تصميم ومحاكاة الاستجابة العابرة المتتالية لتبديل المكثفات المتوازية

الملخص

يُؤدي التبديل المتتالي لمجموعات المكثفات، وهي حالة تحدث عند توصيل مجموعة مكثفات مُشغّلة بحافلة كهربائية تحتوي على مجموعات مكثفات أخرى قيد التشغيل، إلى توليد بعضٍ من أشدّ تيارات البدء العابرة في أنظمة الطاقة. تُحقق هذه الدراسة في هذه الظاهرة من خلال منهجية تصميم ومحاكاة باستخدام برنامج الظواهر العابرة البديلة (ATP/EMTP). تم تطوير نموذج شامل لمحطة فرعية بجهد 34.5 كيلوفولت، يضم مجموعتين منفصلتين من المكثفات (18 ميجا فولت أمبير و10 ميجا فولت أمبير)، لتحليل سلوك التيار العابر بدقة أثناء عمليات التبديل. أظهرت نتائج المحاكاة ذروة تيار بدء تتجاوز 100 كيلو أمبير، تتميز بتردد تذبذب طبيعي يبلغ حوالي 4.6 كيلوهرتز. أكدت عملية التحقق من صحة النموذج مقابل الحسابات التحليلية وجود ارتباط قوي في التردد، على الرغم من أن النموذج التحليلي المُبسّط قلّل بشكل كبير من قيمة ذروة التيار بنحو 50%. تُناقش الآثار العملية لهذه الظواهر العابرة، والتي تشمل إجهادات كهروميكانيكية شديدة على قواطع الدائرة، وأضرارًا محتملة لوحدات المكثفات، وزيادة خطر حدوث ومضات كهربائية. وتؤكد النتائج على الضرورة القصوى لتطبيق استراتيجيات التخفيف، مثل مفاعلات الحد من تيار البدء، لا سيما في المنشآت متعددة المحطات، لضمان موثوقية النظام وإطالة عمر المعدات.