المحاضرة الاولى فى شرح كورس محطات النقل Substations بالعربى

منظومة الكهرباء تتكون من  ايه ؟ ,وكلام عام عن المحطات

بدايتاً لازم نفهم أذاى بتصل الكهرباء الى منازلنا؟

من خلال الشكل البسيط اللى تحت ده هنلاقى ان اول شيء هو محطة التوليد Generation station بعدها على طول او ممكن يكون جزء من محطة التوليد بيكون محطة محولات  Transformer station بعد كده بيتم نقل ال Power عن طريق الخطووط الهوائية Transmission lines بعد كده بيجى محطة نقل Substaiton لتغير من Level الى Level تانى في الجهد و بين كل مستوى و مستوى في الجهد لازم يكون في محطة نقل الى ان يتم الوصول الى المكان اللى عاوزين نوصلة الكهرباء اللى هو هنا مثلا المنزل فيتم الدخول على محطة توزيع Distribution station عشان ننزل بمستوى الجهد المطلوب عشان نقدر نوزع للبيوت في منطقة معينة , ده بكل ببساطة أذاى الكهربا بتوصل للبيت
نخلى بالنا بقى لازم نفرق بين
1- محطة المحولات transformer station

2- محطة نقل Substation

3- محطة توزيع Distribution station

وهنوضح الفرق بينهم كده بسرعة , بصوا يا سادة

محطة المحولات transformer station :
دى بتبقى جزء من محطة التوليد , ودى عبارة عن Power transformers  بترفع الجهد اللى لسا خارج من محطة التوليد مثلا كان خرج المولد 15 كيلو فولت يقوم المحول رافع الجهد من ال 15 ل 500 كيلو فولت و ده عشان الأسباب الكتير اللى احنا عرفنها لما الجهد هيعلى يبقى التيار هيقل يبقى الفقد هيقل يبقى ال stability هتبقى أحسن و أسباب كتير .

محطة نقل Substation :
وده موضوعنا أصلا على مدار المحاضرات , بس بأختصار دى عشان نغير من مستوى جهد ل مستوى جهد تانى , أو مش شرك ممكن يبقى نفس الجهد بس مجرد ان انا بعمل Supporting للخط بتاعى بمعنى ان الخط بيكون طول أوى فقوم داخل على محطة نقل وخارج منها عشان أحافظ على ال Power بتاعتى و ليها فوائد كتير هنتكلم عنها لسا.

محطة توزيع Distribution station :
 دى بتبقى بالقرب من المنطقة اللى عاوز أوزع فيها الكهربا بيتم أنزال مستوى الجهد فيها من جهد متوسط لجهد منخفض مثلا من 11 كيلو لل 220 فولت اللى في البيوت عندنا.

ازاي الكهربا بتوصل للبيت عندنا

طيب ايه هي ببساطة محطة النقل؟

محطة النقل هي جزء من منظومة القوى و هي بتعمل كحلقات وصل بين محطة التوليد ونظام النقل و نظام التوزيع ونقط الاحمال.

ايه هي ال Tasks الأساسية المطلوبة من ال substation ؟
ملخص مهام محطة النقل بيتلخص في حرفين T & D ياعنى ايه ال T وياعنى ايه ال D
ال T ياعنى Transmission  وال D ياعنى Distribution , بشكل مفصل محطة النقل بيبقى ليها وظائف في نظام النقل ونظام التوزيع و الوظائف دى

1-    حماية نظام نقل الكهرباء

2-    التحكم في تبادل الطاقة الكهربية

3-    التأكد من الوصول لحالة الاستقرار ذي ما قلنا قبل كده Stability

4-    ممكن عمل Load shedding و الحفاظ على ال Freq انة يكون فوة ال Limit بتاعة

5-    ممكن نتحكم في ال Reactive power من خلالها عن طريق Compensation او Tap changer موجود فيها

6-    عمل Network monitoring و Control و Protection من خلالها

و مهام تانية بس دى الحاجات الأساسية و الوضحة في المستوى اللى احنا فية ده

تصنيف المحطات

Classifications

بعد كده نيجى لحاجة مهمة جدا , هي 

اذاى بيتم تصنيف محطات النقل وعلى أساس ايه ؟

هنلاقى ان محطات النقل بيتم تصنفها على أساس

1-    مستوى الجهد

2-    هي Indoor ولا Outdoor

3-    ال Configutarion بتاعها

4-    ال Application او التطبيق اللى مستخدم فيه محطة النقل

اولاً: على حسب الجهد

هي Ac substation ولا Dc substation

لو هي Ac (EHV , HV , MV , LV )

لو هي DC ( HVDC )

ثانياً: على حسب هي Indoor ولا Outdoor

ال indoor بالبلدى كده منها للسما على طول بتبقى في الطل

ال outdoor  دى بتبقى داخل مبنى او Building ذي ما بيقولوا

ثالثا : على حسب ال Configutarion بتاعها

هل هي محطة تقليلدية و Outdoor و معزولة بالهواء ( Conventional air insulated out door substation )

ولا محطة معزولة بالغاز ال SF6 ( SF6 gas insulated substation )

ولا هي Combination بينهم هم الاتنين (Composite substation )

رابعا : على حسب ال Application المستخدم فيه المحطة

·        Step up Substation

·        Primary Grid Substation

·        Secondary Substation

·        Distribution Substation

·        Bulk supply and industrial substation

·        Mining Substation

·        Mobile Substation

نبذة كده عن كل نوع فيهم :

Step up Substation :

دى اللى كنا قلنا عليها ال Transformer substation اللى بتبقى في محطة التوليد عشان ترفع جهد التوليد على طول لجهد عالى عشان النقل.

Primary Grid Substation و Secondary Substation:

 دول بيبقوا على طول خطوط النقل عشان تغير ال Level للجهد وبيبوقا موجودين في نقط معينة و على مسفات معينة , مش عشوائى كده وخلاص.

Distribution substation : 

اتكلمنا عنها قبل كده.

 Bulk supply and industrial substation: دى ذي محطة التوزيع بالظبط بس عشان تدى أحمال خاصة محتاجة MV ذي مصانع الاسمنت و الحديد والصلب.

  Mining Substation:

دى محطات ليها تصميم خاص جدا لأنها بتبقى عاوزة درجة عالية جدا من الأمان لانها بتستخدم في مناطع التنقيب وغالبا بتبقى تحت الأرض.

  Mobile Substation:

 دى محطات متنقلة عشان الطوارئ Temporary requirement حاجة كده ذي ال diesel  اللى الناس بتجيبة في الافراح عشان لو الكهربا قطعت يبقى جاهز , بس ده كبير شوية بقى , ده بكل بساطة

Air insulated out door substation

·        الهواء بيعزل بين الفاز والفاز & و بيعزل بين الفاز والارضى

·        بسبب تغير الظروف الجوية بنبقى محتاجين مساحة كافية

·        البنية التحتية بتتأثر بالتغير الجوى و الزلالزل

·        بسبب العوامل اللى قلنا عليها دى بيبقى ليها تخطيط معقد وشية و تكلفة الانشاء و الصيانة عالية

·        عشان كده كان الحل الأمثل هو ال GIS هنتكلم عنها كمان شوية

ايه هي المميزات الأساسية لمحطات الهواء؟

1-    الاختيار الأول والمفضل لو معاك مساحة كافية وواسعة

2-    تكاليف البناء و ال Switch gear بتاعتها منخفضة بالنسبة لل GIS

3-    فترة الانشاء قصيرة

4-    سهلة الصيانة عشان سهل تشوف مكان ال Fault وسهل توصلة لأن المساحات واسعة بين الأجزاء المختلفة بتاعتها , فنقدر نوصلة ونتعامل معاه

ايه هي عيوب محطات الهواء ؟

1-    مساحة واسعة محتاجاها وده ممكن ميكونش متوفر في بعض المناطق

2-    عرضة لأى Fault بسبب عوامل خارجية ذي التلوث

3-    كل شوية عاوزة صيانة ودة بيزود التكلفة على المدى الطويل

4-    خواص العزل بتاعة الهواء قليلة + عوامل الرطوبة + التلوث كل ده بيتقلل الكفاءة

SF6 gas insulated substation

هي بإختصار شديد Substation كل المعدات بتاعتها حطيناها في Housing و Grounded و هو معدن مليان بغاز عازل ذي ال SF6 ال ( Sulfur Hexafluoride  )

في ال GIS بيبقى ال CT و VT و CB و Surge arrestor  كلة في SF6

المساحات الصغيرة مطلوبة عشان لو المنطقة صغيرة

حجم المحطة قل كتير و ده هيخلى العمالة فيها قليلة تقريباً المساحة اللى بتحتاجها ال GIS تبلغ 10% من المساحة اللى بتحتاجها ال Air

المحطات ال GIS بتبقى مفضلة في الأماكن دى :

1-    معظم المدن و الاحياء

2-    في المحطات اللى تحت الأرض

3-    لو البيئة بتاعتى كانت ملحة , مثلا في المناطق الساحلية اللى على البحر

4-    لو على جبل او في قرى Valley region

ايه هي المميزات الأساسية لمحطات ال GIS؟

1-    عشان الغلاف Grounded دة بيدى امان مع الشغل معاه

2-    عشان ال Live parts محطوطة جوة Enclosures بيخلى ال system كده Reliable و ميحصلش اخلال في العزل

3-    محتاج مساحة قليلة جدا عشان اعزل بين الأجزاء

4-    صيانة دورية قليلة جدا

5-    سريعة التركيب

ايه هي عيوب محطات ال GIS ؟

1-    تكلفة العزل غالية

2-    تكلفة الشراء و النقل عالية

3-    تكلفة الصيانة عالية , لانها محتاجة مهارة عالية

4-    أي Internal Fault هيبقى تكلفة صيانتة عالية , لانك هتفك وتركب و شغلانة كده

5-    بالرغم من ان الغاز خامل بس لو حصل Flash و اتسرب غاز بيسبب اختناق و مشاكل في التنفس ممكن تسبب الوفاة

والصورة اللى تحت دى بتوضح الفرق في المساحة اللى بتحتاجها ال Air وال GIS هنلاقى ان نفس المساحة تم استبدال المحطة ال Air بمحطة GIS هنلاقيها تقريبا خدت 10% من المساحة بس

والصورة اللى تحت دى بتوضح الفرق في المساحة اللى بتحتاجها ال Air وال GIS هنلاقى ان نفس المساحة تم استبدال المحطة ال Air بمحطة GIS هنلاقيها تقريبا خدت 10% من المساحة بس

وفى مقارنة مهمة جدا بتوضح الفرق بين ال Air وال GIS