دليل تطبيق المحولات تحت الأرض: حلول أنظمة توزيع الطاقة تحت الأرض

مع تزايد ندرة موارد الأراضي في المناطق الحضرية الأساسية ، التقليدية المثبتة على الأرض والمحولات المثبتة على الوسادة تحديات متزايدة من حيث تواجه محطات التوزيع الفرعية استخدام المساحة، وتكامل المناظر الطبيعية، وحماية السلامة . بالإضافة إلى ذلك، فإن ظروف التشغيل المعقدة مثل ارتفاع درجة الحرارة والرطوبة العالية وتآكل الضباب الملحي وتراكم الصقيع واستقرار الذوبان في مناطق التربة المتجمدة، فضلاً عن تقلبات شبكة الطاقة ، تشكل تحديات خطيرة أمام موثوقية معدات توزيع الطاقة تحت الأرض على المدى الطويل.

الاستفادة من خبرتها الفنية الواسعة في المحولات المغمورة بالزيت, المحولات من النوع الجاف ، ومحولات السبائك غير المتبلورة , شركة Zisheng Electric بتطوير قامت محولات تحت الأرض مصممة خصيصًا للظروف البيئية القاسية . يمكن تخصيص المنتجات وفقًا للمعايير الدولية مثل IEC 60076 وGOST ، مما يوفر حلول توزيع طاقة تحت الأرض موثوقة للغاية لمشاريع البنية التحتية الحضرية والمناطق الخارجية ذات الظروف المناخية الخاصة.

1. تعريف وخلفية تطبيق المحولات تحت الأرض

المحول تحت الأرض هو نوع من معدات توزيع الطاقة تحت الأرض التي تم تطويرها للبيئات الحضرية ذات الموارد الفضائية المحدودة . من خلال تركيب جسم المحول الرئيسي داخل هيكل أساس تحت الأرض ، فإنه يحقق تكامل مصدر الطاقة الموثوق به والاستخدام الفعال للمساحة الحضرية.

يتم تركيبها تحت مستوى سطح الأرض الخارجي ، ولا تشغل هذه المعدات أي مساحة سطحية ويمكن تطبيقها على نطاق واسع على أنظمة الإضاءة وإمدادات الطاقة في مواقع مثل الشوارع الحضرية والطرق السريعة والجسور والأنفاق ومواقف السيارات والمطارات والموانئ ومناطق الجذب السياحي وغيرها من المرافق العامة.

أثناء تطوير المناطق الحضرية الأساسية ، تفرض المراكز التجارية ومرافق النقل والأماكن العامة متطلبات أعلى بشكل متزايد على استخدام المساحة الأرضية . تواجه معدات توزيع الطاقة التقليدية فوق الأرض تدريجيًا تحديات تتعلق باحتلال الفضاء وتكامل المناظر الطبيعية . الضغط الذي تمارسه المحولات التقليدية وغرف التوزيع على الفضاء الحضري واضحًا بشكل متزايد. أصبح

صديق للبيئة كمحول مدمج ، المحول الموجود تحت الأرض يتميز بكفاءة الطاقة، الموثوقية، الأداء العالي، السلامة، وفقدان الطاقة المنخفض . أصبح تطبيقه في تصميم شبكات التوزيع تحت الأرض أحد الاتجاهات المهمة لتطوير شبكات الطاقة الحضرية الحديثة. في بناء الطرق الحضرية والمناطق التجارية والمرافق العامة ، يمكن للمحولات تحت الأرض تقليل أثر المعدات الموجودة فوق الأرض وتحسين التكامل بين مرافق توزيع الطاقة والبيئة الحضرية. مشاريع تطوير البنية التحتية في مناطق مثل الشرق الأوسط وأمريكا الجنوبية وأفريقيا وروسيا بشكل متزايد على هذا النهج التكنولوجي. كما تركز

2. المزايا الأساسية للمحولات تحت الأرض

توفير موارد الأراضي. الجسم الرئيسي للمحول تحت الأرض في يتم تركيب حفرة خرسانية تحت الأرض ، ولا يشغل أي مساحة سطحية. بأخذ التكوين النموذجي كمثال، يشغل محول تحت الأرض غير قابل للاشتعال مغمور بالسائل بقدرة 1250 كيلو فولت أمبير حوالي 6.25 متر مربع؛ تحت الأرض، بينما يشغل الجزء العلوي حوالي 2.3 م⊃2 فقط؛ . بالمقارنة مع المحولات التقليدية المثبتة على الوسادة ، والتي تشغل عادةً حوالي 7.21 م⊃2؛ ، يمكن للمحول تحت الأرض أن يحسن بشكل كبير كفاءة استخدام الأراضي. يمكن استعادة مساحة السطح لاستخدامها كأحزمة خضراء أو مواقف للسيارات أو طرق أو أماكن عامة أخرى.

تعزيز المشهد الحضري. يمكن تصميم الجزء الموجود فوق سطح الأرض من المحول الموجود تحت الأرض كهيكل متكامل يجمع بين اللوحات الإعلانية وخزائن المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المنخفض . يحتوي الجزء الداخلي من العلبة على صندوق توزيع الجهد المنخفض، في حين يمكن تركيب لوحات إعلانية مضيئة على كلا الجانبين لإعلانات الخدمة العامة، أو إرشاد حركة المرور، أو عرض معلومات الطريق . يتماشى هذا التصميم مع المفاهيم البيئية الحضرية الحديثة ويتيح تكاملًا أفضل مع المناظر الطبيعية المحيطة.

تقليل الضوضاء والحماية الكهرومغناطيسية. من خلال تركيب جسم المحول الرئيسي تحت الأرض، فإن المحول الموجود تحت الأرض يقلل بشكل فعال من ضوضاء التشغيل، وخاصة تأثير ضوضاء عدم التحميل في الليل على السكان القريبين. يوفر هيكل الحفرة تحت الأرض أيضًا قدرة التدريع الكهرومغناطيسي.

موثوقية تشغيلية عالية. المحول تحت الأرض يعتمد هيكلًا مغلقًا بالكامل مع معدل حماية يصل إلى IP68 ، مما يسمح بالتشغيل المؤقت أثناء غمره في الماء. تعمل طريقة الاتصال المغلقة والمعزولة بالكامل والمحمية بالكامل على تحسين السلامة التشغيلية وتمكين التطبيق في البيئات القاسية مثل الانهيارات الطينية وظروف الفيضانات.

حماية البيئة وكفاءة الطاقة. المحولات الموجودة تحت الأرض يمكن تجهيز بسبائك غير متبلورة أو صفائح فولاذية من السيليكون المدرفلة على البارد . تستخدم اللفات موصلات نحاسية خالية من الأكسجين ، جنبًا إلى جنب مع تقنيات المحولات الموفرة للطاقة S11/S13/S15 ، مما يحقق خسائر أقل مقارنة بالمنتجات التقليدية.

3. تكوين النظام وهيكله

هيكلًا معياريًا يعتمد المحول تحت الأرض عمومًا من النوع المنفصل ، يتكون من جزأين رئيسيين: مرافق فوق الأرض ووحدة تركيب تحت الأرض.

جسم المحول يتمحور القسم تحت الأرض حول تحت الأرض ، والذي يتم تركيبه داخل حفرة خرسانية مسبقة الصنع أو غرفة أساس المحولات تحت الأرض مسبقة الصنع . يتم تصنيع خزان المحولات باستخدام الفولاذ المقاوم للصدأ أو مواد مقاومة للتآكل تمت معالجتها بعمليات مثل رش الزنك بالغمس الساخن أو طلاء المسحوق ، مما يضمن الختم الكامل ومقاومة التآكل. يدمج الخزان المكونات بما في ذلك البطانات ذات الجهد العالي، ومحطات الجهد المنخفض، ومفاتيح الحمل ذات الجهد العالي، والصمامات الاحتياطية، ومانعات الصواعق الإضافية، وصمامات تخفيف الضغط، وأجهزة التحكم في درجة الحرارة، ومؤشرات مستوى الزيت..

يعتمد القسم الموجود فوق سطح الأرض هيكلًا مدمجًا يجمع بين اللوحات الإعلانية وخزائن المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المنخفض . تحتوي العلبة على صندوق توزيع الجهد المنخفض، في حين يمكن تركيب لوحات إعلانية مضيئة على كلا الجانبين. توجد الخزانات الكهربائية ذات الجهد العالي والجهد المنخفض فوق سطح الأرض وتعتمد تصميمًا هيكليًا مدمجًا.

الأنظمة المساعدة على تشتمل لأساسات الحفرة الجاهزة , الصرف الآلي , نظام التحكم في درجة الحرارة ونظام ونظام التهوية . يتم تركيب حوض تجميع المياه ونظام الصرف الآلي داخل الحفرة تحت الأرض، مما يتيح الصرف التلقائي من خلال أجهزة استشعار مستوى المياه.

4. اعتبارات التصميم والاختيار الرئيسية

مستوى السعة والجهد. نطاق قدرة المحولات تحت الأرض عادة ما يكون من 30 كيلو فولت أمبير إلى 2000 كيلو فولت أمبير . أثناء الاختيار، يجب تحديد سعة المحول ونوعه وفقًا لحجم حمل الطاقة، وخصائص الحمل (تطبيقات الإضاءة أو الطاقة)، ​​وتوزيع المعدات الكهربائية . بالنسبة للأحمال الحثية (مثل المحركات)، يجب مراعاة تيار البدء وتيار التشغيل لضمان مقاومة كافية للصدمات.

الجهد المقنن بشكل عام هو 6kV/10kV على جانب الجهد العالي و 0.4kV على جانب الجهد المنخفض ، بتردد 50 هرتز أو 60 هرتز . مجموعات المتجهات النموذجية هي Dyn11 أو Yyn0.

الحماية والأداء البيئي. يجب أن يصل تصنيف حماية العلبة إلى IP68 ، مما يعني أن المعدات يمكن أن تعمل بشكل طبيعي أثناء غمرها في الماء لفترة معينة. يجب إعطاء الأولوية للمحولات الموفرة للطاقة لتقليل استهلاك الطاقة، ويجب التحكم في مستوى صوت التشغيل أقل من 55 ديسيبل..

وظائف المراقبة الذكية. مع تطور تقنيات الشبكة الذكية ، قامت بعض المحولات الموجودة تحت الأرض بدمج وظائف المراقبة عن بعد وتشخيص الأخطاء. مراقبة لدرجة يمكن لنظام المراقبة الذكي إجراء الحرارة، وقراءة العدادات عن بعد، وأجهزة إنذار ضد السرقة من خلال وحدات الاتصالات اللاسلكية ( GPRS/GSM ). أثناء اختيار المعدات، تركيب محطة مراقبة السلامة الذكية ونظام مراقبة الحرائق الكهربائية . يمكن أيضًا النظر في

5. النقاط الرئيسية للبناء والتركيب

إعداد ما قبل التثبيت. قبل التثبيت، يجب أن يخضع المحول لفحص شامل للتأكد من أن جميع المكونات سليمة وأن مستوى تعبئة الزيت يلبي المتطلبات. يجب أن يكون موقع التثبيت مسطحًا نسبيًا ويقع بعيدًا عن المناطق المعرضة للفيضانات.

بناء الأساس. بعد حفر حفرة الأساس، يجب إزالة جميع الأنقاض، ويجب تصميم الأساس وفقا لأبعاد المحول ووزنه. يجب أن تكون فتحات التهوية الموجودة في الأعلى مصممة بوسائل حماية مقاومة للمطر ومقاومة للماء . تتم معالجة الجدران الجانبية بمواد خرسانية مقاومة للماء لمنع تسرب المياه من جوانب الحفرة. يتم تركيب في قاعدة حاملة خرسانية مقاومة للماء الأسفل، مرتفعة فوق أرضية الحفرة بارتفاع معين، مما يسمح بتدفق أي مياه متسربة إلى قناة الصرف الحلقي أسفل القاعدة ومنع غمر المحول في الماء.

تركيب المعدات. يجب رفع المحول إلى الحفرة الجاهزة باستخدام معدات الرفع، وتأمينها بمسامير الأساس، وتأريضها بشكل صحيح. أثناء التثبيت، يجب فحص الحالة الخارجية للمحول بعناية بحثًا عن أي ضرر وتوثيقها بشكل صحيح.

اتصال الكابل. يجب أن تعتمد الكابلات الواردة والصادرة ذات الجهد العالي والمنخفض الجهد مقاومة للماء ومغلقة بالكامل ومعزولة بالكامل ومحمية بالكامل . طريقة توصيل بعد التثبيت المسبق للصندوق الطرفي ذو الجهد المنخفض بالكابلات، يجب تعديل وحدات الختم وفقًا لقطر الكابل، ويجب تشديد البراغي حتى يتم تحقيق حالة الغلق الكامل.

نظام التأريض. يجب أن يكون موصل التأريض ووصلات التأريض قادرة على تحمل تيارات المقاومة القصيرة والذروة المقدرة لدائرة التأريض. في المناطق ذات مقاومة التربة العالية (مثل صحاري الشرق الأوسط ومناطق معينة في أفريقيا )، يجب تعديل عدد أقطاب التأريض وعمق تركيبها وفقًا لمقاومة التربة المقاسة.

مرجع معايير التصميم. يمكن أن يشير تصميم المحطة الفرعية تحت الأرض إلى المعايير الدولية ذات الصلة ولوائح البلد الذي يقع فيه المشروع.

6. التشغيل والصيانة

التفتيش الروتيني. تتضمن عناصر الفحص التحقق مما إذا كانت لوحة الاسم والعلامات الأخرى سليمة، وما إذا كانت هناك ضوضاء غير طبيعية، وما إذا كانت وصلات الكابلات ذات الجهد العالي بها تسرب للزيت، وما إذا كانت درجة حرارة الزيت ولون الزيت ومستوى الزيت طبيعية.

صيانة دورية.

تشمل الصيانة اختبار مقاومة العزل , وقياس درجة الحرارة بالأشعة تحت الحمراء ومستوى الزيت وإدارة جودة الزيت والتنظيف والفحص. المكونات الرئيسية مثل مبدل الصنبور، وتوصيلات الرصاص، ونظام التأريض الأساسي . يجب فحص واختبار دورية لأداء العزل ، بما في ذلك اختبار الجهد العالي للتيار المستمر واختبار تحمل الجهد الكهربائي للتيار المتردد. يجب أيضًا إجراء اختبارات

إدارة العزل المائي والصرف الصحي.

بعد حدوث الفيضانات أو هطول الأمطار الغزيرة لفترة طويلة أو موسم الأمطار، يجب فحص حالة تراكم المياه داخل الحفرة تحت الأرض. إذا تم العثور على مياه زائدة، يجب تنفيذ إجراءات الضخ والتنظيف على الفور.

التشغيل والصيانة الذكية.

وضع الصيانة الذي يجمع بين 'مركز المراقبة + عملية الفحص' . يمكن اعتماد من خلال نظام إدارة المحولات الذكي ، يمكن تحقيق وظائف التحكم عن بعد، بما في ذلك تشغيل مفتاح الدائرة الرئيسية، والصرف، والتهوية، والتبريد، وغيرها من الوظائف.

7. سيناريوهات التطبيق

المحول تحت الأرض مناسب للتطبيقات النموذجية التالية:

المشاريع البلدية: الطرق الحضرية الرئيسية، أنظمة إنارة الشوارع

مرافق النقل: أنظمة الإضاءة والطاقة للطرق السريعة والجسور والأنفاق والمطارات والموانئ

مناطق اللاندسكيب: مشاريع تحسين الإضاءة الجديدة في الحدائق والمساحات الخضراء والمعالم السياحية والساحات الحضرية

المراكز التجارية: تحسين توزيع الطاقة في المناطق التجارية المزدحمة وشوارع المشاة

المجتمعات السكنية: التطورات السكنية الراقية وأنظمة التوزيع العام الحضرية

مواقع خاصة: مواقف السيارات ومشاريع توسيع الطاقة الكهربائية في القرى الحضرية

8. حالة تطبيق المشروع: مشروع توزيع الطاقة تحت الأرض لمجمع تجاري ساحلي في قطر

لمشروع المجمع التجاري الساحلي في الدوحة، عاصمة قطر ، حوالي تبلغ مساحة البناء الإجمالية 180 ألف متر مربع ، بما في ذلك مركز تسوق راقي، ومباني مكتبية، وفنادق. يقع موقع المشروع في المنطقة الساحلية الأساسية لمدينة الدوحة، وله مساحة محدودة للغاية فوق سطح الأرض. اشترط المالك ألا تشغل معدات توزيع الطاقة مساحة قابلة للتطوير فوق سطح الأرض، ويجب أن تتوافق مع لوائح تصميم المناظر الطبيعية الحضرية.

وتتميز المنطقة بمناخ ساحلي خليجي نموذجي ، حيث يمكن أن تتجاوز درجات الحرارة المحيطة في الصيف 45 درجة مئوية ، بينما تتراوح الرطوبة النسبية بين 80% و90% على مدار العام. يمثل التآكل الشديد بالضباب الملحي تحديًا بيئيًا كبيرًا. بالإضافة إلى ذلك، يتمتع موقع المشروع بمستوى مرتفع نسبيًا من المياه الجوفية، مما يفرض متطلبات أعلى على للمعدات أداء الختم المقاوم للماء .

استناداً إلى ظروف المشروع، قدمنا ​​حلاً كاملاً للمحولات تحت الأرض . تعتمد المعدات غلافًا مغلقًا بالكامل من الفولاذ المقاوم للصدأ مع تصنيف حماية IP68 ، مما يسمح بالتشغيل الموثوق به في ظل الظروف المغمورة. تتم معالجة العلبة برش الزنك الساخن مع طبقات متعددة من الطلاء المضاد للتآكل ، مما يجعلها مناسبة للبيئات الساحلية القاسية ذات الضباب الملحي . تم تجهيز أساس الحفرة تحت الأرض بنظام صرف آلي ونظام التحكم في درجة الحرارة والتهوية . تعمل أجهزة استشعار مستوى المياه على تمكين التحكم التلقائي في الصرف، مما يضمن التشغيل الآمن للمحول في ظل ظروف موسم الأمطار وتقلبات مستوى المياه الجوفية.

معلمات المعدات الرئيسية هي كما يلي: السعة المقدرة 1250 كيلو فولت أمبير ، جانب الجهد العالي 11 كيلو فولت ، جانب الجهد المنخفض 0.415 كيلو فولت ، التردد 50 هرتز ، مجموعة المتجهات Dyn11 ، طريقة التبريد ONAN ، ومعيار التصميم IEC 60076 . يعتمد قلب المحول على فولاذ السيليكون عالي الكثافة الموجه نحو الحبوب ، مع كل من خسائر عدم التحميل وخسائر الحمل التي تلبي متطلبات كفاءة الطاقة من الدرجة الأولى. تم تجهيز المعدات بمحطة مراقبة ذكية ، والتي تمكن من مراقبة درجة حرارة الزيت، وقراءة بيانات حالة التشغيل عن بعد، وتحذيرات الأخطاء من خلال وحدة الاتصال اللاسلكية.

وكانت فترة بناء الحفرة تحت الأرض حوالي 6 أسابيع . وبعد الانتهاء من تركيب المحولات وتوصيلات الكابلات، لم يتبق سوى خزانة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المنخفض وفتحات التهوية المرئية فوق الأرض، في حين تمت إعادة المنطقة المحيطة إلى منطقة خضراء ذات مناظر طبيعية.

اعتبارًا من اليوم، تعمل المعدات بشكل مستمر لأكثر من 24 شهرًا ، وخضعت بنجاح لثلاث فترات صيفية عالية الحرارة والعديد من أحداث هطول الأمطار الغزيرة. لم أي حالات فشل في إيقاف التشغيل بسبب ارتفاع درجة الحرارة أو الرطوبة أو تآكل رذاذ الملح . تحدث بالمقارنة مع المحولات التقليدية المثبتة على الوسادة ، فإن حل المحولات تحت الأرض يقلل من إشغال المساحة فوق الأرض بحوالي 5 أمتار مربعة ، ويلبي تأثير تكامل المناظر الطبيعية متطلبات تصميم المشروع.

9. الاعتبارات والقيود

الصيانة والتفتيش صعبة نسبيا. وبما أن المعدات مثبتة تحت الأرض، فإن الصيانة واستكشاف الأخطاء وإصلاحها تتطلب موظفين محترفين ودعمًا فنيًا، مما يؤدي إلى تكاليف صيانة أعلى نسبيًا.

ارتفاع تكلفة الاستثمار الأولي. يحتوي المحول تحت الأرض على هيكل أكثر تعقيدًا ومتطلبات بناء أعلى، وبالتالي فإن تكلفة الاستثمار الإجمالية قد تكون أعلى من الحلول التقليدية.

يتطلب تبديد الحرارة اهتمامًا خاصًا. تتميز البيئات الموجودة تحت الأرض عمومًا بظروف تبديد حرارة سيئة. مطلوب حلول شاملة مثل تصميم ارتفاع درجة الحرارة المنخفضة ، وتحسين عمليات معالجة الأسطح، وتركيب فتحات تهوية الأساس لمعالجة مشكلات الإدارة الحرارية بشكل فعال.

يجب مراعاة أنظمة العزل المائي والصرف بشكل كامل. يتطلب التصميم المقاوم للماء ونظام الصرف لأساسات الحفرة تحت الأرض تخطيطًا شاملاً وتصميمًا هندسيًا.

10. اتجاهات التطوير وقدرات منتجات Zisheng الكهربائية

مع تزايد المتطلبات للإدارة الحضرية المحسنة والتطور المستمر لتقنيات الشبكات الذكية ، المحولات تحت الأرض نحو الاتجاهات التالية: تتطور

تصميم خالٍ من الزيت - اعتماد تقنيات جديدة مثل المحولات المغمورة بالسوائل غير القابلة للاشتعال للقضاء على مخاطر الحرائق المحتملة؛

التكامل غير المرئي – زيادة تقليل المرافق الموجودة فوق الأرض وتحقيق تكامل أعمق مع البيئة الحضرية؛

التصميم الموجه نحو المناظر الطبيعية - تحسين مظهر الهياكل الموجودة فوق سطح الأرض مع إضافة وظائف عرض المعلومات والاتصالات؛

التصغير - تقليل حجم المعدات من خلال الابتكار التكنولوجي للتكيف مع مساحات التركيب الأكثر محدودية؛

التشغيل الذكي - دمج الوظائف مثل المراقبة عن بعد، وتشخيص الأخطاء، والصرف التلقائي، والتحكم التلقائي في التبريد.

توفر شركة Zisheng Electric حلولاً مخصصة للمحولات تحت الأرض تغطي نطاقات مختلفة من السعة ومجموعات الجهد، وقد تم تصميمها وتصنيعها وفقًا للمعايير الدولية مثل IEC 60076 . بالنسبة للأسواق المستهدفة بما في ذلك الشرق الأوسط وأمريكا الجنوبية وأفريقيا وروسيا ، حيث تكون ظروف التشغيل الخاصة مثل ارتفاع درجة الحرارة والرطوبة العالية والضباب الملحي والتربة المتجمدة والعواصف الرملية شائعة، فقد قمنا بتطوير القدرات التقنية في أداء الحماية من تآكل المعدات الحرارة , وتبديد , وتصميم بدء التشغيل في درجات حرارة منخفضة . تمكننا هذه القدرات من توفير حلول موثوقة لتوزيع الطاقة تحت الأرض تتكيف مع الظروف البيئية المحلية لتوزيع الطاقة في المناطق الحضرية ومشاريع البنية التحتية.

Zisheng Electric - تتمتع بسنوات من الخبرة في مجال أبحاث وتطوير وتصنيع معدات الطاقة. تغطي مجموعة منتجاتنا المحولات من النوع الجاف، , والمحولات المغمورة بالزيت، , ومحولات السبائك غير المتبلورة ، ومعدات المفاتيح الكهربائية . نحن نقدم تصنيعًا مخصصًا وفقًا للمعايير الدولية بما في ذلك IEC 60076 و GOST ، ونخدم الأسواق في جميع أنحاء الشرق الأوسط وأمريكا الجنوبية وأفريقيا وروسيا..

لاختيار مشروع المحولات تحت الأرض والمواصفات الفنية ودعم المشتريات، يرجى إرسال متطلبات مشروعك إلى القنوات الرسمية لشركة Zisheng Electric للحصول على المساعدة الفنية الاحترافية.