الصفحة الرئيسية " تحليل ضرر الأحمال غير المتوازنة ثلاثية الأطوار وإجراءات التحسين
تحليل ضرر الأحمال غير المتوازنة ثلاثية الأطوار وإجراءات التحسين
◴ 2024-08-28
ماذا يحدث إذا كان الطور 3 غير متوازن
يمكن أن يؤدي اختلال توازن الأحمال في أنظمة الطاقة ثلاثية الطور إلى عدد من المشكلات المتعلقة بسلامة معدات الطاقة واقتصادها. وأبرز مخاطر اختلال التوازن ثلاثي الأطوار هي:
1. زيادة فقدان الطاقة لمحولات التوزيع
إن المعدات الأساسية لشبكة الطاقة ذات الجهد المنخفض هي محولات التوزيع، وسيؤدي عدم توازن الأحمال ثلاثية الأطوار إلى زيادة خسائرها. خسائر المحولات إلى قسمين: فقدان الحديد، والمعروف أيضًا بفقدان عدم التحميل، وفقدان النحاس، والذي يُطلق عليه فقدان الحمل. في حالات الظروف غير المتوازنة، تتسبب التغيرات في الأحمال في زيادة فقد النحاس. والنتائج الواضحة هي:
● ارتفاع درجة حرارة اللف: يزداد معدل تقادم المواد العازلة، وينخفض أداء العزل. ● عمر افتراضي قصير: لكل 8 درجات مئوية زيادة في درجة الحرارة، قد ينخفض العمر التشغيلي للمحول إلى النصف.
2. انخفاض ناتج محولات التوزيع
تم تصميم محولات التوزيع على مبدأ موازنة الأحمال. سيؤدي عدم التوازن بين ثلاث مراحل إلى حمل خفيف على إحدى المراحل وسعة فائضة على مرحلة أخرى. وسينعكس ذلك على الحد الأقصى المسموح به لإخراج المحول الذي يمكن أن يسبب المشاكل التالية:
● يقلل أيضًا من سعة الخرج. لا يمكن إنتاج سعة الخرج بالقيمة المقدرة ويقلل أيضًا من السعة الاحتياطية. ● خطر التحميل الزائد: يتعرض المحول للسخونة الزائدة بسبب ظروف التحميل الزائد المحتملة التي قد تؤدي إلى الاحتراق.
3. توليد التيار المتتابع الصفري
بالنسبة للحمل ثلاثي الأطوار غير المتوازن، ينتج المحول تيارًا صفري التسلسل، يتناسب مقداره مع مستوى عدم التوازن. ينتج عن وجود تيار التسلسل الصفري المشكلات التالية:
توليد التدفق الصفري المتتابع: يزداد التدفق المتسلسل الصفري الذي يتم إنتاجه في القلب الحديدي للمحول ويتسبب في ارتفاع درجة الحرارة المحلية.
تقادم العزل: يؤدي ارتفاع درجة الحرارة إلى تسريع تقادم مادة العزل المتعرجة. وعلى هذا النحو، فإنه يزيد من انخفاض العمر الافتراضي للمعدات.
4- زيادة فقدان الطاقة في الخط
في نظام الإمداد بالطاقة ثلاثي الأطوار رباعي الأسلاك، تؤدي المعاوقة إلى حدوث فقد في الطاقة كلما تدفق التيار عبر الخط. ويتناسب هذا الفقد مع مربع التيار. وكلما كان هناك أي عدم توازن في الحمل ثلاثي الأطوار، يبدأ التيار بالتدفق إلى الخط المحايد؛ مما يزيد من فقدان الخط في شبكة الطاقة. وكلما زاد مستوى عدم الاتزان في تدفق التيار، زاد مقدار الفقد في الخط.
5. التأثير على التشغيل الآمن للمعدات الكهربائية
يؤدي جهد الطور غير المتوازن إلى عدة مشاكل مثل:
● انحراف النقطة المحايدة: ينخفض جهد الطور المحمل بشدة ويزيد الطور المحمل بخفة مما يؤدي إلى عمليات غير مستقرة للمعدات.
● تلف المعدات: يمكن أن يؤدي اختلال توازن الجهد إلى تلف المعدات، وبشكل أكبر في المرحلة التي يكون الجهد فيها مرتفعًا
تهدد ظاهرة عدم التوازن بشكل خطير سلامة المعدات الكهربائية واستقرارها.
6. يقلل من كفاءة المحرك
● سيخلق الحمل المتوازن ثلاثي الأطوار المتوازن مدخلات جهد غير متوازن في طرف المحرك. إن تأثير جهد التسلسل السالب يجعل المحرك يعمل مثل الفرامل، والتي لها تأثيرات ما يلي.
● عدم الكفاءة: انخفاض خرج الطاقة عند طرف المحرك الناتج عن انخفاض الكفاءة الكلية للمحرك. ● ارتفاع أسرع في درجة الحرارة وفقدان الطاقة التفاعلية: يزداد الارتفاع في درجة الحرارة وكذلك فقدان الطاقة التفاعلية للمحرك مع زيادة الجهد غير المتوازن ثلاثي الأطوار الذي يمكن أن يسبب تلفًا للمعدات دون أي متاعب. ● لذلك، يصبح استخدام المحرك غير سليم اقتصاديًا إلى جانب خطورة استخدامه عند استمرار عدم توازن الفولتية ثلاثية الطور.
ما هي طرق تحسين اختلال التوازن ثلاثي الأطوار؟
1- يجب إعطاء الأحمال ثلاثية الطور توزيعًا مناسبًا
يجب على عمال الطاقة الكهربائية جمع بيانات الحمل بعناية فائقة لتسجيلها للتنبؤ بحالة طاقة الحمل. في رباعي الأسلاك ثلاثي الأطوار، وخاصة الجهد المنخفض، بعد استخدام معدات الموازنة، يمكن أن تغير التعويضات التفاعلية بشكل مناسب التيارات غير المتوازنة المحولة. علاوة على ذلك، في حالة مختلفة تتغير طريقة توصيل الأسلاك للعزم الحالي بشكل مناسب، حيث تعد هذه الطريقة أيضًا أحد المقاييس المناسبة لتوزيع الحمل ثلاثي الأطوار بشكل معقول.
2. التحكم في التيار غير المتوازن
يمكن توصيل أي نوع من الأحمال غير المتوازنة باستثناء الحمل المؤرض على التوازي مع بعض المقاومات والمكثفات، استنادًا إلى مبدأ تعويض التيار غير المتوازن. يجب أن توجه المبادئ التالية التحكم في التيار غير المتوازن:
● تعويض معامل القدرة وتنظيم اختلال التوازن في التيار ثلاثي الأطوار. ● لتجنب التعويض الزائد، يجب تبني التحكم الكامل بالسعة. ● يجب أيضًا تعديل مبلغ التعويض في الوقت المناسب. ● تقليل عدد أجهزة التحويل ومعدات التعويض لضمان أقصى قدر من الإدارة على مدار اليوم.
3. الفحص الروتيني وتعديل الأحمال ثلاثية المراحل
من الضروري إجراء اختبار منتظم للأحمال ثلاثية المراحل. وفقًا للمعايير الوطنية، يجب توثيق نتائج الاختبار وفحصها لتحديد الاختلالات ومعايرتها على الفور. في الأجزاء التي لا توجد بها أعطال، يلزم أيضًا توخي اليقظة. وبمجرد إجراء الاختبار، يجب فرز البيانات وإدخالها في النظام للسماح بالاستدلال على التعديلات اللازمة وإمكانيات التطبيق التقني.
الملخص
يؤثر عدم توازن الأحمال ثلاثي الأطوار تأثيرًا كبيرًا على نظام الطاقة. فهو لا يزيد من استهلاك الطاقة لمحولات وخطوط التوزيع فحسب، بل يتسبب أيضًا في ارتفاع درجة حرارة المعدات ويقلل من عمر الخدمة، مما يؤثر على التشغيل الآمن. كما ستتأثر كفاءة المحركات بشدة. ولذلك، ينبغي اتخاذ تدابير فعالة لمنع اختلال توازن الأحمال ثلاثي الأطوار.
استخدام مُثبِّت جهد غير متوازن ثلاثي الأطوار هو حل فعال. وفي الوقت نفسه، يمكن أن يقيس الجهد في الوقت الحقيقي لتمكين الحمل المتوازن على جميع المراحل الثلاث، وبالتالي يقلل من استهلاك الطاقة بالإضافة إلى كفاءة جميع المعدات. وفي الوقت نفسه، يمكن أن يكون معقولاً مع تحميل تيار غير متوازن مصحوبًا بفحص لمنع هذه الظاهرة أيضًا. أخيرًا وليس آخرًا، فإن مثبت الجهد الكهربائي ثلاثي الأطوار الذي يصاحب جميع تدابير التحسين المذكورة أعلاه له دور مهم في تحسين واستقرار نظام الطاقة.