كنظام طاقة موزع مرن وفعال ، يستخدم نظام microgrid على نطاق واسع في مراكز البيانات والإنتاج الصناعي والمرافق الطبية وغيرها من المجالات لضمان إمدادات الطاقة المستقرة للأحمال الحرجة. في أنظمة microgrid ، تعد أجهزة تبديل الطاقة واحدة من المكونات الأساسية التي تضمن استمرارية مزود الطاقة وموثوقيتها. من بينها ، مفتاح النقل الثابت (STS) ومفتاح النقل التلقائي (ATS) هما جهازان لتبديل الطاقة الشائعان. لديهم اختلافات كبيرة في الوظيفة ، سيناريوهات التطبيق ، والأداء. سوف تتعمق هذه المقالة في الأدوار والاختلافات بين STS و ATS في أنظمة microgrid.
1 ما هو microgrid
(1) تعريف وهيكل microgrid
Microgrid هو نظام صغير لتوليد الطاقة وتوزيعه يتكون من مصادر الطاقة الموزعة (مثل الألواح الكهروضوئية الشمسية ، وطاقة الرياح ، والطاقة الكهرومائية الصغيرة ، وما إلى ذلك) ، وأجهزة تخزين الطاقة (مثل البطاريات ، والمكتبات الفائقة ، وما إلى ذلك) ، المحولات الإلكترونية للطاقة (مثل المحولات ، المستقيمون ، وما إلى ذلك) ، وأحمال ومراقبة. يمكن أن تعمل بالتوازي مع شبكة الطاقة أو بشكل مستقل في وضع الجزيرة ، مع وضع التشغيل المرن وكفاءة استخدام الطاقة العالية.
(2) وضع تشغيل نظام microgrid
وضع التشغيل المتصل بالشبكة: في وضع التشغيل المتصل بالشبكة ، يتم توصيل microgrid بالشبكة الرئيسية ، ويمكن لمصادر الطاقة الموزعة داخل microgrid توفير الطاقة للأحمال المحلية. يمكن أيضًا نقل الكهرباء الزائدة إلى الشبكة الرئيسية. في الوقت نفسه ، عندما يكون توليد الطاقة داخل microgrid غير كافٍ ، يمكن للشبكة الكبيرة أن توفر دعمًا للطاقة للميكروجيد.
وضع تشغيل الجزيرة: عندما يكون هناك خطأ أو انقطاع طاقة مخطط له في شبكة الطاقة ، يمكن فصل microgrid عن شبكة الطاقة ودخول وضع تشغيل الجزيرة. في وضع تشغيل الجزيرة ، تعتمد microgrids على مصادر الطاقة الموزعة الخاصة بها وأجهزة تخزين الطاقة للحفاظ على إمدادات الطاقة للأحمال المحلية ، مما يضمن التشغيل العادي للأحمال الحرجة.
2 تعريف STS و ATS
1. مفتاح النقل الثابت (STS)
STS (مفتاح النقل الثابت) هو جهاز تبديل الطاقة يعتمد على الدوائر الإلكترونية ، ويستخدم بشكل أساسي لتحقيق التبديل السريع والسلس بين مصدرين طاقة AC مستقلين. تشمل مكوناتها الأساسية لوحة تحكم ذكية ، وثايرستورات عالية السرعة ، وقواطع الدوائر.
2. مفتاح النقل التلقائي (ATS)
ATS (مفتاح النقل التلقائي) هو جهاز تبديل الطاقة الميكانيكي يستخدم بشكل أساسي في أنظمة إمدادات الطاقة في حالات الطوارئ لتبديل دائرة التحميل تلقائيًا من مصدر طاقة إلى مصدر طاقة احتياطي آخر. عادةً ما تكون مكونات تنفيذ التبديل من المقاولين أو قواطع الدوائر.
3 دور STS و ATS
(1) دور STS
1. التبديل السريع
يمكن لـ STS التبديل بسرعة إلى مصدر طاقة النسخ الاحتياطي في حالة حدوث انقطاع رئيسي في الطاقة ، مع وجود وقت التبديل عادة لا يتجاوز 8 مللي ثانية ، ويمكن أن يصل إلى 1\/4 دورة (أقل من أو يساوي 5 مللي ثانية). تضمن إمكانية التبديل السريع هذه التشغيل دون انقطاع للأجهزة الإلكترونية الدقيقة ، وتجنب فقدان البيانات أو تلف المعدات الناجم عن انقطاع التيار الكهربائي.
2. موثوقية عالية
تعد STS لتوفير الطاقة مناسبة للتطبيقات التي تتطلب جودة طاقة عالية للغاية ، مثل مراكز البيانات ، ومحطات قاعدة الاتصالات ، والمختبرات ، وما إلى ذلك. يمكن أن توفر مزود طاقة حافلة مزدوج لأحمال طاقة واحدة ، مما يعزز التكرار في نظام إمدادات الطاقة.
3. متوافق مع مصادر الطاقة المتعددة
يمكن لـ STS تحقيق تبديل سلس بين UPS و UPS ، UPS والمولد ، UPS و Mains Power ، وقوة التيار الكهربائي للقوة الرئيسية ، وتوفير دعم طاقة موثوق للمعدات في بيئات الطاقة المعقدة.
(2) دور ATS
1. تبديل النسخ الاحتياطي للطوارئ
يستخدم ATS بشكل أساسي في أنظمة إمدادات الطاقة في حالات الطوارئ. عندما يفشل مصدر الطاقة الرئيسي ، فإنه يتحول تلقائيًا إلى مصدر الطاقة الاحتياطي لضمان التشغيل المستمر للأحمال المهمة. عادة ما يكون وقت التبديل أكثر من 100 مللي ثانية ، وهو مناسب للأحمال غير الحساسة لانقطاع التيار الكهربائي القصير ، مثل الإضاءة والمحركات وما إلى ذلك.
2. موثوقية الهيكل الميكانيكي
يعتمد ATS تبديل الاتصال الميكانيكي ، والذي يتمتع بقدرة قوية على مكافحة التداخل ومعدل نجاح التبديل العالي. هيكلها بسيط ، وتكلفة الصيانة منخفضة ، وهي مناسبة لتحويل الأحمال الثقيلة.
3. يستخدم على نطاق واسع
يستخدم ATS على نطاق واسع في الإنتاج الصناعي ، ومراكز البيانات ، والمستشفيات ، وغيرها من المناسبات التي تتطلب إمدادات الطاقة المستمرة ، وخاصة في السيناريوهات التي لا تكون فيها سرعة التبديل عالية.
4 الفرق بين STS و ATS
(1) تبديل السرعة
STS: سرعة التبديل سريعة للغاية ، عادة ما بين 5 مللي ثانية و 8 مللي ثانية ، مناسبة للأجهزة الحساسة لانقطاع التيار الكهربائي.
ATS: سرعة التبديل بطيئة ، وعادة ما تزيد عن 100 مللي ثانية ، ويمكن أن تصل إلى 1.5 ثانية ، وهي مناسبة للأحمال غير الحساسة لانقطاع التيار الكهربائي.
(2) طريقة التبديل
STS: باستخدام المفاتيح الإلكترونية (الثايرستور عالي السرعة) لتحقيق التبديل ، تكون عملية التبديل "أولاً ثم تشغيلها" ، والتي يمكن أن تحقق تبديلًا سلسًا.
ATS: يتم تحقيق التبديل باستخدام جهات الاتصال الميكانيكية (المقاولين أو قواطع الدوائر) ، وتعتمد عملية التبديل على الإجراء الميكانيكي ، مما قد يؤدي إلى انقطاع التيار الكهربائي.
(3) سيناريوهات التطبيق
STS: مناسبة للمناسبات ذات المتطلبات العالية للغاية لجودة الطاقة ، مثل مراكز البيانات ، ومحطات قاعدة الاتصالات ، وأدوات الدقة ، إلخ.
ATS: مناسبة للمناسبات غير الحساسة لانقطاع التيار الكهربائي القصير ، مثل الإنتاج الصناعي ، والمستشفيات ، والإضاءة ، إلخ.
(4) الموثوقية
STS: طريقة التبديل الإلكترونية تجعلها أكثر حساسية للعوامل مثل التداخل الكهرومغناطيسي ودرجة الحرارة ، ولكن سرعة التبديل والسلامة أعلى.
ATS: تمنح طريقة تبديل الاتصال الميكانيكية قدرة على مكافحة التداخل ، ولكن قد تحدث العيوب بسبب التآكل التلامس وارتفاع درجة الحرارة وتدفئة.
(5) التكلفة والصيانة
STS: تكلفة المعدات مرتفعة نسبيًا ، لكن الصيانة بسيطة نسبيًا.
ATS: تكلفة المعدات منخفضة نسبيًا ، لكن الهيكل الميكانيكي يتطلب صيانة منتظمة.
5 الخاتمة
STS ، مع مزاياها للتبديل السريع ومصدر الطاقة العالي الموثوقية ، مناسبة للمعدات الدقيقة التي هي حساسة لانقطاع التيار الكهربائي ؛ ATS ، من ناحية أخرى ، مناسبة للأحمال العادية غير حساسة لانقطاع التيار الكهربائي القصير بسبب موثوقيتها الميكانيكية وانخفاض التكلفة. في التطبيقات العملية ، يجب اختيار STS أو ATS بشكل معقول بناءً على عوامل مثل خصائص التحميل وبيئة الطاقة والميزانية لضمان التشغيل المستقر للأنظمة الصغيرة وموثوقية إمدادات الطاقة.