تحقیق مقاله پست فشار قوی

تعریف پست فشار قوی:

یک‌پست فشار قوی مجموعه ای از تجهیزات می‌باشد که به منظور تغییر سطح ولتاژ با بوجود آوردن امکان تغذیه نقاط مختلف و تقسیم انرژی الکتریکی بین آنها مورد استفاده قرار می گیرد .

انواع پستهای فشار قوی بر حسب نوع کار :

1 پست های نیروگاهی یا بالا برنده ولتاژ (Step Up Substation) :

وظیفه این پستها افزایش ولتاژ خروجی ژنراتور ها به سطح ولتاژ انتقال می‌باشد.

2 پستهای انتقال (High Voltage Substation) :

وظیفه پستهای انتقال ، کاهش ولتاژ الکتریکی به سطح ولتاژ فوق توزیع و همچنین تقسیم این ولتاژ به خروجی های متعدد می باشد .

3 پستهای توزیع(Distributio Substation) :

وظیفه این پستها پایین آوردن ولتاژ از سطح فوق توزیع به سطح توزیع بوده و انرژی الکتریکی در این سطح را زا طریق فیدرهای مختلف تحویل می دهد .

4 پستهای فشار ضعیف(Low Voltage Substation) :

که وظیفه آن تبدیل ولتاژ توزیع به ولتاژ فشار ضعیف است که قابل استفاده در مصارف صنعتی و خانگی باشد .

5 پستهای کلیدی یا کوپلاژ(Switching Substation) :

در این پستها سطح ولتاژ تغییر ننموده و صرفاً بعنوان یک تقسیم کننده ولتاژ ثابت را در فیدرهای مختلف و متعدد تغذیه می نماید .

در عمل ممکن است یک پست ترکیبی از دو یا چند نوع فوق الذکر باشد که هم

افزاینده و هم کاهنده و هم بصورت یک پست کلیدی باشد . انواع پستها از لحاظ استقرار فیزیکی :

پستهای فشار قوی از لحاظ وضعیت استقرار آنها به دو دسته تقسیم می‌گردند:

1 پستهای باز یا خارجی (Out door s/s) : در این گونه پستها تجهیزات فشار قوی در معرض شرائط جوی محیط از قبیل گرد و خاک ، باد ، باران ، رعد و برق و غیره بوده و عایقی بین آنها و هوا نمی باشد .

2 پستهای بسته یا داخلی (in door S/S) : در این گونه پستها تجهیزات فشار قوی در داخل اطاق یا سالن سر پوشیده قرار دارند .

پستهای باز نیز به چند دسته تقسیم می شوند :

1 پستهای معمولی (conventional) :

این پستها در جاییکه محدودیت زمین وجود نداشته باشد احداث می گردد و عایق بین فازها و تجهیزات و زمین ، هوا می باشد و از این نظر می بایست فاصله ایمنی و مجاز کاملاً رعایت گردد . این پستها از نظر هزینه از بقیه پستها ارزانتر می باشد .

2 پست های گازی یا (Gas Insulated Substation) :

کلیه تجهیزات فشار قوی در پستهای گازی در داخل محفظه فلزی قرار دارند که بوسیله گاز SF6 یا هگزافلوئور گوگرد که دارای خاصیت عایقی خوبی می باشد تحت فشار معینی پر شده است و چون خاصیت عایق گاز SF6 تقریباً سه برابر هوا می باشد درنتیجه فضای پستهای گازی بمراتب کوچکتر از پستهای معمولی می‌باشد و در جاییکه محدودیت زمین مطرح باشد خیلی مناسب است .

از مزایای دیگر پستهای GIS اینست که چون درمعرض مستقیم عوامل جوی نمیباشد لذا امکان آلودگی و رطوبت وجود نداشته و بروز اتصالی و حوادث دیگر به مراتب کمتر می باشد و از طرفی به علت ایزوله بودن قسمتهای برقدار وتحت ولتاژ از افراد ایمنی آن در حد بسیار بالایی می باشد . یکی از معایب پستهای گازی مایع شدن گاز به هنگام برودت هوا در درجه حرارتهای خیلی پایین می باشد از طرفی هزینه این پستها خیلی بالا می باشد .

3 پستهای سیار (Mobiel Substation) :

این پستها نیز بصورت GIS بوده تا از نظر حجم تجهیزات و وزن کل پست

کاهش پیدا نماید ترانسفورماتور و سایز تجهیزات بر روی یک یا دو تریلر که می توان توسط یدک کش مخصوص حمل و جابجا کرد نصب گردیده است . قدرت این پستها که درحدود 30  تا 40(MVA) می باشد و معمولاً بصورت 63.20, 132.20, 230.20, 230.63 کیلو ولت در ایران مورد استفاده قرار می‌گیرند .

مزیت این نوع پست در جابجایی سریع و استقرار آن در نقاط جدید و مورد نیاز می باشد .

پستهای بسته یا داخلی نیز خود به سه نوع تقسیم می گردد :

1 پستهای فشار قوی باز :

به پستهای اطلاق می شود که علاوه بر شینها سکسیونرها و دیژنکتور ها نیز پشت دربهای توری حداقل از یک طرف قابل رؤیت باشد .

2 پست فشار قوی نیمه باز :

در این نوع پستها قطعات زیر فشار تا ارتفاع دسترسی از هر جهت محفوظ و پوشیده هستند و از آنجا به بعد ( اغلب سکسیونرها و شین ها ) آزاد و قابل

رؤیت باشد .

3 پست فشار قوی بسته :

در این پست تمام قسمتهای زیر ولتاژ حتی شین ها در یک محفظه کاملاً بسته و پوشیده با دربهای فلزی نصب شده اند ( پستهای تابلویی و یا قفسه ای ) نظر به اینکه این پست از همه طرف کاملاً مسدود است . می توان حتی آن را تحت شرایطی در هوای آزاد نیز قرار داد ( مانند کیوسکهای فشار قوی توزیع برق شهری )

بد نیست در اینجا اشاره ای هم به انواع خطوط انتقال بکنیم این خطوط جهت انتقال انرژی الکتریکی از محل تولید کننده به مصرف کننده ساخته شده اند و چون در طی این مسافت زیاد افت ولتاژ به وجود می آید باید ولتاژ خطوط را بالا برد این خطوط همگی به صورت سه فاز می باشد و از نظر قرار گرفتن هادیها روی برج به سه دسته تقسیم می شود :

1 خطوط تک مداره (single circuit) :

در این نوع خطوط شکل دکل یا برج یا پیلون یا تاور طوری است که در هر

فاز خط تنها یک هادی الکتریکی قرار گرفته است .

2 خطوط دو مداره (Double circuit) :

در این نوع خطوط دو مداره سه فازه و هر دو مدار روی یک برج قرار گرفته‌اند.

3 خطوط باندل (Bundle) :

در این نوع خطوط هر فاز مرکب از چند هادی که ازلحاظ اندازه کاملاً مساوی

هستند تشکیل می شود . بکاربردن سیستم باندل بخاطر ظرفیت انتقال زیادتر و پایین آوردن ولتاژ بحرانی کرونا می باشد .

بطور کلی پست ها یکی از قسمتهای مهم شبکه های انتقال و توزیع انرژی الکتریکی می باشند زیرا وقتیکه بخواهیم انرژی الکتریکی را از نقطه ای به نقطه دیگر انتقال دهیم برای اینکه بتوانیم از افت ولتاژ جلوگیری نماییم بایستی بطریقی ولتاژ تولید شده ژنراتور را بالا برده و سپس آنرا انتقال داده تا به مقصد مورد نظر برسیم و در آنجا دوباره ولتاژها را پایین آورده تا جهت توزیع آماده شود کلیه این اعمال در پستهای انتقال و توزیع انجام می شود .

در یک پست فشار قوی وظیفه اصلی نبدیل ولتاژ می باشد که وظیفه را المنت اساسی پست یعنی ترانسفورماتور قدرت انجام می دهد .

جهت اندازه گیری پارامترهای اساسی انرژی الکتریکی نیاز به مبدلهای جریان و ولتاژ می باشد (VT,CT) و همچنین جهت قطع و وصل مدار نیاز به کلیدهای فشار قوی نظیر سکسیونر و دیژنکتور می باشد بعلاوه یکسری وسایل دیگر نظیر برقگیر، لاین تراپ و… جهت حفاظت و … مورد نیاز می‌باشد . جهت حفاظت خطوط و وسایل نصب شده در پست نیاز به رله های حفاظتی و همچنین در مواقعی که برق پست قطع می شود نیاز به یک ولتاژ ثابت و ذخیره شده می باشد که آن توسط سیستم باطریخانه تأمین می شود .

تجهیزات پست

یک پست فشار قوی ممکن است شامل تمامی یا قسمتی از تجهیزات زیر باشد .

1 سوئیچگیر (switch hear)

2 ترانس قدرت (power tranformer)

3 ترانس زمین(Ground tr)   

 4 ترانس تغذیه داخلی (server tr)

5 جبران کننده (Compensa tors)

الف : خازنی Capacitor(s)

ب : سلفی Inductor (s) ابتدا توضیح مختصری در مورد هر کدام از موارد فوق داده می شود سپس نکات مهم به تفصیل شرح داده می شود .

12) سویچگیر :

عبارتست از مجموعه ای از عناصر و تجهیزات که به منظور ارتباط فیدرهای مختلف در یک ولتاژ معین مورد استفاده قرار می گیرند و خود شامل اجزاء زیر می باشد :

1 باسبار یا شینه (Bus Bar) – [B.B]

2 کلیدهای قدرت (Circuit Breaker )- [D.S]

3 سکسیونر یا جدا کننده (Disconector Swich )-[D.S]

4 ترانسفورماتور جریان(C.T)      (Current transformer)       

5 ترانسفورماتور ولتاژ (T.V)                 (Noltage trnsformer)

6 برقگیر (P.I)                        (Post Insulation)

7 تکه موج (L.A)                    (Ligting Arestor)

8 تکه منطبق کننده خط Line trap)   یا  (Ware trap  

9 مقره            Post insukator P.I

ترانسفورماتور قدرت :

برای بالا بردن ولتاژ بمنظور انتقال انرژی الکتریکی به فواصل دور ( برای انتقال برق به فواصل دور همانطور که گفته شد ولتاژ را بالا می برند تا تلفات خط انتقال پایین بیاید ) و همچنین برای پایین آوردن ولتاژ بمنظور رساندن آن به سطح قابل مصرف بوسیله مصرف کننده ها و همچنین برای اتصال دادن دو شبکه فشار قوی بکار می رود . ترانسفورماتور اول را افزاینده ، ترانسفورماتور دوم را کاهنده و ترانسفورماتور آخری را کوپلاژ می نامند . تفاوت ترانس یا ولتاژ با ترانس قدرت در آن است که درترانس ولتاژ یا جریان نمونه ای از ولتاژ یا جریان مورد نظر گرفته می شود و مقدار آن کاهش داده می شود و در هر لحظه ولتاژ یا جریان ثانویه تابع ولتاژ یا جریان اولیه می باشد . ولی در ترانسفورماتور قدرت چون ثانویه به بار متصل است که تعیین کننده است  توان تأمین شده توسط اولیه ، بستگی به توان خواسته شده در ثانویه دارد .

32) ترانس زمین :

هرگاه شبکه ای از یک مثلث یک طرف ترانسفورماتوری تغذیه نماید برای ایجاد

نقطه نوترال و زمین نمودن آن از ترانسفورماتور زمین که بصورت زیگزاک سیم پیچی شده است استفاده می گردد .

42) جبران کننده ها :

در جریان متناوب هادیهای منتقل کننده انرژی الکتریکی ، ترانسفورماتورها، مصرف کننده از قبیل موتورها ، کوره های الکتریکی لامپهای گازی و حتی بوبین ها کم و بیش یک نوع مصرف کننده سلفی هستند و باعث ایجاد اختلاف فاز بین جریان و ولتاژ می شوند . با بالا رفتن اختلاف فاز بین جریان و ولتاژ ( ) شبکه ، ضریب توان ( ) شبکه کم شده و کاهش ( ) تأثیرات زیر را برجای می گذارد .

1 درانتقال یک توان ثابت با کوچک شدن ضریب توان ، توان دواته بزرگ شده در نتیجه مقدار مؤثر جریان خط I افزایش پیدا می کند که این افزایش جریان اثرات زیانباری بدنبال خواهد اشت : الف : بزرگ شدن سطح مقطع رسانه ها و کابلهای انتقال انرژی و در نتیجه بالارفتن هزینه  ب: حجیم شدن دیگر تجهیزات از قبیل کلیدها و فیوزها ، دستگاههای امدازه گیری و وسائل حفاظتی و .. متعاقب آن افزایش هزینه .

2 عدم توانایی استفاده از تمام قدرت ترانسفورماتور ، زیرا برای تأمین توان دواته (pw) باید : ( ظاهری ) داشته باشیم که هرقدر  کمتر باشد نیاز به ps بیشتری داریم .

3 افزایش افت اختلاف سطح درترانسفورماتورها و در نتیجه مشکل شدن کار رگولاتور ولتاژ در ترانسفورناتور و ثابت نگهداشت ولتاژ در نیروگاه می شود .

4 افزایش تلفات در ترانسفورماتورها

5 کاهش راندمان ترانسفورماتورها و ضریب بهره تأسیسات الکتریکی

به دلیل فوق سعی بر این است که تأسیسات الکتریکی با ضریب توان خوب و حتی الامکان نامی خودشان کار کنند برای تصحیح و اصلاح ضریب توان

راههای ذیل موجود است :

الف : محدود کردن توان دواته : در این روش قدرت موتورها متناسب با قدرت ماشینهای افزار انتخاب شوند . بعبارت دیگر قدرت موتورها بزرگتر از قدرت مکانیکی که از موتور گرفته می شود و کاری که انجام می دهد نباشد .

ب: جبران توان دواته توسط همفاز کننده دوار که خود بردو نوع است . همفاز کننده سنکرون و همفاز کننده آسنکرون که هر دوی آنها قابل استفاده جهت بهبود بخشیدن به وضع ضریب توان در شبکه بدون بار یا با بار استفاده کرد .

ج: جبران کننده توسط خازن : یکی از راههای فنی اقتصادی جهت اصلاح ضریب قدرت شبکه استفاده از خازن می باشد بدین ترتیب که بصورت موازی با بار قرار داده می شود .

بدنیست در اینجا اشاره ای هم به راکتورها شود اصولاً راکتورها در پستهای فشار قوی به دو صورت نصب می گردد :

 1 سری : برای محدود کردن جریان اتصال کوتاه

2 موازی برای تغییر ضریب قدرت و اصولاً برای کاهش ولتاژ در شرایط اضطراری شبکه استفاده می شود . یا درمواقعیکه خطوط طولانی فشار قوی بدون بار بوده و بخاطر خاصیت خازنی ، ولتاژ شبکه بمقدار زیادی افزایش یافته باشد که

در این حالت از راکتور استفاده می شود .

52) تأسیسات جانبی

تأسیسات جانبی پست شامل موارد زیر می باشد :

1 اطاق فرمان                                                        (Control room)  

2 اطاق رله                                                (Relay room)

3 اطاق باطریخانه                                         (Battry room)

4 دیزل ژنراتور اضطراری                       (Emergency generator)

5 تابلوی توزیع AC                                      (A.C distribution)

6 تابلوی توزیع DC                                       (D.C distribution)

7 باتری شارژر                                             (Battry charger)

8 روشنائی اضطراری                                     (Emergency lighting)

9 روشنایی محوطه                                       (Switch yard lighting)

10 تأسیسات زمین کردن و حفاظت در مقابل صاعقه(shield wire)

سوئیچگیر

اساسی ترین قسمت یک پست فشار قوی سوئیچگیر می باشد که اکنون به شرح مفصل قسمتهای مختلف سوئیچگیر می پردازیم .

13) باسبار یاشین (BUS BAR)

تعریف شین : وسیله ایست جهت جمع و توزیع انرژی الکتریکی بصورت همزمان بدین معنی که فیدرهای ورودی و خروجی و سیم ها و کابلهای یک پست و همچنین ترانسفورماتورها و سایر تجهیزات یک سوئیچگیر تحت یک ولتاژ ثابت بوسیله یک هادی به نام شین در هر فاز به هم اتصال می یابند . می توان گفت که تمام انرژی ها و ترانسفورماتورها و سیمها و کابلهای یک نیروگاه یا یک تبدیلگاه که ولتاژ مساوی دارند با یک شمش یا یک رسانا بنام شین در هر فاز بهم وصل می‌شوند . شین وسیله جمع آوری و پخش انرژی در آن واحد است .