نظرة عامة على محول التأريض

المحول الأرضي، والمعروف أيضًا باسم المحول الأرضي، هو نوع من المحولات المساعدة المستخدمة في أنظمة الطاقة الكهربائية ثلاثية الطور -. يتم استخدامه عادةً في أنظمة الطاقة بدون نقطة محايدة طبيعية لتوفير اتصال محايد صناعي للتأريض إما بشكل مباشر أو عبر ممانعة مثل مفاعل قمع القوس، أو المقاوم، أو مفاعل الحد الحالي -. أثناء الخط - إلى - الأخطاء الأرضية، فإنه يوفر مسار مقاومة منخفض - لتيارات خطأ التسلسل صفر - (مع تقديم مقاومة عالية لتيارات التسلسل الإيجابية والسلبية)، مما يحد من تيارات الأعطال والجهد الزائد العابر لضمان التشغيل الموثوق لنظام حماية التأريض؛ علاوة على ذلك، فإنه عادةً ما يحمل تيارًا أرضيًا قصيرًا - حتى يقوم قاطع الدائرة بإزالة العطل، وبالتالي يكون له تصنيفات زمنية قصيرة -. يعتمد تصنيف kVA لمحول التأريض على الخط العادي - إلى - الجهد المحايد وقيمة تيار العطل خلال وقت محدد، مثل الثواني إلى الدقائق. بالإضافة إلى ذلك، قد يعتمد ملف ثانوي (منخفض - جهد) لتزويد محطات المحطات الفرعية بالطاقة بشكل مستمر، ويمكّن دلتا - متصلة من ثلاثة أنظمة طور - لاستيعاب المرحلة - إلى - أحمال محايدة من خلال توفير مسار عودة للتيار إلى المحايد؛ أثناء أعطال الطور الواحد -، فإنه يحد من تيار العطل في الوضع المحايد لتحسين استعادة خط الطاقة.

ملاحظات إضافية حول التشغيل والهيكل

• بناء: محولات التأريض تشبه من الناحية الهيكلية محولات الطاقة العادية من النوع-ثلاثية الطور-.
• عملية عادية: يتدفق تيار الإثارة فقط عبر الجانب الأساسي لمحول التأريض؛ الجانب الثانوي (إن وجد) ليس لديه تيار.
• خطأ أرضي أحادي الطور-: كل ​​من اللفات المتصلة -دلتا للمحول الرئيسي للمحطة الفرعية والملفات-الثلاثية الطور لمحول التأريض تحمل-تيار دائرة قصير. من خلال تحديد المعاوقة المحددة للتيار - Z بشكل صحيح، يمكن التحكم في تيار الدائرة القصيرة لكل -طور- بحيث لا يتجاوز تيار الطور المقدر لملفات المحولات الرئيسية. المدة القياسية لتيار الدائرة القصيرة -هي 10 ثوانٍ.

في التشغيل العادي، يتصل الملف الأولي لمحول التأريض بموصلات الطور للنظام الكهربائي، بينما يتم تأريض الملف الثانوي. في هذا الوقت، يعمل المحول مثل المحول التقليدي، ويرفع الجهد لأعلى أو لأسفل وفقًا للمتطلبات.

للحد من تيارات الصدع، فإن مقاومة محول التأريض، إلى جانب أي مقاومات أو مفاعلات تأريض إضافية، تحد من حجم تيارات الصدع المتدفقة عبر النظام. ومن خلال التحكم في تيارات الأعطال هذه، يساعد المحول الأرضي في الحفاظ على استقرار النظام وحماية المعدات الحساسة من التلف.

عندما ينشأ خطأ (مثل خط -إلى-خطأ أرضي) في النظام، تتدفق تيارات الصدع عبر الملف الثانوي لمحول التأريض إلى الأرض. يؤدي هذا إلى إنشاء مسار مقاومة-منخفض لتيارات الأعطال لتبديدها بشكل آمن، مما يمنع تلف المعدات ويقلل من مخاطر المخاطر الكهربائية.

من حيث السلامة والحماية، يضمن محول التأريض سلامة الأفراد والمعدات في النظام الكهربائي من خلال توفير مسار موثوق إلى الأرض. فهو يساعد على منع الصدمات الكهربائية والحرائق والمخاطر الأخرى المرتبطة بظروف الأعطال، وبالتالي المساهمة في بيئة عمل أكثر أمانًا وتحسين موثوقية النظام.

محول التأريض عبارة عن معدات كهربائية متخصصة تم تطويرها لمعالجة نقص النقاط المحايدة في تكوينات معينة لشبكة الطاقة وضمان التشغيل الآمن للنظام عند حدوث أعطال أرضية. وتنعكس وظائفها الأساسية وخصائص عملها بشكل رئيسي في الجوانب التالية:

العملية غير المستقرة للنقطة المحايدة للمحول لها العيوب الخمسة التالية:

• متطلبات وتكلفة عالية لمستوى العزل: عند حدوث عطل تأريض-مرحلة واحدة، فإن جهد الطور غير المعطل-يزداد بمقدار √3 مرات. ونتيجة لذلك، تحتاج المعدات الكهربائية في نظام الطاقة إلى درجة عزل أعلى، مما يزيد بشكل كبير من تكلفة التصنيع وتكلفة الصيانة اللاحقة للمعدات.
• خطر الجهد الزائد للتأريض القوسي: إذا كان تيار التأريض أحادي الطور -صغيرًا، فسوف ينطفئ القوس عندما يمر التيار عبر الصفر، وسيختفي العطل. ومع ذلك، عندما يتجاوز التيار 30 أمبير، سيتم إنشاء قوس مستقر، مما يشكل تأريضًا مستمرًا للقوس. وهذا لا يؤدي إلى إتلاف المعدات فحسب، بل قد يتسبب أيضًا في حدوث دوائر قصر على مرحلتين-أو حتى ثلاث-مرحلة.
• صعوبة اختيار حماية مرحل التأريض: من الصعب تحقيق الحماية الحساسة والانتقائية. خاصة بالنسبة لشبكات الطاقة المزودة بملفات إخماد القوس، يصبح التكوين والتشغيل الدقيق لهذه الحماية أكثر صعوبة، مما يؤثر بسهولة على اكتشاف الأخطاء وعزلها في الوقت المناسب.
• قد يؤدي قطع الاتصال إلى زيادة جهد الرنين: إجراءات مثل كسر الأسلاك، وتبديل عمليات المفاتيح في أوقات مختلفة، وصهر الصمامات في فترات مختلفة يمكن أن تؤدي جميعها إلى الجهد الزائد للرنين الحديدي. قد يتسبب هذا الجهد الزائد في انفجار مانع الصواعق، وتسلسل الطور العكسي لمحولات الحمل، وميض العزل للمعدات الكهربائية.
• الجهد الزائد الرنين لمحولات الجهد الكهرومغناطيسي: نظرًا لعدم تناسق معلمات شبكة الطاقة، غالبًا ما يؤدي إزاحة النقطة المحايدة إلى زيادة جهد الرنين الحديدي، والذي يؤدي في كثير من الأحيان إلى إتلاف منصهر الجهد العالي- لمحول الجهد الكهرومغناطيسي. في الحالات الشديدة، يمكن أن يحرق حتى المحول نفسه.

• موثوقية عالية لإمدادات الطاقة: تغيير طفيف في -الجهد/التيارات ثلاثية الطور أثناء -أخطاء التأريض أحادية الطور؛ لا يوجد تعثر فوري، مع إزالة الأخطاء خلال ساعتين تقريبًا، مما يضمن استمرار الطاقة.
• تداخل منخفض في أنظمة الاتصالات/الإشارات: تداخل كهرومغناطيسي ضعيف في ظل عملية متناظرة ثلاثية -مرحلة؛ يؤدي تيار التأريض الصغير إلى الحد الأدنى من التأثير؛ تنطفئ الأقواس الذاتية-في الأنظمة الصغيرة (على سبيل المثال، الشبكات الريفية).
• يسهل اكتشاف الأخطاء وتحديد موقعها: يساعد تيار التأريض الصغير المميز أجهزة الحماية على تحديد الأخطاء وتحديد موقعها.
• يقلل الطلب على -أجهزة التحديد الحالية: يؤدي تيار التأريض الصغير إلى إلغاء الحاجة إلى معدات تقييد التيار-الكبيرة-، مما يؤدي إلى خفض التكاليف وتبسيط التصميم.
• تحكم أفضل في الجهد الزائد في سيناريوهات محددة: من الأسهل التحكم في تقلبات الجهد أثناء العمليات العادية/العابرة، مما يقلل من مخاطر تلف الجهد الزائد.
• تحسين استقرار النظام العابر: من الأسهل الحفاظ على توازن الجهد الكهربي ثلاثي الطور أثناء المراحل العابرة، مما يقلل التأثيرات على المعدات الرئيسية ويتجنب المشكلات المتتالية.