوار في نقطة الحمل في نفس الوقت لأن الفقد يقل بشكل كبير عند إدخال خطوط ثلاثية الأطوار في نقطة الحمل في نفس الوقت.

يُوصى بتوسيع نطاق توزيع نظام التيار ثلاثي الأطوار ورباعي الأسلاك قدر الإمكان، وتقليل طول خط التغذية الرئيسي أحادي الطور. كما يُوصى بتوصيل خط التغذية الفرعي من الأطوار u وV وW على نفس العمود قدر الإمكان. ويجب تحقيق توازن في أحمال مجموعات خطوط التغذية أحادية الطور الثلاثة قدر الإمكان.

5. تصميم مخطط تجديد شبكة الكهرباء بشكل معقول

لتحقيق توازن الأحمال ثلاثية الأطوار بعد التحويل، من الضروري تصميم مخطط تحويل شبكة الطاقة بشكل مناسب. قبل التصميم، يجب فهم قانون تغير الأحمال وتوزيعها، وإجراء دراسة ميدانية، وفهم توزيع الأحمال، ورسم مخطط توصيلات توزيع الأحمال.

يجب تنفيذ التوصيلات الكهربائية بدقة وفقًا لمبدأ توازن الحمل ثلاثي الأطوار، ويجب إدخال الأسلاك ثلاثية الأطوار ورباعية الأسلاك إلى كل مركز تحميل مهم قدر الإمكان.

المصدر: ويندوز أون باور