تحقیق مقاله انتقال انرژی الکتریکی

 انتقال الکتریسیته

انرژی الکتریکی را می توان بطور اقتصادی به فاصله های دور انتقال داد برق از نیروگاه تا مراکز بار به وسیله  خطوط انتقال فشار قوی انتقال می یابد یکخط انتقال را می توان به یک لوله آب تشبیه کرد که هر چه فشار آب بیشتر ولوله بزرگتر باشد آب بیشتری در لوله جریان خواهد یافت . به همین طریق هر چه ولتاژ بیشتر باشد وقطر سیم بزرگتر باشد انرژی الکتریکی بیشتری از خط انتقال عبور خواهد کرد .

    هر چه ولتاژبیشتر باشد تولید و انتقال ارزانترتمام می شود زیرا از رابطه p=vicosθ    افزایش ولتاژ موجب کاهش جریان برای مقدار معین توان می شود . هر چه جریان کمتر باشد اندازه کابل ها  ,سویچ گیر های حفاظتی کوچکتر و تلفات توان خط ( P=RI ) نیز کنترل و کمتر می شود .

 2-1-1-ساختمان یک خط انتقال نمونه

    اکثر خطوط انتقال ، هوایی می باشند زیرا خطوط زمینی برای انتقال به فواصل زیاد بسیار گران تمام می شوند . هادیهای  خطوط هوایی به وسیله برج های مشبک فولادی  ( دکل ) یا پایه های چوبی ، جهت عایق نمودن هادیها از زمین در هر نوع شرایط جوی و جلوگیری از تماس اتفاقی می باشد . استفاده از پایه های بلند این امکان را می دهد تا از اسپان های بلند و در نتیجه تعداد پایه های کمتری استفاده کرد .

    اندازه یا طول مقره بستگی به ولتاژ خط دارد . هرچه ولتاژ قویتر باشد بایستی طول زنجیره مقره بلندتر باشد . هادی ها معمولا از آلومینیوم رشته ای با هسته فولادی است . آلومینیوم هادی خوبی برای الکتریسیته است ، و هسته فولادی موجب مقاوم شدن هادی می شود . یک هادی مقاوم وسبک را می توان با فلش (شکم) کمتر در اسپان های بلند استفاده نمود  .

3-1-1- ولتاژ خط انتقال

    نیروی الکتریکی در نیروگاه ها 13800 ولت تا 24000 ولت تولید می شود . یک ایستگاه ترانسفورماتور افزاینده بعد از نیروگاه ولتاژ را تقویت می کند تا با بازده بالا انتقال یابد . ولتاژهای تولیدی در نیروگاه تا ولتاژهای  معمول خط انتقال یعنی 123000 ولت ، 230000 ولت ، 400000 ولت ، 500000ولت و 765000 ولت افزایش می یابد . به عنوان یک قاعدﮤ کلی ، اگر ولتاژ 2 برابر گردد انرژیی که میتوان انتقال داد بدون افزایش تلفات خط ، چهار برابر می شود .

    در خطوط فشار قوی ( EHV ) مانند مدارهای 500 کیلو ولت از هادی های باندل که 2 ، 3 یا 4 هادی به وسیله اسپیسر دمپر به یک دیگر متصل می گردند استفاده می شود باندل نمودن هادی ها باعث جلوگیری از مشکلات ولتاژ فشار قوی می گردد . در هر صورت ظرفیت افزایش یافته هادی علاوه بر ولتاژ فشار قوی اجازه می دهد یک خط 500 کیلو ولت تک مداره تا معادل 8 مدار 230 کیلو ولت انرژی حمل نماید .

4-1-1- پست های سیستم انتقال

    پایانه های خطوط انتقال در پست ها و سوئیچ ها یاردها ( محوطﮥ کلیدها ) قرار دارند . پست های برق ، ایستگاه های تغییر ولتاژ هستند . ترانسفورماتورها میتوانند به منظور انتقال مؤثر ولتاژ فشار قوی ، ولتاژ را افزایش و یا برای توضیع نیرو در جاده ها و خیابان ها ، ولتاژ را کاهش دهند .

 تجهیزات به گونه ای  طراحی شده که ایستگاه بتواند در صورت خارج شدن قسمتی از مدار ، خط فوق توزیع مربوطه را تغذیه نماید .

5-1-1- سوئیچ یارد (محوطه کلید ها )

    سوئیچ یاردها در پایانه های خطوط انتقال قرار دارند . یک سوئیچ یارد شامل کلید های قطع کننده ( سکسیونر ها ) ، مدار شکن ها ( دیژنگتورها ) ، رله ها و سیستم های ارتباطی برای محافظت مدار می باشد . سوئیچ یارد این مکان را ایجاد می کند که برق از مدارهای مختلف عبور کند و اطمینان حاصل شود که حتی  وقتی بعضی از قسمتهای یک سیستم قدرت خراب می شود مشتریان به طور مستمر سرویس دریافت دارند .

    مدار های متعددی که به داخل یک سوئیچ یارد وارد می شود به وسیله یک مدار مشترک به نام باس یا شینه به یکدیگر ارتباط می یابند . اصطلاح باس از کلمه اومنی باس به معنی مجموعه ای از اشیاء متعدد یا در این حالت یک مجموعه ای از مدار ها متعدد است . باس بایستی بتواند جریان خطی زیادی را حمل نماید بنابراین معمولا شامل هادیهای خیلی بزرگ یا لوله مسی یا آلومینیومی بزرگ و سخت می باشد . سوئیچ یارد معمولا در داخل همان محوطه محصور شده ترانسفورماتور قرار دارد و قسمتی از پست را تشکیل می دهد .

کلید های فشار قوی :

1- سکسیونرها : یکی از کلیدهای فشار قوی بوده که به دو صورت قابل قطع زیر بار و غیر قابل قطع زیر بار می باشد . که به صورت دستی کنترل شده و عمل قطع و وصل انجام می شود .

2- اتوریکلوزرها : این کلید برای محافظت مدار و یا شبکه های فشار متوسط و قوی استفاده می شود که بصورت اتوماتیک عمل می کنند . عملکرد این کلید به این صورت است که چنانچه در شبکه ما اتصال کوتاهی رخ دهد این کلید بصورت اتوماتیک 3 یا 4 مرتبه عمل قطع و وصل را انجام می دهد و چنانچه مشکل شبکه (اتصال کوتاه) برطرف شده باشد به حالت وصل می ماند و اگر برطرف نشده باشد در قطع و وصل چهارمی دیگر وصل نمی شود .

3- دیژنگتور ها : این کلید به صورت قطع و وصل خودکار می باشد و بیشتر برای محافظت تجهیزات فشار قوی استفاده می شود .

4- سکشن آلایزرها : این کلید عملکردش تقریبا همانند ریکلوزرها می باشد که در شبکه های شعاعی بعضاً هم حلقوی از این نوع کلید استفاده می شود ، که وظیفه آن کنترل یک قسمت مخصوص است .

6-1-1- ارتباط بین پستها

    اپراتور باید وسایل اندازه گیری و آلارمها (هشداردهنده ها ) که شرایط ایستگاهها و خطوط منطقه تحت کنترل را نشان می دهد در اتاق کنترل بازبینی کند . اپراتور می تواند خارج از نیروگاه و ایستگاه ، کلید ها را به طریق کنترل از راه دور باز و بسته نماید . این کنترل عالیه سیستم بستگی به سیستمهای ارتباطی  بین ایستگاهها (مرکز دیسپاچینگ ) دارد .

    برای انتقال اطلاعات و علائم از ایستگاهی به ایستگاه دیگر از خطوط تلفن ، کابل نوری ،سیستمهای PLC ، سیستمهای ماکروویو یا ماهواره ای استفاده می شود . چون وجود ارتباط مداوم بسیار حیاتی می باشد ، معمولا بیش از یک سیستم ارتباطی در محل وجود دارد تا در صورت خرابی یک سیستم ، بتوان از سیستم دیگری استفاده نمود .

    خطوط تلفن یک ارتباط عادی بین ایستگاه ها است . استفاده از کابل نوری در شیلدوایرا بر روی خطوط انتقال ، یک حالت ارتباطی معمول می باشد .

    سیستم plc از هادیهای خط قدرت  برای انتقال اطلاعات استفاده می نماییم . علائم ارتباطی به وسیله دستگاهی که شبیه به ترانسفورماتور ولتاژ است ولی در اصل یک ترانسفورماتور کوپلینگ ولتاژ خازنی ( ccvt ) می باشد ،به هادیهای قدرت ارسال یا از آن دریافت می شود . به منظور نگهداری علائم انتقالی در قسمتهای مورد نظر خط قدرت ، تله های موج  نصب می گردد. تله موج که شبیه به یک سیم پیچ استوانه ای بزرگ می باشد از پیشروی علائم در خط جلوگیری می نماید .

    ارتباطات ماکروویو بین ایستگاه ها نیاز به برج (دکل) همراه با آنتن در هر ایستگاه دارد . آنتن های فرستنده و گیرنده ماکروویو نیاز به یک دید مستقیم و بدون وجود هیچ مانعی در بین آنها دارد . بایستی برج های ماکروویو در صورت امکان بر روی تپه ها  به فاصله 60 تا 100 کیلومتر (35 تا 60 مایل ) نصب گردند تا علائم بین برجها مخابره شود .

7-1-1- استخرهای قدرت الکتریکی

    نیروگاه به وسیله خطوط انتقال در استخرهای بزرگ منطقه ای یا شبکه هایی که از مرز های شرکت های برق می گذرد به یکدیگر مرتبط می شوند . قدرت الکتریکی توسط این شبکه ها به هر جایی که نیاز باشد ارسال می گردد . بدین ترتیب این انرژی می تواند مثلا در فصل گرما برای تغذیه اوج بارهای حرارتی به شمال کشور ارسال شود .