في العديد من البلدان، قد يختلف جهد خطوط توزيع الطاقة بمقدار +/- 10٪ أو أكثر عن القيمة الاسمية المحددة، مما يتجاوز الحد المسموح به في المواصفة القياسية EN50160. ينتج هذا التفاوت عن مجموعة من العوامل، بما في ذلك:
- انتشار محطات الطاقة المتجددة: مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، والتي قد تؤثر على استقرار الجهد بسبب التقلبات في توليد الطاقة.
- هبوط الجهد (Voltage Drops): ناتج عن زيادة الاستهلاك للطاقة أو التحميل الزائد على الشبكة خلال فترات معينة من اليوم، ما يؤدي إلى انخفاض الجهد في بعض المناطق.
- التوسع في الشبكة: مع زيادة أعداد المستخدمين والمعدات الكهربائية، تصبح الشبكة أكثر عرضة لاختلافات الجهد.
التأثيرات الناتجة عن تذبذب الجهد
- تعطل التجهيزات والمحركات: قد يؤدي انخفاض الجهد أو ارتفاعه إلى عدم قدرة الأجهزة على العمل بشكل صحيح.
- إجهاد على مواد العزل: قد تتأثر مواد العزل الكهربائية بسبب التذبذب المستمر في الجهد.
- زيادة الضياعات في الشبكة: تزداد الخسائر في الطاقة في الشبكة بشكل عام، مما يؤثر على الكفاءة الإجمالية.
الحلول التقنية لمشكلة تذبذب الجهد
لمواجهة هذه التحديات، تقوم بعض المصانع والمنشآت الكبرى باستخدام محولات توزيع جديدة مزودة بـ مبدلات جهد أوتوماتيكية تعمل تحت الحمل (on-load tap-changer – OLTC). الهدف من هذه المحولات هو:
- تحقيق كفاءة طاقة أعلى.
- تحقيق شروط جودة الطاقة الكهربائية.
- الحد من فشل التجهيزات بسبب هبوط الجهد.
آلية عمل محولات التوزيع المزودة بـ OLTC
عندما تحدث اختلافات كبيرة في جهد الشبكة، يجب أن تعمل المحولات على جهد يختلف عن القيمة الاسمية. هذه الاختلافات تؤدي إلى زيادة الضياعات في المحولات وأيضًا في التجهيزات الأخرى.
لكن مع مبدلة الجهد أوتوماتيكية تحت الحمل، تقوم المحولات بتنظيم الجهد تلقائيًا لضمان عدم حدوث تفاوت كبير في الجهد وتوفير الطاقة بشكل أكثر كفاءة. عند حدوث اختلاف في الجهد، يتم ضبطه بشكل سريع (أقل من ثانية واحدة) لضمان استقرار النظام الكهربائي.
المميزات الخاصة لمحولات التوزيع المزودة بـ OLTC:
- الحجم المناسب: هذه المحولات لا تزيد في الحجم مقارنة بالمحولات التقليدية، وذلك بفضل استخدام مبدلات أوتوماتيكية خطية مضغوطة الأبعاد.
- عدد عمليات التبديل تحت الحمل: يمكن أن تتحمل المبدلة حوالي 700,000 عملية تبديل بفضل تقنية الفاكيوم في المبدلة، ما يضمن عمرًا طويلاً وأداءً موثوقًا.
- قلة الحاجة للصيانة: بفضل التصميم المتطور للمبدلة، تتطلب المحولات صيانة نادرة.
- التحكم في الجهد: تحتوي على 9 خطوات تبديل (تعديلات بحدود ±4×2.5%) مما يسمح بتنظيم الجهد حتى 10% ضمن نطاق الجهد المتوسط. وهذا يعنى أن المحولات قادرة على التكيف مع التغيرات في الجهد بكفاءة.
- قدرة محولات كبيرة: يمكن أن تصل قدرة المحولات إلى 1000 ك.ف.أ، ما يجعلها مثالية للاستخدام في الشبكات التي تحتوي على جهد اسمي 24 ك.ف.
الخلاصة
محولات التوزيع المزودة بـ OLTC تُمثل حلاً فعالاً لمشكلة تذبذب الجهد في شبكات توزيع الطاقة. بفضل آلية ضبط الجهد التلقائي، فإن هذه المحولات تساهم في تحسين كفاءة الطاقة، وتقليل الضياعات في الشبكة، وضمان استقرار النظام الكهربائي حتى في حالات الاختلافات الكبيرة في الجهد.
