تحقیق مقاله پست های فشار قوی و فلسفه وجودی آن ها

پیش گفتار

امروزه کسی  نمی تواند حضور حیاتی و تعیین کننده ، صنعت استراتژیک برق را در متن و حاشیه زندگی فردی و اجتماعی انکار کند و همگان بر ضرورت گسترش روز افزون این صنعت به عنوان یکی از اساسی ترین پایه های توسعه ملی واقفند .

در عین حال انرژی الکتریکی به عنوان یکی از شاخصه های پذیرفته شده برای اندازه گیری میزان صنعتی بودن جوامع تلقی می شود و در جوامعی که تلاش در خور ، در جهت پیشرفتهای روز افزون به چشم می خورد و آحاد آن در تکاپوی دست یابی به اهداف والاتری گام بر می دارند . انسان بزرگترین سرمایه محسوب می شود ، بنابراین فراهم آوردن شرایطی که انرژی الکتریکی به صورتی ایمن و بی خطر در اختیار مصرف کننده قرارگیرد ، از اصول اولیه در فرآیند تولید ، انتقال و توزیع برق به شمار  می رود . همان طور که می دانیم اختراع برق مهمترین پدیده تمدن بشر بوده و انرژی یکی از عوامل تعیین کننده رفاه بشری است . برق در زندگی بشر عامل اصلی رفاه و آسایش است . پیشرفت بشر در علم و به کار گیری آن در خدمت تکنولوژی باعث رشد سریع صنایع و افزایش روزافزون مصرف برق شده است اما همین تکنولوژی به علت سهل انگاری و غفلت در طرز استفاده از تجهیزات فنی ، حوادث و اتفاقات ناگواری را باعث می شود . آمار آسیبهای ناتوان کننده ، گویای این واقعیت تلخ است که در 90% حوادث بر اثر رعایت نکردن مقررات ایمنی ، بی احتیاطی ، سهل انگاری ، غفلت در استفاده از شبکه ها و خطوط انتقال انرژی به وقوع می پیوندد که متأسفانه با مرگ و میر ، ایجاد ناتوانیها و خسارات مالی هنگفت نیز همراه است . اما چنانچه انجام بازرسی عملیات و تعمیرات در شبکه ها و خطوط انتقال انرژی مطابق با مقررات و دستورالعمل های ایمنی تدوین یافته صورت پذیرد ، هیچگونه خطری بدنبال نخواهد داشت و کار در محیطی مناسب و ایمن صورت خواهد گرفت . در غیر اینصورت حوادثی را بدنبال خواهد داشت که موجب پشیمانی خواهد بود به منظور پیشگیری از وقوع حوادث ناگوار و جلوگیری از ضایعات به یاری خداوند متعال ، کتاب مقررات ایمنی کردن محیط کار تدوین یافته است که در شبکه های انتقال برق مورد استفاده کارکنان قرار گیرد .

پستهای فشار قوی و فلسفه وجودی آنها

با توجه به توسعه سریع و همه جانبه صنعت در جهان امروزی ، مساله تأمین انرژی مورد نیاز برای صنایع و رفع احتیاجات روزمره بشر ، اهمیت خاصی را به خود گرفته است . حال با توجه به آنکه انرژی الکتریکی به سهولت برای مصرف کنندگان در دسترس بوده و استفاده از آن آسان است و راندمان بالایی که نسبت به سایر انرژیها دارد ، لذا استفاده از این انرژی بسیار زیاد شده و این خود باعث بوجود آمدن نیروگاههای بزرگ و به کارگیری سیستمهای انتقال انرژی بسیار وسیعی شده است . با توجه به اینکه قدرت تولید نیروگاههای بزرگ تماماً در محل تولید مصرف نخواهد شد ، لذا باید برای انتقال این انرژی از محل تولید به مکانهای دیگر از خطوط انتقال استفاده شود که در این خطوط بدلیل اندوکیتویته زیاد جریان کوری وجود دارد که خود باعث تلفات زیاد و حرارت می شود ، لذا برای اینکه بتوانیم از افت ولتاژ جلوگیری کنیم بایستی بطریقی ولتاژ تولید شده ژنراتور را بالا برده ، زیرا با بالابردن ولتاژ ، جریان را کاهش می دهیم و در نتیجه تلفات خط انتقال کاهش می یابد. برای این منظور از پستها که یکی از قسمت های مهم شبکه های انتقال و توزیع می باشند استفاده می شود تبادل انرژی در فواصل دور و در سطح کشور مستلزم افزایش ولتاژ و سپس کاهش آن به میزان مناسب می باشد افزایش و کاهش ولتاژ همچنین ارتباط و اتصال خطوط به یکدیگر توسط پستهای فشار قوی امکان پذیر می باشد . پستها بطور کلی به انواع زیر تقسیم می شود .

1 پست تولید : به پستهایی گفته میشود که ورودی آنها مستقیماً از نیروگاه می آید این نوع پستها معمولاً افزاینده می باشند . زیرا ولتاژ خروجی ژنراتور کم می باشد مثلاً در ایران حداکثر ولتاژ خروجی حداکثر 20k.v  است ( Step up substation)

2 پست انتقال : Primary-grid

پستی است که دو یا چند ورودی را به چندین خروجی تبدیل می کند 400       230, 230       132

3 پست توزیع : پستهای 63k.v فوق توزیع و پائین تر را پست توزیع می نامند . Secondary s.s 63/20k.v

انواع پستها :

پست مخصوص معدن Mining s.s ، پست متحرک Mobile s.s ، پست های کلید زنیSwitching s.s

مراحل طراحی یک پست

1 تعیین لزوم نصب پست .

2 تعیین محل پست

3 تعیین ظرفیت ترانسها

4 تهیه نقشه های اولیه پست

5 تعیین حفاظت

6 محاسبات و تعیین مشخصات فنی تجهیزات پست

مواردی که در طراحی باید در نظر گرفت :

1 انتخاب نوع شینه بندی ؛ بطور کلی با سیار به محلی در پستهای فشار قوی گفته می شود که جهت توزیع بار بین ورودیهای پست و خروجیهای پست ارتباط برقرار می کند . بنابراین با توجه به اهمیت پست و میزان حساسیت خاموشی برای مصرف کننده ، در نظر گرفتن مسائل اقتصادی و امکان مانور سیستم. اصولاً باسبار را طوری انتخاب می کنند که با توجه به شرایط فوق با صرف حداقل هزینه حداکثر استفاده را داشته باشد .

شین بندی انواع مختلفی دارد :

1 تکی

2 دوبل که خود به انواع دیگری تقسیم می شود و با توجه به اینکه شین بندی پست  از نوع تکی به فرم U است ، لذا به توضیح این نوع شین بندی اکتفا می کنیم .

همانطور که می دانیم سیستم یک شینه در پستهای کم اهمیت و ولتاژ پایین مورد استفاده قرار       می گیرد و اصولاً کم خرج بوده و عملکرد اپراتور روی آن ساده است ، سیستم یک شینه فرم U از نظر اهمیت و معایب مانند تک شینه ساده است فقط با این تفاوت که چون برای انتقال انرژی از خطوط دوبل استفاده می شود لازم است که هرکدام از این خطوط بر روی قسمتی از شین باشد . بنابراین اگر از شین ساده استفاده شود باید خطوط از روی هم عبور نموده در نتیجه برای اتصال از کابل استفاده شود که در نتیجه مقرون به صرفه نیست . برای رفع این عیب مطابق شکل زیر از شین به فرم U  استفاده می کنند  که در قسمت Bus section می توان از کلید و یا سکسیونر استفاده نمود .

3

43

2

1

2 تعیین فواصل تجهیزات : فواصل تجهیزات باید طوری باشد که جرثقیل ها و دیگر ماشین آلات برای تعمیرات بتوانند براحتی عبور نمایند .

3 نحوه قرارگرفتن وسایل روی خط (Lay-Out ) : آنچه که در Lay out  باید مراعات کرد باید . باید طوری باشد که ابعاد شیت به حداقل رسیده و تعداد وسایل کمتری مصرف گردد و همچنین امکان توسعه پست باشد و یا از تجهیزات یکنواخت استفاده گردد .

4 هماهنگی عایقی

5 عوامل محیطی :

الف حداقل و حداکثر درجه حرارت

ب ارتفاع از سطح دریا : در ارتفاعهای بالا بعلت کم شدن فشار هوا قدرت عایقی تجهیزات کم     می شود باید به ازای هر 100 متر 1% به قدرت عایقی اضافه شود .

ج باد ، برف و یخ : مثلاً قطر یخ برای فواصل سکسیونر اهمیت دارد .

د زلزله : با توجه به اینکه استاندارد ایران 0-3g  است ، بنابراین باید تجهیزات را در مقابل لرزشها تست نمائیم برای اینکار کافیست تجهیزات را روی میز بنام Sacking  table قرارداده و قدرت آنها را در مقابل لرزشها اندازه گیریم . در جاهایی که زلزله زیاد هست معمولاً تجهیزات را بصورت معلق نصب    می کنند . نمونه آن کلید 20kv پست راز گل تهران .

ه آلودگی محیط : هرچه آلودگی محیط زیاد باشد باعث نشستن گرد و غبار روی مقره ها می شود که این گرد و غبار نشسته روی مقره جریانی را به زمین منتقل می کند که در خطوط انتقال طولانی قابل چشم پوشی نیست .

 این جریان را جریان خزنده Creepage currant می نامند که برای کاهش این جریان تعداد مقره ها را زیاد کرد و مقره ها را هر از چند گاهی شست .

و اطلاعات الکتریکی : علاوه بر موارد فوق بایستی یکسری اطلاعات نیز داشته باشیم . مثلاً باید توجه داشت جریان اتصال کوتاه هم اثر مکانیکی دارد و یا مدت تحمل این جریان که هر چه مدت تحمل زیاد باشد تجهیزات گرانتر خواهد شد . زیرا در اثر جریان اتصال کوتاه نیرویی بوجود می آید که باعث شکستن شین ها می شود. () .

پستها ممکن است از لحاظ ساختمانی صورتهایی گوناگون داشته باشد که به شرح زیر است :

1 پست In door : معمولاً پستهای زیر 20kv از این نوعند . تجهیزات این پستها در داخل ساختمان قرار دارند .

2 پست Out door : کلاً به پستهایی گفته می شود که تجهیزات آنها در بیرون قرارگرفته باشد و پستهای گازی (GIS) ممکن است یکی از صورتهای بالا را داشته باشد .

قسمتهای مختلف پست : قسمت in door & out door که این قسمت شامل : قیدر خانه  باطری خانه تابلو کنترل ، اتاق تاسیسات که راجع به این قسمتها توضیح خواهیم داد .

قسمت Out door : تجهیزات این قسمت را روی بی خطهای ورودی و خروجی شرح می دهیم .

بی خط 132k.v ورودی به پست شامل :

1 برق گیر : معمولاً حفاظت دستگاه در مقابل ولتاژی بیش از ولتاژ عادی سیستم را بعهده خواهد داشت مگر بوسیله برق گیر که معمولاً با دستگاه مورد حفاظت بطور موازی بسته شده است .
برق گیر ها انواع مختلفی دارد . الف) میله ای ب) برق گیر با مقاومت غیر خطی .

برق گیر های از نوع بافتیل یا مقاومت غیر خطی ساخت کارخانه ASEA سوئد می باشد . این نوع برق گیر از یک یا چند خازن سری همراه با یک یا چند مقاومت غیرخطی تشکیل شده است . این خازنها تشکیل فواصل هوائی را می دهند تا در حالت کار عادی سیستم جریانی بداخل برق گیر عبور نکند و زمانیکه ولتاژ سیستم بعلتی بالا رفت ، این فواصل هوائی هادی جریان خواهد شد و بعد از عبور جریان از این فواصل هوایی جریان از مقاومت غیرخطی عبور می کند . این مقاومت در مقابل اضافه ولتاژ مقاومت کمی را نشان خواهد داد . بنابراین جریانی که از مقاومت غیرخطی عبور کند در حقیقت افت ولتاژ دو سر برقگیر را تعیین می کند . جنس این مقاومت غیرخطی از سیلیکون کارباید می باشد . این مقاومتهای غیرخطی در برابر موج جریان حاصل از صاعقه مقاومت کمی نشان می دهد ، لذا با این مقاومت کمی که نشان می دهد ، امواج را به داخل هدایت کرده و سطح ولتاژ را در حد معین نگه     می دارند و وقتی که ولتاژ سیستم به حالت جریان عبوری از داخل برقگیر عبور کرده و مقاومت غیرخطی تبدیل به یک مقاومت بزرگ می شود جریان عبوری از داخل برقگیر را کاهش می دهد .     کم شدن جریان باعث می شود که قوس الکتریکی در فواصل هوایی ناپایدار شده و در لحظه ای که ولتاژ سیستم از صفر عبور می کند قوس بطور کامل خاموش می شود .

مقاومتهای درجه بندی ناخواسته

 همچنین مهمترین ویژگی فواصل هوایی اینست که باعث می شود در برابر بیشترین مقدار ولتاژ سیستم مقاومت نموده و پس از هدایت موج جریان زیاد حاصل از صاعقه یا عوامل دیگر جریان حاصله را در اولین نقطه صفر منحنی ولتاژ قطع کند . معمولاً برای اینکه استقامت برقگیر را در برابر ولتاژ برگشتی زیاد کنند از چند فاصله هوایی استفاده می کنند ولی افت ولتاژ روی فواصل هوایی بطور مساوی توزیع نخواهد شد ، لذا ممکن است افت ولتاژ روی یک فاصله هوایی زیاد شود و باعث شود که آن فاصله از بین برود و در نتیجه باعث افت ولتاژ زیاد روی فواصل دیگر شود و احتمال تشکیل قوس الکتریکی زیاد و خازنها شکست الکتریکی پیدا کنند . برای جلوگیری از این کار مقاومت یا خازنهایی بطور موازی در دو سر شکاف می گذارند . (درجه بندی ولتاژ)

خازنهای ناخواسته

باید تذکر داد که علاوه بر خازنهای سرگردان که باعث توزیع نامساوی ولتاژ می گردند آلودگی سطح خارجی مقره ها بعلت مجاورت با هادیهای باردار و اجزاء زمین شده نیز باعث عدم توزیع مساوی ولتاژ می شوند .

مراقبت هایی که لازم است در مورد برق گیر ها بعمل آید :

1 برقگیرها هر از چندگاهی باید توسط قسمت تعمیرات و نگهداری پستها تمیز شود .

2 ثبت شماره کنتور برقگیر برای تعداد و عملکردها .

3 مقاومت عایقی اندازه گیری شود .

4 جریان نشتی باید اندازه گیری شود اینکار می تواند توسط وصل یک آمپرمتر به برقگیر که یک سر آن به برقگیر و سر دیگر به زمین وصل می شود ، این جریان نشتی باید از 3 میلی آمپر کم تر باشد .

5 کنتور برقگیر باید تست گردد . این تست کردن از آن جهت مهم است که وقتی تعداد عملکرد به ده بار رسید باید برقگیر چک و بررسی شود . برای اینکار کافیست یک خازن f-500v را به کنتور وصل کنیم ، باید کنتور یک شماره بیندازد .

ترانس ولتاژ   P.T:

از آنجا که برای اندازه گیری ولتاژهای بالاتر از 600­­­­­v نمی توان بطور مستقیم بوسیله دستگاههای اندازه گیری این ولتاژ را اندازه گرفت تا بتوان ولتاژ را اندازه گرفت و یا در رله های حفاظتی استفاده نمود. برای تامین این خواسته از ترانس ولتاژ استفاده می شود . ترانسفورماتورهای ولتاژ انواع      مختلفی دارد :

1 تک بوشینگی 2 دو بوشینگی 3 ترانس ولتاژ خازنی C.V.T

با توجه به اینکه در ولتاژهای بالا سیم پیچی و عایق بندی ترانس زیادتر و مشکل تر خواهد بود ، لذا C.V.T از این نظر اقتصادی تر است . در این نوع ترانس ولتاژ توسط یک سری خازن که در مدار قرارمیدهند ولتاژ را پایین می آورند و ولتاژ کم را به یک سیم پیچ اولیه داده و از ثانویه آن 110v خروجی گرفته می شود . ولتاژ ثانویه متناسب با ولتاژ اولیه می باشد و برای تبدیل ولتاژ یک سیستم به ولتاژی مناسب جهت وسایل اندازه گیری و یا حفاظتی بکار می رود ، ضمن اینکه همزمان مدار اندازه گیری را از مدار تغذیه جدا می سازد موقعی که چندین وسیله اندازه گیری و یا حفاظتی بکار می رود به ثانویه یک ترانس ولتاژ وصل می شوند تمام وسایل باید بصورت موازی وصل گردند تا همه ولتاژ ثانویه را بطور کامل دریافت دارند . از c.v.t واقع بر بی خط ورودی به پست جهت رله های حفاظتی دیستانس O.C E/F و جهت اندازه گیری استفاده شده است . (ثانویه ها)

آنچه که در مورد ترانسفورماتور ولتاژ مدنظر داشت اینست که این ترانس نباید با سیم پیچ ثانویه اتصال کوتاه کار بکند و سیم پیچهای ثانویه که به هیچ دستگاه وصل نیستند باید همیشه باز بمانند وسیله حفاظتی برای ترانس ولتاژ همان فیوزهای ثانویه یا کلیدهای مینیاتوری است که نزدیک ترانس ولتاژ نصب می گردند .

تستهای که در مورد ترانس ولتاژ ها صورت می گیرد :

1 تست نسبت تبدیل : این تست بدین صورت انجام می گیرد که یک ولتاژ به اولیه داده می شود و ولتاژ خروجی را اندازه می گیرند که این نسبت تبدیل با پست تبدیل اصلی ترانس چک می شود .

2 تست عایقی : برای اینکار بین خروجی (ثانویه) با بدنه و یا خروجی با اولیه میگر زده می شود و مقدار مقاومت را می سنجند تا اگر اتصال بدنه ثانویه و یا ثانویه اولیه معبر داشته باشد مشخص گردد . باید توجه داشت که میزان عایقی اولیه نسبت به ثانویه بیشتر است