علامات اعتماد المنتج
طلب عرض سعر
المدونة

ما هو جهاز التبديل في الشبكة الصغيرة وكيف يقوم بالتبديل وحماية مصادر الطاقة المتعددة؟

تم النشر في 2026-10-31

يعاني مستشفى من انقطاع التيار الكهربائي بسبب عاصفة. في وقت قصير، ستبدأ البطاريات والمولدات في تغذية غرف العمليات، وغرفة البيانات، والمبردات بينما يتم فصل الإمداد الرئيسي حتى لا يعود التيار إلى الخط التالف. في اللحظة التي يعود فيها المرفق، يجب على المنشأة إعادة الاتصال بالشبكة دون أي تأخير؛ لكن هذا لا يحدث لأن البطارية أو المولدات تعمل بمفردها. يتم ذلك بمساعدة معدات المفاتيح بالتزامن مع أنظمة التحكم المسؤولة عن الأجهزة.

قد يبدو أن معدات مفاتيح الشبكة الصغيرة تعني نوعًا خاصًا من الخزائن. في الواقع، معدات مفاتيح الشبكة الصغيرة تشير إلى ترتيب، وتصنيف، وتنظيم أجهزة الحماية الكهربائية القياسية في منشأة متعددة المصادر بطريقة تمكن من التشغيل السلس في وضع الاتصال بالشبكة ووضع الجزيرة.

في هذا الدليل، سيتم شرح معدات مفاتيح الشبكة الصغيرة بالتفصيل بما في ذلك الهيكل الكهربائي، وتسلسل العزل والاتصال، والأسباب التي تجعل إعدادات الحماية التقليدية تفشل في حالة العمل مع العاكسات، والمتطلبات لمقاولي EPC.

فما هي معدات مفاتيح الشبكة الصغيرة؟ إنها معدات مفاتيح ذات جهد منخفض أو متوسط تربط مصادر وأحمال الشبكة الصغيرة. متصلة بوحدة التحكم في الشبكة الصغيرة، تفتح معدات المفاتيح الدائرة في حالة فشل الشبكة وتسمح لمصادر الطاقة المحلية بتزويد المنشأة بالطاقة في وضع مستقل؛ فقط بعد عمليات التزامن، عندما يكون كل شيء جاهزًا لإعادة الاتصال، تسمح معدات المفاتيح بالاتصال بالشبكة. الفرق مع معدات المفاتيح التقليدية لا يكمن في التصميم ولكن في تنسيق الحماية وأجهزة التبديل في منشأة متعددة المصادر.

ما هي معدات مفاتيح الشبكة الصغيرة؟

وفقًا لوزارة الطاقة الأمريكية، تتكون الشبكة الصغيرة من أحمال مترابطة وموارد طاقة موزعة محتواة في حدود كهربائية محددة وقادرة على العمل بشكل مستقل أو جنبًا إلى جنب مع الشبكة كنظام وظيفي واحد قادر على الاتصال وفصل الاتصال عن الشبكة (تون وسميث، مبادرة الشبكة الصغيرة التابعة لوزارة الطاقة الأمريكية). معدات المفاتيح هي ما يحدد الحدود الفيزيائية الخاصة بالشبكة الصغيرة.

كيف تختلف معدات مفاتيح الشبكة الصغيرة عن معدات المفاتيح التقليدية

في حالة نوع معدات المفاتيح التقليدية للتوزيع، يُفترض أن هناك مصدر رئيسي واحد فقط. تزود المرافق الطاقة للأحمال ويتم أيضًا تزويد تيار العطل من قبل المرافق بمساعدة الحماية المحددة على هذا الأساس. يكسر مفهوم الشبكة الصغيرة جميع الافتراضات الثلاثة المذكورة أعلاه. وبالتالي، يمكن أن يتدفق التيار عبر المغذي في أي اتجاه، ويمكن أن تنشأ تيارات العطل من مصادر مختلفة في وقت واحد، وتغير قيمتها عندما يتم فصل الموقع عن الشبكة.

قد يبدو أن المعدات نفسها متشابهة لأنها لا تزال تتكون من الواردات، وأقسام الحافلات، وقواطع التغذية، والمرحلات، ولكن مواصفات الأداء مختلفة. يجب أن يكون لكل مصدر قاطع خاص به وقياس، ويجب أن يسمح تصميم تخطيط الحافلة بإضافة أو إزالة المصادر، ويجب أن يكون نظام الحماية قادرًا على العمل في كلا وضعي التشغيل.

دور قواطع الدائرة، والمرحلات، ووحدات التحكم في الشبكة الصغيرة

تعمل الطبقات الثلاث معًا لإنتاج إجراء مرغوب. تقوم قواطع الدائرة بأداء وظيفة التبديل وتفعيل انقطاع الأعطال. تحدد المرحلات الحماية المناسبة المناسبة عندما يجب تفعيل قاطع الدائرة من أجل إزالة العطل. تحدد وحدة التحكم في الشبكة الصغيرة متى يجب التبديل بين الحالات، مثل الانتقال من حالات الاتصال بالشبكة إلى حالات الجزيرة وأيضًا أي الأجهزة يجب أن تبدأ أولاً. تقوم المرحلات بأداء عملها في مللي ثانية بينما تدير وحدة التحكم تشغيل الموقع بالكامل.

قواطع الشبكة الصغيرة ذات الجهد المنخفض مقابل الجهد المتوسط

الميزة شبكة صغيرة ذات جهد منخفض شبكة صغيرة ذات جهد متوسط
الجهد النموذجي 400 فولت (IEC) أو 480 فولت (أمريكا الشمالية) 10 كيلوفولت، 11 كيلوفولت، 13.8 كيلوفولت، 33 كيلوفولت وما شابه
المواقع النموذجية المباني التجارية، المصانع، الحرم الجامعي، المستشفيات المواقع الصناعية الكبيرة، قواطع المرافق، المجتمعات النائية
جهاز التبديل الرئيسي قواطع الدائرة الهوائية وقواطع الحالة المصبوبة في لوحات التوزيع قواطع الدائرة الفراغية في معدات التبديل المغلقة بالمعادن
الحماية غالبًا ما تكون وحدات الفصل مدمجة في القواطع، بالإضافة إلى مرحلات منفصلة عند PCC مرحلات حماية منفصلة تغذى بواسطة CTs و VTs
المعيار الرئيسي IEC IEC 61439-2 IEC 62271-200

عادةً ما تتطلب المنشأة التجارية لوحة توزيع الشبكة الصغيرة التي يمكن تشغيلها بجهد 400 فولت بينما لموقع صناعي يحتاج إلى شبكة صغيرة معدات التبديل ذات الجهد المتوسط 11 كيلوفولت هي المطلوبة. تختلف في عدة جوانب بما في ذلك مستويات الأعطال، وتكنولوجيا الفصل، وفلسفة الحماية، والتكلفة. لا يمكن فهم مخطط عام واحد لكلا النوعين من المواقع، لذلك يجب تحديد مستوى الجهد أولاً قبل اختيار المعدات المستخدمة.

كيف تعمل نظام الشبكة الصغيرة

A مخطط خط واحد بسيط للشبكة الصغيرة لموقع تجاري أو صناعي عادي يتكون من:
اتصال الخدمة بشبكة الطاقة عند نقطة قاطع الاتصال المشترك مع قياس الإيرادات
حافلة معدات التبديل الرئيسية، مقسمة في الغالب إلى أقسام بواسطة قواطع توصيل الحافلات
قاطع تغذية الطاقة الشمسية: خرج العاكس يأتي من خلال قاطعه الخاص
قاطع تغذية نظام تخزين الطاقة بالبطارية (BESS): خرج PCS يأتي من خلال قاطعه الخاص، في معظم الأحيان مع محول رفع عند الجهد المتوسط
مولد وارد: قاطع مع تحكم في التزامن
قواطع الأحمال الحرجة مع قواطع الأحمال غير الحرجة (القابلة للتجزئة)
وحدة التحكم في الشبكة الصغيرة والمرحلات الحماية تساعد في إدارة كل ما تم ذكره أعلاه.

بينما يكون هذا العنوان هنا تخطيطًا مفاهيميًا لمخطط خط واحد للميكروغريد، يجب ملاحظة أن مخطط الخط الواحد الحقيقي يجب أن يتضمن المحولات، PCS، التأريض، نقاط التزامن ومحولات القياس اللازمة بسبب الجهد وتصميم نظام الميكروغريد قيد النظر.

شبكة المرافق ونقطة الربط المشتركة (PCC)

نقطة الاتصال المشتركة هي حيث يرتبط الميكروغريد بشبكة المرافق. يصبح قاطع PCC في الموقع هو جهاز التبديل الأكثر أهمية. سيفتحه ليشكل جزيرة، وإغلاقه سيعيد الاتصال بالشبكة مرة أخرى. يحتوي، بشكل عام، على أنظمة الحماية، القياس، والتداخل المطلوبة من قبل شركة المرافق، ويتم الحصول على إعدادات مرحلاته من موافقة المرافق.

واجهات تخزين الطاقة الشمسية PV والبطارية

تقوم محولات الطاقة وأنظمة تحويل الطاقة BESS بالاتصال من خلال قواطع تغذية مخصصة. عند الجهد المتوسط، يتصل كل منها عادةً من خلال محول رفع، وغالبًا ما يتم تعبئته في محطة فرعية مدمجة. دليل سوبين إلى محطة تحويل الطاقة المدمجة لتخزين الطاقة يغطي تلك الواجهة بالتفصيل. بالنسبة لمعدات التبديل، النقطة المهمة هي أن المصادر المعتمدة على العاكس تتصرف بشكل مختلف تمامًا عن الآلات الدوارة أثناء الأعطال، وهو ما يتم تغطيته في قسم الحماية أدناه.

مولدات الديزل ومصادر النسخ الاحتياطي

تنتج المولدات الكهربائية مستويات عالية من تيارات الأعطال وتنظم الجهد والتردد بشكل فعال، مما يبسط الحماية المعزولة. بالإضافة إلى وجود قاطع دخول خاص بها، فإنها تتطلب أيضًا حماية للمولد وأجهزة مزامنة للعمل بالتوازي مع مصادر أخرى أو مع شبكة الطاقة، إذا كان مسموحًا بذلك.

وحدة التحكم في الشبكة الصغيرة، القضبان الكهربائية والأحمال الحرجة

شرط أساسي لعمل الشبكة الصغيرة في وضع العزلة هو وجود مصدر قادر على إنتاج الجهد والتردد بشكل مستقل. وهذا يعني أن إما المولد أو العاكس البطارية يجب أن يتم تكوينه كواحد يشكل الشبكة. تعمل معظم محولات الطاقة الشمسية، بالإضافة إلى العديد من محولات BESS، بطريقة تتبع الشبكة، مما يعني أنها تتبع الجهد الموجود بالفعل ولا يمكنها القيام بالعزلة بمفردها. إضافة المزيد من القواطع لا يغير الوضع. تعمل وحدة التحكم بعد ذلك عن طريق التحكم في الجزيرة من خلال توزيع وحدات التوليد وتقليل الأحمال من أجل الحفاظ على الطلب ضمن حدود قدرات المصدر الذي يشكل الشبكة.

تبديل متعدد المصادر: التشغيل المتصل بالشبكة مقابل التشغيل المعزول

مراحل التشغيل الأربع

المرحلة عمل معدات التبديل أولوية التحكم
التشغيل العادي المتصل بالشبكة قاطع PCC مغلق وفقًا لاستراتيجية التشغيل تبادل الطاقة، الحماية والقياس
فشل الشبكة تم اكتشاف اضطراب في الشبكة وفتح قاطع PCC بواسطة منطق الحماية منع التصدير غير المقصود إلى شبكة المرافق غير المجهزة بالطاقة
التشغيل المعزول تم توزيع المصادر المحلية وقواطع الأحمال، وتم تقليل الأحمال غير الحرجة إذا لزم الأمر توازن التردد والجهد والحمل
استعادة الشبكة تم إعادة إغلاق قاطع PCC بعد تأكيد شروط إعادة الاتصال المزامنة، الأقفال واستعادة حماية وضع الشبكة

التشغيل النموذجي المتصل بالشبكة

مع إغلاق PCC، تحافظ المرافق على الجهد والتردد. تعمل PV وBESS كمصادر تتبع الشبكة، وتتعامل وحدة التحكم مع الاستيراد والتصدير، بينما تكون الحماية ضد تيار الأعطال الكبير الذي توفره الشبكة موجودة.

ماذا تتوقع في حالة انقطاع شبكة المرافق؟

يستشعر نظام الحماية على PCC الجهد و/أو التردد غير الطبيعي ويفتح القاطع عند PCC. يجب ألا تقوم الموارد الموزعة بتغذية شبكة المرافق التي فقدت إمدادها الرئيسي. تحدد IEEE 1547 متطلبات الربط للموارد الطاقية الموزعة، بما في ذلك رد فعلها على الأحداث غير العادية في الشبكة وعمليات العزلة.

العزلة وتزويد الأحمال الحرجة

بمجرد تشكيل الجزيرة، يتولى المورد الذي يشكل الشبكة السيطرة على الجهد والتردد، بينما تتبعه الموارد الأخرى، مع فصل وحدة التحكم للأحمال في حالة عدم كفاية الإمداد. يعتمد ما إذا كانت الأحمال الحرجة ستتعرض لانقطاع على التصميم. الأنظمة التي تحتوي على أنظمة تخزين الطاقة المتجددة المتزامنة مسبقًا قادرة على تحقيق تشغيل أكثر سلاسة من الأنظمة التي تنتظر بدء تشغيل المولدات. لا يمكن اعتبار أي ميكروغريد وحدة خالية من الانقطاع ما لم يتم اختبار نظام تحويل الطاقة الخاص بها، ونظام التحكم، وطرق الانتقال.

التزامن الآمن وإعادة الاتصال

عندما تعود الشبكة، تنتظر وحدة التحكم حتى يستقر جهد الشبكة وترددها وتزامن الجهد والتردد وزاوية الطور للجزيرة مع الشبكة قبل إغلاق قاطع PCC. تعود إعدادات الحماية إلى وضع الاتصال بالشبكة بعد ذلك. تمنع التداخلات إغلاق PCC بشكل غير متزامن، مما قد يؤدي إلى تلف مولدات الطاقة والمحولات.

حماية مفاتيح الميكروغريد: لماذا قد تفشل الإعدادات التقليدية

هنا حيث تذهب مشاريع الميكروغريد غالبًا في الاتجاه الخاطئ.

حماية التيار الزائد والخلل الأرضي

تعتمد أنظمة المرحلات الزائدة العادية على فكرة أن الأعطال تخلق تيارات أكبر بكثير من الأحمال العادية، وهذا ينطبق على الأنظمة المتصلة بالشبكة. ومع ذلك، عندما يتعلق الأمر بأنظمة الجزيرة التي تستخدم فقط المحولات، قد لا يكون هذا صحيحًا. كشفت الأبحاث التي أجريت في مختبرات سانديا الوطنية أن تقنية المحولات عادةً ما تكون لها قيود تؤدي إلى تيارات تتراوح بين حوالي 1.1 إلى 2.5 مرة من التيار المقنن أثناء الأعطال، وبالتالي قد لا تعمل أنظمة الحماية من التيار الزائد العادية في ميكروغريد حيث يتم استخدام توليد الطاقة القائم على المحولات على نطاق واسع (سانديا، اختبار الأعطال التجريبية لميكروغريد متعددة المحولات). من الصعب التمييز بين تيار العطل وتيارات الحمل عندما يكون تيار العطل أعلى قليلاً من تيار الحمل.

الحماية الاتجاهية لمصادر الطاقة المتعددة

مع وجود مصادر على عدة مغذيات، يمكن أن يصل تيار العطل من أكثر من اتجاه. قد تؤدي المرحلات غير الاتجاهية إلى فصل مغذي سليم. تتيح حماية التيار الزائد الاتجاهية لكل مرحل الاستجابة فقط للأعطال في منطقتها المحمية، مما يحافظ على الانتقاء عند الفصل.

الحماية التكيفية في أوضاع الاتصال بالشبكة والجزيرة

نظرًا لأن مستوى العطل في كلا وضعي التشغيل يختلفان بشكل كبير، تعتمد العديد من الميكروغريد على الحماية التكيفية، حيث يحتوي كل مرحل حماية على مجموعات إعدادات منفصلة. يعتمد اختيار المجموعة النشطة على حالة وحدة التحكم أو قاطع PCC، مما يجعل من الضروري استخدام قيم التقاط أقل أثناء وضع تشغيل الجزيرة. يجب أن تكون الاتصالات موثوقة في الأنظمة التكيفية ويجب تأكيدها خلال عملية التشغيل.

فحص التزامن والتداخلات لإعادة الاتصال

تشرف مرحلات فحص التزامن على كل قاطع يمكنه توصيل نظامين حيين: PCC، ومداخل المولد، وفي بعض التصاميم، موصلات الحافلات.

وظيفة الحماية رمز ANSI الغرض الرئيسي في الميكروغريد
تيار زائد للطور 50/51 حماية من أعطال الطور، مع إعدادات تعتمد على الوضع
عطل أرضي 50ن/51ن حماية من العطل الأرضي، حساسة لترتيب التأريض في كل وضع
التيار الزائد الاتجاهي 67 تمييز اتجاه العطل مع مصادر متعددة
الجهد المنخفض/المرتفع 27/59 الكشف عن الجهد غير الطبيعي، بما في ذلك عند نقطة الاتصال الرئيسية (PCC)
التردد المنخفض/المرتفع 81U/81O الكشف عن التردد غير الطبيعي، دعم الكشف عن العزلة
فحص التزامن 25 يسمح بإغلاق نظامين حيين فقط ضمن حدود محددة
الطاقة العكسية أو الاتجاهية 32 حدود التصدير وحماية اتجاه الطاقة

أي مرحل حماية الشبكة الصغيرة يجب أن تأتي الوظائف المطلوبة، وكيفية إعدادها وما إذا كانت تستطيع الكشف عن تيارات العطل المنخفضة من دراسة تنسيق الحماية للنظام المحدد. قائمة رموز ANSI هي نقطة انطلاق للدراسة، وليست بديلاً عنها.

معدات توزيع الشبكة الصغيرة مقابل مفتاح النقل الأوتوماتيكي مقابل وحدة الحلقة الرئيسية

مفتاح النقل الأوتوماتيكي للإمداد الاحتياطي

يقوم مفتاح النقل بنقل الكهرباء تلقائيًا من المصدر العادي إلى المصدر الاحتياطي والعكس. إنه يربط حافلة تحميل واحدة بمصدرين، لكنه لا يدير توليد الطاقة الشمسية، أو التخزين، أو التصدير إلى الشبكة الكهربائية. من الممكن دمج مفتاح نقل الشبكة الصغيرة التشغيل في شبكة صغيرة؛ لذلك، لا يمكن اعتبار مفتاح النقل الأوتوماتيكي شبكة صغيرة بحد ذاته.

وحدة الحلقة الرئيسية لتوزيع الجهد المتوسط

تقوم وحدة الحلقة الرئيسية بتبديل وعزل مغذيات الجهد المتوسط وتحمي المحولات التوزيعية، عادةً مع مفاتيح كسر الحمل وصمامات أو قواطع دوائر صغيرة. هذه الوحدة تتفوق في ما تفعله لكنها ليست مصممة لتنسيق متعدد المصادر أو حماية تكيفية.

معدات توزيع الشبكة الصغيرة لتنسيق متعدد المصادر

الميزة مفتاح النقل الأوتوماتيكي وحدة الحلقة الرئيسية معدات توزيع الشبكة الصغيرة
الوظيفة الرئيسية نقل الحمل بين مصدرين تبديل الحلقة المتوسطة وحماية المحولات توصيل، عزل وحماية عدة مصادر وأحمال
عدد المصادر اثنان عادةً ما يكون هناك شبكة واحدة علوية عدة، بما في ذلك الشبكة، الطاقة الشمسية، تخزين الطاقة بالبطاريات والمولدات
العزلة مع التحكم في التصدير لا لا نعم، تحت وحدة تحكم الشبكة الصغيرة
الحماية أساسي الصمامات أو مرحلات القواطع منسقة، وغالبًا ما تكون تكيفية واتجاهية

الثلاثة ليست متعارضة. قد يستخدم مشروع واحد وحدات الحلقة الرئيسية على حلقة الجهد المتوسط، ومفاتيح النقل الأوتوماتيكية للأحمال الصغيرة المتعلقة بالسلامة ومعدات توزيع الشبكة الصغيرة عند الحافلة الرئيسية.

سيمنز، شنايدر وإيتون: هياكل تبديل الشبكة الصغيرة

تقدم الشركات المصنعة المختلفة حزمًا متنوعة. المحتوى العام حول هذا المنتج يعطي لمحة عامة عن الخيارات المختلفة لبنائه.

لوحات المفاتيح المتكاملة من سيمنز للشبكة الصغيرة

في 29 أكتوبر 2026، أطلقت سيمنز لوحة المفاتيح المتكاملة للشبكة الصغيرة (MIS) التي تحتوي على الوظائف المتكاملة للطاقة، والحماية، والتحكم في الشبكة الصغيرة. يستخدم النظام وحدة تحكم SICAM A8000، وحماية مرحلات SIPROTEC، وبناء UL 891 في العملية. تدعي الشركة أنها تعزز التنسيق بين المرافق، والمولدات، والطاقة الشمسية، وتخزين البطاريات، بما في ذلك العزلة، والبدء الأسود، واستجابة الطلب. وتقول إن عملية تصميم المعدات تنتقل من موقع البناء إلى المصنع.

شنايدر إلكتريك EcoStruxure Microgrid Flex

تسويق شركة شنايدر إلكتريك لـ EcoStruxure Microgrid Flex كحل موحد، يجمع بين تخزين البطارية، البرمجيات، التحليلات، ومركز التحكم في الطاقة (ECC). يهدف إلى تقليل الفترة الزمنية بين المواصفات والتشغيل.

حلول Eaton Power Xpert Microgrid

تدعي Eaton أنها تقدم وحدة تحكم Power Xpert microgrid، التي تساعد في أتمتة تسلسل الأحمال والمصادر. وقد نشرت الشركة حالتها حول استخدام لوحة توزيع الميكروغريد في المستشفى.

تكامل الأجهزة مقابل العمارة المعتمدة على وحدة التحكم

النهج كيف يعمل نقاط القوة المقايضات
لوحة توزيع متكاملة وحدة تحكم، مرحلات وتوزيع تم بناؤها واختبارها كوحدة مصنع واحدة تكامل أقل في الموقع، تشغيل أسرع الأنسب للتكوينات القياسية
معتمد على وحدة التحكم وحدة تحكم منفصلة تشرف على معدات التبديل من مورد واحد أو أكثر مرن للمواقع المعقدة، MV أو مواقع التحديث المزيد من هندسة الموقع واختبار التكامل

نظام منتجات معدات التبديل منخفضة الجهد من ميتسوبيشي إلكتريك يقدم مجموعة من الخيارات لمنتجات لوحات التبديل منخفضة الجهد. تستخدم سيمنز تكوين معدات التبديل وفقًا لمواصفات IEC، إلى جانب استخدام وحدة تحكم منفصلة وآلية تتابع، بينما تعتبر سوبين إلكتريك مصنعًا مستقلًا وليس لديها أي ارتباط مع سيمنز أو شنايدر إلكتريك أو إيتون.

لوائح IEC وIEEE المتعلقة بمعدات التبديل في الشبكات الصغيرة

الأول هو IEC 61439-2، معيار لمعدات التبديل الكهربائية منخفضة الجهد وتجميعات التحكم. تعمل هذه اللوحات منخفضة الجهد كحافلات رئيسية لمعظم الشبكات الصغيرة الحديثة.
المعيار الثاني هو IEC 62271-200، الذي يتعلق بمعدات التبديل المغلقة بالمعادن للجهود الكهربائية التي تتجاوز 1 كيلو فولت وتصل إلى 52 كيلو فولت. يشير هذا المعيار إلى معدات التبديل لشبكات الجهد المتوسط.
يتعامل معيار IEEE 2030.7-2017 مع خصوصيات تشغيل وحدات التحكم في الشبكات الصغيرة، مع التركيز على وظيفتين رئيسيتين: الانتقال بين ظروف التشغيل ونشر أصول الشبكة الصغيرة.
المعيار الأخير، IEEE 2030.8-2018، يركز على اختبار وحدات التحكم في الشبكات الصغيرة بالنسبة للوظائف المذكورة أعلاه.
يتعلق معيار IEEE 1547-2018 بالاتصالات والتشغيل المتبادل لموارد الطاقة الموزعة المتصلة بالشبكة.

هذه المعايير بمستويات مختلفة. لوحة التبديل المصنوعة وفقًا لمعيار IEC 61439-2 ليست بالضرورة وحدة تحكم في الشبكة الصغيرة، ووحدة التحكم في الشبكة الصغيرة المتوافقة مع معيار IEEE 2030.7 لا تثبت أن معدات التبديل المثبتة حولها مصنفة بشكل صحيح. تتطلب الشبكة الصغيرة المتكاملة معدات متوافقة من جميع المستويات واختبار نظام.

معدات التبديل للشبكات الصغيرة لتطبيقات الطاقة الشمسية، BESS والصناعية

الشبكات الصغيرة للطاقة الشمسية مع تخزين الطاقة بالبطارية

تعتمد الشبكات الصغيرة للطاقة الشمسية والبطارية بشكل كبير على العاكس، مما يعني أنه في وضع الجزيرة، يعمل نظام تخزين الطاقة بالبطارية (BESS) كمصدر الطاقة للشبكة بينما يمثل حدوث تيار العطل تحديات للحماية. يجب أن تتعامل المعدات المستخدمة في BESS أيضًا مع تدفق الطاقة في كلا الاتجاهين عبر قاطع الدائرة المغذية.

الإعدادات الصناعية والأحمال الأساسية

ستحتاج المنشآت التي تحتوي على آلات ثقيلة إلى معدات تبديل ومعايير توليد الطاقة مناسبة للأحمال أثناء تشغيل المحرك في وضع الجزيرة. يساعد قطع الأحمال على ضمان قدرة الأحمال على العمل على الرغم من التغييرات التي قد تحدث.

المناطق النائية وأنظمة الطاقة خارج الشبكة

إذا كان هناك نقص في الاتصال بشبكة المرافق المحلية، ستبقى النظام في وضع الجزيرة. على الرغم من اختفاء نقطة الربط المشتركة (PCC)، ستظل أجهزة الحماية وبرنامج التوزيع قيد الاستخدام.

الشبكات الصغيرة التجارية والحرم الجامعي

قد تحتوي المستشفيات ومرافق تكنولوجيا المعلومات والجامعات على أنظمة إمداد الطاقة الخاصة بها في شكل مرافق إنتاج الطاقة المتجددة المحلية، وأنظمة تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS)، والمولدات لتمكين تشغيل النظام بدون انقطاع.

كيفية تحديد مفاتيح الميكروغريد لمشروع EPC

تصنيفات الجهد، والتيار في القضبان، وتصنيفات الدائرة القصيرة

عند تحديد التصنيف للقضبان، يجب تقييم الحد الأقصى للإنتاج المشترك من جميع المصادر وليس فقط الإنتاج من المرافق العامة.
يجب أيضًا معرفة تصنيف التحمل للدائرة القصيرة لما يعتبر أسوأ سيناريو، والذي من المحتمل أن يكون عندما تكون جميع الآلات قيد التشغيل متصلة بالمرافق العامة.

عدد مصادر الطاقة وتكوين القواطع

يجب تحديد عدد قواطع الدائرة لكل مصدر طاقة وكل مجموعة أحمال يجب تشغيلها أو إيقافها بواسطة وحدة التحكم. كما يجب أن يتم تخصيص مساحة للإضافات المستقبلية من أنظمة الطاقة الشمسية أو أنظمة التخزين الأخرى في تصميم النظام.
اتخاذ قرار بشأن ما إذا كانت وحدة الربط بين القضبان ضرورية لفصل الأحمال الحرجة.

متطلبات الحماية والتواصل

يجب تعريف وظائف المرحلات الحماية، ومجموعات الإعداد لكل وضع تشغيل وطرق الاتصال من المرحلات الحماية إلى وحدة التحكم وSCADA مثل IEC 61850 أو Modbus في تصميم التحكم بالمشروع.

التداخل، الاختبار والتكليف

يجب أن يحدد تصميم التحكم بالمشروع ويؤسس التداخلات الكهربائية والميكانيكية في PCC، والمولد، وقواطع الربط بين القضبان. كما يجب تحديد اختبارات قبول المصنع واختبارات الموقع لكل حالة انتقالية: الاتصال بالشبكة، والعزل، والبدء الأسود.

قائمة مراجعة RFQ لموردي مفاتيح الميكروغريد

العنصر ما يجب تقديمه أو تحديده
مخطط النظام ذو الخط الواحد جميع المصادر، الأحمال، المحولات وموقع PCC
الجهد والتردد الجهد الاسمي، أعلى جهد للمعدات، 50 أو 60 هرتز
المصادر نوع وتصنيف كل مصدر: المرافق العامة، الطاقة الشمسية، BESS، المولد؛ أيها يشكل الشبكة
التصنيفات تيار القضبان، التحمل للدائرة القصيرة، تصنيفات القواطع لكل اتجاه
التأريض تأريض النظام في أوضاع الاتصال بالشبكة والعزل
الحماية وظائف المرحلات، مجموعات الإعداد، نتائج دراسة التنسيق
التحكم والتواصل نطاق وحدة التحكم والمورد، البروتوكولات، واجهة SCADA
تسلسلات التشغيل العزل، إعادة الاتصال، تخفيض الأحمال ومنطق البدء الأسود
المعايير والاختبارات IEC 61439-2 أو IEC 62271-200، معايير قبول المصنع والموقع
البيئة والحاوية داخلي أو خارجي، تصنيف IP، نطاق البيئة، الارتفاع

معدات المفاتيح متوسطة الجهد ومنخفضة الجهد من سوبيا الكهربائية

تصنع سوبيا الكهربائية الأجهزة الخاصة بمعدات المفاتيح التي تشكل العمود الفقري لشبكة ميكروية تعتمد على IEC: الواردات، والمغذيات، وأقسام الحافلات، وأقسام الحماية. يتم تحديد وحدات التحكم ومخططات الحماية لكل مشروع بالتعاون مع مُدمج النظام.

KYN28A-12 لتطبيقات المغذيات والقواطع متوسطة الجهد

، تجفيف معدات المفاتيح المعدنية القابلة للسحب KYN28A-12 هي تصميم معدني مغلق بجهد 12 كيلوفولت، 50 هرتز مع قواطع دوائر فراغية قابلة للسحب وقفل بخمس مستويات. في شبكة ميكروية متوسطة الجهد، تناسب الوارد PCC، وواردات المولدات وBESS، والمغذيات الخارجة، مع تكوين مخطط المرحل لكل مشروع. يمكن دمجها مع قاطع دائرة فراغ داخلي VS1. حيث تقوم حلقة متوسطة الجهد بتوزيع الطاقة حول الموقع، فإن وحدة الحلقة الرئيسية HXGN15-12 يمكن أن تخدم مغذيات المحولات.

GCS وMNS لأنظمة توزيع الجهد المنخفض

بالنسبة لشبكات الميكروية منخفضة الجهد، فإن معدات تبديل منخفضة الجهد قابلة للسحب GCS (380/660 فولت، حتى 4000 أمبير) و معدات المفاتيح القابلة للسحب MNS (380/660 فولت، حتى 6300 أمبير) مصممة وفقًا لمعيار IEC 61439 وGB 7251. تجعل وحدات السحب الوظيفية من العملي تخصيص طرق منفصلة للدوائر الكهربائية، والطاقة الشمسية، وBESS، والمولدات، والحمولات الحرجة.

واجهات الهندسة لتكامل الشبكة الميكروية

حيث تتصل المصادر عند الجهد المتوسط، تجمع سوبيا بين المحول ومعدات الجهد المتوسط والمنخفض في حاوية واحدة. لكل مشروع، تبني سوبيا معدات المفاتيح وفقًا لمخطط الخط الواحد المعتمد، مع أقسام القواطع، وتوفير CT وVT، والأسلاك المساعدة والأقفال المعدة للمرحلات والحواسيب المحددة من قبل مصمم النظام. يتم إدراج النطاق الأوسع تحت محطة فرعية مسبقة الصنع من سلسلة YB ما هي معدات المفاتيح في الشبكة الميكروية؟ مفاتيح كهربائية عالية ومنخفضة الجهد.

الأسئلة المتكررة

تربط المفاتيح والعوازل وأجهزة الحماية من النوعين المنخفض والمتوسط الجهد مصادر الطاقة ونقاط الحمل في الشبكة الميكروية التي تكون تحت سيطرة مدير الشبكة الميكروية.

كيف تعمل معدات المفاتيح في الشبكة الميكروية؟.

تربط القواطع كل مجموعة مصدر وحمل بحافلة مشتركة. يتم إزالة الظروف الخاطئة بواسطة المرحلات، بينما يقوم المتحكم بفتح قاطع PCC، في حالات فشل الشبكة، ويشغل المصادر المحلية في وضع الجزيرة، ويعيد توصيلها بالشبكة بعد التزامن.

هل يمكن أن تعمل الشبكة الميكروية بدون شبكة المرافق؟.

نعم، هذا صحيح إذا كانت تمتلك مصدرًا يمكنه تحديد الجهد والتردد - على سبيل المثال، مولد أو عاكس بطارية يشكل الشبكة - بمستوى طاقة كافٍ للسماح بالحمولات الحرجة، وحماية تتعامل مع مستويات عطل الجزيرة.

ما هو الفرق بين معدات المفاتيح في الشبكة الميكروية وATS؟.

يقوم ATS بنقل حمل واحد بين مصدرين. تنسق معدات المفاتيح في الشبكة الميكروية عدة مصادر وأحمال، وتتحكم في التصدير إلى الشبكة وتدعم العزل وإعادة الاتصال تحت تحكم المتحكم.

كيف تتغير حماية الشبكة الميكروية أثناء العزل؟.

عادة ما ينخفض تيار العطل، أحيانًا إلى 1.1 إلى 2.5 مرة من التيار المقنن من مصادر العاكس، لذا غالبًا ما تتحول المرحلات إلى مجموعات إعداد أكثر حساسية وتعتمد أكثر على الوظائف الاتجاهية، والجهد والتردد.

هل تحتاج الشبكة الميكروية إلى عاكس يشكل الشبكة؟.

هل تحتاج الشبكة الصغيرة إلى عاكس تشكيل الشبكة؟

يحتاج إلى مصدر يشكل الشبكة للعمل كجزيرة. يمكن أن يكون ذلك عاكسًا يشكل الشبكة، عادةً على نظام تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS)، أو مولد متزامن. لا يمكن لعاكسات الطاقة الشمسية التي تتبع الشبكة تشكيل جزيرة بمفردها.

ما هو نقطة الربط المشتركة في الميكروغريد؟

هي النقطة التي يتصل فيها الميكروغريد بشبكة المرافق. يفتح قاطع PCC لتشكيل جزيرة ويغلق لإعادة الاتصال، تحت حماية ومراقبة متوافقة مع المرافق.

ما هي المعايير التي تنطبق على معدات التبديل في الميكروغريد؟

IEC 61439-2 للتجمعات ذات الجهد المنخفض، IEC 62271-200 لمعدات التبديل المعدنية المغلقة ذات الجهد المتوسط، IEEE 2030.7 و2030.8 لوحدات التحكم في الميكروغريد واختبارها، وIEEE 1547 لربط موارد الطاقة الموزعة.

المراجع

الخاتمة

معدات توزيع الشبكة الصغيرة يتم تحديده من خلال وظيفته بدلاً من شكله الفيزيائي؛ يجب أن يكون قادرًا على نقل الكهرباء من مصادر مختلفة في كلا الاتجاهين، وفصل نفسه بأمان عن الشبكة عند الحاجة، وتغذية التطبيقات الحرجة التي تعاني من نقص الإمداد عند عزلها عن الشبكة، ثم إعادة الاتصال بها وفقًا لمعايير السلامة. تعتمد العملية على وجود مصدر طاقة يشكل الشبكة، وجهاز حماية لا ينطفئ بسبب حدود العاكس، ووحدة تحكم.

النقاط الرئيسية التي يجب ملاحظتها:

يحدد قاطع الدائرة PCC تشغيل الجزيرة، بينما يعتمد كل شيء آخر على وسائل الحماية والتحكم الخاصة به.
يجب توفير مصدر طاقة يشكل الشبكة للجزيرة؛ قواطع الدائرة ليست كافية لذلك.
لا يتجاوز تيار العاكس في لحظة الفشل 1.1 – 2.5 من تياره الاسمي؛ وبالتالي يجب أن تحتوي حماية الميكروغريد على إعدادات خاصة تعتمد على وضع التشغيل ويجب التحقق منها من خلال دراسة تنسيق معينة.
ATS، RMU، و معدات مفاتيح الشبكة الصغيرة تخدم أغراضًا مختلفة ولكن يمكن استخدامها في نفس المشروع.
تحدث عن الميكروغريد ذات الجهد المنخفض والمتوسط بشكل منفصل، مع التأكد من تقديم التصنيفات وإجراءات التشغيل ومعايير الاختبار في طلب العرض.

تعتبر Subian Electric شريكًا موثوقًا لتصميم معدات التبديل في الميكروغريد وفقًا لمخططات الاتصال الخاصة بك،, اتصل بشركة Subian Electric إذا كان هناك قائمة بمصادر الطاقة، مستوى الجهد، ومتطلبات الحماية. ستوافق إدارة الهندسة على التصميم وترسل لك الرسومات وعرض الأسعار لمعدات التبديل.