حساب تيار القصر للمحول – جهد القصر ومستويات العطل

يحدد تيار القصر قدرة القطع المطلوبة من لوحات التوزيع الموجودة في اتجاه مصب الشبكة، والتدعيم الميكانيكي اللازم في أنظمة قضبان التوزيع، وتصنيف التحمل لكل مكون بين المحول ونقطة العطل. يتحدد هذا التيار بشكل شبه كامل بمعامل واحد مدوّن على لوحة البيانات: جهد القصر.

المعادلة

بالنسبة لعطل عند أطراف المحول، بافتراض مصدر لانهائي في الجانب الوارد:

يُحسب تيار الحمل الكامل من القدرة الاسمية والجهد — راجع حساب تيار الحمل الكامل للمحول للاطلاع على الطريقة والجداول المرجعية.

العلاقة عكسية: تخفيض جهد القصر إلى النصف يضاعف تيار العطل. يعطي المحول ذو ممانعة 4% تيارًا يعادل 25 ضعف تياره الاسمي عند عطل في الأطراف؛ وعند ممانعة 6% تنخفض هذه القيمة إلى نحو 16.7 ضعفًا.

مثال محلول

محول بقدرة 630 kVA، بجهد ثانوي 400 V، وجهد قصر 4%:

الوحدة نفسها لو صُنعت بجهد قصر 6% لأعطت تيارًا يقارب 15.2 kA — وهو فرق يؤثر على تصنيف لوحة التوزيع وبالتالي على تكلفة منشأة الجهد المنخفض بأكملها.

قيم جهد القصر القياسية

جهد القصر ليس قيمة عشوائية. يحدد المعياران IEC 60076-5 وEN 50588-1 قيمًا قياسية لمحولات التوزيع:

جدول تيار القصر — ثانوي 400 V

افتراض المصدر اللانهائي

تفترض المعادلة أعلاه أن الشبكة الواردة مصدر لانهائي — أي أن مصدر الجهد العالي نفسه لا يساهم بأي ممانعة. في الواقع العملي، تمتلك الشبكة مستوى عطل محدودًا، ويكون تيار القصر الفعلي عند أطراف المحول أقل قليلاً من القيمة المحسوبة.

عندما يكون مستوى العطل في الشبكة الواردة معروفًا، تكون النتيجة المشتركة كما يلي:

بالنسبة لمعظم منشآت التوزيع، تكون مساهمة الشبكة كبيرة بما يكفي بحيث يؤدي تجاهلها إلى خطأ لا يتجاوز بضعة بالمئة — وهذا الخطأ في الجانب الآمن، لأن القيمة المحسوبة أعلى من الواقع. أما بالنسبة للمنشآت القريبة من مصدر توليد أو محطة تحويل قوية، فينبغي إجراء الحساب الكامل.

التيار الذروي غير المتماثل

القيم أعلاه هي قيم فعالة (RMS) متماثلة. خلال الدورة الأولى بعد حدوث العطل، يحتوي التيار على مركبة إزاحة مستمرة (DC) ترفع القيمة الذروية اللحظية بشكل كبير. يحدد المعيار IEC 60909 معامل ذروة يعتمد على نسبة X/R للدائرة:

• بالنسبة لمحولات التوزيع النموذجية، يتراوح معامل الذروة بين 1.8 و2.2
• يمكن لعطل متماثل بقيمة 22.7 kA أن يصل إلى ذروة لحظية تقارب 50 kA
• يجب أن يُصمَّم التدعيم الميكانيكي لقضبان التوزيع وقدرة الغلق للوحات التوزيع بناءً على هذه الذروة، وليس على القيمة الفعالة

تطبيقات عملية

• اختيار لوحة التوزيع — يجب أن تتجاوز قدرة قطع قواطع الجهد المنخفض تيار العطل المحسوب عند نقطة تركيبها. تقلل ممانعة الكابل من مستوى العطل مع زيادة المسافة عن المحول.
• الممانعة كخيار تصميمي — تحد الممانعة الأعلى من تيار العطل وتقلل تكلفة لوحة التوزيع، لكنها تزيد من تنظيم الجهد واستهلاك القدرة الردية. ينبغي تقييم هذه المفاضلة في مرحلة التصميم.
• التشغيل على التوازي — يؤدي تشغيل محولين على التوازي إلى مضاعفة تيار العطل المتاح تقريبًا عند قضيب التوزيع المشترك. يجب تصنيف لوحة التوزيع بناءً على القيمة المجمعة.
• مدة التحمل — يتطلب المعيار IEC 60076-5 أن تتحمل المحولات قصرًا في الأطراف لمدة ثانيتين دون تلف. وهذا متطلب حراري وميكانيكي يُتحقق منه بالحساب التصميمي أو اختبار النوع.