ستلعب المحطات الفرعية من النوع الصندوقي دورًا حيويًا في تحسين موثوقية شبكة الكهرباء وتحديثها, ، مما يرفع مستوى البنية التحتية الكهربائية إلى مستوى أعلى.
جدول المحتويات
نظرة عامة على المحطات الفرعية من النوع الصندوقي
A محطة فرعية من النوع الصندوقي (يُشار إليه عادةً باسم محطة فرعية مجمعة) هو نظام توزيع طاقة مدمج ومتكامل الذي يجمع بين:
- معدات التبديل الكهربائية عالية الجهد
- محول التوزيع
- معدات التبديل ذات الجهد المنخفض
- معدات القياس
- أجهزة تعويض الطاقة التفاعلية
يتم تجميع هذه المكونات وفقًا لمخطط توصيلات محدد مسبقًا وتركيبها داخل غلاف معدني مغلق واحد أو أكثر.
تُستخدم المحطات الفرعية من النوع الصندوقي على نطاق واسع في أنظمة التيار المتردد ثلاثية الأطوار بجهد 10 كيلوفولت / 0.4 كيلوفولت, ، وتُستخدم كمعدات لـ استقبال الطاقة وتحويلها وتوزيعها.
يُعرف أيضًا باسم محطات الكهرباء الجاهزة, ، المحطات الفرعية من النوع الصندوقي هي وحدات مدمجة يتم تجميعها في المصنع، وهي مناسبة لـ التركيب في الأماكن المغلقة والمفتوحة. وهي تدمج تحويل الجهد وتوزيع الجهد المنخفض في هيكل فولاذي مغلق تمامًا أي:
- مقاوم للرطوبة
- مقاوم للصدأ
- مقاوم للغبار
- مقاوم للقوارض
- مقاوم للحريق
- مقاوم للسرقة
- معزول حرارياً
- قابل للنقل
وهي مناسبة بشكل خاص لـ إنشاء وتطوير شبكات الكهرباء الحضرية, ، مما يمثل بديلاً حديثاً للمحطات الفرعية التقليدية التي يتم تشييدها بطرق مدنية.
تشمل التطبيقات النموذجية ما يلي:
- الألغام
- المنشآت الصناعية
- حقول النفط والغاز
- محطات طاقة الرياح
تحل المحطات الفرعية من النوع الصندوقي محل غرف التوزيع والمحطات الفرعية التقليدية المبنية من الحجر، لتصبح حل متكامل لتوزيع الطاقة من الجيل الجديد.
تصنيف المحطات الفرعية من النوع الصندوقي
الاختلافات بين التصاميم ذات الطراز الأمريكي وتلك ذات الطراز الأوروبي
تصنف المحطات الفرعية ذات النوع الصندوقي بشكل أساسي إلى:
- محطات التحويل الصندوقية من النوع الأمريكي (النوع المركب)
- محطات التحويل الصندوقية من النوع الأوروبي (من النوع الجاهز)
2.1 المفاهيم: النمط المعياري، والنمط الأوروبي، والنمط الأمريكي
(1) محطة فرعية معيارية (مُجمَّعة)
يتم في هذا النوع تركيب معدات الجهد العالي، ومفاتيح الجهد المنخفض، والمحولات داخل غلاف معدني، مع وجود ممر تشغيلي داخلي يفصل بين قسمي الجهد العالي والجهد المنخفض.
نظراً لـ حجم كبير, ، لم يعد هذا التصميم يُستخدم إلا نادرًا في الوقت الحالي.
(2) محطة فرعية مدمجة (محطة فرعية صندوقية من النوع الأوروبي)
في هذا التصميم، فإن الأجهزة ذات الجهد العالي والمنخفض هي ليست لوحات التوزيع الكهربائية التقليدية. وبدلاً من ذلك، يتم دمج أجهزة التحكم والحماية مباشرةً في الهيكل.
الميزات الرئيسية:
- تصميم لا يحتاج إلى صيانة
- لا يوجد ممر تشغيلي داخلي
- هيكل مدمج
هذا هو محطة التحويل الصندوقية من النوع الأوروبي الأكثر استخدامًا اليوم.
(3) محطة فرعية متكاملة (محطة فرعية صندوقية من النوع الأمريكي)
تضم المحطة الفرعية الصندوقية من النوع الأمريكي ما يلي:
- مكونات الجهد العالي
- مكونات الجهد المنخفض
- المحول
كل ذلك داخل خزان زيت محول واحد, ، لتشكل وحدة مدمجة للغاية.
المزايا:
- حجم صغير للغاية
- حجم يماثل حجم محول قياسي مغمور بالزيت من نفس السعة
- حوالي ثلث حجم محطة فرعية صندوقية من النوع الأوروبي
2.2 الاختلافات الرئيسية بين المحطات الفرعية الصندوقية من النوع الأمريكي وتلك من النوع الأوروبي
تصميم أنظمة الحماية من الجهد العالي
- محطة فرعية صندوقية من النوع الأمريكي
- الحماية من الجهد العالي:
- صمامات قابلة للتوصيل
- صمام أمان احتياطي + مفتاح قطع الحمل
- يوجد مخططان فقط لتوصيلات التيار العالي:
- شبكة حلقيّة (مصدر طاقة مزدوج)
- إمدادات المحطة
- الحماية من الجهد العالي:
- محطة فرعية صندوقية من النوع الأوروبي
- خيارات الحماية من الجهد العالي:
- مفتاح تحميل معزول بالهواء
- مفتاح تحميل فراغي
- مفتاح تحميل SF₆ + مصهر
- يتم اختيار إعدادات الحماية بناءً على تردد التبديل
- قدرة وتكوين أكثر مرونة
- خيارات الحماية من الجهد العالي:
المرونة الهيكلية
الـ الفرق الأكبر يقع في قسم الجهد العالي:
- تستخدم المحطات الفرعية من النوع الأوروبي وحدات وظيفية مستقلة, ، مما يتيح:
- حجرات مخصصة للتيار العالي والمحولات والتيار المنخفض
- مرونة أكبر في مجال الأتمتة والتوسع
- المحطات الفرعية من النوع الأمريكي هي:
- أكثر إحكاما
- أقل مرونة
- بشكل ملحوظ أقل تكلفة
2.3 خصائص المحطات الفرعية الصندوقية من النوع الأمريكي
المزايا
- مساحة صغيرة
- سهولة التركيب والإخفاء
- تحسين التكامل البيئي في المناطق السكنية
- طول أقل للكابلات ذات الجهد المنخفض
- تقليل خسائر الخطوط
- انخفاض التكلفة الإجمالية للمشروع
العيوب
- انخفاض موثوقية مصدر الطاقة
- لا توجد آليات تعمل بمحرك
- صعوبة تنفيذ أتمتة التوزيع
- لا توجد مجموعات مكثفات مدمجة (مخسر خط أعلى)
- قدرة محدودة على التوسع
- تتطلب عمليات تحديث السعة إجراء أعمال إعادة بناء مدنية وانقطاعات طويلة في التيار الكهربائي
التطبيقات النموذجية
تُعد محطات التحويل الصندوقية من النوع الأمريكي مناسبة لما يلي:
- المباني السكنية منخفضة الارتفاع
- مستهلكو الطاقة غير الأساسيين
وعند استخدامها مع وحدات التوزيع الرئيسية ذات الحلقات الصغيرة، يمكنها تلبية الاحتياجات من الطاقة في المباني السكنية متعددة الطوابق, ، ولكنها غير مناسب للمباني متوسطة الارتفاع أو الشاهقة.
2.4 خصائص المحطات الفرعية الصندوقية من النوع الأوروبي
المزايا
- انخفاض الإشعاع الكهرومغناطيسي
- محول محاط بغلاف معدني (تأثير الحماية)
- يدعم أتمتة التوزيع
- تحتفظ بمعظم مزايا المحطات الفرعية من النوع الأمريكي
العيوب
- حجم أكبر
- متطلبات تركيب وتخطيط أعلى
التطبيقات النموذجية
تُعد محطات التحويل الصندوقية من النوع الأوروبي مثالية لما يلي:
- المباني السكنية متعددة الطوابق
- المباني متوسطة الارتفاع والمباني الشاهقة
- منشآت إمداد الطاقة الحيوية
3. آفاق تطوير المحطات الفرعية من النوع الصندوقي
تُعد المحطات الفرعية من النوع الصندوقي التوجيهات الرئيسية لتطوير شبكات الكهرباء في المناطق الريفية وبناء المحطات الفرعية في المستقبل, ، لكن لا تزال هناك بعض القيود:
(1) التحديات المتعلقة بالحماية من الحرائق
على الرغم من أن المحطات الفرعية الصندوقية الحديثة تتميز بما يلي:
- مغلق تمامًا
- غير مراقب
- خالي من الزيت
- مزود بنظام كشف الدخان عن بُعد
لا تزال مخاطر الحريق قائمة بسبب:
- الكابلات
- مجموعات المكثفات
تؤدي التهوية السيئة إلى تعقيد عملية إطفاء الحرائق.
التثبيت أنظمة إخماد الحرائق الأوتوماتيكية يُنصح بذلك، على الرغم من أنه يزيد من تكلفة التصنيع.
(2) القيود المفروضة على توسيع السعة
نظرًا لمحدودية المساحة المتاحة في الحاوية:
- يُعد توسيع خطوط التغذية الخارجة أمراً صعباً
- غالبًا ما تتطلب إضافة 1–2 مغذيات إضافية تركيب حاوية جديدة
(3) قيود الصيانة
مساحة داخلية محدودة:
- يحد من إمكانية الوصول لأغراض الصيانة
- يعقد عمليات الإصلاح الطارئة
هذا هو القيد المتأصل تصميم محطة فرعية مدمجة على شكل صندوق.
4. الخاتمة
على الرغم من بعض القيود،, سيستمر انتشار استخدام المحطات الفرعية ذات التصميم الصندوقي على نطاق واسع عبر:
- شبكات الكهرباء الحضرية
- مشاريع كهربة الريف
- المنشآت الصناعية
- البنية التحتية العامة
مع مزايا مثل:
- هيكل مدمج
- الكفاءة من حيث التكلفة
- تركيب سريع