الوحدة الرئيسية الحلقية (RMU): المكونات الرئيسية ومبدأ العمل

تُعدّ انقطاعات التيار الكهربائي من أبرز المشاكل التي تواجه المنازل والشركات على حدٍ سواء. فالحاجة ماسة إلى إمداد مستمر للطاقة دون انقطاع، وهذا هو دور وحدة التوزيع الحلقية (RMU). تُساعد هذه الوحدة في الحفاظ على أمان النظام واستمراريته، بغض النظر عن حجم المؤسسة. إن فهم آلية عمل وحدات التوزيع الحلقية يحمي أصولك الحيوية من الأعطال. في هذه المدونة، سنتناول وحدة التوزيع الحلقية بالتفصيل، مُغطّين وظائفها، وتطبيقاتها، ومكوناتها الرئيسية، وأنواعها، وآلية عملها، وغير ذلك الكثير. لذا، تابع القراءة!

1) ما هي وحدة التوزيع الحلقية (RMU)؟

وحدة التوزيع الحلقية (RMU) هي نوع من أنواع مفاتيح التوزيع الكهربائية، وتُشكّل جزءًا أساسيًا من شبكة توزيع الكهرباء. ويشمل استخدامها إدارة توزيع الكهرباء في أنظمة الجهد المتوسط. تُدمج وحدة التوزيع الحلقية في شبكة حلقية، مما يسمح بتزويد الطاقة في اتجاهات متعددة. وبالتالي، في حال حدوث عطل في جزء من النظام، تضمن المسارات البديلة من الأطراف الأخرى استمرار إمداد الكهرباء للمستهلكين.

تُستخدم وحدات التوزيع الحلقية (RMU) في جميع أنحاء العالم في محطات التحويل ومحطات التبديل ذات جهد 11 كيلوفولت. بفضل شبكة وحدات التوزيع الرئيسية (RMU)، يُمكن تغيير محطات التغذية الفرعية أو دمج محطات المحولات الفرعية بشكل حلقي. وتتجلى فعالية وحدات التوزيع الرئيسية في مكوناتها، التي تشمل قواطع الدائرة، ومفاتيح فصل الأحمال، والصمامات. تضمن هذه المكونات حماية الشبكة من الأعطال والأحمال الزائدة. كما أن موثوقيتها، إلى جانب توفير التكاليف والمساحة، تجعل عملية التركيب سلسة في المناطق الريفية والحضرية على حد سواء.

وظائف وحدات التوزيع الرئيسية

يُعدّ ضمان السلامة وتدفق الطاقة بسلاسة من أهمّ وظائف وحدات التوزيع الرئيسية. ويشمل ذلك التحكم في توزيع الكهرباء والحفاظ على تدفقها بسلاسة مع تقليل انقطاعات التيار الكهربائي. بالإضافة إلى ما سبق، إليك بعض النقاط التي تُوضّح وظيفة وحدة التوزيع الرئيسية:

تحويل الطاقة: من وظائف وحدات التوزيع الرئيسية توجيه الطاقة وتحويلها بين أجزاء الشبكة المختلفة، مما يضمن عدم انقطاع التيار الكهربائي.

عزل الأعطال: يُعدّ اكتشاف الأعطال وعزل أجزاء الشبكة من المجالات التي تُظهر فيها وحدات التوزيع الرئيسية كفاءتها. يضمن هذا الحد الأدنى من الأضرار في مختلف أجزاء الشبكة.

إدارة الأحمال: تُعد إعادة توزيع وموازنة الحمل الكهربائي لتجنب التحميل الزائد على أجزاء النظام من أهم مهام وحدة إدارة الشبكة عن بُعد (RMU).

طاقة احتياطية: تعمل وحدة إدارة الشبكة عن بُعد (RMU) كإجراء وقائي في حال تعطل أي جزء من الشبكة. فهي تضمن استمرار عمل المحولات حتى عند حدوث عطل في أجزاء من النظام.

حماية النظام: تحتوي وحدات إدارة الشبكة عن بُعد (RMU) على قواطع دوائر وصمامات مدمجة تفصل الطاقة تلقائيًا عند استشعار أعطال محددة، مما يُساعد على تقليل أضرار النظام.

المراقبة والتحكم عن بُعد: تتميز معظم وحدات إدارة الشبكة عن بُعد (RMU) الجديدة بميزات مراقبة عن بُعد تُمكّن المشغلين من تقييم حالة النظام والتحكم في الوحدة عن بُعد.

عزل الصيانة: تسمح وحدات إدارة الشبكة عن بُعد (RMU) بعزل أجزاء معينة من الشبكة لأغراض الصيانة دون التأثير على تشغيل النظام.

السلامة: توفر وحدات الدائرة الحلقية (RMUs) ميزات أمان مبتكرة لشبكة توزيع الطاقة، حيث تحميها من الأعطال الكهربائية مثل قصر الدائرة.

تطبيقات وحدات الدائرة الحلقية

تُستخدم وحدات الدائرة الحلقية في العديد من التطبيقات، لا سيما حيث يكون توزيع الطاقة بشكل مستمر وموثوق أمرًا بالغ الأهمية. ومن بين التطبيقات الشائعة:

شبكات الطاقة الحضرية: تُستخدم وحدات الدائرة الحلقية على نطاق واسع في المناطق الحضرية للتحكم الفعال في توزيع الطاقة الكهربائية.
المصانع: تُستخدم في المصانع لتوفير الطاقة للآلات وعمليات الإنتاج.
المباني التجارية: تعتمد مراكز التسوق والمباني المكتبية والمؤسسات التجارية الأخرى على وحدات الدائرة الحلقية لضمان توفير طاقة موثوقة للإضاءة والمصاعد وأنظمة التكييف والتهوية.
شبكات النقل: تُعد وحدات الدائرة الحلقية مهمة في المطارات ومحطات المترو والقطارات لتوفير الطاقة لأنظمة الإضاءة والإشارات في خط ثاميسلينك.
أنظمة الطاقة تحت الأرض: بالإضافة إلى ذلك، يمكن العثور على وحدات الدائرة الحلقية في أنظمة الكهرباء تحت الأرض نظرًا لصغر حجمها ومتانتها في الظروف البيئية المختلفة.

المناطق النائية: تُعتبر هذه المناطق مناطق نائية تفتقر إلى مصادر الطاقة، حيث يصعب الوصول إليها. وفي مثل هذه المناطق، تُعدّ وحدات التوزيع الإقليمية ضرورية لضمان توفير طاقة موثوقة في الأنظمة غير المتصلة بالشبكة.

٢) المكونات الرئيسية لوحدة إدارة الطاقة (RMU)

تتضمن وحدة إدارة الطاقة (RMU) عددًا من المكونات الأساسية للتحكم في نظام توزيع الطاقة الكهربائية وحمايته. فيما يلي العناصر الأساسية لوحدة إدارة الطاقة (RMU):

١) قواطع الدائرة: تُعد قواطع الدائرة ضرورية لحماية النظام من الأعطال الكهربائية. فهي تفصل التيار الكهربائي تلقائيًا في حالة حدوث ماس كهربائي أو زيادة في الحمل، وذلك لحماية الشبكة من التلف.

٢) مفاتيح فصل الأحمال: تعمل هذه المفاتيح على فصل أجزاء من الشبكة. ونظرًا لقدرتها على قطع الدائرة تحت الحمل، فإنها تفصل الطاقة بأمان حتى في وجود تيار كهربائي.

٣) المصهرات: توفر المصهرات حماية إضافية لمكونات النظام. فهي تحمي الأسلاك من ارتفاعات التيار العالية لفترات طويلة. كما أن فصل الحمل الزائد عند بلوغ عتبة محددة يحد من الأضرار الإضافية.

٤) قضبان التوزيع: قضبان التوزيع عبارة عن موصلات كهربائية كبيرة تُستخدم لربط مكونات النظام المختلفة. وتسمح قضبان التوزيع بانتقال الطاقة الكهربائية من جزء إلى آخر في وحدة إدارة الطاقة (RMU). تسمح قضبان التوزيع أيضًا بموازنة الحمل الكهربائي لكل جزء من أجزاء النظام.

خامسًا: مرحلات الحماية: صُممت مرحلات الحماية لتجنب أو منع حدوث أي ضرر للنظام الذي يحتوي على مكونات كهربائية، والتي قد تتأثر سلبًا باكتشاف عطل أو خلل في الشبكة. تُرسل هذه المرحلات تنبيهًا أو إشارة إلى قاطع الدائرة/مفتاح فصل الحمل لعزل الأجزاء التي بها مشاكل.

سادسًا: العزل بالغاز: تُغلق وحدات التوزيع الكهربائية عادةً بغاز سادس فلوريد الكبريت (SF6) لحماية أجزائها الداخلية.

سابعًا: موصلات الأطراف: تربط موصلات الأطراف وحدة التوزيع الكهربائية بالكابلات الخارجية أو المكونات الأخرى للشبكة الكهربائية. يجب أن تضمن هذه الموصلات تدفق التيار دون انقطاع.

ثامنًا: لوحة التحكم: توفر لوحة التحكم للمشغل إمكانية إدارة وعرض وظائف وحدة التوزيع الكهربائية. وهي عبارة عن مفتاح تحكم يحتوي على معلومات كافية حول النظام بأكمله، ويوفر أوامر تشغيلية للمفاتيح عند الحاجة.

٣) أنواع وحدات التوزيع الحلقية الشائعة

توجد العديد من نماذج وحدات التوزيع الحلقية (RMUs)، المصممة لأداء وظائف محددة ضمن شبكة الطاقة. فيما يلي أكثرها شيوعًا:

أ) وحدات التوزيع الحلقية المعزولة بالغاز

تستخدم هذه الوحدات الغاز (عادةً سادس فلوريد الكبريت أو حتى الهواء) للعزل. يُفيد الغاز في الحد من حدوث الشرارة الكهربائية ويضمن التشغيل الآمن في الظروف القاسية.

ب) وحدات التوزيع الحلقية المعزولة بالهواء

تعتمد هذه الوحدات على الهواء كوسيط عازل. وهي عادةً ما تكون أبسط وأقل تكلفة من نظيراتها المعزولة بالغاز. وتوجد هذه الوحدات غالبًا في المناطق الريفية حيث الظروف ليست قاسية.

ج) وحدات التوزيع الحلقية المدمجة

تُعد وحدات التوزيع الحلقية المدمجة وحدات تقليدية أصغر حجمًا. وهي مصممة للمناطق ذات المساحة المحدودة مع ضمان توزيع فعال للطاقة. وتوفر جميع الأجزاء المطلوبة، بما في ذلك قواطع الدائرة ومفاتيح فصل الأحمال وغيرها، بغض النظر عن صغر حجمها.

رابعًا: وحدات التوزيع الكهربائية الخارجية

تتحمل وحدات التوزيع الكهربائية الخارجية الظروف الجوية القاسية بفضل غلافها المقاوم للعوامل الجوية. وتُستخدم هذه الوحدات في المحطات الفرعية وغيرها من المناطق المعرضة للأمطار أو الغبار أو سوء الأحوال الجوية.

خامسًا: وحدات التوزيع الكهربائية الداخلية

تُستخدم هذه الوحدات في المناطق الداخلية للمباني، والتي يتم التحكم بدرجة حرارتها، كما هو الحال في المباني التجارية أو المصانع. وتساعد في التحكم بتوزيع الطاقة في هذه المباني.

سادسًا: وحدات التوزيع الكهربائية أحادية القضيب

تتميز هذه الوحدات ببساطتها وانخفاض تكلفتها، مما يجعلها مناسبة للاستخدامات الصغيرة نظرًا لاستخدامها قضيب توزيع كهربائي واحد.

سابعًا: وحدات التوزيع الكهربائية ثنائية القضيب

يمنح استخدام قضيبَي توزيع كهربائي هذه الوحدات موثوقية أكبر. ففي حال تعطل أحدهما، يستمر عمل القضيب الآخر، وبالتالي يظل النظام قادرًا على العمل.

4) آلية عمل وحدات التوزيع الكهربائية

تعمل وحدات التوزيع الكهربائية من خلال توفير إمداد موثوق بالكهرباء مع توفير الحماية من الأعطال في الوقت نفسه. وتُستخدم هذه الوحدات بشكل أساسي في أنظمة توزيع الجهد المتوسط، والتي تُستخدم بشكل رئيسي في المناطق الحضرية.

تعمل وحدة إدارة الطاقة عن بُعد (RMU) مع مصدر الطاقة في تكوين حلقي، مما يسمح بمرور التيار الكهربائي في كلا الاتجاهين. في حال حدوث عطل أو الحاجة إلى صيانة في أحد الأقسام، تقوم وحدة إدارة الطاقة عن بُعد (RMU) تلقائيًا بالتحويل إلى مسار طاقة بديل.

عندما تكتشف وحدة إدارة الطاقة عن بُعد (RMU) عطلًا، فإنها تستجيب بعدة طرق:

عزل المناطق المعيبة: يقوم صندوق الفصل بفصل المنطقة المتأثرة. ببساطة، يتم فصل التيار عن المنطقة المتأثرة فقط، بينما يستمر باقي النظام في العمل بشكل طبيعي.

إعادة التكوين التلقائي: تتميز هذه الوحدة بقدرتها على تغيير تكوين الشبكة تلقائيًا عن طريق إعادة تخصيص مسارات الطاقة لضمان استمرارية التيار الكهربائي.

المراقبة والحماية: يراقب النظام الشبكة باستمرار. عند ارتفاع الجهد، تتخذ وحدة إدارة الطاقة عن بُعد (RMU) إجراءات تصحيحية لتجنب تلف النظام.

بحسب التكوين، يمكن التحكم في وحدة إدارة الطاقة عن بُعد (RMU) يدويًا أو تلقائيًا. تساعد هذه الوحدة في التحكم في انقطاع التيار الكهربائي وتلف النظام من خلال توفير عزل أفضل للأعطال.