أولئك المهندسون الذين شاركوا في مناقصات المحولات سيشهدون كيف يشعرون عند مقارنة عرضين من حيث المظهر، بينما هما مختلفان تمامًا من حيث الجودة: درجة الفولاذ الأساسي، تصميم اللف، التثبيت والعزل. اتصال المحول دلتا-واي هو جزء فقط من العمل المنجز. ما هو مهم أيضًا هو الطريقة التي يتم بها بناؤه. تشرح الورقة الحالية جميع ميزات البناء للمحولات دلتا-واي، مثل تخطيط القلب واللف، ترتيب البوشينغ، محولات التغيير، نظام التبريد وتصميم الخزان، مما يسمح للمرء بالحصول على فكرة عن العرض المقدم.
الإجابة على هذا السؤال هي كما يلي. يتكون المحول دلتا-واي من ثلاثة لفات عالية الجهد متصلة بنمط دلتا وثلاث لفات منخفضة الجهد متصلة بنمط واي مرتبة بشكل مت concentric حول قلب مصنوعة من فولاذ السيليكون الموجه. يتضمن المحول أيضًا نقطة محايدة واحدة منخفضة الجهد، وثلاث بوشينغ عالية الجهد، وأربعة أطراف منخفضة الجهد، ومحول تغيير موصل خارج الدائرة/تحت الحمل، ونظام التبريد (نوع الزيت يستخدم ONAN/ONAF والنوع الجاف يستخدم AN/AF). تشمل أفضل ميزات البناء التثبيت المحكم لزوايا القلب المقطوعة، وحجم التثبيت المحوري والشعاعي لقوى الدائرة القصيرة، والعزل المصنف لـ BIL (جهد الصدمة الناتج عن البرق) من فئة الجهد المطلوبة، وعملية التجفيف بالفراغ.
نظرة عامة على البناء
يتكون المحول دلتا-واي من جزئين، الجزء النشط وجزء الغلاف. الجزء النشط مصنوع من مجموعة القلب واللف التي تتكون من قلب محول ثلاثي الساقين (قد يتطلب تطبيق الطاقة الأكبر استخدام محول بخمس ساقين)، بالإضافة إلى الثلاث لفات عالية الجهد المتصلة بنمط دلتا وثلاث لفات منخفضة الجهد المتصلة بنمط واي مع محول التغيير وعزل الأسلاك. الغلاف إما مصنوع من خزان (في حالة المحول المغمور بالزيت) مع مشعات تبريد أو زعانف، بوشينغ، نظام حفظ الزيت، وأجهزة الحماية، أو من هيكل مهوى مع أطراف (في حالة المحولات الصلبة). في المحولات المغمورة بالزيت، يتم تجفيف الجزء النشط بالفراغ ونقعه في زيت معدني يقوم بوظيفة العزل والتبريد. في المحولات الجافة، يتم صب اللفات في الإيبوكسي بالفراغ مما يلغي تمامًا استخدام نظام الزيت. يتم إجراء اتصالات دلتا وواي في المحول وخارجيًا، حيث تكون ثلاث بوشينغ عالية الجهد فقط وثلاث أطراف منخفضة الجهد مع نقطة محايدة أو أربعة أطراف منخفضة الجهد مرئية على الجانب المنخفض الجهد.
| المكون | البناء النموذجي | الوظيفة |
|---|---|---|
| القلب | شرائح GOES، زوايا مقطوعة، مقطع عرضي متدرج | مسار تدفق منخفض الفقد |
| لف منخفض الجهد (واي) | نحاس، ملف حلزوني أو طبقة، موضع داخلي | يحمل تيار منخفض الجهد، يوفر نقطة محايدة |
| لف عالي الجهد (دلتا) | نحاس، ملف طبقة أو قرص، موضع خارجي | يحمل جهد الخط، يشكل حلقة دلتا |
| حواجز العزل | ورق السليلوز / إيبوكسي، بحجم BIL | تحمل العزل |
| محول التغيير | خارج الدائرة ±2×2.5%، أو OLTC | ضبط نسبة الجهد |
| خزان / غلاف | فولاذ ملحوم، محكم أو حافظ (زيت)؛ هيكل مهوى (جاف) | حماية، تبريد، احتواء الزيت |
النواة: درجة الصلب، الوصلات، والتثبيت
العامل الأكبر عندما يتعلق الأمر بفقدان الطاقة وإنتاج الضوضاء هو جودة النواة. النوى الحديثة مصنوعة من الصلب السيليكوني الموجه (GOES) المصنوع في درجات مثل 27ZH95 أو 23ZH85 أو أيضًا من المعدن غير المتبلور لتحقيق كفاءة أفضل. تُظهر الدرجة نوع الصلب المستخدم وتحدد مدى سمك الصلب وكفاءة الفقد حيث يعني الرقم الأقل فقدانًا أقل في كيلوغرام واحد. تحتوي الصفائح على قطع مائل على طول الحواف، مما يقلل من درجة الفقد والتيار الناتج عن الزوايا. يجب أيضًا تجميع الصفائح بطريقة تشبه الشكل الدائري لتقليل المساحة المشغولة أثناء لفها. المرحلة النهائية هي التأكد من تثبيت النواة بالطريقة الصحيحة. يمكن أن تكون النواة فضفاضة جدًا وتسبب اهتزازات، أو مشدودة جدًا مما يتسبب في تلف العزل.
اللفات: ترتيب دلتا وواي
يتم وضع اللفات في أنماط متحدة المركز على كل من الأطراف: اللفات ذات الجهد المنخفض (LV) تقع الأقرب إلى النواة، بينما يتم وضع اللفات ذات الجهد العالي (HV) في الخارج مع حواجز عازلة في الاتجاه المحوري والشعاعي حسب فئة الجهد. عادةً ما تكون اللفة ذات الجهد المنخفض، التي تتكون من الوصلات المحايدة ووصلات الواي، في شكل حلزوني أو ملفوف بالطبقات من النحاس (أو الألمنيوم في النماذج ذات التكلفة المنخفضة)، بينما تقع اللفة ذات الجهد العالي في أشكال ملفوفة بالطبقات أو ملفوفة على شكل أقراص مصنوعة من النحاس. يتم عمل وصلة دلتا لربط اللفات ذات الجهد العالي معًا. الحلقة هي مسار التيار للتوافقي الثالث والتيار الصفري. تربط وصلة الواي بين الأطراف الثلاثة للفة ذات الجهد المنخفض مع نقطة محايدة مشتركة متصلة بالطرف المحايد. المادة المستخدمة في اللف مهمة حيث أن النحاس لديه مقاومة أقل وقوة أفضل في الدائرة القصيرة مقارنة بالألمنيوم بنفس المقطع العرضي، على الرغم من أن التكاليف تتراوح من 10% إلى 20% أكثر في الجزء النشط.
نظام العزل وBIL
العزل يسمح للجهاز بتحمل الارتفاعات المفاجئة في الجهد، وجهد تردد الطاقة، والنبضات الناتجة عن البرق. الوحدات المعزولة بالزيت تستخدم أوراق السليلوز الملتفة حول موصلاتها كحواجز؛ حيث يتم نقعها في زيت معدني. بالمقابل، الوحدات من النوع الجاف تستخدم مواد عازلة مصنوعة من الزجاج المشبع بالإيبوكسي أو الميكا. المعامل الرئيسي للعزل يسمى BIL (مستوى العزل الأساسي) والذي يمثل الحد الأقصى للجهد النبضي المطلوب لعمل الآلة بشكل صحيح. يعتمد BIL على فئات الجهد: BIL للوحدات المصنفة للعمل عند 12 كيلوفولت يساوي 95 كيلوفولت، والنظام المصنف لـ 24 كيلوفولت يحتاج إلى BIL لا يقل عن 125-170 كيلوفولت، بينما BIL المطلوب للأنظمة المصنفة لـ 36 كيلوفولت يمكن أن يكون بين 170 كيلوفولت و250 كيلوفولت. المسافات بين لفات الجهد المنخفض والجهد العالي، ومسافات الزحف للبوشينغ، والعزل عند حواف الملفات تلبي متطلبات BIL. ومع ذلك، قد تمر الأجهزة المبنية باستخدام عزل رديء الاختبار الروتيني، على الرغم من أنها قد تفشل في اختبار النبض، لذا تشمل الاختبارات العازلة الموصوفة في IEC 60076-3 اختبارات النبض لجميع الوحدات التي يمكن أن تتحمل مستوى العزل المحدد.
| جهد النظام العالي | متطلبات BIL النموذجية | اختبار تردد الطاقة النموذجي |
|---|---|---|
| فئة 12 كيلوفولت | 95 كيلوفولت | 28 كيلوفولت |
| فئة 17.5 كيلوفولت | 125 كيلوفولت | 38 كيلوفولت |
| فئة 24 كيلوفولت | 125–170 كيلوفولت | 50 كيلوفولت |
| فئة 36 كيلوفولت | 170–250 كيلوفولت | 70 كيلوفولت |
| فئة 52 كيلوفولت | 250–325 كيلوفولت | 95 كيلوفولت |
الخزان، البوشينغ، والمحطات
الخزان المغمور بالزيت هو حاوية معدنية، إما مزودة بعنصر حفظ ملحوم ومؤشر مستوى السائل أو محكم الإغلاق مع وسادة غاز. يحتوي الخزان على بوشينغ عالي الجهد، بوشينغ منخفض الجهد، محول التوصيل، مؤشر درجة حرارة الزيت، صمام تخفيف الضغط، بالإضافة إلى صمامات التصريف والعينة. يتم استخدام جدران مموجة على شكل سهم، ومشعات تبريد إضافية، وألواح زعانف لتبريد الزيت. يتطلب البناء السليم للخزان لحام اللحامات الحرجة بالكامل. يجب أن يتم تنظيفه بالرمل وطلاؤه بطبقة حماية جيدة. أخيرًا، يجب اختبار الخزان فيما يتعلق بالضغط الداخلي لتأكيد إحكامه.
محولات التوصيل: خارج الدائرة وعلى الحمل
يقوم محول التوصيل بتغيير نسبة اللفات للتعامل مع تقلبات الجهد في الشبكة. تأتي معظم محولات دلتا-واي للتوزيع مع محول توصيل خارج الدائرة مع +/-2 x 2.5%، والذي يمكن تشغيله فقط عندما يكون المحول مطفأ. هذه الآلية هي مجرد آلية بسيطة وموثوقة تحتوي على علامات واضحة لمواقع مختلفة. المحولات الأكبر أو تلك التي تعمل في شبكات غير مستقرة، مزودة بمحولات توصيل تحت الحمل (OLTC)، والتي تغير التوصيل تحت الحمل عبر غرفة قوس في الزيت (في حالة الوحدات المملوءة بالزيت). هذه الآلية أكثر تعقيدًا عادةً وتزيد السعر بمقدار 10-25% وتتطلب بعض الصيانة. في أنظمة دلتا-واي، تكون التوصيلات عمومًا مرتبطة بلف الجهد العالي دلتا، الذي لديه تيار أقل وواجب تبديل أكثر ملاءمة.
تصميم نظام التبريد
كمية التيار التي يمكن للجهاز حملها دون تجاوز الحدود المسموح بها لدرجة الحرارة تعتمد على التبريد. تستخدم الأجهزة المبردة بالزيت طريقة ONAN حيث يتداول زيت التبريد عن طريق الحمل الحر من خلال القضبان أو الزعانف. فوق مستوى تحميل معين، يتم استخدام التبريد القسري (يسمى ONAF). تسمح هذه الطريقة بقدرة تتراوح بين 20-33 %. تم تصميم ارتفاع درجة حرارة هذا النوع من المعدات ليكون حوالي 60-65 كلفن مع درجة حرارة بيئة العمل 40 درجة مئوية. بالنسبة للأجهزة من النوع الجاف، يتم التبريد إما بواسطة الهواء الطبيعي (AN) أو الهواء القسري (AF) حيث يتم الحفاظ على فئة درجة حرارة معينة لتوفير التبريد.
| فئة التبريد | الوصف | تأثير السعة | الاستخدام النموذجي |
|---|---|---|---|
| أونان | مغمور بالزيت، الحمل الحر | تصنيف لوحة الاسم | توزيع قياسي |
| أوناف | مروحات هواء قسري مغمورة بالزيت | +20–33% | عامل تحميل مرتفع، مواقع حارة |
| أوفاف | زيت وهواء قسري | +40–60% | تصنيفات طاقة أكبر |
| أن | نوع جاف، هواء طبيعي | تصنيف لوحة الاسم | التركيبات الداخلية |
| أف | نوع جاف، هواء قسري | +20–30% | تحميل ذروة داخلي |
كيف يؤثر البناء على الأداء والموثوقية
| ميزة البناء | تأثير على الأداء |
|---|---|
| قلب GOES عالي الجودة، وصلات مائلة | انخفاض فقدان الحمل الخالي والتيار المغناطيسي |
| لفائف نحاسية، حجم موصل صحيح | انخفاض فقدان الحمل، قوة أفضل في الدائرة القصيرة |
| دعم شعاعي ومحوري محكم | يتحمل قوى الدائرة القصيرة دون حركة لفائف |
| فواصل عزل مناسبة وتجفيف | يجتاز اختبارات النبض، لا فشل في التفريغ الجزئي أثناء الخدمة |
| تجفيف بالفراغ وامتصاص الزيت | يزيل الرطوبة، يمدد عمر العزل |
| حماية من التآكل على الخزان | عمر خدمة طويل في الأجواء الساحلية والصناعية |
يتم تأكيد إعداد الترتيب خلال الاختبار - النسبة، مجموعة المتجهات بالإضافة إلى إزاحة الطور تظهر صحة ترتيب اتصال دلتا-واي. ومع ذلك، فإن الكفاءة على المدى الطويل هي نتيجة التصميم القوي للترتيب: تسبب عملية الدائرة القصيرة تأثير دائرة قصيرة، وهو أقوى بمئات المرات من وزن اللفائف، وفقط الدعم الصحيح يجعل من الممكن الاستمرار في استخدام المحول بعد حدوث عطل.
كيفية تقييم جودة البناء عند الشراء
- استفسر عن نوع مادة القلب وقياسات فقدان الحمل الخالي المضمونة بناءً على تقرير الاختبار للتحقق من الأسعار المقدمة.
- تحقق من نوع مادة التوصيل. سواء تم استخدام النحاس أو الألمنيوم، فإن له تأثيرًا على الفقد، وتصنيفات الدائرة القصيرة وتكاليف التشغيل؛ لذا، تحتاج إلى معرفة مقطع الموصل وكثافة التيار.
- تحقق من أن تصميم تحمل الدائرة القصيرة يتوافق مع IEC 60076-5، مع حسابات أو نتائج اختبار للحالات المعيبة المذكورة.
- افحص مستوى العزل. تأكد من أن BIL يتطابق مع فئة الجهد الخاصة بك وأن اختبار النبض مدرج في اختبارات التصميم.
- تحقق من الرسومات الخاصة بتكوينات اللف، والتقوية، وهيكل الخزان وتخطيط البوشات في تخطيط المعدات قبل الإنتاج.
- تأكد من أنك قد رأيت الاختبارات. لمشاريع ذات أهمية عالية، اطلب اختبارات روتينية مشهودة أو فحص من طرف ثالث - جاهزية المقاول الذي يرسل إشارة جودة.
العلامات التجارية الرائدة ونطاقات الأسعار
| العلامة التجارية | الدولة | قوة البناء | نطاق السعر الإرشادي (US$) |
|---|---|---|---|
| ABB | سويسرا/السويد | تصميم ناضج، نطاق اختبار كامل | $4,000–$60,000 |
| سيمنز | ألمانيا | بناء متوافق مع IEC | $3,500–$55,000 |
| شنايدر إلكتريك | فرنسا | خبرة الراتنج المصبوب من النوع الجاف | $3,000–$45,000 |
| هيتاشي للطاقة | سويسرا | الأجزاء النشطة من الدرجة المخصصة للمرافق | $4,500–$70,000 |
| إيتون | الولايات المتحدة الأمريكية | بناء توزيع في أمريكا الشمالية | $2,500–$42,000 |
| شركة جيانغسو سوبين للطاقة الكهربائية | الصين | بناء شفاف، بناء مخصص | $3,000–$45,000 |
الأسعار تشير إلى تصنيفات التوزيع وتعتمد على درجة القلب، الموصل، BIL، والمرفقات. تضع ABB وSiemens وSchneider Electric وHitachi Energy وEaton المرجعية للبناء ولديها رسومات وإجراءات اختبار عادلة. تلبي شركة Jiangsu Subian Electric Power Co., Ltd احتياجات المشترين الذين يتطلبون نفس طريقة البناء بسعر أقل - محولات دلتا-واي المصنعة وفقًا لمواصفات IEC 60076 باستخدام قلوب عالية الجودة موجهة حبيبيًا، لفات نحاسية، وصلات مائلة، وتخضع لاختبارات كاملة في المصنع تشمل اختبارات روتينية مثل النسبة، مجموعة المتجهات، المقاومة، الخسائر، الأداء العازل، وقادرة على ترتيب اختبارات أو تفتيشات مشهودة من طرف ثالث. تقدم Subian رسومات وأوراق اختبار لا تقدر بثمن تقدم تحليلًا مفصلًا لجودة البناء، وهو ما يحتاجه العميل لمقارنة مصنع صيني مع مصنع أوروبي. انظر القدرة التصنيعية على موقع شركة Subian Electric.
الأسئلة المتكررة
لماذا يتم استخدام الفولاذ السيليكوني الموجه حبيبيًا في قلوب المحولات؟
يسمح معالجة الفولاذ الموجه حبيبيًا بأن تكون له خصائص مغناطيسية من الدرجة الأولى في اتجاه واحد - اتجاه الدرفلة. عند تصميم المحولات، يقوم المهندسون بتوجيه الطبقات بطريقة تجعل تدفق المجال المغناطيسي عموديًا على ذلك الاتجاه، مما يؤدي إلى تقليل كبير في تيار التحفيز وخسارة عدم التحميل مقارنة باستخدام الفولاذ غير الموجه. تساعد الوصلات المائلة المنفذة بشكل صحيح، بالإضافة إلى التثبيت المحكم، في الكفاءة وتقليل الضوضاء.
كيف يبدو بناء Dyn11 جسديًا؟
يتم ترتيب لفات الجهد العالي الثلاثة في تشكيل دلتا مغلقة داخل الخزان، بينما تشترك لفات الجهد المنخفض الثلاثة في اتصال محايد، يتم توصيله للخارج ليؤدي إلى طرف رابع في الخارج. بمجرد رؤية اللفة من الخارج، يُلاحظ أن ثلاثة موصلات جهد عالي وأربعة أطراف جهد منخفض (ثلاثة خطوط ومحايد) مرئية. ترتيب اللف على كل شخص هو LV- داخلي وHV- خارجي، حيث يقع مفتاح التغيير في جانب الجهد العالي.
هل محولات دلتا-واي مغمورة بالزيت أم من النوع الجاف؟
كلاهما. تستخدم محطات توزيع الهواء الطلق أنظمة مغمورة بالزيت بسبب قوتها وكفاءتها بينما تفضل الأنظمة الداخلية، تحت الأرض والحساسة للنيران أنظمة راتنجية جافة. يبقى الاتصال الكهربائي دلتا-واي كما هو في كلا الحالتين باستثناء أنظمة العزل والتبريد.
ما الفرق بين لفات النحاس والألمنيوم في البناء؟
يتمتع النحاس بمقاومة أقل وقوة ميكانيكية أعلى مقارنة بالألمنيوم، وبالتالي فإن الوحدة الملفوفة بالنحاس لديها خسائر أقل وقدرة مثالية على تحمل الدائرة القصيرة بنفس تصنيف السعة. الجزء النشط من مثل هذه الآلة يكلف حوالي 10%–20% أكثر. يُستخدم الألمنيوم في الغالب لأسباب ميزانية في آلات التوزيع، التي يتم فحصها عادةً من حيث تكلفتها الأولية.
هل يمكن لشركة سوبين تقديم رسومات البناء قبل الطلب؟
نعم. تقدم شركة جيانغسو سوبين للطاقة الكهربائية رسومات ترتيب العناصر، ومخططات الاتصال بالإضافة إلى المعلومات ذات الصلة حول المكونات الرئيسية كجزء من اقتراحها الفني، بينما يمكن أيضًا فحص رسومات التصنيع النهائية قبل الإنتاج. في حالة المشاريع الهامة، يمكن للشركة تنظيم مراجعات تصميم قبل الإنتاج والاختبار المشترك.
المراجع
- IEC 60076-1 — المحولات الكهربائية: عام — المعيار الحاكم لتصنيف، وخسائر، ومتطلبات البناء.
- IEC 60076-3 — مستويات العزل والاختبارات العازلة — يحدد متطلبات اختبار BIL والعزل حسب فئة الجهد.
- IEC 60076-5 — القدرة على تحمل الدائرة القصيرة — المعيار للتحقق من تحمل الدائرة القصيرة لبناء الملف.
- NEMA TP-1 — كفاءة الطاقة للمحولات التوزيعية — معيار الكفاءة المرتبط بجودة بناء القلب.
- هيتاشي إنرجي — منتجات المحولات — وثائق مرجعية حول البناء والاختبار من شركة رائدة.
- UL 1561 — معيار سلامة المحولات الجافة — معيار السلامة ذي الصلة ببناء الراتنج المصبوب.
الخاتمة
وفقًا لميزات تصميم المحولات دلتا-واي، فإن الاسم الموجود على اللوحة لا يكشف عادةً عن خصائص مثل الكفاءة، والضوضاء، وتحمل الأعطال، وعمر الخدمة للمحول، بل ميزات البناء لهذا المحول، والتي تشمل درجة فولاذ القلب، الوصلات المائلة، موصل اللف والترتيب، مسافات العزل، التثبيت، الخزان، مفتاح التبديل، والتبريد. عند قراءة مناقصة مع أخذ هذه المعايير في الاعتبار ودخول عملية المناقصة، تصبح العروض قابلة للمقارنة، ليس من حيث السعر، ولكن من حيث الجدارة. يجب اتباع مبدأ طلب دليل اختبار IEC 60076، وإذا لزم الأمر، اختبار مشهود. تم بناء محولات دلتا-واي من قبل شركة جيانغسو سوبين للطاقة الكهربائية من مواد شفافة وتفي بجميع المعايير. راجع رسومات البناء وبيانات الاختبار مع الفريق من خلال الموقع الرسمي قبل الالتزام بمشروعك التالي.