هناك نوع جديد من المولدات والذي يعرف بـ Powerfomer (المولد ذو الجهد العالي أو High voltage generator)، وهو قادر على توليد الطاقة بجهود عالية ونقلها مباشرة إلى خطوط النقل من دون الحاجة للمحولات الرافعة للجهد (step-up transformers) كما هو الحال في المولدات التقليدية. حيث كان يتم استخدام المحولات لرفع الجهد وتقليل التيار من أجل نقل الطاقة بكفاءة أعلى. ولكن مع التطورات الحديثة يمكن لـ Powerfomer الآن توليد جهود عالية بقيمة 400 كيلوفولت وتصل إلى 800 كيلوفولت. بالمقارنة مع المولدات التقليدية التي يقل قيمة الجهد المولد فيها عن 30 كيلوفولت [1].
عبر توصيل المولد ذو الجهد العالي مباشرةً إلى شبكة النقل، يمكن الاستغناء عن المحول والعيوب المرتبطة به، والتي تشمل قلة الكفاءة وتكاليف الصيانة والمساحات الكبيرة والتأثيرات البيئية. يستخدم Powerformer كابلات الجهد العالي في الملف الثابت (Stator winding). وهي عبارة عن موصلات دائرية الشكل والتي تحتوي على موصل وطبقتين من أشباه الموصلات وطبقة عازلة كما يظهر الشكل 1.
الشكل 1: الموصلات الدائرية المستخدمة في الملف الثابت للمولد عالي الجهد (Powerformer) [2].
الشكل 2: مخطط رسم محطة التوليد التقليدية و محطة التوليد عالية الجهد [1].
ويوضح الشكل 2b كيفية اتصال Powerformer مباشرة بشبكة الجهد العالي بالمقارنة مع محطة التوليد التقليدية في الشكل 2a حيث أن:
1- مولد (Generator)
2- قاطع دائرة المولد (Generator circuit-braker)
3- مانع الصواعق (Surge arrester)
4- المحول الرافع للجهد (Step-up transformer)
5- قاطع دائرة خط النقل (Line circuit-breaker)
ونلاحظ أنه تم الاستغناء عن قاطع دائرة المولد ومحول رفع الجهد. وهذا يؤدي إلى زيادة كفاءة الطاقة الكهربائية الناتجة بحوالي 1.5٪، كما تؤدي أيضا إلى الحد من القدرة غير الفعالة (Reactive power) وتحسين قدرات التحميل الزائد (Overload).
ما يميز Powerformer هو استخدام اللفات ذو الموصلات الدائرية بدلا من الموصلات المستطيلة التقليدية كما هو ظاهر في الشكل 3. وهي تعطي مجالا كهربائياً منتظماً وذلك بفضل الطبقات شبه الموصلة التي تعمل كسطح متساوي الجهد. ومن فوائد المجال الكهربائي المنتظم هو الاستغلال الأمثل للمولد وإمكانية رفع جهود التوليد دون الأجهاد الزائد للكابلات [3].
الشكل 3: كابل Powerformer مقارنة بالموصلات المستطيلة التقليدية [1].
كما تم زيادة عدد اللفات لكل طور من اطوار الـ Powerformer لزيادة الجهد المتولد. كما أن عمق فتحات الموصل في المولد عالي الجهد أكبر من المولد التقليدي وذلك لكي يتم استيعاب أكبر عدد من اللفات. ومن أجل تقليل الخسائر المؤدية إلى تسرب المجال المغناطيسي، يتم تقسيم الموصل إلى أجزاء عديدة معزولة، الجهد الكهربائي المتولد في الملف الثابت يزداد تدريجيا بزيادة سماكة العزل وهذا يعرف بإسم العزل المتدرج (Stepped insulation) كما يظهر الشكل 4.
الشكل 4: العزل المتدرج في كابلات Powerformer [2].
كما أن المولد ذو الجهد العالي ليس اختراعا جديدا، بل تم صنع أول مولد عالي الجهد في العالم عام 1998 بواسطة شركة ABB في سويسرا.
الشكل 5: المولد ذو الجهد العالي (Powerformer) [1].
واخيرا يوضح الجدول التالي مقارنة بين المولد التقليدي والمولد ذو الجهد العالي، والذي يظهر بوضوح تفوق مولدات الجهد العالي على المولدات التقليدية [1].
المراجع:
[2]:
https://www.ijeat.org/wp-content/uploads/papers/v2i5/E1746062513.pdf
[3]:
https://drive.google.com/file/d/1Q-KHIK8l-UpxUYIkk1odHVxxqndmy6nC/view
