تُعد محطات التحويل الكهربائية مكونًا رئيسيًا في شبكات الطاقة، حيث تكمن وظيفتها الأساسية في نقل الطاقة الكهربائية بين نظامين يختلفان في مستوى الجهد. وتُعتبر محولات القدرة العنصر الأكثر أهمية ضمن مكونات المحطة نظراً لارتفاع تكلفتها، تليها من حيث الأهمية تركيبات المفاتيح الكهربائية، والتي يجب تصميمها وفقاً للمعايير الفنية المعتمدة لكل نظام كهربائي.
يعتمد تصميم التركيبات الكهربائية وترتيب الدوائر ضمن المحطة على عدة عوامل رئيسية، تشمل ما يلي:
- كمية القدرة الكهربائية المنقولة.
- متطلبات التحمل الميكانيكي والحراري في حالات قصر الدائرة.
- تحقيق مستويات عالية من الأمان والاعتمادية في إمداد الطاقة الكهربائية.
- ظروف الموقع والعوامل البيئية المحيطة.
وفيما يتعلق بمحطات التحويل ضمن شبكات التوزيع ذات الجهد المتوسط، فإن الجهد الداخل غالباً ما يكون في مستويات مثل (33 كيلو فولت أو 69 كيلو فولت)، ويتم خفضه إلى مستويات جهد أقل ضمن الفئة نفسها، مثل (33 كيلو فولت، 34.5 كيلو فولت، 13.8 كيلو فولت، أو 11 كيلو فولت)، وفقاً للمواصفات الفنية المعتمدة لدى مشغل النظام الكهربائي.
الاعتبارات الأساسية في تصميم محطات التحويل
عند الشروع في التصميم الأولي لمحطات التحويل، يجب الأخذ بعين الاعتبار المتطلبات الأساسية للنظام الكهربائي، ومطابقة المعدات والأجهزة مع المواصفات الخاصة بالمشغل. ويُراعى أثناء عملية التخطيط المبدئي وضع بدائل وخيارات تصميمية مع مراعاة الجودة والكلفة، للوصول إلى التصميم النهائي الأمثل. ومن أهم الجوانب التي يجب التركيز عليها:
- تقليل الفاقد الكهربائي أثناء عمليات النقل والتحويل.
- ضمان اعتمادية عالية ومرونة في التشغيل، مع اختلاف ترتيبات القضبان الكهربائية.
- إجراء حسابات دقيقة لتيارات الأعطال وتدفقات الأحمال الكهربائية.
- اختيار الترتيب المناسب لقضبان المفاتيح، لما له من تأثير كبير على مرونة التشغيل، الأمان، الاعتمادية، وإتاحة الطاقة.
أنماط ترتيبات قضبان المفاتيح الكهربائية
يُعتبر اختيار ترتيب القضبان قرارًا ذا أهمية عالية في تصميم محطات التحويل، حيث تتوفر عدة ترتيبات شائعة، منها:
- قضبان أحادية (Single Busbar)
- قضبان مزدوجة (Double Busbar)
- ترتيب قاطع دائرة ونصف (1.5 Circuit Breaker Arrangement)
- ترتيب قاطعين للدائرة (2 Circuit Breakers Arrangement)
- ترتيب الحلقة (Ring Bus Arrangement)
- ترتيب الشكل H (H-Configuration)
- الترتيب الشبكي (Mesh Arrangement)
وفي محطات الجهد المتوسط، يتم عادةً اعتماد أحد الخيارين: ترتيب القضبان الأحادية أو ترتيب القضبان المزدوجة، بحسب متطلبات الاعتمادية والتشغيل.
