שנאי מתח הם מכשיר מדידה והגנה חשוב במערכת החשמל. תפקידו העיקרי הוא להפחית את המתח הגבוה למתח נמוך סטנדרטי בפרופורציה מסוימת, על מנת לספק אותות מתח בטוחים ומדויקים למדידת אנרגיה, הגנת ממסר, ציוד בקרה וניטור אוטומטי. ארכיטקטורות שונות של מערכת חשמל ודרישות תפעול מחייבות תצורות חיווט שונות. בחירת שיטת החיווט המתאימה יכולה לא רק לשפר את דיוק המדידה, אלא גם להבטיח את הפעולה האמינה של התקני הגנת ממסר, כדי להבטיח פעולה בטוחה ויציבה של מערכת החשמל. להלן שש שיטות חיווט שנאי מתח נפוצות והמאפיינים שלהן.
1. חיווט חד-פאזי
כבלים חד-פאזיים היא השיטה הבסיסית והנפוצה ביותר, בדרך כלל מחברת שנאי מתח חד-פאזי בין קו- חד פאזי (או-חד פאזי של מערכת תלת-פאזית) לבין האדמה.
התצורה פשוטה, חסכונית-, קלה להתקנה ולתחזוקה ומתאימה לעומס-חד-פאזי, ניטור קו הפצה וכמה יישומי מדידת מתח-נמוכים. זה יכול לענות על צורכי מדידה בסיסיים כאשר רק המתח של שלב מסוים דורש פיקוח.
עם זאת, מכיוון שכבלים חד פאזיים משקפים רק סטטוס מתח אחד פאזי ואינם מספקים תמונה מלאה של פעולתה של מערכת תלת-פאזית, תדירות השימוש נמוכה בתחנות משנה גדולות או שבהן נדרש ניטור תלת-פאזי מלא.
חיבור 2.V באמצעות שני שנאי מתח
המכונה גם "משולש פתוח" או "חיבור בצורת V-", שיטה זו משתמשת בדרך כלל בשני שנאי מתח חד-פאזיים לחיבור שני שלבים של מערכת תלת-לצורך מבנה בצורת V-.
שיטה זו יכולה למדוד את המתח של קו תלת-פאזי, להפחית את ספירת הציוד של שנאי ולהפחית את עלות ההשקעה. הוא נמצא בשימוש נרחב במערכת הפצת מתח בינוני כגון 10kV ו-35kV.
בעוד שחיבורי V-הם חסכוניים-, היעדר שנאי שלישי פירושו שדיוק המדידה עלול להיפגע במהלך חוסר איזון חמור או כשלים במערכת; כתוצאה מכך, חיבורי V- מתאימים בדרך כלל למצבים שבהם לא נדרש דיוק מדידה גבוה במיוחד.
3. חיבור כוכב באמצעות שלושה שנאי מתח חד-פאזיים-
חיבור בצורת-כוכב מורכב משלושה שנאי מתח חד-פאזיים, כל אחד מחובר לאחד משלושת הפאזות (A, B ו-C); גם השנאי המשני מוגדר בדרך כלל עם חיבור בצורת כוכב-. תצורת חיווט זו, שיכולה למדוד מתחי פאזה ומתחי קווים באופן מקיף, היא אחת משיטות הכבלים הנפוצות ביותר בתחנות משנה, תחנת כוח ומערכות הפצה גדולות.
התצורה של Starlink מספקת נתוני מתח מלאים ומדויקים להגנת ממסר, התקני אוטומציה, מדידת אנרגיה ומערכות ניטור, שהם קריטיים לרשתות חכמות מודרניות. בנוסף, הגדרה זו מקלה על ניתוח תקלות ותחזוקה, גם אם ציוד בודד הוא חריגות ניסיון.
4. חיבור של שנאי מתח תלת-וחמישה-עמודים
שנאי מתח תלת-פאזי וחמישה-עמודים יכולים לשלב ליבה תלת-פאזית ליחידה אחת ולכלול פיתול מתח ברצף-אפס, שיכול להוציא ישירות אות מתח אפס-.
התצורה הקומפקטית, טביעת הרגל הקטנה וההתקנה הקלה הופכים אותו לבחירה פופולרית עבור תחנות משנה עירוניות, תחנות משנה ופרויקטי הפצה מוגבלים במרחב.
הוא יכול לספק גם מתח תלת-פאזי וגם מתח אפס-רצף, המתאים מאוד לזיהוי תקלות הארקה, מערכות הגנת ממסר ואוטומציה, ובכך משפר את יכולות אבחון התקלות של המערכת.
5. פתח את תצורת החיווט של משולש (משני).
מחבר משולש פתוח הוא מעגל משולש פתוח הנוצר בצד השני של שנאי המתח. תפקידו העיקרי אינו למדוד את המתח המקובל, אלא לזהות את מתח הרצף האפס- של המערכת.
כאשר מתרחשת תקלת הארקה חד פאזי במערכת חשמל, המעגל הפתוח מוציא את המתח הנותר. זה מספק אות אמין להתקני הגנה על הקרקע, מפעיל פעולות בזמן ומונע הסלמה של כשלים.
לכן, שיטת חיווט זו נמצאת בשימוש נרחב במערכות הארקה של קרקע ניטראלית או סליל קשת (כגון מערכות 6kV, 10kV ו-35kV) ומהווה מרכיב חשוב במערכות הגנת ממסר.
6. חיבור שלושת-שנאי מתח משולבים
שנאי מתח משולב תלת-משלבים שנאי מתח מרובים לרכיב אחד, ומספקים את היכולת למדוד, למדוד ולהגן בו זמנית.
תצורה זו מפחיתה את מספר ההתקנים ואת שטח ההתקנה הנדרש, תוך שיפור שילוב המערכת ויענות יעילה לצרכים שונים כגון מדידת אנרגיה, ניטור מתח, הגנת ממסר ובקרת אוטומציה.
עם הפיתוח של תחנות משנה חכמות ורשת הפצה דיגיטלית, שנאי מתח משולבים תלת-פאזיים הופכים פופולריים יותר ויותר בתעשייה. יש לו לא רק יעילות התקנה גבוהה, אלא גם בעל דרישת תחזוקה נמוכה, מה שעוזר להפחית את עלות התפעול ולשפר את אמינות אספקת החשמל.
תקצירים
בעת בחירת תצורת החיווט של שנאי מתח, יש לקחת בחשבון גורמים כגון מבנה הרשת, דרישת ההגנה, דיוק המדידה ועלות ההשקעה בפרויקט. מחברים חד-פאזיים מתאימים לתרחישי מדידה פשוטים; מחברים מסוג -V הם חסכוניים-; מחברי כוכב המשתמשים ביחידות תלת-חד-פאזיות-מספקים את המידע המלא ביותר על מתח תלת-פאזי; תלת-פאזה חמש-תצורות מסוף מאפשרות זיהוי מתח אפס-ברצף; מחברים משולשים פתוחים משמשים בעיקר להגנה מפני תקלות הארקה; ויחידות שילוב של שלושה{10}שלבים תואמות את מגמות הפיתוח של רשת חכמה. בחירת שיטת החיווט המתאימה יכולה להבטיח דיוק מדידה ולשפר את הביצועים הכוללים של מערכות הגנת ממסר ואוטומציה.
שאלות נפוצות
ש1: מהן שיטת החיווט הנפוצה ביותר עבור שנאי מתח?
ת: השיטה המיושמת הנפוצה ביותר היא חיבור-בצורת כוכב של שנאי מתח תלת-חד פאזי-שמספק מידע מלא על מתח תלת-פאזי עבור מגוון יישומים, כולל מדידת אנרגיה, הגנת ממסר וניטור אוטומטי.
שאלה 2: מדוע מערכות הפצה רבות משתמשות בקישורי V-?
ת: מחבר -V דורש רק שני שנאי מתח כדי למדוד את המתח של הקו התלת-פאזי. היא מציעה עלויות ציוד נמוכות יותר והתקנה קלה, מה שהופך אותה למערכת הפצה במתח בינוני חסכונית מאוד-.
ש 3: מהי המטרה העיקרית של חיבור דלתות פתוחות?
ת: מחברים משולשים פתוחים משמשים בעיקר לאיתור מתח מסדר -אפס ולספק אות הפעלה לממסר במקרה של תקלת הארקה חד-פאזית-, לא למדידת מתח קונבנציונלית.
ש 4: כיצד לבחור את שיטת החיווט המתאימה של שנאי מתח?
ת: עלינו לשקול את רמת המתח, תצורת המערכת, דרישות דיוק המדידה, דרישת הגנת הממסר, שטח ההתקנה, עלות הפרויקט וכו', ולבחור את ערכת החיווט המתאימה ביותר לצרכי הפעולה בפועל.
