ل محطة كهربائية فرعية وهو تركيب أساسي ضمن نظام الطاقة الكهربائية، وهدفه الرئيسي هو تحويل مستويات الجهد لضمان التوزيع الفعال للكهرباء. تعمل المحطات الفرعية كعقد تربط أجزاء مختلفة من الشبكة الكهربائية، مما يسمح للطاقة المولدة في المحطات بالوصول إلى مناطق الاستهلاك على النحو الأمثل.
بالإضافة إلى تحويل الجهد، تعد المحطات الكهربائية الفرعية أيضًا ضرورية لتحويل الطاقة وتنظيمها وتوزيعها، مما يسمح بنقلها لمسافات طويلة وتكيفها لاحقًا مع مستويات الجهد اللازمة للاستخدام الآمن في المنازل والصناعات. خلال هذا المقال سنشرح بالتفصيل الأنواع المختلفة للمحطات الفرعية، بالإضافة إلى أهميتها ووظائفها الرئيسية في النظام الكهربائي.
أنواع المحطات الكهربائية الفرعية
هناك عدة أنواع من المحطات الفرعية الكهربائية، ولكل منها وظائف محددة. يمكن تصنيفها بناءً على المهام التي تؤديها، مثل تحويل الجهد أو تبديل الدائرة أو تنظيم الطاقة. فيما يلي الأنواع الأكثر شيوعًا:
- محطات التحويل: هذه ضرورية لتحويل مستويات الجهد من الأعلى إلى المنخفض أو العكس باستخدام المحولات. وهي مقسمة إلى محولات مصاعد والمحولات مخفضات.
- تبديل المحطات الفرعية: وتتمثل مهمتها الرئيسية في ربط عدة دوائر دون الحاجة إلى تحويل الجهد. يتم استخدامها في الشبكات التي تتطلب قدرًا كبيرًا من المرونة والموثوقية.
- محولات الصعود: تعمل هذه المحطات الفرعية على رفع الجهد المتولد في محطات توليد الطاقة، مما يسهل نقل الطاقة لمسافات طويلة.
- محولات تنحى: تقوم هذه المحطات الفرعية بعد ذلك بتخفيض الجهد الكهربائي بحيث تصبح الكهرباء مناسبة للاستخدام النهائي، مثل الاستهلاك المنزلي أو الصناعي.
محطات كهربائية فرعية تصعيد وتنحي
ال محطات فرعية للمصاعد تقع بالقرب من محطات توليد الكهرباء. وظيفتها هي زيادة الجهد من المتوسط إلى العالي أو حتى العالي جداً، وذلك للسماح بنقل الكهرباء بكفاءة لمسافات طويلة. عادة ما يكون الجهد الأساسي للمحولات في هذه المحطات الفرعية بين 3 و 36 كيلو فولتبينما يعتمد الجهد الثانوي على خطوط النقل والتي يمكن أن تكون 66، 110، 220 أو حتى 380 كيلو فولت.
من ناحية أخرى ، المحطات الفرعية التنحي وهي تقع في نقاط قريبة من مراكز الاستهلاك. هدفها هو تقليل مستويات الجهد العالي القادمة من خطوط النقل إلى مستويات الجهد المنخفض (عادة ما بين 6 و 30 كيلو فولت) للتوزيع الآمن. وبهذه الطريقة، تصل الطاقة بشكل مناسب إلى شبكات التوزيع الحضرية أو الصناعية.
أنواع الأعطال والأعطال الشائعة
في المحطات الكهربائية الفرعية، قد تحدث أعطال مختلفة تؤثر على إمدادات الكهرباء. الإخفاقات الأكثر شيوعًا هي:
- دائرة مقصورة: يحدث ذلك عندما يكون هناك اتصال عرضي مباشر بين نقطتين ذات إمكانات مختلفة في الدائرة. يجب التخلص من هذا النوع من الأخطاء في أقل من 5 ثانيةباستخدام أجهزة مثل مفاتيح العزل والملفات اللولبية.
- زيادة التيار: ويحدث ذلك عندما يتجاوز التيار الكهربائي القيمة الاسمية للنظام، مما يتسبب في زيادة التحميل أو حدوث دوائر قصيرة. ولمنع هذه المشكلة وحلها، يتم استخدام الصمامات والمفاتيح الكهرومغناطيسية.
- اتصال مباشر: يشير هذا النوع من الفشل إلى الاتصال العرضي لشخص ما بأجزاء موصلة نشطة. تشمل أنظمة الحماية العزل وحواجز السلامة.
- التشوش: يمكن أن يؤدي الجهد الزائد أو الجهد المنخفض إلى انقطاع التيار الكهربائي. يتم استخدام مرحلات الحماية لتجنب هذه الأنواع من المشاكل.
أنظمة الحماية للمحطات الكهربائية الفرعية
تمتلك المحطات الكهربائية الفرعية سلسلة من أنظمة الحماية الضرورية لتجنب الأضرار، سواء للبنية التحتية أو للأشخاص. بعض أنظمة الحماية الأكثر صلة هي:
فتيل القواطع
الكثير الصمامات وهي أجهزة بسيطة تعمل على إذابة وكسر الدائرة عندما يتجاوز التيار الحدود المقررة. إنها ضرورية لتجنب التيارات الزائدة التي تلحق الضرر بالمعدات الكهربائية.
مرحل حراري
يقوم هذا الجهاز باكتشاف ومراقبة التدفقات الحالية داخل النظام. وعلى الرغم من أنه لا يستطيع فصل الخطأ من تلقاء نفسه، إلا أنه يعمل مع عناصر أخرى لضمان الحماية الكاملة للنظام.
التبديل المغناطيسي الحراري
الكثير القواطع إنها معدات كهروميكانيكية تحمي من الدوائر القصيرة والأحمال الزائدة. وهي تعمل وفق المبادئ المغناطيسية والحرارية، مما يضمن قطع الاتصال السريع عندما يتطلب الوضع ذلك.
التبديل التفاضلي
يكتشف عيوب العزل ويفصل الدائرة في حالة اكتشاف تسرب للتيار. من الضروري منع المخاطر الكهربائية، وخاصة في المنشآت السكنية والصناعية.
مفتاح عزل
فهو يسمح بفصل أجزاء من الشبكة لإجراء الصيانة أو عزل مناطق معينة عند الضرورة، مما يمنع الأعطال من الانتشار في جميع أنحاء الدائرة.
يعد التثبيت والصيانة الصحيحة لأنظمة الحماية هذه أمرًا بالغ الأهمية لضمان عمل المحطات الفرعية الكهربائية بكفاءة وأمان. تعمل هذه الأجهزة على حماية المرافق من الفشل المحتمل وتضمن أيضًا سلامة الأشخاص الذين يتفاعلون معها.
وباختصار، تعد المحطات الكهربائية الفرعية عنصرا حاسما في نقل وتوزيع الكهرباء. وتتمثل وظيفتها الأساسية في تكييف مستويات الجهد للطاقة المولدة بحيث يمكن نقلها واستخدامها بأمان وكفاءة. من خلال أنظمة الحماية الموضحة، لا تضمن هذه التركيبات استمرارية الإمداد الكهربائي فحسب، بل تحمي أيضًا المعدات والأشخاص من الأعطال المحتملة. إن التطور المستمر للتكنولوجيا في المحطات الفرعية، بما في ذلك دمج الطاقة المتجددة وأنظمة التحكم المتقدمة، يضمن أنها ستظل عنصرًا أساسيًا في شبكة الكهرباء الحديثة.