يدرس مخطط التوزيع خريطة لشبكة منطقة لا تزال تنمو. على الرغم من أن العمود الفقري بجهد 110kV متطور جيدًا، إلا أن المشكلة تكمن في المغذيات بجهد 10kV التي تقع في نهاية كل فرع بجهد 35kV: القرى الأبعد تتلقى فقط 9.2kV خلال ذروة الحمل المسائي، بينما عند قضيب التوزيع في المحطة الفرعية الواقعة بجوار محطة 110/35kV، يمكن قراءة 10.8kV. لا توجد حل للمشكلة في شكل مغذيات جديدة - لا تستطيع المرافق تحمل هذا الاستثمار في السنة الحالية، ولكن يمكن الحصول على فكرة أفضل عن موضع وحجم محطات المحولات المغمورة بالزيت بجهد 35kV التي تقع بين مستويي الجهد، حيث تقوم بتخفيض وتنظيم وتوزيع الكهرباء في جميع المخارج أدناه.
يقدم المقال وصفًا للوضع مع المحول المغمور بالزيت بجهد 35kV ويعطي فكرة عن سبب اعتبار هذا الجهاز العقدة الحاسمة في شبكة الطاقة، وكيف يتوافق مع تسلسل 110/35/10kV، وما هي المواصفات المهمة على هذا المستوى، وما هي أسعارها وكيف يجب على العملاء من الاقتصادات الناشئة التعامل معها.
يشير المحول بجهد 35kV إلى محول مغمور بالزيت يساعد في تقليل الجهد العالي الذي يتم تصنيفه عادةً إما عند 110kV أو 66kV إلى مستوى المفاتيح حوالي 10kV وأقل حتى تصنيف المحول 400V. عادةً ما يكون للمحول المستخدم تصنيف يتراوح بين 3,150 kVA و31,500 kVA بينما تكون كفاءة الوحدة أكبر من 99%. يجب أن تستند عملية شراء المحول إلى نتائج الاختبارات، وتأثير الشركة المصنعة على خسائر المحول، بالإضافة إلى مستوى خدمة آلات الطاقة الكهربائية، بدلاً من تكلفة الشراء فقط.
دور مستوى الجهد 35kV
تحدث توزيع الطاقة في طبقات لأنه ليس من المجدي اقتصاديًا نقل الطاقة بجهد منخفض على مسافات طويلة. يلعب مستوى 35kV دورًا مهمًا في العديد من الشبكات حول العالم، حيث يقع بين توزيع 10-20 kV ومستويات نقل 110-220 kV. في الصين وفي العديد من مناطق آسيا وأفريقيا والشرق الأوسط وأجزاء من أوروبا، يعتبر 35kV هو جهد النقل الفرعي القياسي، مما يمكّن من جمع الطاقة من المحطات الفرعية بجهد 110kV وتزويد الطاقة لمغذيات 10kV، والمصانع، والمستهلكين الكبار للطاقة.
ولكن لماذا 35kV وليس جهد أعلى أو أقل؟ هذا هو المستوى الأمثل لشركات المرافق لأنها قادرة على خدمة عدة مئات من الكيلومترات المربعة باستخدام عدد عملي من المحطات الفرعية والخطوط الهوائية. عند 10kV، سيؤدي توزيع الكهرباء من المحطات الفرعية بجهد 110kV إلى حوالي ثلاثة أضعاف تيارات المغذيات، مما يتطلب كميات أكبر بكثير من النحاس أو الألمنيوم المستخدم. في كل مكان تقريبًا، سيؤدي زيادة الجهد إلى 110kV إلى زيادة كبيرة في النفقات المتعلقة بالمحطات الفرعية.
ما الذي يجعل المحول بجهد 35kV عقدة رئيسية
المحولات هي نقاط حيث يتغير الجهد والحماية والتحكم في نفس الوقت. في محطة الكهرباء، يعتبر المحول الغمر بالزيت بجهد 35 كيلو فولت هو الوحدة الأكثر تكلفة لأنه هو الذي يمد جميع المغذيات الثانوية بالكهرباء. لذا، إذا فشل، ستفقد إمدادات الكهرباء لجميع مستخدمي الكهرباء (حتى 100 محطة توزيع أو آلاف المستخدمين). إذا كان المحول كبيرًا جدًا، ستتحمل الشركة تكاليف فقدان الحمل لسنوات عديدة. إذا كان المحول صغيرًا جدًا، ستتسبب النقاط الساخنة في تلف العزل.
كونه محول بجهد 35 كيلو فولت، فإنه أيضًا نقطة تحكم. ويرجع ذلك إلى وجود محولات تغيير الحمل التي تثبت الجهد عند 10 كيلو فولت خلال تقلبات الحمل. إذا لم يتمكن المحول من الحفاظ على ذلك، سيتقلب الجهد وفقًا لمنحنى الحمل طوال اليوم. كما أن المحول بجهد 35 كيلو فولت هو أيضًا نقطة اقتصادية، وسيؤثر مستوى الفقد، والمقاومة، وموقع التوصيل على تكاليف التشغيل وموثوقية الشبكة بأكملها.
أنواع المحولات الغمر بالزيت بجهد 35 كيلو فولت
| النوع | التصنيف النموذجي | محول التغيير | الاستخدام النموذجي |
|---|---|---|---|
| نوع التوزيع (35/0.4 كيلو فولت) | 315–2,500 ك.ف.أ | خارج الدائرة | إمداد القرى والبلدات الصغيرة |
| نوع الطاقة (35/10.5 كيلو فولت) | 3,150–31,500 كيلو فولت أمبير | تحت الحمل أو خارج الدائرة | محطة تحويل جهد منخفض |
| نوع رفع (مولد) | 5,000–50,000 كيلو فولت أمبير | خارج الدائرة عادةً | محطات الطاقة المتجددة والصغيرة الحرارية |
| نوع ثلاثي اللف (35/10/6 كيلو فولت) | 6,300–31,500 كيلو فولت أمبير | تحت الحمل على الجهد العالي | محطات مختلطة الجهد |
| ريفية / أحادية الطور | 50–200 كيلو فولت أمبير | لا شيء | توزيع أحادي الطور عن بُعد |
سيتم بيع معظم العملاء إما أنظمة توزيع صغيرة (35/0.4 كيلو فولت) مسؤولة عن إمداد الطاقة للقرى المحلية أو أنظمة طاقة أكبر (35/10.5 كيلو فولت أو 35/10 كيلو فولت) التي تعتني بالمصانع والمحطات. تعتبر الأجهزة من 6.3–20 ميغا فولت أمبير الأكثر استخدامًا، كبيرة بما يكفي لتوفير جودة هندسية جيدة ومناسبة من حيث تكاليف الشحن والتركيب.
المواصفات والمعايير الرئيسية
جميع المحولات بجهد 35 كيلو فولت مصممة ومختبرة وفقًا لسلسلة IEC 60076 (أو IEEE C57.12.00 الموازية في الأمريكتين). الأرقام المهمة عند 35 كيلو فولت:
| المعامل | القيمة النموذجية | ملاحظات |
|---|---|---|
| تحمل صدمة البرق | 170 كيلو فولت | IEC 60076-3، فئة 35 كيلو فولت LI |
| تحمل تردد الطاقة | 70 كيلوفولت | اختبار تطبيق التيار المتردد وفقًا لـ IEC 60076-3 |
| مقاومة الدائرة القصيرة | 7–8% | IEC 60076-5 |
| ارتفاع درجة حرارة اللف | 65K متوسط | عند 40 درجة مئوية محيط |
| مجموعة المتجهات | YNd11 (35/10.5 كيلو فولت) | أو Dyn11 لـ 35/0.4 كيلو فولت |
| الكفاءة | 99.0–99.5% | يعتمد على التصنيف ومستوى الفقد |
| التبريد | ONAN / ONAF | IEC 60076-2 |
| مستويات الفقد | GB/T 6451 أو فئة IEC | تنطبق درجات كفاءة GB 20052 |
عند 35 كيلو فولت، من المهم مراعاة المقاومة بعناية. تقلل المقاومة المنخفضة (7%) من انخفاض الجهد ولكنها تزيد من تيار القصر، مما يضع ضغطًا على معدات التبديل وعلى اللفافات الخاصة بالمحول نفسه. تقلل المقاومة العالية (8-9%) من تيار العطل ولكنها تسبب تنظيم جهد أقل. يتم تحديد القيم الكافية وفقًا لمستوى العطل في الشبكة وتصنيف معدات التبديل في المحطة، لذا يجب توخي الحذر وإجراء التنسيق المناسب لجميع المخططات المدروسة قبل تغيير المقاومة.
تحديد الحجم وخصائص الحمل
لتحديد حجم محول بجهد 35 كيلو فولت، يجب أن يكون هناك اعتبار دقيق لثلاثة معلمات حمل:
- الطلب الذروي - هذا هو أعلى حمل متزامن من kVA المستمد من دراسات الحمل أو قراءات من العدادات؛ يجب أن يكون المحول قادرًا على إدارة هذا الحمل إلى الأبد في وضع التبريد الأساسي.
- عامل الحمل المتوسط - يتم حسابه من خلال أخذ المتوسط السنوي وقسمته على الحمل الذروي. إذا كان عامل الحمل مرتفعًا (حوالي 0.7 وما فوق)، يُشجع على تصميمات ذات خسائر منخفضة في الحمل الخامل؛ إذا كان عامل الحمل منخفضًا، فإن تكلفة البداية القليلة مفضلة.
- هامش النمو - بشكل عام، يكون العامل حوالي 15-25% من العمر المخطط له، ولكن فقط إذا كان مخطط الشبكة يسمح بذلك. لن يحقق المحول الكبير جدًا أي ربح.
كأحد الأمثلة على استخدام محطات 35/10.5 kV، يمكن القول إن المحول بقوة 10MVA سيكون كافيًا لمدينة بها حوالي 8000-15000 عائلة أو صناعة صغيرة.
| التصنيف (35/10.5kV) | الحمل النموذجي المخدم | التطبيق النموذجي |
|---|---|---|
| 15 MVA | 2000-5000 أسرة أو صناعات صغيرة | محطات ريفية، مصانع صغيرة |
| 3 MVA | 4,000–8,000 أسرة | محطات فرعية للبلديات |
| 10 م.ف.أ | 8,000–15,000 أسرة / صناعة متوسطة الحجم | المحطات الفرعية الحضرية |
| 20 م.ف.أ | 15,000–30,000 أسرة | التوزيع الحضري |
| 5 MVA | 30,000+ أسرة / مجمع صناعي كبير | محطات فرعية رئيسية |
تؤثر عوامل الحمل والسيناريوهات النمو على هذه الأرقام، وهي أداة تخطيط، وليست بديلاً عن دراسة الحمل.
يتم استخدام محول بقدرة 31.5 MVA في منطقة حضرية كبيرة أو منشأة صناعية. المحول التوزيعي النموذجي عند 35/0.4 كيلوفولت لديه سعة تتراوح بين 400 إلى 1,000 كيلوفولت أمبير حسب المنطقة، بما يتماشى مع نظرية دراسات الحمل التي تم اعتبارها بالفعل مستوى واحد أدنى.
الموقع في هيكل الشبكة
يُرى مكان المحول 35 كيلوفولت في هيكل الشبكة بشكل أفضل كجدول:
| طبقة الجهد | المعدات النموذجية | الوظيفة |
|---|---|---|
| نقل 220/110 كيلوفولت | محولات الطاقة الكبيرة 63–400 MVA | نقل كبير على مسافات طويلة |
| نقل فرعي 110/35 كيلوفولت | محولات الطاقة 20–63 MVA | تغذي شبكة 35 كيلوفولت الإقليمية |
| توزيع 35/10 كيلوفولت | محولات مغمورة بالزيت 3.15–31.5 MVA | تخفض للموصلات 10 كيلوفولت |
| 10/0.4 كيلوفولت الميل الأخير | محولات التوزيع 50–2,000 كيلوفولت أمبير | الخطوة النهائية إلى جهد المستهلك |
مستوى جهد 35/10 كيلوفولت يعمل كنقطة “الجذع” للتوزيع. كما أنه النقطة التي تصبح فيها الشبكة شعاعية، حيث تقل مناطق الحماية، وحيث تلتقي تنظيم الجهد بفرصة نهائية قبل أن تزود الموصلات الأحمال إلى المحولات الخارجية. وهذا هو السبب أيضًا في أن فشل المحول 35 كيلوفولت يتردد صداه على نطاق واسع؛ فهذا هو الجذع، وكل ما يتبع ذلك يفقد الإمداد.
| التصنيف | فقدان بدون حمل (إرشادي) | خسارة الحمل (دليل) | الكفاءة عند الحمل الكامل |
|---|---|---|---|
| 15 MVA | ~4.5 كيلووات | ~20 كيلووات | >99.2% |
| 10 م.ف.أ | ~10 كيلو واط | ~50 كيلووات | >99.4% |
| 20 م.ف.أ | ~18 كيلووات | ~95 كيلووات | >99.4% |
| 5 MVA | ~22 كيلووات | ~140 كيلووات | >99.5% |
العلامات التجارية الرائدة ونطاقات الأسعار
يتم خدمة سوق 35 كيلوفولت من قبل كل بيت محولات رئيسي. الأسعار التمثيلية FOB لمحولات الطاقة 35/10.5 كيلوفولت:
| العلامة التجارية | الأصل | سعر 3.15 MVA | سعر 10 MVA | سعر 31.5 MVA |
|---|---|---|---|---|
| هيتاشي للطاقة | اليابان/عالمي | $38,000–$52,000 | $55,000–$82,000 | $130,000–$200,000 |
| ABB | سويسرا/عالمي | $35,000–$48,000 | $52,000–$78,000 | $130,000–$190,000 |
| سيمنز للطاقة | ألمانيا/عالمي | $34,000–$47,000 | $50,000–$75,000 | $125,000–$185,000 |
| شنايدر إلكتريك | فرنسا/عالمي | $32,000–$44,000 | $48,000–$72,000 | $120,000–$175,000 |
| توشيبا / هيونداي | اليابان/كوريا | $30,000–$42,000 | $46,000–$68,000 | $110,000–$170,000 |
| شركة جيانغسو سوبين للطاقة الكهربائية | الصين | $18,000–$30,000 | $28,000–$48,000 | $65,000–$110,000 |
الفروق في الأسعار تعكس عمق الهندسة، وقدرة المراقبة لخدمة الميدان، ومخاطر العلامة التجارية لكل مصنع ذو معنى ولا تمثل زيادة بسيطة. تحمل الشركات المصنعة الأكثر شهرة معها عقودًا من الأدلة على الفشل، والعديد من اختبارات النوع، وخدمات قطع الغيار العالمية. قد تقبل شركات المرافق التي تعتمد على تركيب حرج، ولكن فردي، السعر المرتفع. مع التركيبات ذات الحجم الكبير حيث تتوفر الخدمة المحلية، تقدم الكيانات من الصين ما يعادل اختبار IEC 60076 بأسعار أقل من 40-50%.
شركة جيانغسو سوبين للطاقة الكهربائية هي شركة من الصين تبيع المحولات الغاطسة في الزيت بجهد 35kV من 3.15 MVA إلى 31.5 MVA، بما في ذلك النماذج 35/10.5kV، 35/0.4kV، والمحولات ثلاثية اللفائف وفقًا لمعيار IEC 60076. لقد جلبت سوبين منتجاتها إلى آسيا وأفريقيا والشرق الأوسط وأمريكا الجنوبية لدعم شركات المرافق ومقاولي EPC بمستوى الخسائر القياسي والمخصص جنبًا إلى جنب مع تقارير اختبار قبول المصنع المعنية. سوبين خيار جيد لمخططي المرافق الذين يحتاجون إلى محولات 35kV ضمن الميزانية ووفقًا لمعايير IEC. تفاصيل المنتج والشهادات موجودة على subian-electric.com.
كيفية الحصول على محول 35kV
- تأكد من أن المواصفات تقضي على أي غموض. قدم تفاصيل حول نسبة الجهد، والتصنيف، والممانعة، ومجموعة الاتجاه، وفئة الخسارة، ومستوى الصدمة، ونطاق التوصيل، وطريقة التبريد والمعيار المعمول به (IEC أو IEEE). يشير الغموض إلى العرض الأكثر تكلفة بدلاً من الأفضل.
- تحليل التكلفة الإجمالية للملكية. ضع في اعتبارك تأثير خسائر عدم التحميل وخسائر الحمل على تعريفتك واحسب ذلك لفترة تتراوح بين 20-25 عامًا. فرق $10 kW في خسائر عدم التحميل يترجم إلى $7,000–8,700 سنويًا بناءً على $0.08 إلى $0.1 لكل كيلوواط ساعة.
- قدم نتائج الاختبار. اطلب تقرير الاختبارات الروتينية لكل وحدة وتقرير اختبار النوع للتصميم (بما في ذلك ارتفاع درجة الحرارة، والصدمة الكهربائية، والقدرة على تحمل الدائرة القصيرة).
- تشمل الفحوصات من طرف ثالث. في حالة الطلبات التصديرية، يتم تقييم تدقيق المصنع أو اختبار الشهادة في نقطة الاحتجاز الحرجة عند 1-2% من الطلب ويجنب المفاجآت المتعلقة بالجودة.
- ناقش اللوجستيات. وحدة 10 MVA تزن حوالي 25 طن ويمكن نقلها على شاحنة قياسية بينما وحدة 31.5 MVA تزن تقريبًا 50-60 طن وتتطلب مسح الطريق وتخطيط الرافعة.
- اعتبر قطع الغيار والخدمة. تحدث عن مرحل بوخولز، والحشوات، والمجففات، وقطع الغيار للموصل المتغير أثناء عملية الطلب جنبًا إلى جنب مع التزام الخدمة من الشركة المصنعة.
التشغيل والعناية
يتم مراقبة عمر المحول 35kV من خلال التدابير الروتينية الأربعة التالية للصيانة:
- تحليل الزيت السنوي: DGA وفقًا لـ IEC 60599 وقوة العزل وفقًا لـ IEC 60422 (>50 kV/2.5mm لهذه الفئة في التشغيل) بما في ذلك تقييم الماء، والحموضة، وtan delta.
- الفحص البصري ربع السنوي: تحقق من هلام السيليكا في المجفف، مستوى الزيت، التسريبات، التآكل، وإدارة النباتات للمشعاع والخزان.
- خدمة الموصل المتغير: للالتزام بجدول تصنيع OLTC. في معظم الحالات، يجب أن يكون حوالي 50,000-100,000 لأنواع المقاومات المغمورة بالزيت في التشغيل.
- مراقبة درجة الحرارة: يجب متابعة درجات حرارة الزيت العلوي والملفات وفقًا لمنحنيات تحميل IEC 60076-7 وفي حالة مراقبة النقاط الساخنة.
إن تنفيذ هذه الروتينات يظهر أنه قادر على ضمان زيادة العمر التصميمي للمحول من 25 عامًا إلى أكثر من 30 عامًا. يمكن تفسير معظم حالات فشل المحولات أثناء الخدمة بالتغيرات الصغيرة التي تمر دون ملاحظة: زيادة نسبة الغاز، انخفاض قوة عزل الزيت، أو تسرب الختم.
الأسئلة المتكررة
كم يكلف محول 35kV؟
تكلف وحدات الطاقة 35/10.5kV في المتوسط $18,000–$30,000 (3.15 MVA)، $28,000–$48,000 (10 MVA)، و$65,000–$110,000 (31.5 MVA) وفقًا لمورد المنتجات المصنعة في الصين. تميل أسعار المنتجات من الشركات المصنعة الأوروبية واليابانية إلى أن تكون أعلى بنسبة 50–80% لنفس التصنيف. علاوة على ذلك، تختلف تكلفة الوحدات وفقًا للخسائر، ونوع الموصل المتغير، أو الملحقات.
ما هي المقاومة القياسية لمحول 35/10.5kV؟
عادةً ما تكون 7-8%. القيمة الدقيقة تعتمد على مستوى الدائرة القصيرة للشبكة والسعة المقدرة لمعدات التبديل. القيمة القياسية هي 7.5% للمحولات التوزيعية و8% للمحولات ذات السعة الأكبر، زائد/ناقص 7.5% وفقًا لـ IEC 60076-1.
هل يمكن استخدام محول 35kV في أنظمة 33kV؟
ليس كما هو. يمكن إعادة تصميم المحولات 35kV تقريبًا دائمًا لتناسب مستوى 33kV، ولكن هناك اختلافات في مستويات العزل، واختبارات النبض، ونطاقات التوصيل. 33kV هو المعيار في دول الكومنولث والخليج، بينما 35kV هو المعيار في الصين ومعظم أوروبا. حدد دائمًا جهد نظامك واحصل على التصميم الأنسب.
كيف أعرف إذا كنت بحاجة إلى موصل متغير تحت الحمل؟
إذا كنت تستخدم جهد حافلة 35kV أو 10kV وحوالي ±2.5% الذي يتم تجربته خلال العمليات العادية - عادةً في حالة التغذيات الطويلة، وتغير الأحمال الصناعية، والشبكات الضعيفة - وعليك دفع المزيد مقابل وجود مثل هذه القضبان، في هذه الحالة، يعني أن OLTC يمكن أن يكون مفيدًا. في الحالات التي لا توجد فيها تقلبات في التيار أو الحمل، يكفي استخدام التوصيلات الثابتة مع ±2 × 2.5%.
ما هي العمر الافتراضي النموذجي لمحول 35kV؟
تتراوح الصيانة الروتينية من 25 إلى 35 عامًا. يتأثر عمر العزل بدرجة حرارة النقاط الساخنة (كل 6K فوق التصميم يقلل تقريبًا من عمر الورق إلى النصف)، وجودة الزيت، وطريقة التحميل. العاملان الرئيسيان اللذان يؤثران على توقعات العمر هما DGA السنوي والحفاظ على الحمل وفقًا لإرشادات IEC 60076-7.
المراجع
- IEC 60076-1: محولات الطاقة - عام — التصنيفات، السحب، ارتفاع درجة الحرارة، ومتطلبات الاختبار لمحولات الطاقة.
- IEC 60076-3: مستويات العزل، اختبارات العزل والمسافات الخارجية في الهواء — يحدد مستوى النبض 170 kVp لفئة 35kV.
- IEC 60076-5: القدرة على تحمل الدائرة القصيرة — التحقق من تصميم الدائرة القصيرة لمحولات الطاقة 35kV.
- IEC 61936-1: التركيبات الكهربائية التي تتجاوز 1 كيلو فولت تيار متردد. — متطلبات التركيب لمعدات محطة 35kV.
- IEEE C57.12.00: محولات التوزيع والطاقة المغمورة في السائل — متطلبات أمريكا الشمالية المعادلة لـ IEC 60076.
- محفظة محولات Siemens Energy — مرجع لعروض محولات 35kV من الدرجة المرفقية.
- الموقع الرسمي لشركة جيانغسو سوبين للطاقة الكهربائية — مجموعة منتجات المحولات المغمورة بالزيت 35kV وتفاصيل الشهادات.
الخاتمة
يمثل المحول المغمور بالزيت 35kV جوهر الشبكة. إنه الأصل الذي تحدث فيه قرارات التكلفة والحماية والجهد، حيث تؤثر الأعطال على آلاف العملاء. ستصبح المواصفات الصحيحة المتعلقة بمحول مثل تصنيفه، وفئة الفقد، والممانعة الخيار الهندسي الأكثر أهمية للموزع.
النقاط الرئيسية:
- يمثل 35kV نقطة الانتقال بين خطوط النقل وتوزيع التكلفة النهائية ويعمل ضمن منطقة تمتد لمئات الكيلومترات.
- في هذا المستوى، تشمل المواصفات القياسية 170 kVp نبضة، و7-8% من الممانعة، و65K من الارتفاع.
- السعر التقريبي لوحدة صينية هو $18000-110000 FOB اعتمادًا على فئتها.
إذا كنت تبحث عن محولات 35kV لمشروع محطة أو صناعي،, شركة جيانغسو سوبين للطاقة الكهربائية توفر وحدات مغمورة بالزيت معتمدة من IEC 60076 عبر نطاق 3.15–31.5 MVA بأسعار مناسبة للتصدير. راجع النطاق واطلب شهادات الاختبار في subian-electric.com.