محول توزيع بجهد 10 كيلوفولت من طراز S13/S20/S22-MRL ذو قلب ملفوف ثلاثي الأبعاد

يعتمد الاختيار بين طريقتي التبريد ONAN (الدوران الطبيعي للزيت والتبريد الطبيعي بالهواء) و ONAF (الدوران الطبيعي للزيت والتبريد القسري بالهواء) لمحولات Kete ثلاثية الأبعاد ذات النواة الملفوفة والمغمورة بالزيت بشكل أساسي على التوافق بين متطلبات تبديد الحرارة للمحول وظروف تبديد الحرارة الفعلية. وعلى وجه التحديد، يمكن تقييم ذلك بشكل شامل من خلال الأبعاد الخمسة الرئيسية التالية:

①السعة المقدرة للمحول وتوليد الحرارة الناتج عن الخسائر

هذا هو الأساس الأهم. فالحرارة التي يولدها المحول تنشأ بشكل أساسي عن خسائر النحاس (خسائر الحمل) وخسائر الحديد (خسائر عدم الحمل). وكلما زادت السعة، زادت الخسائر وازدادت الحاجة إلى تبديد الحرارة:

·المحولات ذات السعة الصغيرة (منخفضة الخسارة):

عندما تكون السعة المقدرة صغيرة (على سبيل المثال، ≤500 كيلو فولت أمبير لفئة 10 كيلو فولت، و≤1000 كيلو فولت أمبير لفئة 35 كيلو فولت)، تكون الحرارة الناتجة عن الفقد ضئيلة. ويمكن تبديد الحرارة من خلال الحمل الحراري الطبيعي لزيت المحول (حيث يرتفع الزيت الساخن وينخفض الزيت البارد) والحمل الحراري الطبيعي بين الغلاف/المبرد والهواء، دون الحاجة إلى معدات تبريد إضافية. ولذلك، يُفضل استخدام نظام ONAN.

·المحولات متوسطة وكبيرة السعة (عالية الخسارة):

عندما تتجاوز السعة النطاق المذكور أعلاه (على سبيل المثال، ≥800 كيلو فولت أمبير لفئة 10 كيلو فولت، و≥1600 كيلو فولت أمبير لفئة 35 كيلو فولت)، تزداد الخسائر بشكل ملحوظ، ولا يستطيع معدل التبديد الحراري الطبيعي مواكبة توليد الحرارة. وقد يؤدي ذلك إلى تجاوز درجة حرارة الزيت للحدود المحددة في المعايير الوطنية (عادةً ما يكون الحد الأقصى لارتفاع درجة حرارة الزيت ≤55 كلفن أو 60 كلفن). وفي مثل هذه الحالات، يجب استخدام مراوح لتسريع تدفق الهواء وتسريع عملية تبديد الحرارة، ولذلك يتم اختيار نظام ONAF.

②خصائص الحمل التشغيلي

يؤثر معدل التحميل الفعلي ووضع تشغيل المحول بشكل مباشر على متطلبات تبديد الحرارة:

·معدل تحميل منخفض أو تشغيل متقطع:

إذا كان المحول يعمل بحمل خفيف لفترة طويلة (معدل الحمل < 50%) أو يعمل فقط خلال فترات الذروة قصيرة الأمد (مثل محولات التوزيع الريفية)، فإن توليد الحرارة الفعلي يكون منخفضًا، حتى لو كانت سعته أكبر قليلاً. ويمكن لقدرة التبديد الحراري الطبيعية لنظام ONAN تلبية الطلب، ولا توجد حاجة لإهدار الطاقة على المراوح. وبالتالي، يتم اختيار نظام ONAN.

·معدل تحميل مرتفع أو التشغيل المستمر بأقصى الحمل:

بالنسبة للمحولات الموجودة في المجمعات الصناعية وشبكات التوزيع في قلب المدن، وغيرها من المعدات التي تعمل بأقصى حمولة لفترة طويلة أو التي تتعرض لتقلبات كبيرة في الحمل (وتحتاج إلى التعامل مع الحمل الزائد قصير الأمد)، يظل معدل توليد الحرارة مرتفعًا. ولا يمكن لنظام ONAN تلبية متطلبات تبديد الحرارة، لذا فإن نظام ONAF للتبريد الهوائي القسري باستخدام المراوح يعد ضروريًا. وحتى أثناء الحمل الزائد، يمكن للمراوح تعزيز قدرة تبديد الحرارة (عادةً ما تدعم الحمل الزائد قصير الأمد في النطاق 10%-20%). ولذلك، يتم اختيار نظام ONAF.

③بيئة التركيب وظروف تبديد الحرارة

تؤثر العوامل البيئية بشكل مباشر على كفاءة التبديد الطبيعي للحرارة، ويجب تعديل طرق التبريد وفقًا للسيناريوهات المختلفة:

·البيئات جيدة التهوية وذات درجات الحرارة المنخفضة:

إذا تم تركيب المحول في منطقة خارجية مفتوحة، أو في مناطق مرتفعة (تتميز بكثافة هواء منخفضة لكن تهوية جيدة)، أو في مناطق باردة، فإن كفاءة تبديد الحرارة عن طريق الحمل الحراري الطبيعي تكون عالية. وحتى إذا كانت السعة قريبة من القيمة الحرجة، يمكن إعطاء الأولوية لنظام ONAN.

·البيئات ذات التهوية السيئة ودرجات الحرارة المرتفعة:

في حالة تركيب الوحدة في غرف التوزيع المغلقة، أو الطوابق السفلية، أو المناطق الاستوائية، أو البيئات الصناعية التي تتسم بتلوث شديد بالغبار أو الزيت، يتعذر التبريد الطبيعي للحرارة. وحتى مع انخفاض السعة بشكل طفيف، قد ترتفع درجة حرارة الزيت بشكل مفرط بسبب سوء ظروف التبريد. وفي مثل هذه الحالات، يكون الترقية إلى نظام ONAF ضروريًا للتعويض عن العيوب البيئية من خلال تدفق الهواء القسري بواسطة المراوح.

④التكلفة ومتطلبات الصيانة

هناك اختلافات كبيرة في التكاليف الأولية وتكاليف التشغيل والصيانة بين طريقتي التبريد التاليتين:

·مزايا ONAN:

لا يحتوي على مراوح أو دوائر تحكم، مما يؤدي إلى بنية أبسط. وتتميز تكلفة الشراء الأولية بانخفاضها (5%-10% أقل من ONAF ذات السعة نفسها)، كما لا توجد حاجة لصيانة المحرك، مما يجعل تكاليف التشغيل والصيانة على المدى الطويل تقترب من الصفر. وهي مناسبة للسيناريوهات التي تتطلب توخي الحذر في التكلفة وتتميز بموارد صيانة محدودة (مثل شبكات الكهرباء الريفية ومحولات المستخدمين الصغار).

·عيوب وضرورة إنشاء مكتب مكافحة الفساد الوطني (ONAF):

وهذا يتطلب إعدادات إضافية للمراوح وأجهزة تنظيم الحرارة ودوائر الطاقة، مما يؤدي إلى ارتفاع التكاليف الأولية. وتحتاج محركات المراوح إلى فحص دوري (تنظيف الغبار، وتزييت المحامل)، وهو ما ينطوي على عبء عمل صيانة معين واستهلاك للطاقة (تتراوح طاقة المروحة عادةً بين عشرات ومئات الواط). ومع ذلك، بالنسبة للمحولات ذات السعة المتوسطة والكبيرة أو تلك التي تعاني من ظروف غير كافية لتبديد الحرارة، يجب تحمل هذه التكاليف لضمان التشغيل الآمن. وبالتالي، فإن تقنية ONAF تُعد “خيارًا ضروريًا” وليس “خيارًا يعتمد على أولوية التكلفة”.”