لوحة توزيع التيار المستمر: المقوّم ومجموعة البطاريات وتغذية 110/220 فولت
لوحة توزيع التيار المستمر: تشكل لوحة توزيع التيار المستمر مع المقوّم ومجموعة البطاريات نظام تغذية مساعدة غير منقطعة يغذي دوائر فصل القواطع ومرحّلات الحماية والتحكم والمراقبة حتى عند انقطاع شبكة التيار المتناوب. ويجري التحديد وفق الحمل المستمر ونبضة الفصل ومدة الاستقلالية المطلوبة.
المحتويات
عند فقد التغذية الرئيسية في محطة تحويل يجب أن تستمر مرحّلات الحماية في العمل وأن تفصل القواطع وتُسجَّل الأحداث. والنظام الذي يضمن هذه المهام هو تغذية التيار المستمر المساعدة، التي تعمل باستقلال عن شبكة التيار المتناوب. وإذا لم تُحدَّد أبعاد الثلاثي المكوَّن من المقوّم والبطاريات ولوحة التيار المستمر بشكل صحيح فإن سلسلة الحماية تخرج عن الخدمة بصمت في لحظة العطل تحديداً.
لماذا نحتاج إلى تغذية مساعدة بالتيار المستمر؟
تحتاج مرحّلات الحماية وملفات الفصل والإغلاق ودوائر التعاشيق ومصابيح الإشارة ووحدات المراقبة عن بعد وأجهزة الاتصال إلى مصدر مساعد موثوق. وإذا أُخذ هذا المصدر من شبكة التيار المتناوب فقد ينهار الجهد أثناء العطل ولا يصل أمر الفصل إلى القاطع. أما نظام التيار المستمر فيوفر الطاقة باستقلال بفضل مجموعة البطاريات؛ وأكثر المستويات شيوعاً هي 24 و48 و110 و220 فولت مستمر، وتُختار وفق المسافات وطبيعة الأحمال.
تحديد قدرة المقوّم ومجموعة البطاريات
يتألف التحديد من ثلاثة مكونات: الحمل المستمر وحمل النبضة قصيرة الأمد ومدة الاستقلالية. يشمل الحمل المستمر استهلاك المرحّلات والمراقبة والإشارة، بينما تغطي النبضة تيار ملفات القواطع التي تفصل في وقت واحد وتكون مرتفعة جداً لبضع ثوانٍ. وتُختار مدة الاستقلالية عادةً بين ساعة وثماني ساعات لتضمن استمرار التشغيل الآمن حتى عودة الشبكة. ويجب أن يغذي المقوّم الحمل المستمر بينما يشحن البطاريات، ولذلك يُحدَّد تياره المقنن بمجموع المكونين.
تقنيات البطاريات ومعايير الاختيار
تقدم بطاريات الرصاص المحكمة VRLA تكلفة أولية منخفضة وتوافراً سهلاً، لكنها حساسة للحرارة وعمرها أقصر. أما بطاريات النيكل كادميوم فتتحمل مجالات حرارة واسعة وتفريغاً عميقاً وتدوم أطول وتُفضَّل في محطات التحويل الحرجة. وتوفر حلول الليثيوم أيون المساحة والوزن، غير أن نظام إدارة البطارية وسيناريو الحريق وبروتوكول الاتصال يجب أن تكون جزءاً من التصميم. ويقارن الجدول التالي التقنيات الثلاث.
تصميم لوحة التيار المستمر والانتقائية
| المعيار | رصاص محكم (VRLA) | نيكل كادميوم | ليثيوم أيون |
|---|---|---|---|
| العمر النموذجي | 5 – 10 سنوات | 15 – 20 سنة | 10 – 15 سنة |
| تحمل الحرارة | ضيق ويقصر العمر بالحرارة | مستقر في مجال واسع | متوسط ويفضل التكييف |
| الاستثمار الأولي | منخفض | مرتفع | متوسط إلى مرتفع |
| المساحة والوزن | مرتفعان | مرتفعان | منخفضان |
| الصيانة والمراقبة | اختبار سعة سنوي | فحص الإلكتروليت والمستوى | نظام إدارة بطارية إلزامي |
النقطة الأولى في التيار المستمر هي غياب العبور الطبيعي بالصفر، ما يجعل إخماد القوس صعباً؛ لذلك تُختار أجهزة الحماية وفق جهدها المقنن للتيار المستمر وتُوصَّل بعدد الأقطاب الوارد في جدول المصنّع. وتُفصل الدوائر حسب درجة أهميتها، فتُغذّى دائرة الفصل ودائرة التحكم ودائرة المراقبة عبر منصهرات منفصلة. وتُبنى الانتقائية بالجمع بين منحنيات الأجهزة ومقاومة الكابلات، ويُشتق تيار القصر من المقاومة الداخلية للبطارية.
مراقبة العزل والصيانة والاختبارات
لأن نظام التيار المستمر يعمل عادةً غير مؤرض فإن عطل التأريض الأول لا يسبب انقطاعاً فورياً، لكن عطلاً ثانياً يُنشئ قصراً. لذلك يبقى جهاز مراقبة العزل في الخدمة دائماً ويُنقل إنذاره إلى نظام المراقبة. وتشمل الصيانة فحص عزوم ربط الأطراف وقياس المقاومة الداخلية واختبار السعة السنوي؛ ويُتحقق من جهد الشحن مع تعويض الحرارة وتُجرَّب تلامسات الإنذار في ظروف حقيقية.
النقاط الرئيسية: لوحة توزيع التيار المستمر
- تحديد الأبعاد — يُحسب الحمل المستمر ونبضة فصل القواطع ومدة الاستقلالية معاً.
- قدرة المقوّم — يُختار التيار المقنن بمجموع الحمل المستمر وتيار شحن البطاريات.
- الحماية بالتيار المستمر — تُختار الأجهزة بجهدها المقنن DC وتُوصَّل بعدد الأقطاب المحدد.
- مراقبة العزل — في النظام غير المؤرض يُكتشف عطل التأريض الأول مبكراً بجهاز المراقبة.
- مصدر المعيار — كتالوج منشورات IEC: iec.ch.
أسئلة شائعة
كيف نختار بين 110 و220 فولت مستمر؟
يفيد الجهد 220 فولت في دوائر الفصل الطويلة لأنه يقلل هبوط الجهد. أما في المنشآت الأصغر ذات المسارات القصيرة فيكفي 110 فولت ويقلل عدد خلايا البطارية.
كم ساعة استقلالية تحتاج البطاريات؟
يعتمد ذلك على أهمية الموقع. فحيث تعود الشبكة سريعاً تكفي ساعة إلى ساعتين، بينما تُخصص حتى ثماني ساعات في محطات التحويل التي لا مولد فيها أو يصعب الوصول إليها.
هل يمكن استخدام قاطع تيار متناوب في لوحة تيار مستمر؟
فقط إذا نشر المصنّع قيماً مقننة للتيار المستمر وجرى الالتزام بترتيب الأقطاب المحدد. فبسبب غياب العبور بالصفر يؤدي الاختيار وفق بيانات التيار المتناوب إلى إخماد قوس غير كافٍ.
مقالات ذات صلة
- مصدر الطاقة غير المنقطعة وتوزيع الطاقة الحرجة: التجاوز والمفتاح الساكن والتغذية المزدوجة
- مرحّلات الحماية وأكواد ANSI: الوظائف 50/51 و27/59 و87
- ما هي مفاتيح الجهد المتوسط (MV)؟ مفاتيح معدنية مغلفة ومفاتيح RMU.
- لوحة تخزين الطاقة بالبطاريات (BESS): حماية التيار المستمر وواجهة PCS
- كل المقالات التقنية
لنحدد معاً نظام التيار المستمر المساعد في محطتك وفق قائمة الأحمال ومدة الاستقلالية وتقنية البطاريات؛ تصنع Devpan لوحات المقوّمات والتوزيع بالتيار المستمر حسب المشروع. حل Devpan ذو صلة: لوحة التوزيع الرئيسية DevPanel.
