دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل: Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه :65
بخشی از متن مقاله
مقدمه
به همان اندازه که سلولهای اندام یک موجود زنده به خون نیاز دارد اندام جوامع صنعتی نیز محتاج جریان الکتریکی می باشد. زندگی امروز دیگر بدون شبکه وسیع انرژی الکتریکی که با انشعابات زیاد مجتمعهای بزرگ و کوچک صنعتی و مسکونی را تغذیه می نمایند قابل تصور نیست. انرژی الکتریکی در مقایسه با سایر انرژی ها از محاسن ویژه ای برخوردار است. به عنوان نمونه می توان خصوصیات زیر را نام برد:
1- هیچ گونه محدودیتی از نظر مقدار در انتقال و توزیع این انرژی وجود ندارد.
2- عمل انتقال این انرژی برای فواصل زیاد به سهولت امکان پذیر است.
3- تلفات این انرژی در طول خطوط انتقال و توزیع کم و دارای راندمان نسبتاً بالایی است.
4- کنترل و تبدیل و تغییر این انرژی به سایر این انرژی ها به آسانی انجام پذیر است.
به طور کلی هر سیستم انرژی الکتریکی دارای سه قسمت اصلی می باشد:
1- مرکز تولید نیروگاه 2- خطوط انتقال نیرو 3- شبکه های توزیع نیرو
معمولاً نیروگاهها با توجه به جوانب ایمنی و اقتصادی و به خصوص با توجه به نوعشان (آبی، بخاری و گازی). درمسافتی دور از مصرف کنندگان ساخته می شود. وظیفه خطوط انتقال نیرو با تجهیزات مختلف مربوطه، این است که انرژی تولید شده را به شبکه های توزیع منتقل نمایند.
عمل انتقال نیروهای برق با فشار الکتریکی کم امکان پذیر نیست بلکه جهت انتقال از فشار الکتریکی زیاد استفاده می شود، که بعداً در محل نزدیکی مصرف به فشار الکتریکی کم تبدیل شده و توزیع خواهد شد. اگرچه جهت مصرف کنندگان عمده نیز امکان تغذیه با فشار کم وجود دارد ولی در این گونه موارد بهتر است که مستقیماً انشعاب فشار قوی داد.
خلاصه اینکه در هر مجتمع بزرگ صنعتی و یا در هر شهری حداقل یک شبکه فشار قوی بایستی وجود داشته باشد تا در نقاط مختلف شبکه های فشار ضعیف را تقویت کنند و انتخاب این فشار تابع بزرگی محل و بار شبکه خواهد بود.
در ایران جهت استفاده تغذیه مصرف کنندگان عموماً از جریان متناوب فشار ضعیف (v220/v380) استفاده می شود. همچنین جهت استفاد تغذیه پستهای فشار ضعیف (380) ولتی و فشار متوسط kv20 جهت تغذیه پستهای فشار متوسط از فشار قوی 63 کیلو ولت استفاده می شود.
نقش شبکه توزیع (فشار ضعیف و فشار متوسط) یک شهر را چه از نظر حجم و چه از نظر وسعت و چه از نظر ارزش و اهمیت می توان به مویرگهای بدن تشبیه نمود که به مزین و مهتدین فطینو یعنی تغذیه مصرف کنندگان را عهده دار می باشند.
حال برای درک بهتر از مطلب سیستم توزیع نیروی برق و تقسیمات آن به شرح سیستم برق می پردازیم.
تشریح سیستم برق
با وجود این که سیستم قدرت الکتریکی استاندارد وجود ندارد نموداری شامل اجزاء متعدد که معمولاً در ساختار چنین سیستمی یافت می شود در شکل (1) نشان داده شده است.
باید به اجزاء آن توجهی ویژه داشت زیرا اجزاء مزبور سیستم توزیع را خواهند ساخت. در حالی که به وضوح جهت جریان انرژی از نیروگاه به طرف مصرف کننده است برای رسیدن به مقصود اگر جهت نگرش خود را تغیر دهیم و وقایع را از پشت مصرف کننده به سمت نیروگاه ملاحظه نماییم می تواند آگاهی دهنده باشد.
انرژی بوسیله مصرف کننده در ولتاژ نامی کار، بهره برداری می شود که به طور کلی (در آمریکا) در محدوده 110 تا 125 ولت و 220 تا 250 ولت می باشد. انرژی از یک دستگاه اندازه گیری عبور نموده و میزان مصرف و صورت حساب مشترک مشخص میگردد، ولی ممکن است در بدست آوردن اطلاعات برای برنامه ریزی، طراحی و بهره برداری بعدی نیز کمک نماید. معمولاً دستگاه اندازه گیری شامل وسیلهای است که مصرف کننده را از شبکه ورودی جدا می کند که این به هر دلیلی که باشد ضرورت خواهد داشت.
انرژی از هادی ها به دستگاه اندازه گیری در مدار فشار ضعیف جاری می شود. این هادی ها به عنوان سرویس دهنده مصرف کننده یا انشعاب مشترکین می باشند. مشترکین زیادی از شبکه فشار ضعیف انشعاب می گیرند. شبکه های فشار ضعیف به این صورت است که برق را به مشترکین تحویل می دهد و خود از ترانسفورماتورهای توزیع تغذیه می شود. در ترانس ولتاژ انرژی تحویلی از م قدار فشار متوسط به مقادیر فشار ضعیف مصرفی که قبلاً ذکر شده کاهش پیدا می کند. ترانس ها در مقابل اضافه بارها و اتصال کوتاهها به وسیله فیوزها با رابط های حفاظتی که طرف فشار قوی قرار می گیرند حف اظت می شوند و در طرف فشار ضعیف ترانس هم کلید قدرت (دژنکتور) قرار می گیرد.
فیوزها و رابطهای حفاظتی در مواقع عیب داخلی خود ترانس نیز عمل میکند. کلیدهای قدرت طرف فشار ضعیف یا ثانویه ترانس فقط در مواقع اتصالی یا اضافه بار ایجاد شده در طرف فشار ضعیف و انشعابات مصرف کننده عمل می کند. همچنین در خطوط هوایی ترانس توسط برق گیر در مقابل رعد و برق یا ولتاژهای موجی خط محافظت می شود و قبل از صدمه زدن به ترانس به زمین تخلیه می شود. ترانسی که به مدار فشار متوسط وصل می شود ممکن است دارای انشعابات فرعی باشد که به یک فاز از سه فاز معمولی اصلی متصل شود. این انشعاب معمولاً از طریق فیوز خط یا فیوز جدا کننده صورت می گیرد و در موقع وقوع اتصالی یا اضافه بار در مدار فرعی آن را از مدار داخلی جدا می نماید.
مدارات سه فاز اصلی ممکن است دارای انشعاب هایی متعدد سه فاز باشد که گاهی از طریق کلیدها و گاهی اوقات از طریق فیوزهای جدا کننده یا فیوزهای خط دیگر به یکدیگر متصل شوند. در بعضی موارد تعدادی از انشعابات فرعی سه فاز می توان از طریق کلیدهای مجدد نیز به مدار اصلی سه فازه متصل شوند، به هنگام وقوع اتصالی در انشعابات فرعی، کلیدهای وصل مجدد عمل می کنند و انشعابات فرعی را از اصلی جدا می نمایند با اینکه فیوزها یا جدا کننده های خط هم این کار را انجام میدهند، ولی قبل از این که انشعابات فرعی به طور دائمی باز بماند، کلید وصل مجدد میتواند دوباره انشعاب فرعی را به اصلی وصل کرده و با تاخیر زمانی از پیش تنظیم شده، آن را چند مرتبه برقرار کند.
این عمل به این خاطر انجام می شود که ممکن است یک اتصال صرفاً طبیعی گذرا داشته باشد مانند افتادن یک شاخه درخت روی خط. پست توزیع از طریق شینه ایستگاهی، شبکه سه فاز را تغذیه می نماید. زمانی شبکه سه فاز به عنوان یک مدار یا فیدر نامیده می شود که از طریق یک کلید قدرت تحت حفاظت و گاهی اوقات از طریق یک تنظیم کننده ولتاژ به شینه متصل می گردد. معمولاً تنظیم کننده ولتاژ شکل تغییر یافته یک ترانس است که کمک می کند تا ولتاژ خروجی در تغذیه کننده ولتاژ در بعضی موارد به جای این که ولتاژ یک تغذیه کننده قار می گیرد تا ولتاژ آن تغذیه کننده جزء را تنظیم نماید.
در موقع وقوع اتصالی یا اضافه بار در تغذیه کننده خروجی یا توزیع، کلید قدرت تغذیه کننده عمل می کند و آن را از شینه جدا می نماید. معمولاً شینهها تغذیه کنندههای بسیاری را برق می دهد که شینه پست هم به وسیله یک یا چند ترانس و تحت حفاظت کلید قدرت تغذیه می شود. این ترانسفورماتورهای پست، ولتاژ مداری را کاهش می دهند که به اولیه خود ترانس ها وارد می شوند. معمولاً مداری را که ترانس پست را تغذیه می کند سیستم فوق توزیع نامیده می شود. که در ولتاژهای kv63 و kv132 عمل می نمایند.
سیستم فوق توزیع می تواند پست های توزیع متعددی را تغذیه کند و امکان دارد به عنوان تغذیه کننده های ارتباطی بین دو یا چند پست باشند و هر یک از پست ها می تواند از نوع توزیع یا فوق توزیع یا انتقال باشند. موارد استفاده از پست انتقال یا فوق توزیع، بسیار شبیه به پست توزیع است، جزء در این مورد که با مقداری زیادی از انرژی سر و کار دارد و مجموع انرژی خطوط فوق توزیع و پستی مرتبط با آنها و تلفات را تامین می کند. خطوط انتقال از پست دیگری که معمولاً با نیروگاه مرتبط است سرچشمه می گیرد.
حال به بررسی سیستم توزیع می پردازیم:
انواع سیستم توزیع
قسمتی که تحت عنوان توزیع مورد استفاده در صنعت برق می باشد یعنی از پست تغذیه تا وسایل اندازه گیری واقع در محل مصرف کننده می تواند به دو بخش فرعی تقسیم شود:
1- توزیع اولیه: که در آن بار به ولتاژی بالاتر از ولتاژ مصرف برده شود و از پست توزیع به محلی که در آن ولتاژ به میزان ولتاژ مصرف کننده پایین می آید تا مشترک انرژی مورد نیاز خود را مصرف نماید.
2- توزیع ثانویه: که شامل قسمتی از سیستم است که دارای ولتاژ مصرف کننده بوده و به لوازم اندازه گیری مصرف کننده ها منتهی می شود. سیستم های توزیع اولیه شامل سه نوع اساسی هستند.
1- سیستم شعاعی، شامل سیستم های دو گانه و تبدیل
2- سیستم حلقوی، شامل حلقوی باز و حلقوی بسته
3- سیستم شبکه ای (غربالی)
1- سیستم شعاعی: سیستم شعاعی ساده ترین و یکی از عمومی ترین نوع مورد استفاده است و شامل تغذیه کننده ها و مدارهای شعاعی مجزا بوده که از پست یا منبع منشعب می شود. معمولاً هر فیدر سطح معینی را تغذیه می کند. فیدر شامل قسمت اصلی یا تنه فاشدی است که با ترانس توزیع مرتبط است و از آن جا انشعابات اصلی یا فرعی خارج می شود که در شکل (2) نشان داده شده است.
معمولاً انشعابات فرعی از طریق فیوز به مدارهای فشار متوسط اصلی متصل میشود، به طوری که یک اتصالی در انشعابات فرعی، نمی تواند باعث قطع برق در سرتاسر تغذیه کننده باشد. اگر فیوز از رفع اتصالی خط عاجز بماند یا اتصالی در تغذیه کننده اصلی توسعه یابد کلید قدرت درست یا منبع باز خواهد شد و سرتاسر تغذیه کننده را بی برق خواهد کرد. برای پایین نگه داشتن وسعت و مدت قطعی برق تجهیزاتی برای جدا کردن تغذیه کننده در نظر گرفته می شود، به طوری که قسمتهای سالم هرچه سریع تر دوباره برق دار شود. برای به حداکثر رساندن سرعت برقدار کردن مجدد، در هنگام طراحی و ساخت از ارتباط اضطراری به تغذیه کننده های مجاور استفاده می شود.
بنابراین هر قسمتی از تغذیه کننده که مشکلی نداشته باشد، می تواند به تغذیه کنندههای مجاوز متصل شود. در بیشتر حالات، غیر همزمانی بارها بین تغذیه کنندههای مجاور به اندازه کافی موجود بوده تا نیازی به نصب ظرفیت اضافی برای مواقع اضطراری نباشد. قطع طولانی برق بیمارستان ها، تاسیسات نظامی و دیگر مصرف کننه های حساس قابل تحمل نمی باشد.
در چنین شرایطی فیدر دوم (اضافی) پیش بینی می شود که گاهی در مسیر جداگانهای قرار می گیرد تا از منبع دیگری تغذیه شود. اتصال از تغذیه کننده عادی به تغذیه کننده جایگزین به وسیله قطع و وصل کننده تبدیلی انجام می گیرد و امکان دارد به صورت دستی یا خودکار عمل نماید. در حالات دو دستگاه کلید قدرت مجزا نصب می شوند تا در هر فیدر یک کلید قدرت با اتصالات الکتریکی به منظور جلوگیری از اتصال اشتباه فیدر سالم به معیوب استفاده شود. شکل (3)
2- سیستم حلقوی: راه دیگری که طول مدت قطعی برق را محدود می سازد، استفاده از تغذیه کننده هایی است که به صورت حلقوی طراحی شده و امکان تغذیه از دو سوار برای مصرف کننده های بحرانی (حساس) فراهم می سازد. در این جا اگر تغذیه از یکسو دچار مشکل شود، تمام بار تغذیه کننده از سوی دیگر جریان میگیرد. به شرطی که ظرفیت ذخیره کافی در تغذیه کننده در نظر گرفته شود. این نوع سیستم امکان دارد در حالت عادی به صورت حلقوی باز یا حلقوی بسته عمل کند.
حلقوی باز: در سیستم حلقوی باز، بخش های متعدد تغذیه کننده از طریق وسایل جدا کننده (فیدر، کلید و غیره) به همدیگر متصل شده و بارها هم به بخشهای فوق متصل شده اند و هر دو نفر تغذیه کننده به منبع تغذیه متصل شده است. در یک نقطه از پیش تعیین شده ای از فیدر، وسیله جدا کننده به صورت باز نصب می گردد.
اساساً سیستم حلقوی باز از دو فیدر تشکیل می شود. که انتهای آنها به وسیله جدا کننده ای مانند فیوز، کلید یا کلید قدرت به هم مرتبط شده اند. به هنگام وقوع اتصالی، بخشی از مدار فشار متوسط که اتصالی در آن رخ داده است از دو طرف قطع میشود و سرویس دهی به قسمت سالم به این صورت انجام می شود که ابتدا حلقه در نقطهای که در حالت عادی باز گذاشته شده است، بسته می شود و سپس کلید قدرت در پست دیگر وصل می شود.
شکل (4). چنین حلقه هایی در حالت عادی پست نمی شوند، وقتی اتصالی باعث باز شدن قطع کننده ها در دو طرف شوند سرتاسر تغذیه کننده بی برق شده و معلوم نمیشود که اتصالی کجا رخ داده است. وسایل جدا کننده بین بخش ها نسبتاً ارزان هستند.
حلقوی بسته: در جایی که درجه بالاتری از قابلیت اطمینان مورد نظر است، فیدر به صورت حلقوی بسته مورد بهره برداری قرار می گیرد. در این جا معمولاً وسایل جدا کننده کلیدهای قدرت بسیار گران قیمت هستند. قطع کننده ها بوسیله رله هایی تحریک میشوند تا فقط برای باز کردن کلیدهای قدرت واقع در دو طرف قسمت معیوب عمل نمایند، بقیه قسمت تغذیه کننده سرتاسری برق دار باقی می ماند. در بیشتر نمونه ها، فعالیت مناسب رله فقط به وسیله سیم های راهنما (پیلوت) صورت می گیرد که از کلید قدرتی به کلید قدرت دیگر کشیده می شود که نصب و نگهداری آن پرهزینه میباشد. در برخی نمونه ها، این سیم های راهنما از طریق اجاره خطوط تلفن صورت می گیرد. شکل (5)
3- سیستم فشار متوسط شبکه ای(غربالی): این سیستم از طریق بهم پیوستن شبکه های فشار متوسطی که به طور عادی در سیستم های شعاعی یافت می شود تشکیل شبکه غربالی (مش) را می دهند. شبکه بوسیله چندین ترانس قدرت تغذیه می شود که ترانس ها به نوبه خود از خطوط فوق توزیع و انتقال در ولتاژهای فشار قوی تغذیه میشوند. این نوع سیستم، پست های معمولی و تغذیه کننده های طولانی فشار متوسط اصلی را حذف کرده و آنها را با تعدادی از پست های کیوسکی (واحد) جایگزین نموده که به طور حساس در سرتاسر شبکه قرار دارد. بدین وسیله مشکل دستیابی به زمین اضافی و ضروری درست های معمولی را حل کرده است. شکل (6)
سیستم توزیع ثانویه: سیستم توزیع ثانویه (فشار ضعیف) در ولتاژهای معرفی پایین مورد بهره برداری قرار می گیرد و مانند سیستم های اولیه باید با قابلیت اطمینان در سرویس دهی و تنظیم ولتاژ آنها توجه نمود.
سیستم فشار ضعیف کاملاً می تواند 4 نوع باشد. 1- یک ترانس برای هر مشترک. ب- استفاده مشترک از یک ترانس. 3- تغذیه مداوم و پیوسته به طور مشترک از طریق نصف دو دستگاه ترانس یا بیشتر. 4- شبکهای: گروهی از مصرف کننده ها از یک خط یا شبکه استفاده می کنند. که تغذیه توسط چندین ترانس صورت می گیرد. سیستم های شبکه ای دارای بیشترین درجه قابلیت اطمینان در سرویس دهی بوده و در سطوح با چگالی بار خیلی زیاد کاربرد دارد. پس جایی که عواید این سیستم نسبت به هزینه های آن قابل توجیه باشد و قابلیت اطمینان این نوع ضروری باشد، به کار میرود.
در مواردی که یک مصرف کننده واحدی از این نوع سیستم تغذیه کند، آن را شبکه نقطهای گویند. به طور کلی، شبکه فشار ضعیف غربالی از به هم پیوستن شبکههای فشار ضعیفی تشکیل می شود که از طریق چندین ترانس تغذیه شده و از دو یا چند تغذیه کننده فشار متوسط برق می گیرد. به کلیدهای قدرت متصل شده بین ترانس و شبکه فشار ضعیف که به صورت خودکار بی برق شود، ترانس را از شبکه غربالی فشار ضعیف جدا می کند و بدین وسیله مانع تغذیه از طرف فشار ضعیف به طرف فشار متوسط می شود.
این از لحاظ ایمنی و در مواقعی که طرف فشار متوسط به دلیل اتصالی یا هر دلیل دیگری بی برق شده باشد، اهمیت ویژه ای پیدا می کند. کلید قدرت یا محافظ توسط فیوز پشتیبانی می شود به طوری که اگر محافظ نتواند عمل کند، فیوز منفجر شده و ترانس را از شبکه فشار ضعیف جدا خواهد کرد. شکل (7)
تعداد تغذیه کننده های فشار متوسطی که شبکه غربالی را تغذیه می کند، خیلی مهم است. اگر تعداد تغذیه کننده ها تنها دو دستگاه باشد، در یک زمان تنها یک تغذیه کننده می تواند از مدار خارج شود و لذا ترانس باید دارای ظرفیت ذخیره کافی باشد تا واحدهای باقی م انده در مدار، دچار اضافه بار نشوند. این نوع شبکه گاهی اوقات شبکه از نوع احتمال اول (Single Contingency) نامیده می شود.
بیشتر سیستمهای غربالی از سه یا بیش از سه تغذیه کننده برق می گیرد، به طوری که شبکه می تواند با از دست دادن دو تغذیه کننده مورد بهره برداری قرار گیرد و ظرفیت ترانس ذخیره هم به طور متناسبی کمتر شود که به آن شبکه از نوع احتمال دوم (Second Contingency) گویند.
شبکه فشار ضعیف باید طوری طراحی شود که نه تنها بارها، بین ترانس ها به طور مساوی تقسیم شده و دارای تنظیم اختلاف سطح خوبی برای کل ترانس ها در حال کار باشد بلکه باید طوری باشد که در موقع قطع برق تغذیه کننده های فشار متوسط، تعدادی از ترانس ها به مدت کوتاه در مدار باشند. مدارهای فشار ضعیف باید قادر باشند تا بارهای قسمت معیوب را به طور مناسب بین ترانس ها تقسیم کرده و آن قسمت از مدار را که دارای حداقل مصرف کننده می باشد قطع نموده و رفع عیب نمایند.
در برخی از شبکه ها که جریان اتصال کوتاه در آن حاکم است امکان دارد قبل از عمل نمودن فیوز (سوختن فیوز) قسمت های طولانی از شبکه اصلی صدمه ببیند لذا در چنین شبکه های فشار ضعیف قسمت به قسمت دو طرف را فیوز دار می کند.
در شبکه های توزیع وجود کابل بسیار ضروری است زیرا اولاً کابل کشی به جای خطوط هوایی می تواند به زیبایی شهر کمک کند ثانیاً در مواردی که نمی توان از خطوط هوایی استفاده کرد مانند فرودگاهها می توان از کابل برای توزیع انرژی الکتریکی استفاده نمود. نتیجه می شود که کابل نیز در شبکه های توزیع یکی از عناصر مهم به شمار می رود.
کابلهای زمینی و متعلقات آن
کابلهای زمینی برحسب شرایط محیطی و الکتریکی باید دارای خصوصیات زیر باشد:
1- هادی های هر فاز نسبت به زمین کاملاً عایق شده باشد.
2- هادی های هر فاز نسبت به فازهای دیگر کاملاً عایق شده باشند.
3- تحت تاثیر عواملی مانند رطوبت، زنگ زدگی و سایر عوامل شیمیایی قرار نگیرند.
4- در برابر ضربات مکانیکی کاملاً حفاظت شده باشند.
سیمهای که در کابل به کار می روند یا از جنس آلومینیوم یا از جنس مس که البته مس بیشتر از آلومینیوم در صنعت کابل سازی استفاده می شود. در سالهای گذشته برای فشار الکتریکی متوسط کابل با عایقی کاغذی بیش از انواع دیگر کابل مورد استعمال داشت ولی امروزه کابل با عایق لاستیکی یا پلاستیکی بیشترین موارد مصرف را دارا میباشد معمولاً کابلها را با نوع عایقشان می سازند بدین ترتیب کابلهای کاغذی، کابلهای لاستیکی یا پلاستیکی، کابلهای روغنی و کابلهای گازی خواهیم داشت.
متن کامل را می توانید بعد از پرداخت آنلاین ، آنی دانلود نمائید، چون فقط تکه هایی از متن به صورت نمونه در این صفحه درج شده است.
دانلود فایل
