طرق التحكم في الجهد في نظام الطاقة الكهربائية
قبل معرفة طرق التحكم في الجهد في نظام الطاقة ، يجب أن نفهم أولاً لماذا نحتاج إلى التحكم في الجهد ؟
في أنظمة الطاقة الكهربائية ، من المفترض أن يكون الجهد ثابتًا ومن الواضح أنه ليس كذلك. لذلك يتعين علينا التحكم به ليظل ثابتا" لأن معظم الأجهزة والتجهيزات والآلات الكهربائية وما إلى ذلك ، تم تصميمها جميعًا لتعمل بجهد محدد.
قد تسبب الاختلافات الواسعة في الجهد حدوث أخطاء في التشغيل أو حدوث خلل أو تدهور في الأداء. ومن المستحسن أن يحصل المستهلكون على الطاقة الكهربائية بجهد ثابت إلى حد كبير.
في العديد من البلدان ، لايسمح بهبوط في الجهد عند المستهلك اكثر من نسبة 6% لذلك ، من المهم تطبيق تقنيات معينة ، وطرق معينة للتحكم في جهد نظام الطاقة للحفاظ على ثباته. فيما يلي طرق التحكم في الجهد في نظام الطاقة الكهربائية :
اولا"- التحكم بالجهد عن طريق التحكم بالتحريض excitation control او باستخدام منظمات الجهد وذلك في محطات التوليد :
---------------------------------------------------------------------------------------------
تعتمد القوة المحركة (emf (E المتولدة في خرج المولد المتزامن synchronous generator على تيار التحريض وكلما زاد التحميل زاد انخفاض الجهد V = E - IZ وللتغلب على الانخفاض في الجهد يجب زيادة تيارالتحريض وبالتالي الحقل المغناطيسي في الثغرة الهوائية للمولد لتعويض انخفاض الجهد هذا ، يتم تزويد المولدات التزامنية بمنظمات اتوماتيكية(AVR) للتحكم بالتحريض وهناك نوعان من هذه المنظمات :
النوع الاول – Tirril regulator
النوع الثاني - Brown-Boveri regulator
يقوم منظم الجهد الاتوماتيكي بقياس الجهد الناتج عن المولدة ومقارنته بالجهد المرجعي و يُطلق على الفرق بين الجهد المقاس والجهد المرجعي بمصطلح error voltage ويتحكم المنظم بعد ذلك في جهد التحريض للمولدة لإلغاء error voltage وبالتالي ، يتحكم منظم الجهد في الجهد عن طريق التحكم في excitation التحريض
طريقة التحكم هذه مقبولة فقط للخطوط القصيرة اما بالنسبة للخطوط الأطول ، فيجب تغيير الجهد على خرج المولدة في مجال واسع وهذه الطريقة ليست فعالة
ثانيا"- التحكم بالجهد باستخدام Tap Changing في المحولات :
----------------------------------------------------------------------
.
و التحكم في الجهد في شبكات النقل والتوزيع عادة" ما يتم باستخدام tap changing transformers في هذه الطريقة ، يتم ضبط الجهد في الخطوط عن طريق تغيير EMF الثانوي للمحول عن طريق تغيير عدد اللفات الثانوية. الجهد على طرف الثانوي للمحولة يتناسب طرديا مع عدد اللفات الثانوية. وبالتالي ، يمكن ضبط الجهد الثانوي عن طريق تغيير نسبة التحويل للمحولة ويمكن ان يتم وضع tap changing على الطرف الاولي للمحولة وهناك نوعان من tap changing في المحولات:
النوع الاول : تحت الحمل on-load tap changing transformers وهذه ضرورية لاستمرارية التغذية وتتم دون فصل المحولة عن الشبكة في نظام الطاقة الحديث ، ويتم التحكم هنا اتوماتيكيا" او يدويا" ولكن مع وجود المحولة بالخدمة
النوع الثاني : بحالة اللاحمل off-load tap changing transformers و في هذه الطريقة ، يتم فصل المحولة عن الشبكة قبل تغيير وضعية المبدلة tap وهي أرخص نسبيا. ولكن العيب الرئيسي فيها هو في انقطاع التيار الكهربائي أثناء التبديل.
ثالثا"- تنظيم الجهد باستخدام منظمات الجهد التحريضية :
--------------------------------------------------------------
المنظم التحريضي induction regulator هو في الأساس آلة كهربائية تشبه إلى حد ما المحرك التحريضي induction motor باستثناء انه لا يسمح للدوار The rotor بالدوران باستمرار.
يحتوي الدوار على لف أولي (excitation التحريض) متصل على التوازي (parallel) مع جهد التغذية . يتم ربط الملفات الثانوية الثابتة على التسلسل مع الخط الذي سيتم تنظيم جهده.
من وجهة النظر الكهربائية ، من غير المهم ما إذا كانت الدوران يتم على الاولي او الثانوي حيث تعتمد قيمة الجهد في الملف الثانوي على موقعه نسبة" الى الملف الاولي. وبالتالي ، يمكن ضبط الجهد الثانوي عن طريق تدوير الملف الأولي .
لقد تم استخدام هذه المنظمات للتحكم في جهد الشبكة الكهربائية في السابق ، ولكن اليوم يتم الاعتماد على tap changing transformers
رابعا"- التحكم في الجهد باستخدام Shunt Reactors :
--------------------------------------------------------------
Shunt Reactors هي عناصر مستقلة يتم تركيبها عند نهاية خطوط الإرسال وبداية استلام خطوط النقل EHV و UHV الطويلة.
عندما لا يتم تحميل خط نقل أوعند تحميله حمل منخفض (خفيف) ، تكون سعة الخط هي السائدة ويصبح جهد طرف الاستقبال أكبر من جهد طرف الإرسال. تعرف هذه الظاهرة بظاهرة Ferranti في مثل هذه الحالة ، تعوض Shunt Reactors السعة في الخطوط وبالتالي تتحكم في الجهد.
خامسا"- التحكم في الجهد باستخدام Shunt Capacitors :
--------------------------------------------------------------
عادة ما يتم تركيب Shunt Capacitorفي المحطات الفرعية أو بالقرب من الأحمال الصناعية. معظم الأحمال الصناعية تجذب التيار التحريضي وبالتالي فإن عامل الاستطاعة يكون تحريضي أي التيار متأخر عن الجهد (عادة ما يكون 0.3 إلى 0.6( المكثفات تقوم بالتعويض وبالتالي ، يمكن استخدامها لتقليل هبوط الجهد بسبب تقليلها للتيار.
سادسا" - التحكم في الجهد باستخدام Synchronous Condenser مكثف متزامن :
----------------------------------------------------------------------------------------
.
المكثف المتزامن هو في الأساس محرك متزامن مع زيادة التحريض over-excited يعمل في حالة عدم التحميل . تُسمى المكثفات المتزامنة أيضًا باسم مُعدِّلات الطور المتزامن synchronous phase modifiers يركب المكثف المتزامن بالقرب من نهاية الحمل ويمكنه حقن أو امتصاص الطاقة الردية reactive power وبالتالي فهو يحسن الجهد
رد مع اقتباس
