حمل غير متوازن - المعنى، السبب والحل

المصدر الرئيسي للطاقة لمعظم المنشآت الصناعية، فضلاً عن العديد من المتاجر الصغيرة والمرائب، هو مصدر الطاقة الثلاثي المراحل الشائع. تعتبر أنظمة الطاقة الثلاثية المراحل الإطار الأساسي للبنية التحتية الكهربائية الحديثة، حيث تقدم طريقة مرنة وفعالة لتوزيع الطاقة الكهربائية. لضمان السلامة والكفاءة، من الضروري التخطيط بدقة لإعداد نظام الكهرباء الثلاثي المراحل.

في هذه المقالة، سنوضح معنى الأحمال غير المتوازنة في نظام ثلاثي الطور ونتناول الأسباب المحتملة لها. بالإضافة إلى ذلك، سندمج المناقشة مع أنظمة الطاقة الشمسية ثلاثية الطور، موضحين كيفية تخفيف مثل هذه الاختلالات. علاوة على ذلك، سنقدم وظيفة الإخراج غير المتوازن في أنظمة الطاقة الشمسية لتعزيز استقرار النظام وكفاءته بشكل عام.

 

معنى الحمل غير المتوازن وأسبابه

الحمل غير المتوازن هو ظاهرة تحدث عندما يكون التيار أو الجهد في كل مرحلة ضمن أنظمة الطاقة ثلاثية الطور غير متساوي.

في نظام ثلاثي الطور متوازن تمامًا، تكون الأحمال على كل طور متطابقة من حيث الحجم وعامل القدرة. ومع ذلك، في السيناريوهات الواقعية، قد تكون الأحمال المتصلة بكل طور لها متطلبات طاقة مختلفة.

يمكن أن يحدث هذا الخلل عندما تطلب بعض الأجهزة طاقة ثلاثية الطور، بينما تعمل أخرى بشكل مستقل باستخدام الطاقة أحادية الطور. بالإضافة إلى ذلك، قد ينتج عن توزيع غير متساوٍ للطاقة عبر الأطوار اختلافات في إجمالي استهلاك الطاقة للمعدات على كل طور.

بالإضافة إلى التوزيع غير المتساوي لاستهلاك الطاقة بين المعدات الكهربائية، من الممكن أيضًا أن تساهم مكونات نظام الطاقة في الأحمال غير المتوازنة، مثل:

• معاوقات غير متساوية
  تباينات في مقاومة المكونات التي يمكن أن تكون ناتجة عن اختلافات في أطوال الكابلات، أحجام الأسلاك، أو تباينات في مقاومات المحولات.
• أخطاء في النظام
  تحدث الأعطال عندما تفقد إحدى المراحل في نظام ثلاثي الطور. يمكن أن يحدث ذلك بسبب انقطاع الفيوز، أو قاطع الدائرة المعطل، أو موصل تالف. يجب على المرحلتين المتبقيتين بعد ذلك تحمل الحمل بالكامل، مما يؤدي إلى عدم التوازن.
• التوافقيات
  التوافقيات، التي هي مضاعفات التردد الأساسي، يمكن أن تُدخل تيارات وفولتية غير متوازنة في نظام ثلاثي الطور. الأحمال غير الخطية، مثل محركات السرعة المتغيرة، يمكن أن تساهم في التوافقيات.

 

ماذا يحدث إذا كان الحمل غير متوازن في نظام ثلاثي الطور

1. يمكن أن تتسبب الأحمال غير المتوازنة في نظام ثلاثي الطور في زيادة الحمل في بعض الأطوار ونقص الحمل في أطوار أخرى، مما يؤثر على أداء الأجهزة وكفاءة النظام، ويعرض المعدات لخطر السخونة الزائدة والتلف.

2. يمكن أن يولد تيارات وجهود توافقيّة، مما يؤدي إلى مشاكل الرنين في النظام، والتي بدورها تسبب تشويه الجهد، وتلف المعدات، وفقدان إضافي للطاقة.

3. يمكن أن تؤدي الأحمال غير المتوازنة أيضًا إلى أداء عامل القدرة الضعيف، حيث يؤدي عامل القدرة المنخفض إلى زيادة استهلاك الطاقة وارتفاع فواتير الكهرباء.

 

حماية من الحمل غير المتوازن

1. تعويض القدرة التفاعلية

في الجهود العملية، اجمع وسجل البيانات ذات الصلة لتعزيز القدرة التنبؤية بشأن ظروف تحميل الطاقة. إن استخدام أجهزة تعويض الطاقة التفاعلية، إلى جانب الاتصال الاستراتيجي لكميات مختلفة من المكثفات بين المراحل المقابلة وخطوط الحياد، يساهم بشكل كبير في تعويض كل مرحلة والتخفيف بفعالية من التيارات التفاعلية غير المتوازنة.

2. السيطرة على معدل عدم التوازن

تحقيق توازن الحمل المطلق في أنظمة الطاقة ثلاثية الطور الحقيقية غالبًا ما يكون تحديًا، وتركز جهودنا على السعي لتحقيق توازن نسبي. لتحقيق هذا الهدف، قم بقياس تيارات الخطوط ثلاثية الطور وأعد توزيع الحمل من الطور الذي لديه أعلى تيار لـ موازنة تيارات الثلاثة أطوار بأقرب شكل ممكن. هذا يضمن أن عدم التوازن في تيارات الثلاثة أطوار يتماشى مع معايير التوازن التي وضعتها السلطات الوطنية والجهات المعنية. يجب ألا يتجاوز الحد الأقصى لعدم التوازن 5% بين الأطوار.

عند حساب عدم التوازن في تيارات الثلاث مراحل، فإن الصيغة المستخدمة عادة هي كما يلي:

 

على سبيل المثال:
بافتراض أن التيارات ثلاثية الطور هي IA=9A، IB=8A، IC=4A، فإن متوسط التيار ثلاثي الطور هو 7A. الفروقات بين تيارات الطور ومتوسط التيار ثلاثي الطور هي 2A، 1A، 3A. عند أخذ أقصى فرق، أي (أقصى تيار طور - متوسط التيار ثلاثي الطور) = 3A، فإن عدم توازن التيار ثلاثي الطور هو 3A/7A * 100%.

تتميز العاكسات ثلاثية الطور عادةً بوظائف حماية من الحمل الزائد وحماية من زيادة الجهد. في حالة حدوث ظاهرة عدم توازن شديدة، سيقوم العاكس تلقائيًا بتنفيذ تدابير الحماية المناسبة. لذلك، فإن الإشارة إلى طريقة الحساب المذكورة أعلاه وتوزيع الأحمال بشكل مناسب ينطبق أيضًا على أنظمة الطاقة الشمسية ثلاثية الطور.

لذا، قبل تفعيل العاكس ثلاثي الطور لتغذية الحمل، من الضروري التخطيط مسبقًا للأجهزة الكهربائية التي سيتم توصيلها بكل طور، مع التأكد من أن الطاقة لكل طور متساوية قدر الإمكان. بافتراض أن إجمالي قدرة العاكس هو 15 كيلووات، يجب أن تشكل قدرة كل طور ثلث القدرة الإجمالية، أي 5 كيلووات. خلال تشغيل النظام، يمكن تطبيق الطريقة المذكورة للمراقبة.

لأنظمة الطاقة الشمسية ثلاثية الطور، نوصي بشدة بـ محول SOLXPOW الهجين. يتيح هذا المحول عدم توازن الحمل بنسبة 100%/110%، مما يمكّن المستخدمين من توزيع الأحمال بمرونة وتعظيم الفوائد من الطاقة الشمسية مع ضمان موثوقية النظام وسلامته.

 

لماذا تحتاج إلى عاكس غير متوازن بمعدل 110% على مستوى الطور؟

إن عاكس سلسلة SOLXPOW هو عاكس هجين متصل بالشبكة متعدد الوظائف، مزود بعداد كهرباء ذكي مخصص. تراقب منصة السحابة وتتحكم في نظام الطاقة بالكامل، داعمةً إخراج غير متوازن بنسبة 110%/100% (اعتمادًا على الطراز المحدد).

 

ما هو العاكس ذو الخرج غير المتوازن بنسبة 100% أو 110%؟

تشير نتيجة غير متوازنة بنسبة 100% إلى أن كل مرحلة من مراحل العاكس ثلاثي الطور يمكن أن تولد طاقة تتراوح بين 0 و 1/3 من القدرة الناتجة المقدرة. بعبارة أخرى، يمكن أن تكون الفروق في الناتج بين أي مرحلتين تصل إلى 1/3 من القدرة الناتجة المقدرة.

تتحمل نسبة عدم التوازن في الإخراج بنسبة 110% معدل حمل غير متوازن بنسبة 110%، مما يعني أن القدرة الناتجة لكل مرحلة في العاكس يمكن أن تصل الآن إلى 1.1 مرة القيمة التي تم تحقيقها مع إخراج غير متوازن بنسبة 100%، (من 0 إلى 11/30 من القدرة المقدرة). تعزز وظيفة الإخراج غير المتوازن مرونة نظام الطاقة الشمسية والأداء العام.

 

فوائد الإخراج غير المتوازن

إذا واجهت حالات مثل قيود التصدير في بعض البلدان أو شحن الطاقة ثلاثية الطور في مواقع محددة، فإن العاكس ثلاثي الطور SOLXPOW يبرز كخيار مثالي للأسباب التالية:

1. زيادة الاستهلاك الذاتي

في الدول التي تحد من الصادرات، يتماشى الناتج غير المتوازن للعاكس مع استهلاك الطاقة من الحمل لكل مرحلة. تختلف هذه الطريقة عن إخراج الطاقة المحدودة بناءً على الحد الأدنى من الطلب على المرحلة، مما يمنع هدر الطاقة الشمسية بشكل كبير.

2. الحد الأدنى لفاتورة الكهرباء

في المواقع التي يتم فيها تحصيل الطاقة بشكل فردي لكل مرحلة،
يقوم العاكس بتوزيع الطاقة بشكل فردي على كل مرحلة، بغض النظر عن مرحلة الحمل الأدنى. ينتقل بسلاسة إلى الطاقة من الشبكة خلال الظروف الشمسية غير الكافية، مما يقلل من الاعتماد ويوفر مزايا تكلفة كبيرة. يتم تغذية الطاقة الزائدة إلى الشبكة لتعزيز الكفاءة العامة.

 

خاتمة

إليك نظرة عامة على المفهوم والأسباب والحسابات والتوصيات للتخفيف من الأحمال غير المتوازنة في أنظمة الطاقة ثلاثية الطور.

في منشورات مدونتنا القادمة، سنتناول عالم أنظمة الطاقة الشمسية ثلاثية الطور، مقارنة بين العاكسات ذات المخرجات المتوازنة 100% والمخرجات غير المتوازنة 100%. سنبرز مزايا استخدام عاكس بمخرج غير متوازن 100% في سيناريوهات مختلفة، موضحين أدائه المتفوق تحت ظروف مختلفة. لا تتردد في الاشتراك في نشرتنا الإخبارية لمزيد من المعلومات أو التواصل معنا للاستفسارات حول المنتجات.