ما هي العوامل التي يجب مراعاتها عند تصميم محولات التوزيع في المشاريع الصناعية؟

في المشاريع الصناعية، يتضمن اختيار نوع وتصميم محولات التوزيع أكثر بكثير من مجرد حساب السعة بناءً على جداول الأحمال. إن ظروف الموقع، وخصائص الحمل، وحماية النظام، ومساحة التوسع المستقبلي، وحتى قيود النقل والتركيب تحدد بشكل مباشر ما إذا كان المحول سيعمل بشكل موثوق وخالي من المشاكل خلال العقد القادم أو سيصبح مصدرًا مستمرًا للمشاكل. اليوم، من منظور التطبيق الميداني، سأشرح بالتفصيل العوامل الحاسمة التي تدفع قرارات التصميم حقًا.

1. حساب الحمولة وهامش السعة

تتميز الأحمال الصناعية عادةً بحجم كبير من أحمال الصدم والمصادر التوافقية. يجب أن يتم حساب انخفاض الجهد الناتج عن بدء تشغيل مجموعات المحركات وتقلبات التيار الشديدة من الأفران الكهربائية أو آلات اللحام بهوامش سعة كافية أثناء مرحلة التصميم.

توصيتي هي الحفاظ على عامل تحميل عادي يتراوح بين 65% إلى 75% . بالنسبة لخطوط الإنتاج ذات دورات بدء التشغيل المتكررة، يجب إجراء التحقق بناءً على 'سعة أكبر محرك فردي × مضاعف التشغيل المباشر على الخط + حمل التشغيل المتبقي' . لقد وقعت العديد من الحوادث في الموقع حيث بدت سعة المحول المحسوبة كافية، ومع ذلك تعطل قاطع الدائرة الكهربائية الرئيسي ذو الجهد المنخفض كلما تم تنشيط المعدات الكبيرة. كان السبب الجذري هو الفشل في حساب انخفاض الجهد أثناء بدء تشغيل المحرك.

2. الظروف البيئية ومراجعات التصميم

من المرجح أن يتم التغاضي عن هذا القسم خلال مرحلة تصميم الرسم. لقد شاهدت أكثر من مشروع حيث نصت ورقة مواصفات المحولات على 'ارتفاع أقل من 1000 متر'، لأجد بعد تسليم المعدات أن موقع المحطة على ارتفاع يتجاوز 1500 متر.

يجب الحصول على البيانات البيئية التالية في مرحلة التصميم المبكرة:

• متوسط ​​درجة الحرارة السنوية ودرجة الحرارة القصوى القصوى - تؤثر بشكل مباشر على تصميم تبديد الحرارة وتكوين المروحة

• شروط التهوية في موقع التركيب – سواء كانت التهوية الطبيعية مسموحة أو التبريد القسري للهواء إلزامي

• الارتفاع - يجب مراجعة مستوى العزل وقدرة تبديد الحرارة بواسطة عوامل التصحيح عندما يتجاوز الارتفاع 1000 متر

• خطورة تلوث الهواء - يمكن أن يتسبب الغبار أو الغاز المسبب للتآكل في مصانع الأسمنت ومصانع الكيماويات وورش العمل المعدنية في تآكل كبير للمواد العازلة

• أبعاد مساحة التثبيت - بما في ذلك ممرات النقل والوصول إلى الصيانة وفتحات الرفع، والتي غالبًا ما تفرض قيودًا أقدم من الأبعاد الإجمالية للمحول نفسه

3. مقاومة الدائرة القصيرة والتنسيق مع حماية النظام

تعتبر معاوقة الدائرة القصيرة معلمة أساسية تحدد مستوى تيار الدائرة القصيرة على جانب الجهد المنخفض. يمكن أن يؤدي تحديد قيمة مقاومة أعلى (على سبيل المثال، 6%~8%) إلى الحد بشكل فعال من تيار الدائرة القصيرة وتقليل متطلبات قدرة القطع لمجموعة المفاتيح الكهربائية النهائية، على حساب معدل تنظيم جهد أكبر وانخفاض جهد الخرج تحت الحمل الكامل.

يجب إجراء محاذاة واضحة للمعلمات مع هيئة إمداد الطاقة الأولية في هذه المرحلة: ما هي سعة الدائرة القصيرة في ظل الحد الأقصى لوضع تشغيل النظام؟ هل الحساسية في ظل وضع التشغيل الأدنى تلبي متطلبات الحماية؟ وبدون تأكيد هاتين المجموعتين من البيانات، فإن اختيار المعاوقة لمحول التوزيع هو مجرد تخمين.

4. المفاضلة العملية بين سعة التحميل الزائد ووضع التبريد

منحنى التشغيل الفعلي في المواقع الصناعية ليس مسطحًا بشكل عام - حمولة كاملة أثناء النهار، وحمل خفيف في الليل، وحمل ثقيل مستمر خلال فترات درجات الحرارة المرتفعة في الصيف. لذلك، يجب تحديد مضاعف الحمل الزائد العادي ومدة التحميل الزائد في حالات الطوارئ للمحول في مرحلة التصميم.

من حيث أوضاع التبريد:

• AN (تبريد الهواء الطبيعي) : هيكل بسيط لا يحتوي على استهلاك إضافي للطاقة، ولكنه يتمتع بقدرة تحميل زائد محدودة

• AF (تبريد الهواء القسري) : يعزز قدرة الإخراج بشكل كبير (عادة بنسبة 20% ~ 30%)، ولكنه يزيد من تكاليف التشغيل والصيانة للمراوح

بالنسبة للمستهلكين الصناعيين الذين لديهم إنتاج متواصل على مدار 24 ساعة، فإنني أميل إلى التوصية بالتبريد الهوائي القسري المجهز بمراقبة حالة المروحة. غالبًا ما يُحدث هامش تبديد الحرارة الإضافي خلال أشهر الصيف الحارة فرقًا بين الإنتاج المتواصل والإيقاف بسبب التعثر.

في مشاريع توزيع الطاقة الصناعية التي تشارك فيها شركة Zisheng Electric، نطلب عادةً من العملاء استكمال قائمة الأحمال، وسعة المحرك القصوى، وقدرة الدائرة القصيرة للنظام، ودرجة الحرارة المحيطة، والارتفاع، وأبعاد التثبيت في مرحلة التأكيد الفني قبل الانتهاء من السعة، والمقاومة، ونظام التبريد.

لقد دعمنا ذات مرة مشروع إنتاج الأسمنت بشأن اختيار محولات التوزيع. اعتمد المخطط الأولي محول 2500 كيلو فولت أمبير بناءً على حساب الحمل التقليدي. ومع ذلك، فقد كشف مزيد من التحقق عن بدء التشغيل المركز للمحركات عالية الطاقة على خط الإنتاج. بعد إعادة حساب انخفاض جهد بدء التشغيل، ومقاومة الدائرة القصيرة ومنحنى الحمل، تم تعديل السعة ونظام بدء التشغيل وفقًا لذلك. أدت جولة إضافية من الحسابات في مرحلة اختيار المعدات إلى تجنب إجراء تعديلات على نظام الجهد المنخفض بعد التشغيل.

5. تنظيم الجهد وتكوين مغير الصنبور

غالبًا ما يكون تقلب الجهد في شبكات الطاقة الصناعية أكبر منه في شبكات الطاقة العامة. يتم تجهيز جانب الجهد العالي لمحولات التوزيع بشكل عام بمبدلات صنبور خارج الدائرة (±2×2.5% أو ±3×2.5%)، إلا أن هذا التعديل يتطلب التشغيل اليدوي في ظل ظروف انقطاع التيار الكهربائي.

في حالة وجود أي من الحالات التالية في الموقع، يجب تقييم الترقية إلى مغير الصنبور عند التحميل بعناية:

• خطوط إمداد طاقة طويلة ذات جهد وارد غير مستقر بطبيعتها

• خطوط الإنتاج حساسة للجهد، حيث أن انحراف الجهد عن الحدود المسموح بها يؤثر على إنتاجية المنتج

• تباين حمل واسع للغاية لا يمكن تخفيفه بالكامل عن طريق تعويض الطاقة التفاعلية

6. تأثير مجموعة المتجهات على التوافقيات والتأريض

بالنسبة للسيناريوهات الصناعية التي تحتوي على عدد كبير من الأحمال أحادية الطور أو الأحمال غير الخطية، توفر مجموعة المتجهات Dyn11 مزايا بارزة. تشكل التيارات التوافقية الثالثة تيارات متداولة داخل ملف الدلتا بدلاً من الدخول إلى الخط المحايد. وفي الوقت نفسه، فإن ممانعتها المنخفضة ذات التسلسل الصفري تسهل العزل السريع للأعطال الأرضية أحادية الطور.

في المقابل، يعاني اتصال Yyn0 من تحول واضح في النقطة المحايدة في ظل ظروف عدم الاتزان ثلاثية الطور. ومن خلال خبرتي، ما لم يقدم العميل متطلبات خاصة صريحة، فقد أصبح Dyn11 خيارًا مفضلاً على نطاق واسع للمشروعات الصناعية. يجب أن يتم تحديد مجموعة المتجهات النهائية بالاشتراك مع وضع تأريض النظام وحماية التسلسل الصفري وظروف التشغيل المتوازية والمواصفات الفنية للمالك.

7. مستوى الخسارة وتكلفة دورة الحياة

بالنسبة للمشاريع الصناعية ذات التشغيل المستمر على المدى الطويل، فإن سعر الشراء لا يمثل سوى جزء من تكلفة دورة الحياة. غالبًا ما يؤثر عامل الحمل وسعر الكهرباء وفقدان الحمل وفقدان الحمل وعمر الخدمة بشكل كبير على اقتصاد الحلول المختلفة. تمثل رسوم الكهرباء الناتجة عن فقدان عدم التحميل (فقد الحديد) وفقدان الحمل (فقد النحاس) النفقات الرئيسية.

لاختيار النوع الاقتصادي، أوصي بتقدير تكلفة التشغيل السنوية على النحو التالي:

تكلفة خسائر الكهرباء السنوية = (خسارة عدم التحميل × 8760 ساعة + خسارة الحمل × ما يعادل ساعات التحميل الكامل) × سعر الكهرباء

إن ضرب هذه القيمة في عمر الخدمة المتوقع غالبًا ما يجعل المحولات ذات الكفاءة الأعلى مع تكلفة شراء أعلى قليلاً ولكن خسائر أقل قابلة للاستمرار من الناحية المالية. في الوقت الحاضر، تطبق الصين معيار كفاءة الطاقة GB 20052-2020. تتراوح فترة الاسترداد لكفاءة الطاقة من الفئتين 1 و2 بشكل عام من 2 إلى 4 سنوات، وسنوات الخدمة اللاحقة تجلب فوائد اقتصادية خالصة.

8. مطابقة درجة الحماية واستمارة التثبيت

• IP20: مناسب للتركيب في غرف توزيع الطاقة المستقلة ذات البيئات الجافة والنظيفة

• IP30 وما فوق: ينطبق على المناطق ذات الغبار البسيط أو احتمال دخول الحيوانات الصغيرة

• النوع الخارجي: الحد الأدنى من تصنيف IP54، بالإضافة إلى الملحقات مثل مدخل الكابل العلوي/السفلي، وغطاء المطر، والسخان المضاد للتكثيف

بالإضافة إلى ذلك، فإن الاختيار بين المحولات من النوع الجاف والمحولات المغمورة بالزيت يؤثر بشكل مباشر على تصميم الحماية. تتميز المحولات من النوع الجاف بأداء متميز في مجال السلامة من الحرائق وهي مناسبة للأقبية أو المناطق المزدحمة. تتطلب المحولات المغمورة بالزيت مرافق دعم لمكافحة الحرائق مثل حفر تجميع النفط وخطوط أنابيب تصريف النفط.

الجدول المرجعي لمعلمات التصميم الرئيسية

9. استراتيجية الحجز لتوسيع القدرات المستقبلية

هناك نمط منتظم في الإنتاج الصناعي: غالبًا ما يتجاوز حمل الطاقة الفعلي بعد ثلاث سنوات من بدء التشغيل توقعات الحمل على المدى الطويل الموضحة في رسومات التصميم. عندما تسمح الظروف بذلك، نوصي بحجز أساس المحولات وخزانة الدخل ذات الجهد العالي للحصول على التصنيف الأعلى التالي، وزيادة حجم قضيب التوصيل ذو الجهد المنخفض بشكل مناسب. حتى لو كان المحول الذي تم شراؤه حاليًا يتمتع بقدرة معتدلة، فلن تكون هناك حاجة إلى تعديل الأعمال المدنية أو قضبان التوصيل الرئيسية عند الترقية إلى وحدة ذات سعة أكبر في المستقبل. إن هذا الإعداد المسبق يستحق التنفيذ مسبقًا.

10. شروط النقل والتركيب – عنق الزجاجة النهائي للمشاريع

هذا التذكير مخصص بشكل خاص للمهندسين العاملين في مشاريع التجديد. تحتوي العديد من المنشآت الصناعية التي تم بناؤها في الثمانينيات والتسعينيات من القرن الماضي على غرف محولات ذات مداخل ضيقة، وقدرة تحميل أرضية محدودة وطرق خارجية ذات أنصاف أقطار دوران صغيرة، مما قد يمنع تسليم محولات التوزيع الجديدة ووضعها. خلال مرحلة التصميم، يجب التحقق بشكل كامل من الوزن الإجمالي والأبعاد الخارجية للمحول والحد الأدنى لنصف قطر الدوران لمسار النقل. يمكن اعتماد حل النقل المقسم بالإضافة إلى التجميع في الموقع إذا لزم الأمر.

في مشاريع توزيع الطاقة الصناعية التي تنفذها Zisheng Electric، نطلب عادةً من العملاء تقديم مستندات تكميلية بما في ذلك قوائم الأحمال، والقدرة القصوى للمحرك، وقدرة الدائرة القصيرة للنظام، ودرجة الحرارة المحيطة، والارتفاع وأبعاد التثبيت في مرحلة التأكيد الفني، قبل الانتهاء من السعة والممانعة ونظام التبريد. تغطي محفظة منتجاتنا المحولات المغمورة بالزيت, محولات المحطات الفرعية, المحولات المثبتة على الوسادة, المحولات المثبتة على القطبوالمحولات من النوع الجاف و معدات توزيع الطاقة الأخرى . نحن ندعم التصميم المتوافق مع معايير IEC، وFAT (اختبار قبول المصنع) والإشراف والتفتيش من طرف ثالث.

يعد اختيار محول التوزيع في الأساس بمثابة مقايضة شاملة بين ظروف الموقع وأنماط الأحمال ومعلمات النظام وميزانية الاستثمار وقدرة التشغيل والصيانة. لا يوجد نموذج 'أفضل'، بل يوجد الحل الأنسب.

إذا كان لديك مشروع محدد في الشرق الأوسط يتطلب توصيات بشأن اختيار المعدات، أو المعايير الفنية، أو دعم وثائق المناقصة، فما عليك سوى تقديم تفاصيل المشروع (الموقع، والسعة، ومستوى الجهد، وبيئة التثبيت، والمتطلبات الخاصة). سيقدم فريقنا الفني الرد الأولي خلال 24 ساعة.