هناك اربعة أنواع رئيسية من محطات التحويل الكهربائية :

v محطة التحويل التي تكون بقرب محطة التوليد الكهربائية Switchyard generating substation)
( هذه المحطة تربط المولدات الكهربائية مع الشبكة وأيضا تميل المحطة إلى أن تكون من
المنشآت الكبيرة التي عادة ما تكون هندستها وبناؤها من قبل مصممين مختصين وتخضع للتخطيط
والتمويل والبناء وجهود مختلفة لطبيعتها الخاصة التي تختلف عن تلك المشاريع لمحطة تحويل
روتينية.

v محطة النقل (transmission substation)
وهناك محطة نقل تربط بين اثنين أو أكثر من خطوط النقل. أبسط حالة عندما تكون جميع خطوط
النقل لها نفس الفولتية. في بعض الحالات تحتوي المحطة مفاتيح عالية الفولتية التي تسمح
للخطوط أن تكون متصلة أو معزولة للصيانة. ومحطة النقل تحتوي على محول لتحويل فولتيات
على خطوط النقل وأيضا تحتوي على معدات مثل : )للتحكم بتدفق القدرة بين نظم القدرة.phase angle regulators ( محطات النقل يمكن أن تصنف
من البسيط إلى المعقد. تتراوح بين المحطات الصغيرة) التي تحوي خط نقل وبعض القواطع
الكهربائية،switching station(
إلى المحطات النقل الكبيرة التي تغطي مساحات كبيرة بمستويات فولتية متعددة وحماية فائقة
ومعدات تحكم (المكثفات، مرحلات والمحولات والقواطع، محولات الجهد والتيار).

v محطة التوزيع (distribution station)
تقوم محطات توزيع بنقل القدرة من نظام النقل إلى نظام التوزيع في المنطقة. فمن غير
المجدي اقتصاديا الاتصال المباشر للمستهلكين بالشبكة الرئيسة للنقل ذي الجهد العالي،
إلا المستهلكين الذين يستخدمون كميات كبيرة من الطاقة، حيث ان محطة التوزيع تقوم بتقليل
الفولتية إلى قيمة مناسبة للاستهلاك المحلي، مدخلات محطة توزيع عادة ما لا يقل عن اثنين
من خطوط نقل ومدخلات الجهد قد يكون على سبيل المثال، 132 كيلو فولت، أو ما هو شائع
في المنطقة. والمخرج عدد من مغذيات وعادة ما تكون الفولتية توزيع الجهد المتوسط بين
2.4 و 33 كيلو فولت اعتمادا على حجم المنطقة التي يخدمها والممارسات المحلية لتلك المنطقة،
والمغذيات سوف تمتد على طول الشوارع (أو تحت الشوارع في المدينة) والقدرة في نهاية
المطاف تذهب لمحولات التوزيع أو بالقرب من أماكن العملاء.

وظيفة محطة التوزيع إلى جانب تغيير الجهد
هو عزل أخطاء الحاصلة في نظامي النقل والتوزيع. محطات التوزيع قد تكون أيضا نقطة لتنظيم
الجهد، على الرغم من أن دوائر التوزيع طويلة (عدة كم / ميل) ،فأن معدات تنظيم الجهد
تكون مثبتة على طول الخط. يمكن العثور محطات التوزيع المعقدة في مناطق وسط المدن الكبيرة،
مع وسائل تبديل عالية الجهد والأنظمة الاحتياطية الموجودة على الجانب الجهد المنخفض.
محطات التوزيع النموذجية لهاوسيلة تبديل ومحول واحد، والحد الأدنى من المرافق على جانب
الجهد المنخفض.

v المحطة الجامعة(collector substation)

في مشاريع توليد الطاقة الكهربائية الموزعة
مثل مزرعة الرياح، تكون محطة الجامع مطلوبة. انها تشبه إلى حد ما محطة فرعية
للتوزيع على الرغم من أن تدفق الطاقة يصل في الاتجاه المعاكس من توربينات الرياح الكثيرة إلى شبكة النقل ،هذا
النظام يعتبر من الأنظمة الاقتصادية التي تغذي بفولتية 35 كيلو فولت تقريبا ،وهذه المحطة
تعمل على رفع الجهد بغرض وصلها مع نظام النقل الرئيسي للشبكة الكهربائية وعادة ما توفر المحطة تصحيح لمعامل القدرة بالإضافة
إلى نظام التحكم والقياس لمزرعة الرياح.)wind farm(

ومحطة توليد الطاقة الكهربائية، سواء كانت
محطة توليد أو النقل والتوزيع، لا تزال واحدة من أكثر مجالات صعبة ومثيرة للهندسة الطاقة
الكهربائية. التطورات التكنولوجية الحديثة كان لها تأثير هائل على جميع جوانب تصميم
المحطة وتشغيلها.

تبعا لنوع المعدات المستخدمة، يمكن أن تكون
المحطة الفرعية :

• . Outdoor type with air
insulated equipment (AIS)

•
. Indoor type with air insulated equipment (AIS)

• . Outdoor
type with gas insulated equipment (GIS)

• . Indoor type
with gas insulated equipment (GIS) • . Mixed technology substations • . Mobile
substations Ø أولا- مكونات
محطات النقل : الأجزاء الرئيسة : (1 المحولات (Transformers)
: وهي على عدة أنواع كمايلي :

a)
المحولات الرئيسية (محولات القوى) : وتعمل هذه المحولات على رفع الفولتية القادمة من
المصدر أو القيام بخفضها وذلك قبل إرسالها عبر الشبكات الكهربائية أو إلى محطات التوزيع
وهي ذات قدرات عالية.

b)
المحولات المساعدة (محولات التأريض) : وهي المحولات التي تكون مرافقة لمحولات القوى
الرئيسية ذات القدرة العالية أو المتوسطة، ولها عدة فوائد نذكرها كما يلي : - تأمين
نقطة تعادل للدارة الثانوية في محولات القوى. - تزويد احتياجات محطة التحويل بالطاقة
الكهربائية كالإنارة والتدفئة والتبريد والشواحن.

(cمحولات القياس : وهي محولات التيار ومحولات الفولتية والتي تستخدم لإغراض
القياس والحماية وذلك عن طريق تخفيض قيم التيار والفولتية إلى قيم مناسبة وحسب المتطلبات
الفنية.

(2 المفاتيح الكهربائية :

وهي المفاتيح الكهربائية التي تقوم بإجراء
عمليات الفصل والوصل وعمليات العزل والتأريض للاجزاء والدوائر الكهربائية في محطات
التحويل، وهي موضحة كمايلي :

(aالقواطع الآلية (Circuit Breakers)
::

وهي القواطع التي تقوم بفصل ووصل التيار
الكهربائي للمعدات الكهربائية في الظروف الطبيعية عند الحاجة للصيانة أو التركيبات
الاضافية وفي الظروف غير الطبيعية بسبب الأعطال اللحظية أو الدائمة وهي مهيأة لإطفاء
القوس الكهربائي الناتج عن عملية فصل التيار الكهربائي، ولها عدة أنواع من حيث آلية
العمل وطريقة ومادة العزل.

(bالمستعزلات اليدوية (Isolators)
:

وهي المستعزلات المستخدمة لتأمين العزل
المرئي للدائرة الكهربائية بعد إجراء فصلها بالقاطع الآلي مسبقاً، إذ يوجد نظام تقافل
كهربائي(Interlock)
ما بين القاطع الآلي والمستعزل اليدوي بحيث يضمن عدم فتح المستعزل اليدوي إلا بعد فصل
الدائرة بالقاطع الآلي وذلك بسبب ان العازل اليدوي لا يمكن به إطفاء الشرارة الناتجة
بسبب فصل التيار الكهربائي.

(c
مفاتيح التأريض (Earthing Switches)
:

وهي المفاتيح المصاحبة للمستعزلات اليدوية
وتستخدم من أجل تاريض الجزء المفصول والمعزول وذلك لتأمين الحماية للعاملين على معدات
الدوائر الكهربائية عند عمليات الصيانة والفحص لها.

3) القضبان العمومية :

وهي مخصصة لتجميع الطاقة الكهربائية القادمة
من المصدر تمهيدا لتوزيعها على الاحمال والمحولات ودوائر الخطوط، وتقسم القضبان العمومية
إلى عدة أقسام وأنظمة تعتمد على قدرة المحطة المغذية وهي :

(a
نظام القضبان المفرد : والذي يستخدم في المحطات ذات القدرات المنخفضة
والفولتيات المتوسطة.

(bنظام القضبان المزدوج : والذي يستخدم في المحطات ذات القدرات العالية
وأنظمة الفولتية العالية وذلك من أجل الاستفادة من توزيع ونقل الاحمال الكهربائية في
حالات الصيانة على الدوائر الكهربائية في المحطة وبالتالي استمرارية التغذية للاحمال
الكهربائية.

(cنظام القضبان الحلقي : والذي يستخدم في المحطات ذات القدرات العالية وأنظمة
الفولتية الفائقة ويتكون من عدة مفاتيح كهربائية مربوطة مع بعضها البعض على التوالي
،و تربط عدة دوائر كهربائية وذلك من أجل الاستفادة من توزيع ونقل الاحمال الكهربائية
في حالات الصيانة على الدوائر الكهربائية في المحطة وبالتالي استمرارية التغذية للاحمال
الكهربائية.

4) المواسعات والمحاثات : وهي تستخدم لتنظيم
الفولتية عن طريق التحكم بالقدرة المراكسة الناتجة في النظام الكهربائي بسبب تغير الأحمال
إما عن طريق سحبها (امتصاصها) بالمحاثات أو تعويضها (توليدها) بالمواسعات.

5) حارفات الصواعق الكهربائية : وتستخدم
لحماية المحولات والمحاثات من الزيادة في الفولتية.

(6الأجزاء الثانوية : (a أجهزة الحماية
والقياس : التي تقوم بحماية الدوائر الكهربائية وقياس القيم الكهربائية

(bلوحات التحكم ومعدات الاتصالات : التي تقوم بالتحكم بتشغيل الأجهزة والمعدات
الكهربائية إما عن طريق مركز المراقبة والتحكم باستخدام معدات الاتصالات المتوفرة في
المحطة أو مباشرة من داخلها عن طريق شخص يكون مخول ومكلف بذلك.

(cدوائر التيار المستمر والتيار المتردد.

(dأجهزة الفحص ومعدات السلامة والاطفاء وأجهزة التكييف والتبريد والتدفئة.

عدادات الطاقة الكهربائية ولوحات تسجيل
الاعطال ولوحات الإشارة والإنذار. نظام التأريض العلوي والسفلي والعوازل الداعمة وأبراج
المعدات. Ø ثانياً-
محطات التوزيع : مكونات محطات التوزيع الرئيسية :

(1المحولات (Transformers)
: وتقسم إلى نوعين كمايلي :

(a
محولات القوى (Power Transformers)
: تقوم بخفض الفولتية المتوسطة إلى قيم متوسطة أقل تمهيدا لتوزيعها على المستهلكين.

(bمحولات التأريض (Earthing Transformers):
ولها نفس مبدأ عمل محولات التأريض في محطات النقل.

(2المواسعات (Capacitors)
: التي تتحكم بالقدرة الرد فعلية وبالتالي تنظيم الفولتية وتحسين معمل القدرة.

(3لوحات المبدلات (Changers Panels) : وهي تتكون من :

(aقواطع الدارة الكهربائية : تقوم بالفصل والوصل للدوائر الكهربائية في
الظروف الطبيعية وغير الطبيعية.

(bمحولات القياس : التي تقوم بخفض قيم التيار والفولتية من اجل أجهزة الحماية
والقياس. (c القضبان
العمومية: المخصصة لتجميع الطاقة الكهربائية وهي من النوع المفرد.

(d
حارفات الصواعق (Surge Arrestors):
حماية معدات محطة التحويل من الزيادة في الفولتية.

(eلوحات التحكم والقياس والحماية ولوحات الإشارة والإنذار معدات الاتصالات
والتأريض.

(fدوائر التيار المستمر والتيار المتردد وأجهزة الفحص والسلامة والإطفاء.

Ø ثالثا - مكونات محطات التوزيع الفرعية
:

(1محولات القوى : تقوم بخفض الفولتية المتوسطة
إلى قيم منخفضة تمهيدا لتوزيعها على المستهلكين.

(2المفاتيح الكهربائية : وهي المفاتيح الكهربائية
التي تقوم بإجراء عمليات الفصل والوصل وعمليات العزل للمحولات عن المصدر المغذي لها،
وهي إما ان تكون عدة مفاتيح كما في النظام الحلقي أو مفتاح واحد كما في النظام الشعاعي
ذو مصدر التغذية المفرد.

(3لوحة توزيع الفولتية المنخفضة.

دور محطات التحويل في نقل وتوزيع الطاقة
الكهربائي:

أولاً)- إيجاد وتوفير الربط الكهربائي الإقليمي
لشبكات النقل ما بين الدول المتجاورة مما يزيد من كفاءة واعتمادية الأنظمة الكهربائية
من حيث إنتاج وتبادل الطاقة الكهربائية بين الدول المتجاورة. ثانياً)- إيجاد نقاط الربط
المشتركة لمحطات التوليد عن طريق ربطها بشبكة النظام الكهربائي الموحد من خلال رفع
فولتية مولدات الطاقة الكهربائية في محطات التوليد إلى فولتية شبكة النظام الموحدة،
وبالتالي التمكن من نقل الطاقة الكهربائية المولدة إلى مراكز الاستهلاك. ثالثاً)- القيام
بتخفيض قيم الفولتية العالية والمتوسطة عند مراكز الاستهلاك ضمن الحدود والمتطلبات
المناسبة للمستهلك. رابعاً)- تنظيم فولتية الشبكة الكهربائية عن طريق مبدلات التفريعة
(Tap changer) المركبة داخل محولات القوى
وعن طريق المكثفات (Capacitors)
والمحاثات (Reactors)
المتواجدة في محطات التحويل ذات القدرات العالية والمتوسطة . خامساً)- حماية الدوائر
الكهربائية المرتبطة بالنظام الكهربائي مثل دوائر المحولات ودوائر الخطوط عن طريق أنظمة
الحماية التي تكفل لنا حصر الأجزاء المتضررة جراء الاعطال دون التأثير بالأجزاء الأخرى،
وبالتالي الاستمرارية في نقل وتوزيع الطاقة الكهربائية. سادساً)- فصل الدوائر الكهربائية
مثل دوائر الخطوط ودوائر المحولات عند الحاجة لإجراءات الصيانة والفحوصات المبرمجة
أو عند الحاجة للتوسعة والتركيبات الاضافية عن طريق المفاتيح الكهربائية المتواجدة
في محطات التحويل

5-التفاعل بين التشغيل الآلي والمحطة الفرعية
(Interface between system Automation(SA) and the
Substation)

نظام((SA
يعتمد على التفاعل بين المحطة الفرعية وما يرتبط بها من معدات لتوفير
والمحافظة على مستوى عال من الثقة في نظام التشغيل والتحكم. يجب عليه أيضا أن تخدم
احتياجات مستخدمي الشركات الأخرى إلى المستوى الذي يبرر وجودها هذا الموضوع يصف جوانب
التفاعل بين الأجهزة الفرعية ومكونات نظام التشغيل الآلي

مكونات المحطة الفرعية لنظام الاتمتة )Components of a Substation Automation System.(
المرافق الكهربائية (electric utility)
لنظام (SA) يستخدم عدد من الأجهزة المتكاملة
في مجموعة وظيفية من قبل تكنولوجيا الاتصالات لأغراض المراقبة والتحكم نظام ((SA يدمج بين
أنظمة المعالجات المستندة إلى أجهزة ذكية الإلكترونية microprocessor-based intelligent electronic devices (IEDs))،
التي توفر المدخلات والمخرجات لنظام التحكم الأولي أثناء أداء أو التجهيز.لبعض الخدمات
الأساسية. برمجة منطق التحكم (PLC)،
ومعدات التحكم بالقدرة بأنواعها. ويمكن أن تشمل
: 1) transducers, position sensors, and clusters of
interposing relays controller(SA controller) 2)
وحدات التحكم الطرفية(Remote terminal Unit RTU)،
تكون مربوطة بالحساسات المتصلة بالعملية "قياس درجة حرارة، أو مستوي سائل، أو
ضغط مثلا". وتقوم وحدات التحكم الطرفية بتحويل البيانات الخارجة من الحساسات إلى
بيانات رقمية، وإرسالها إلى نظام المراقبة العمومي. وظائف التحكم لنظام الاتمتة (Control function of (SA) system)

نظام ((SA
يسيطر على وظائف النظم الكهربائية التي تسمح له بعمليات التبديل
((switching الروتينية والطارئة، كذلك التحكم عن بعد بمعدات المحطة عن طريق المنطق المبرمج،
نظام التحكم (SA)
موفر لمعدات عدة منها : A) circuit breakers, reclosers, and
switchers. B) Control for voltage regulators, tap changing transformers. C)
motor-operated disconnects, valves. بالتالي يمكن التحكم بالفولتية
(voltage control) عن بعد عن طريق النظام المؤتمت
وأيضا التحكم بالقدرة الرد فعلية من خلال الأجهزة الموجودة داخل المحطة. اتمتة التوزيع
Distribution automation(DA)

تركيب تكنولوجيا ((SCADA) (supervisory control and data acquisition
هي اختصار لنظام التحكم الاشرافي وجمع البيانات وهي تشير إلى أنظمة
التحكم الصناعي، وهي نظام حاسوبي للمراقبة والتحكم في العمليات، وتتغير طبيعة هذه العمليات
طبقا للأنظمة المعده لها وهذا النظام يمنح
الوظائف والميزات والأتمتة الكاملة لمحطة التوزيع. تدعم وحدات (RTU) للمحطات الفرعية مختلفة
الأحجام والتكوين. الاحمال على محول القوى يتم رصدها والإبلاغ عنها لكل فاز ،مجموعة
المكثفات التبديلية تنظم ويسيطر عليها من قبل وحدة (RTU)
داخل محطة التوزيع ،وأيضا قاطع التغذية للاحمال

Feeder breaker))
يتم رصده ومراقبته، مغذيات التوزيع الشعاعي (Radial
distribution) تتميز بأن تدفق القدرة له
مسار واحد فقط من المصدر(محطة التوزيع الفرعية) إلى كل زبون. نظام التوزيع النموذجي يتألف من واحد أو أكثر من

» محطات التوليد البخارية
» طرق الوقاية من المخاطر الكهربائية
» ؟؟ طرق توليد الطاقة الكهربائية ؟؟
» أنواع الزوجات
» محطات التوليد المائية: Hydraulic Power Stations