المحول الجاف بعزل من الراتنج المصبوب هو الخيار المعتاد لغرف المحطات داخل المباني في السعودية والخليج، والسؤال الذي يحدّد نجاحه ليس «هل هو جاف؟» بل «هل صُمِّم لحرارة الغرفة الفعلية؟». في السعودية تحدّد الشركة السعودية للكهرباء متطلباته في المواصفة 52-SDMS-01 (Rev.0، 27-12-2022): عزل من الفئة F (حتى 155 °C)، وقدرة مقنّنة بتبريد طبيعي حتى 50 °C، ومراوح AF ترفع القدرة 25 %، وفئات C2 وE3 وF1، وحد أقصى لفقد محول 1000 kVA على 13.8 kV قدره 2300 W بلا حمل و9000 W بالحمل. وفي صيف الرياض يحتاج محول بهذا الحجم نحو 1.1 m³/s من هواء التهوية، أي أكثر من ضعف ما تفترضه حسابات المناخ المعتدل.
المقصود هنا محول توزيع جاف بجهد متوسط 11 أو 13.8 أو 33 kV إلى 400/230 أو 415/240 V، لا «محول كهرباء» منزلي 220 إلى 110 V. يتناول المقال شبكة SEC بتردد 60 Hz أولًا، مع ما يتغيّر في الإمارات وقطر والكويت وعُمان بتردد 50 Hz، والأرقام التنظيمية فيه محدّثة حتى 7 نوفمبر 2026.
ما هو المحول الجاف ومتى يُختار بدل المحول الزيتي؟
المحول الجاف، وتُسمّى هذه الفئة أيضًا المحولات الكهربائية الجافة، محول لا تُغمر نواته وملفاته في سائل عازل، وتُصبّ ملفات الجهد المتوسط فيه في راتنج الإيبوكسي تحت التفريغ، ويبرّده الهواء المحيط. يحكمه المعيار IEC 60076-11، وإصداره الساري هو الثاني الصادر في أغسطس 2018، الذي مدّ النطاق إلى جهد 72.5 kV وأضاف فئات مناخية جديدة وربط فئات البيئة بموقع التركيب وذكر تقييد فئات السلوك في الحريق عند 1000 kVA.
أما المحول الزيتي فيبقى الخيار الغالب في المحطات الخارجية والمحطات المدمجة على الأرصفة، لأن الزيت ينقل الحرارة أفضل ويعطي فقدًا بلا حمل أقل. ويُختار الجاف حين يكون المحول داخل مبنى مأهول: غرفة محطة في برج أو فندق، أو سرداب مركز تجاري، أو مستشفى، أو مركز بيانات، حيث يُراد تجنّب الزيت وحوض تجميعه وحمل الحريق المرتبط به.
ومن يقارن السعر يجد أن أثر الفقد في المحول الزيتي مشروح بالأرقام في سعر محول كهرباء 1000 kVA في السعودية، وهذا المقال يكمل الجانب الآخر: ماذا يتغيّر حين يكون المحول جافًا في غرفة مغلقة.
مواصفة SEC للمحول الجاف 52-SDMS-01 بالأرقام
المواصفة 52-SDMS-01 تغطي «المحولات الجافة المغلّفة» بملفات مصبوبة في الراتنج حتى 36 kV للتركيب الداخلي في شبكة توزيع SEC، وتُقرأ مع المواصفة العامة 01-SDMS-01 وأمر الشراء، ضمن مواصفات مواد التوزيع SDMS. الجدول التالي ينقل بنودها التي تحدّد التصميم والسعر:
| البند في 52-SDMS-01 | المتطلب | الوحدة / القيمة |
|---|---|---|
| 5.2.1 فئة العزل والتبريد | فئة F، تهوية طبيعية AN، تركيب داخلي | ≤ 155 °C |
| 5.2.2 حرارة الهواء للقدرة المقنّنة | القدرة المعلنة بتهوية طبيعية | من −5 إلى 50 °C |
| 5.2.3 التبريد القسري AF | يرفع القدرة المقنّنة | +25 % |
| 5.2.5 و5.2.6 الفئات على لوحة البيانات | مناخ C2، بيئة E3، حريق F1 | — |
| 5.3 النواة | صلب سيليكوني موجّه الحبيبات، رصّ step-lap | — |
| 5.4 و5.5 الملفات | رقائق ألمنيوم متعددة الطبقات للجهدين | — |
| 5.7 الغلاف | صلب مجلفن 3 mm أو Aluzinc 2 mm | IP31 على الأقل |
| 5.8 طرف الجهد المتوسط | عازل Type-C وفق EN 50181 | — |
| 5.10 مغيّر الأطراف | وصلات تُبدَّل والمحول مفصول | ±2.5 % و±5 % |
| 5.16.2 مراقبة الحرارة | 3 حسّاسات PT100 في ملفات الجهد المنخفض | إنذار 130 °C، فصل 140 °C |
| 5.16.2 الربط بنظام إدارة المبنى BMS | Modbus RTU RS485 أو 4–20 mA | — |
| جدول البيانات 2.5 إلى 2.10 | التردد، الجهدان، مجموعة التوصيل، المعاوقة | 60 Hz، 13.8 أو 33 kV / 400/230 V، Dyn11، 5 أو 6 % |
| 8.2 اختبارات النوع | نبضة الصاعقة، ارتفاع الحرارة، القصر في مختبر تعتمده SEC | تكرار كل 5 سنوات عند طلب SEC |
| 10 الضمان (شرط SEC على المورّد في عقودها) | ضد عيوب التصميم والتصنيع والمواد، وتشغيل عادي داخل المبنى | 5 سنوات، 50 °C |
وتحدد المواصفة في الجدول 4 الحد الأقصى للفقد، وتعامل قيم العطاء على أنها مضمونة: أي زيادة عند الاختبار تُرفض.
| قدرة المحول والجهد | الفقد بلا حمل (W) | الفقد بالحمل عند 120 °C (W) | المعاوقة (%) | الضجيج (dB(A)) |
|---|---|---|---|---|
| 500 kVA، 13.8 kV/400 V | 1400 | 5750 | 5 | 69 |
| 1000 kVA، 13.8 kV/400 V | 2300 | 9000 | 6 | 73 |
| 1500 kVA، 13.8 kV/400 V | 3050 | 12200 | 6 | 76 |
| 500 kVA، 33 kV/400 V | 2000 | 6500 | 5 | 70 |
| 1000 kVA، 33 kV/400 V | 3100 | 10000 | 6 | 73 |
| 1500 kVA، 33 kV/400 V | 4200 | 13500 | 6 | 76 |
كم يبلغ فقد المحول الجاف 1000 kVA مقارنة بالمحول الزيتي؟
المقارنة العادلة بين النوعين في السعودية تكون بين مواصفتَي SEC: 52-SDMS-01 للجاف و 51-SDMS-03 للزيتي. الفقد بلا حمل P0 في المحول الجاف أعلى بوضوح، أما الفقد بالحمل Pk فمتقارب، مع فرق مهم: يُعلن للجاف عند 120 °C وللزيتي عند 75 °C، فلا تُقارَن القيمتان مباشرة دون ذكر حرارة المرجع.
| القدرة (kVA) | P0 جاف 13.8 kV (W) | P0 زيتي (W) | Pk جاف عند 120 °C (W) | Pk زيتي عند 75 °C (W) |
|---|---|---|---|---|
| 500 | 1400 | 750 | 5750 | 4700 |
| 1000 | 2300 | 1100 | 9000 | 9000 |
| 1500 | 3050 | 1700 | 12200 | 14000 |
الفقد السنوي = P0 × 8760 + Pk × (معامل الحمل)² × 8760. لمحول 1000 kVA بمعامل حمل 0.5:
جاف: (2.3 + 9.0 × 0.25) × 8760 = 4.55 × 8760 = 39,858 kWh زيتي: (1.1 + 9.0 × 0.25) × 8760 = 3.35 × 8760 = 29,346 kWh
الفارق 10,512 kWh سنويًا، وكله من الفقد بلا حمل: (2.3 − 1.1) × 8760. لذلك حين يُقيَّم الفقد في العطاء يستحق المحول الجاف بنواة غير متبلورة الدراسة، لأن النواة غير المتبلورة تخفض P0 تحديدًا.
الفقد السنوي لمحول جاف 1000 kVA بمعامل حمل 0.5
E = (P0 + Pk * k^2) * 8760
E = kWh
كيف يتحمّل المحول الجاف حرارة 50 °C في الخليج؟
يفترض IEC 60076-11 أن هواء التبريد لا يتجاوز 40 °C في أي وقت، و30 °C متوسطًا شهريًا لأشد الشهور حرارة، و20 °C متوسطًا سنويًا. وحدود ارتفاع الحرارة في الجدول 2 من المعيار تُقاس فوق هذه الظروف:
| فئة العزل | حرارة نظام العزل (°C) | أقصى ارتفاع لمتوسط حرارة الملفات (K) | متوسط الملفات عند 40 °C (°C) | الارتفاع المسموح للبقاء عند الحرارة نفسها مع هواء 50 °C (K) |
|---|---|---|---|---|
| E | 120 | 75 | 115 | 65 |
| B | 130 | 80 | 120 | 70 |
| F | 155 | 100 | 140 | 90 |
| H | 180 | 125 | 165 | 115 |
العمودان الأخيران محسوبان وليسا منقولين من المعيار: 40 + 100 = 140 °C لملفات الفئة F، و 140 − 50 = 90 K. فالمحول المخصّص لهواء 50 °C يجب أن يُصمَّم بارتفاع حرارة أقل، والمعيار يخصص لذلك البند 10.2 «ارتفاع حرارة مخفّض للمحولات المصمّمة لحرارة وسط تبريد عالية أو لظروف خاصة لوسط التبريد».
والفرق بين 40 و50 °C في الخليج واقعي: المعدلات المناخية للرياض (1991–2020، NOAA) تعطي متوسط الحرارة العظمى اليومية 43.6 °C في أغسطس، والمتوسط اليومي 36.9 °C، وأعلى حرارة مسجّلة 49.8 °C. أي أن متوسط أغسطس وحده يتجاوز افتراض 30 °C الشهري بنحو 7 K. لذلك تطلب 52-SDMS-01 قدرة مقنّنة حتى 50 °C، ويُكتب على لوحة البيانات بند «Ambient Temperature».
فئات E وC وF للمحول الجاف: ماذا تطلب في السعودية؟
الحروف الثلاثة على لوحة بيانات المحول الجاف تصف ظروف الموقع:
- E (البيئة): E0 بلا تكثّف وبتلوّث مهمل، وE1 تكثّف عرضي وتلوّث قليل، وE2 تكثّف متكرر أو تلوّث شديد. وتطلب 52-SDMS-01 في البند 5.2.5 الفئة E3، بينما يذكر بند الاختبارات الخاصة 8.3 «اختبار البيئة وفق IEC 60076-11 للفئة E2»، فالأسلم أن يحدّد الطلب الفئة المطلوبة وتقرير الاختبار الذي يثبتها.
- C (المناخ): C1 لتشغيل لا ينخفض عن −5 °C، وC2 للتشغيل والنقل والتخزين حتى −25 °C. وتطلب SEC الفئة C2.
- F (الحريق): F0 بلا متطلب خاص، وF1 سلوك محدود في الحريق بعد اختبار. وتطلب SEC الفئة F1، وقد ذكر إصدار 2018 من IEC 60076-11 تقييد فئات السلوك في الحريق عند 1000 kVA، فمن يشتري محولًا 1500 kVA بفئة F1 يطلب تقرير الاختبار الذي يغطي هذه القدرة تحديدًا.
وفي غرف السراديب الساحلية في جدة والدمام والدوحة يكون التكثّف والملوحة هما سبب فشل العزل السطحي، لا الحرارة وحدها، ولذلك تُكتب فئة البيئة في الطلب ولا تُترك للمورد.
كيف تحسب تهوية غرفة المحول الجاف؟ مثال محلول في الرياض
يحتوي IEC 60076-11 على الملحق C (معياري) «تبريد المحول في غرفة بتهوية طبيعية» مع تطبيق رقمي لمحول 1000 kVA. والصيغ العملية المنشورة في كتالوجات الراتنج المصبوب، لمتوسط سنوي 20 °C وارتفاع حتى 100 m عن سطح البحر، هي:
Q = TL ÷ (1.15 × ΔT) — تدفق الهواء بالـ m³/s، وTL مجموع الفقد بالـ kW، وΔT فرق حرارة هواء الخروج عن الدخول بالـ K S = 10.752 × TL ÷ √(H × ΔT³) — صافي فتحة الدخول بالـ m²، وH المسافة بالأمتار بين منتصف المحول ومنتصف فتحة الخروج S’ = 1.15 × S — فتحة الخروج أكبر بنحو 15 %
المعطيات: محول جاف 1000 kVA، 13.8 kV/400 V، 60 Hz وفق 52-SDMS-01، في غرفة محطة بسرداب برج مكتبي في الرياض، بحمل ذروة صيفية 0.8 من القدرة، وH = 2 m. المعطيات افتراضية للتوضيح.
- تيار الجانب المنخفض:
I = 1000 ÷ (√3 × 0.4) = 1,443.4 A، فيلزم وفق الجدول 3 من 52-SDMS-01 كابلان أحاديان 630 mm² نحاس لكل طور
- مجموع الفقد عند حمل 0.8 بقيم الحد الأقصى في الجدول 4:
TL = 2.3 + 9.0 × 0.8² = 2.3 + 5.76 = 8.06 kW
- التهوية بفرق 15 K كما في حسابات المناخ المعتدل:
Q = 8.06 ÷ (1.15 × 15) = 8.06 ÷ 17.25 = 0.467 m³/s، أي 1,682 m³/h
- التهوية في أغسطس بالرياض: هواء الدخول 43.6 °C وحد الغرفة 50 °C، فالفرق 6.4 K:
Q = 8.06 ÷ (1.15 × 6.4) = 8.06 ÷ 7.36 = 1.095 m³/s، أي 3,942 m³/h
- فتحة الدخول للتهوية الطبيعية بفرق 6.4 K:
S = 10.752 × 8.06 ÷ √(2 × 6.4³) = 86.66 ÷ 22.90 = 3.78 m²، وفتحة الخروج S’ = 1.15 × 3.78 = 4.35 m² وبفرق 15 K كانت الفتحة S = 86.66 ÷ √(2 × 15³) = 86.66 ÷ 82.16 = 1.05 m² فقط.
- يوم أعلى حرارة مسجّلة 49.8 °C يترك فرقًا 0.2 K، فيصبح التدفق المطلوب:
Q = 8.06 ÷ (1.15 × 0.2) = 35.0 m³/s وهو رقم غير عملي، فالحل تبريد ميكانيكي للغرفة بقدرة تزيل 8.06 kW على الأقل مع فقد اللوحات الأخرى في الغرفة.
- المراوح AF ترفع القدرة إلى 1000 × 1.25 = 1,250 kVA، لكنها ترفع الحرارة المطلوب إخراجها:
TL = 2.3 + 9.0 × 1.25² = 2.3 + 14.06 = 16.36 kW فالمراوح تبرّد الملفات ولا تبرّد الغرفة.
- حدّ الملفات: لتبقى ملفات الفئة F عند 140 °C مع هواء 50 °C يُطلب ارتفاع مضمون لا يتجاوز
140 − 50 = 90 K
تدفق هواء تهوية غرفة محول جاف
Q = (P0 + Pk * k^2) / (1.15 * dT)
Q = m3/s
صافي فتحة دخول الهواء للتهوية الطبيعية
S = 10.752 * (P0 + Pk * k^2) / sqrt(H * dT^3)
S = m2
النتيجة: محول 1000 kVA جاف في سرداب بالرياض لا يُحسم بقدرته وحدها، بل بثلاثة أرقام تُكتب معًا: ارتفاع حرارة مضمون 90 K عند 50 °C، وتهوية 1.1 m³/s على الأقل أو تبريد ميكانيكي للغرفة، وفقد مضمون لا يتجاوز 2300 / 9000 W. ومحول Entogo المخصّص لغرف المحطات هو محول التوزيع الجاف بعزل من الراتنج المصبوب، وتُؤكَّد قيمه المضمونة مقابل 52-SDMS-01 في العرض لكل مشروع، ولوحة الجهد المنخفض بعده تُحدَّد بتيار 1,443 A كما في جدول تيار المحولات من 100 إلى 2500 kVA ودليل لوحة توزيع كهرباء رئيسية MDB.
ما الذي يتغيّر في الإمارات وقطر والكويت وعُمان؟
خارج السعودية تتغيّر ثلاثة أمور. التردد 50 Hz بدل 60 Hz، ويُصمَّم كل محول لتردد واحد. والجهد الابتدائي غالبًا 11 kV، و33 kV في عُمان. والجهد المنخفض في قطر 240/415 V ±6 % بثلاثة أطوار وأربعة أسلاك وفق كود كهرماء للتمديدات، فيصبح تيار محول 1000 kVA على 415 V:
I = 1000 ÷ (√3 × 0.415) = 1,391.2 A
ولا تنطبق جداول الفقد في 52-SDMS-01 تلقائيًا هناك، فكل مرفق أو استشاري يحدّد قيمه، ويُكتب الفقد المضمون في الطلب بالرقم. أما مطابقة المنتج في السعودية عبر منصة سابر فتُرتَّب لكل مشروع مع المستورد، كما في المواصفات والشهادات المطلوبة لتوريد محول في السعودية والخليج.
أخطاء شائعة عند طلب محول جاف
- كتابة 40 °C في الطلب لغرفة خليجية. الخطأ: قبول تصميم IEC القياسي بارتفاع 100 K فوق 40 °C. الصحيح: 50 °C حرارة تصميم كما في البند 5.2.2 من 52-SDMS-01، وارتفاع مضمون ≤ 90 K لملفات الفئة F. يكشفه اختبار ارتفاع الحرارة (البند 8.2) مقارنًا بحرارة الهواء المعلنة على لوحة البيانات.
- مقارنة الفقد بالحمل بين جاف وزيتي دون حرارة المرجع. الخطأ: اعتبار 9000 W للجاف و9000 W للزيتي متساويين. الصحيح: الأول عند 120 °C والثاني عند 75 °C، والفارق الحقيقي في P0: 2300 مقابل 1100 W، أي 10,512 kWh سنويًا. يكشفه طلب الفقد عند حرارة مرجع موحّدة في جدول البيانات.
- حساب التهوية بفرق 15 K. الخطأ: فتحة 1.05 m² وتدفق 0.467 m³/s. الصحيح في صيف الرياض: 3.78 m² و1.095 m³/s، أو تبريد ميكانيكي حين يقترب الهواء الخارجي من 50 °C. يكشفه حساب Q = TL ÷ (1.15 × ΔT) بحرارة الهواء الفعلية للموقع.
- الاعتماد على المراوح AF لحل حرارة الغرفة. الخطأ: تحميل المحول حتى 1,250 kVA في غرفة مصممة لفقد 8.06 kW. الصحيح: عند 1,250 kVA يصل الفقد إلى 16.36 kW، فتُحسب تهوية الغرفة للقدرة مع المراوح. يكشفه البند 5.2.3 الذي يربط زيادة 25 % بالتبريد القسري لا بالغرفة.
- قبول F1 لمحول 1500 kVA دون تقرير. الخطأ: افتراض أن F1 تنطبق على كل القدرات. الصحيح: إصدار 2018 ذكر تقييد فئات الحريق عند 1000 kVA، فيُطلب تقرير اختبار يغطي القدرة المعروضة. يكشفه طلب تقرير اختبار السلوك في الحريق (البند 8.3).
قائمة ما يجب تحديده في طلب عرض سعر محول كهرباء جاف
- القدرة والجهدان والتردد: مثل 1000 kVA، 13.8 kV/400/230 V، 60 Hz، Dyn11، معاوقة 6 % — من جدول بيانات 52-SDMS-01 أو مواصفة المرفق في الإمارات وقطر بتردد 50 Hz.
- حرارة التصميم وارتفاع الحرارة المضمون: 50 °C للهواء، وارتفاع ≤ 90 K لملفات الفئة F — من البند 5.2.2 ومن حساب 140 − 50.
- الفقد المضمون: P0 وPk بالواط عند 120 °C، ولا يتجاوزان الجدول 4 (2300 / 9000 W لمحول 1000 kVA على 13.8 kV) — قيم العطاء مضمونة وتُرفض زيادتها.
- فئات E وC وF: E3 أو E2 مع تقرير الاختبار، وC2، وF1 مع تقرير يغطي القدرة — من البندين 5.2.5 و5.2.6.
- التبريد القسري: هل تُورَّد مراوح AF، وما القدرة معها (+25 %) — من البند 5.2.3، ومعها فقد الغرفة الجديد للحساب.
- الغلاف ودرجة الحماية: IP31 على الأقل، صلب مجلفن 3 mm أو Aluzinc 2 mm، أو IP00 لغرفة مغلقة خارج مشاريع SEC وفق مواصفة الاستشاري.
- مراقبة الحرارة والربط: 3 حسّاسات PT100، إنذار 130 °C وفصل 140 °C، ومخرج Modbus RTU RS485 أو 4–20 mA لنظام إدارة المبنى — من البند 5.16.2.
- أطراف التوصيل: عازل Type-C للجهد المتوسط، وعدد كابلات الجهد المنخفض ومقطعها (2 × 630 mm² نحاس لكل طور لمحول 1000 kVA) — من الجدول 3.
- بيانات الغرفة: أبعاد الغرفة، وحرارة هواء الدخول، وارتفاع H، وفقد اللوحات الأخرى — لحساب التهوية وفق الملحق C من IEC 60076-11.
دور Entogo
Entogo Inc. شركة كندية مقرّها تورنتو، وتُصنَّع مجموعة منتجاتها الأساسية ذات التصنيع الذاتي في مصنعها الخاص في الصين، ويُؤكَّد المصنّع وبلد المنشأ والنطاق الفني والشهادات لكل طلب. والمحول الجاف في نسخة الخليج مصمَّم وفق IEC 60076-11 بقدرات 100–3150 kVA وجهد Um حتى 36 kV، بعزل من الفئة F (أو H عند الطلب) وفئات E / C / F حسب المواصفة وحسّاسات PT100، ولحرارة الموقع المعلنة، 50 °C عادةً، بقيم نموذجية تُضبط وفق مواصفة المشروع أو المرفق. أما اختبارات النوع واعتماد المرفق ومطابقة سابر فتُحدَّد عند الطلب لكل مشروع في العرض، ولا تُفترض مسبقًا.
مدة التصنيع نحو 12 أسبوعًا لمعدات IEC/CE المصنّعة لأسواق التصدير، ومنها دول الخليج، والضمان 36 شهرًا على الأقل وتُؤكَّد مدته لكل منتج في العقد. للاطلاع على الخيارات راجع المحول الجاف بنواة غير متبلورة و فئة المحولات والمحطات الفرعية، وأرسل جدول البيانات وحرارة الغرفة عبر صفحة التواصل؛ ويأتي الرد خلال يوم عمل واحد.
الخلاصة
المحول الجاف لغرفة محطة في السعودية يُطلب بأرقام 52-SDMS-01 لا بأرقام كتالوج مصمّم لهواء 40 °C: الفئة F بارتفاع مضمون 90 K عند 50 °C، وفقد لا يتجاوز 2300 W بلا حمل و9000 W بالحمل لمحول 1000 kVA على 13.8 kV، وفئات C2 وE3 وF1 بتقارير اختبار تغطي القدرة. وثمن غياب الزيت فقد بلا حمل أعلى بنحو 10,512 kWh سنويًا، وغرفة تحتاج في صيف الرياض 1.1 m³/s من الهواء أو تبريدًا ميكانيكيًا؛ وهذان الرقمان يُحسبان قبل المقارنة بين العروض.
