التشغيل على التوازي للمحولات – الشروط وتقاسم الحمل والحساب

المكتبة الفنية

يُعد تشغيل محولين أو أكثر على التوازي الطريقة القياسية لزيادة السعة في منشأة قائمة، أو لتوفير التكرار الاحتياطي، أو لتحسين الكفاءة عبر إدخال وإخراج الوحدات حسب الحمل. يعمل هذا الأسلوب بموثوقية — لكن فقط عند استيفاء مجموعة محددة من الشروط. وتجاهل أي منها ينتج تيارات دوران، أو تفاوتًا في الحمل، أو في أسوأ الحالات، تلفًا في كلا الجهازين.

الشروط الأربعة

الشرط المتطلب النتيجة عند المخالفة
مجموعة المتجهات يجب أن تكون متطابقة، أو متوافقة بعد إعادة التوصيل تيار دوران كبير حتى عند اللاحمل؛ احتمال تلف خلال ثوانٍ
نسبة التحويل يجب أن تتطابق، ويُفضَّل ضمن 0.5% تيار دوران يتناسب مع فرق الجهد، وموجود طوال الوقت
جهد القصر ينبغي أن يتطابق ضمن حدود 10% تقريبًا تفاوت في تقاسم الحمل؛ إحدى الوحدتين تُحمَّل زائدًا قبل أن تبلغ الأخرى قدرتها الاسمية
تتابع الأطوار يجب أن يكون متطابقًا قصر فعلي بين الأطوار عند التوصيل
المطلق مقابل العملي: مجموعة المتجهات وتتابع الأطوار مطلقان — فأي اختلاف بينهما يجعل التشغيل على التوازي مستحيلاً. أما نسبة التحويل والممانعة فهما حدان عمليان: الفروق الصغيرة مقبولة، لكنها تقلل الأداء بما يتناسب مع مقدار الفرق.

توافق مجموعة المتجهات

تحدد مجموعة المتجهات العلاقة الطورية بين ملفي الجهد العالي والجهد المنخفض. ينتج عن محولين بأرقام ساعة مختلفة جهود جهد منخفض خارج الطور عن بعضها، وتوصيلهما على التوازي يضع ذلك الفرق الطوري عبر الملفين.

يخلق فرق طور مقداره 30° بين نظامين بجهد 400 V فرق جهد يبلغ نحو 207 V عبر نقطة التوصيل — ناتج فقط عن ممانعتي المحولين المنخفضتين عمدًا. ولا يحد من التيار الناتج سوى مجموع الممانعتين، وقد يتجاوز مقدرة تحمل القصر.

التوليفة النتيجة
Dyn11 + Dyn11 مسموح مباشرة
Dyn11 + Yd11 مسموح — نفس الساعة، توصيل مختلف
Dyn11 + Dyn5 فقط بعد عكس طورين في إحدى الوحدتين (يغيّر الساعة بمقدار 6)
Yyn0 + Yyn6 فقط بعد عكس الأطوار الثلاثة جميعها في إحدى الوحدتين
Dyn11 + Dyn1 غير ممكن — لا يمكن تصحيح فرق 60° بإعادة التوصيل
Dyn11 + Yyn0 غير ممكن — لا يمكن تصحيح فرق 30°

الرمز الكامل واصطلاح الساعة مشروحان في شرح مجموعات المتجهات في المحولات.

تقاسم الحمل بين المحولات

عندما يعمل محولان مختلفا القدرة على التوازي، فإنهما يتقاسمان الحمل بالتناسب العكسي مع ممانعتيهما — وليس بالتناسب مع قدرتيهما بالـ kVA. وتأخذ الوحدة ذات الممانعة الأقل حصة أكبر.

S1 / S2 = (kVA1 / Uk1) / (kVA2 / Uk2)
S = load carried by each unit  •  kVA = rated power  •  Uk = impedance voltage (%)

لهذا السبب تُعد مطابقة الممانعات مهمة. فمحولان بنفس القدرة الاسمية لكن بممانعة مختلفة لن يتقاسما الحمل بالتساوي، وستكون السعة القابلة للاستخدام الإجمالية أقل من مجموع القدرتين.

مثال محلول — ممانعات متطابقة

وحدتان على التوازي: 1000 kVA بممانعة 6% و630 kVA بممانعة 6%، بحمل موصول إجمالي 1400 kVA.

نسبة الحصص: (1000 / 6) : (630 / 6) = 166.7 : 105 = 1.587 : 1

تحمل الوحدة 1: 1400 × 166.7 / 271.7 = 859 kVA (86% من القدرة الاسمية)

تحمل الوحدة 2: 1400 × 105 / 271.7 = 541 kVA (86% من القدرة الاسمية)

كلتا الوحدتين محمّلتان بالتساوي بالنسبة المئوية — وهي الحالة المثالية.

مثال محلول — ممانعات غير متطابقة

الآن نفس الوحدتين بقيم ممانعتهما القياسية — 1000 kVA بممانعة 6% و630 kVA بممانعة 4%، كما ورد في الجدول أعلاه.

نسبة الحصص: (1000 / 6) : (630 / 4) = 166.7 : 157.5 = 1.058 : 1

تحمل الوحدة 1: 1400 × 166.7 / 324.2 = 720 kVA (72% من القدرة الاسمية)

تحمل الوحدة 2: 1400 × 157.5 / 324.2 = 680 kVA (108% من القدرة الاسمية)

الوحدة الأصغر محملة زائدًا بنسبة 8% بينما تعمل الوحدة الأكبر عند 72% فقط.

للحفاظ على وحدة الـ 630 kVA ضمن قدرتها الاسمية، يجب تحديد الحمل الإجمالي بنحو 1300 kVA — أي أن 330 kVA من السعة المركّبة لا يمكن استخدامها. ولهذا السبب غالبًا ما تُحدَّد المحولات المخصصة للتشغيل على التوازي بممانعة متطابقة بدلاً من القيمة القياسية لقدرتها.

تيار الدوران الناتج عن اختلاف نسبة التحويل

إذا أنتج المحولان جهودًا ثانوية مختلفة قليلاً — بسبب اختلاف نسب اللف، أو لأنهما على وضعي وصلة مختلفين — فسيدور تيار بينهما حتى دون وجود حمل خارجي.

Ic = ΔU / (Z1 + Z2)
Ic = circulating current  •  ΔU = voltage difference  •  Z = transformer impedance

نظرًا لأن ممانعات المحولات منخفضة بحكم التصميم، فإن فرق جهد صغيرًا يُنتج تيارًا معتبرًا. فمحولان بقدرة 1000 kVA وممانعة 6% مع فرق جهد 1% يدور بينهما نحو 8% من التيار الاسمي باستمرار — وهو تيار يولّد فواقد وحرارة دون تقديم أي قدرة مفيدة.

السبب الشائع: ترك المحولات على أوضاع وصلة مختلفة بعد التشغيل الأولي. تحقق دائمًا من أن الوحدات المشغّلة على التوازي على نفس وضع الوصلة قبل إغلاق القاطع الرابط.

مستوى العطل عند تشغيل الوحدات على التوازي

يزيد التشغيل على التوازي من تيار القصر المتاح عند قضيب التوزيع المشترك، لأن كلا المحولين يساهمان في تغذية أي عطل في المصب. وبالنسبة لوحدتين متطابقتين يتضاعف مستوى العطل تقريبًا.

التهيئة تيار العطل عند 400 V
1 × 1000 kVA بممانعة 6% 24.1 kA
2 × 1000 kVA بممانعة 6% على التوازي 48.2 kA
3 × 1000 kVA بممانعة 6% على التوازي 72.2 kA
الأثر التصميمي: يجب اختيار قدرة قطع لوحة التوزيع بناءً على أقصى عدد من المحولات التي يمكن تشغيلها على التوازي في وقت واحد، وليس لوحدة واحدة فقط. انظر

القائمة

مصنّع المحولات

تصنّع DATSAN محولات التوزيع والقدرة المغمورة بالزيت لمشاريع الصناعة وشركات الكهرباء والبنية التحتية حول العالم.

تأسّست DATSAN عام 1992، وتجمع بين أكثر من 30 عاماً من الخبرة الهندسية وقدرات التصنيع والاختبار الحديثة. تُصمّم منتجاتنا وفقاً لمعايير IEC 60076 وANSI C57 والمعايير الدولية ذات الصلة، مع توفر خيارات متوافقة مع Ecodesign عند الطلب.

اتصل بنا

Datsan Elk. İnş. San. ve Tic. Ltd. Şti.

العنوان: Kızıltepe Mardin Karayolu 6.km
Kızıltepe, 47400 Mardin / تركيا

الهاتف: +90 (482) 215 3188
الفاكس: +90 (482) 215 1199