پست هاي فشار قوي
مقدمه:
در ابتدا به این موضوع می پردازیم که اصولاً چه نیازی به پست های فشار قوی است و در واقع وظیفه اصلی پست های فشار قوی چیست ؟ پاسخ این سوال چنین است :
الف: برقراری امکان مانور در شبکه
ب: افزایش ولتاژ در مبادی تولید به منظور انتقال انرژی با تلفات کمتر
ج:کاهش ولتاژ در مبادی مصرف تا حد ولتاژ مناسب مصرف کنندگان
انواع پست های فشار قوی از نظر سطح ولتاژ
الف : پست های افزاینده یا پست های نیروگاهی
ب: پست های کاهنده یا پست های مراکز مصرف
ج : پست های کوپلاژ و کلیدزنی
انواع پست های فشار قوی از نظر نوع عایق
الف : پست های معمولی : در این پست ها عایق بین فاز – فاز و فاز – زمین هوا است .
ب: پست های G.I.S : در این پست ها تمام تجهیزات در داخل محفظه های پر از گاز SF6 قرار می گیرد و در مناطقی که آلودگی هوا و محدودیت جا برای احداث پست باشد استفاده می شود.
تجهیزات پست های فشار قوی
1- دژنگتور یا کلید قدرت یا بریکر (circuit breaker)
یکی از اصلی ترین اجزاء سیستم های انتقال و توزیع انرژی الکتریکی ، کلید های قدرت بوده که به منظور قطع و وصل خطوط ، ترانسفورماتورها ، ژنراتورها و سایر تجهیزات فشار قوی به کار می رود.
مشخصات اصلی کلیدهای قدرت عبارتند از :
الف:ولتاژنامی ب : قدرت قطع اتصال کوتاه سه فاز و تک فاز ج : جریان نامی
د: نوع مکانیزم عمل کننده ( مثلاً فنری ، هوایی و غیره ) ه: نوع مکانیزم خاموش کننده آرک
و : جریان ترمیک و جریان دینامیک قابل تحمل
انواع مکانیزم های عمل کننده بریکر در شبکه برق ایران
الف: هیدرولیک روغنی با فشار برای ولتاژهای بالا
ب: سیستم فنری با استفاده از انرژی ذخیره شده فنر
ج : سیستم هوای فشرده یا پنوماتیک با کمپرسور هوا
انواع متداول بریکر از نقطه نظر مکانیزم قطع جریان و خاموش کردن قوس الکتریکی
الف : روغنی ب: هوای فشرده با فشار زیاد ج: گاز sf6 د: خلا
اجزاء اصلی یک کلید قدرت
الف : محفظه قطع: محفظه ای است که محل قطع و وصل جریان می باشد و کنتاکت های ثابت و متحرک در آن قرار دارد
ب: مکانیزم عملکرد: شامل مکانیزم های عملکرد نوع فنری ، نوع هوای فشرده و نوع هیدرولیکی است .
منظور از برش جریان در بریکرها چیست ؟
وقتی بریکر را در حالت معمولی قطع می نماییم ، جریان در حالت غیر صفر بریده می شود که به آن برش جریان گفته می شود . برش جریان باعث اضافه ولتاژهای شدید در شبکه می شود.
دژنکتور تحت چه شرایطی مدار را قطع می کند ؟
دژنگتور می تواند در صورت بروز عیب و جریان اتصال کوتاه ، در حداقل زمان ممکن مدار را قطع کند . مثلاً در مورد خروجی های 20 کیلو ولت ، اگر خطایی مانند اتصال زمین (ارت فالت ) یا اضافه جریان (اورکارنت) بوجود آید رله مربوطه فرمان قطع را به دژنکتور صادر می کند.
2- سکسیونر:
سکسیونر کلیدی است که بوسیله آن می توان مداری را که فقط تحت ولتاژ بوده و فاقد جریان بار باشد قطع و یا وصل نمود. کاربرد آن بدین منظور است که در حالت قطع قسمتی از مدار، محل قطع شده به طور واضح و آشکار قابل رویت است و بعلاوه با قطع کردن آن می توان نسبت به تعمیر و یا سرویس دژنکتور اقدام نمود.
نکته 1: سکسیونرها باید در مقابل حرارت ناشی از عبور جریان عادی و اسمی و جریان اتصال کوتاه، در کوتاه مدت و نیروی دینامیکی جریان اتصال کوتاه و به خصوص جریان ضربه ای، استقامت کافی داشته باشند. ضمناً سکسیونر در حالت باز باید عایق خوب و مطمئنی برای اختلاف پتانسیل بین تیغه متحرک و کنتاکت ثابت هر فاز و یا زمین باشد.
نکته 2: انتخاب سکسیونر از نظر نوع، فقط بستگی به شکل و طرز قرار گرفتن شینه ها و شینه بندی شبکه و محلی که باید سکسیونر در آنجا نصب شود دارد و مشخصات سکسیونر بستگی به مشخصات فنی و الکتریکی شبکه دارد.
اینترلاک سکسیونر: اینترلاک سکسیونر به مفهوم قفل نمودن اتماتیک سکسیونر و به منظور اجتناب از مانور غلط می باشد.
انواع سکسیونر
الف) پانتوگراف یا نوع قیچی: بیشتر در پست های فشار قوی کاربرد دارد.
ب) دورانی: در شبکه های فشار قوی و فوق توزیع کاربرد دارد.
ج) کشویی: در شبکه های توزیع به کار می رود.
د) چاقویی یا تیغه ای: در شبکه های توزیع و فوق توزیع کاربرد دارد.
3- برق گیر یا L.A
برقگیر، یک دستگاه حفاظتی در مقابل ولتاژ زیاد می باشد و در سیستم انتقال نیرو برای حفاظت تجهیزات پست عموماً و برای حفاظت ترانسفورماتور قدرت خصوصاً در مقابل اضافه ولتاژهای ناشی از تخلیه الکتریکی ابرهای باردار روی سیم های انتقال و پست فشار قوی و نیز اضافه ولتاژهای قطع و وصل دژنکتورهای شبکه انتقال بکار می رود.
برق گیر در پست های فشار قوی معمولاً در ابتدای خطوط و همچنین در طرفین ترانسفورماتورهای اصلی و یا راکتورها قرار می گیرند.
حفاظت پست درمقابل برخورد مستقیم صاعقه: الف) با نصب سیم گارد، ب) میله برق گیر، ج) نصب برق گیر، صورت می گیرد.
نکته: حداقل ولتاژ برق گیر در شبکه زمین شده تقریباً 80 درصد ولتاژ خط انتخاب می شود.
انواع برق گیر:
الف) برق گیری آرماتور، ب) برق گیر لوله ای، ج) برق گیر با فنتیل، د) برق گیر سیلیکون کارباید، و) برق گیر متال اکساید.
4- ترانسفورماتور ولتاژ یا P.T
ترانسفورماتور ولتاژ برای پایین آوردن ولتاژ به منظور اندازه گیری و استفاده در سیستم های حفاظت و همچنین سنکرونیزاسیون (برای پارلل کردن خطوط و ژنراتور با شبکه) به کار می رود.
ترانسفورماتور ولتاژ بطور موازی در مدار قرار داده می شود.
ثانویه ترانسفورماتور ولتاژ به دلایلی زیر زمین می شود:
الف) جلوگیری از القاء، ولتاژهای زیاد و نیز حفاظت کارکنان
ب) از بین رفتن احتمال شکسته شدن عایق بندی بین سیم پیچ های اولیه و ثانویه
5- ترانسفورماتور جریان یا C.T
این ترانسفورماتور، جریان شبکه را به مقادیر استاندارد 1 یا 5 آمپر کاهش می دهد تا قابل استفاده در دستگاه های حفاظتی و اندازه گیری در مدارات ثانویه گردد. به عبارت دیگر، ترانسفورماتور جریان، به منظور تبدیل جریان های زیاد به مقادیر کم و قابل اندازه گیری و هم چنین ایزوله نمودن شبکه فشار قوی با شبکه فشار ضعیف استفاده می شود.
ترانسفورماتور جریان شامل قسمت های زیر است:
الف) سیم پیچ اولیه، ب) سیم پیچ ثانویه، ج) هسته، د) عایق.
6- خازن
نصب خازن های پرقدرت در پست های فشارقوی به منظور جبران کردن بار راکتیو شبکه می باشد. چون خاصیت سلفی شبکه انتقال در مواقع بارگیری از خاصیت خازنی آن به مراتب زیادتر است و مصرف برق در شبکه های توزیع همیشه با پس افت جریان از ولتاژ و مصرف مگاوار اندوکتیو توأم است لذا درتمام مواقع بارگیری، بخشی از انرژی به صورت مگاوار اندوکتیو از چرخه مصرف خارج می شود و جریان خطوط انتقال به دلیل فوق بالا می رود که منجر به افت ولتاژ می گردد. نصب خازن های با قدرت زیاد قسمت اعظم این مگاوار اندوکتیو را جبران می کند که نتیجتاً به دلیل پایین آمدن جریان، افت ولتاژ به میزان زیادی، جبران می گردد.
خازن های پست های فشارقوی را معمولاً بصورت ستاره دوبل می بندند.
انواع خازن ها از نظر قرار گرفتن در مدار و همچنین کاربرد آنها:
الف) خازن های سری: که برای پایداری شبکه بکار می روند.
ب) خازن های موازی: که برای کنترل ولتاژ در شبکه بکار می روند.
7- راکتور:
راکتور در نقطه مقابل خازن قرار دارد و در پست هایی نصب می گردد که نقش تغذیه و باردهی شبکه انتقال را دارند و در مواقع قطع شبکه که به تدریج شرو ع به وصل خطوط انتقال می گردد بدلیل نبود مصرف، خاصیت خازنی خط اثر زیادی در بالا رفتن ولتاژ شبکه دارد که ممکن است قابل استفاده در پست ها نباشد.
لذا قبل از باردهی، راکتورها را که به صورت پارالل می باشند در مدار آورده و سپس اقدام به وصل خطوط انتقال می نمایند. به طور خلاصه می توان گفت که راکتورها، جهت اصلاح ضریب قدرت و نهایتاً کاهش ولتاژ نصب شده اند.
8- باتری
باتری ها به دلایل زیر استفاده می گردند.
الف) باترها قادرند مقادیر زیادی برق DC در مدت زمان کوتاهی تأمین نمایند و در مدت معین و طولانی با جریان نسبتاً کمی شارژ گردند.
ب) باتری ها به عنوان برق DC اضطراری، یک منبع تغذیه قابل اطمینان می باشند که می توانند بعد از قطع برق شبکه بلافاصله مورد استفاده قرار گیرند.
ج) برای تأمین ولتاژ DC و تغذیه مدارهای فرمان تابلوها و کلیدهای قدرت و همچنین رله های حفاظتی، در پست ها و نیروگاه ها استفاده می گردند.
د) استفاده از مبدل های DC/AC در کامپیوترها.
کلیه باتری های مورد نیاز جهت تأمین مصارف DC پست در یک اتاق مجزای ضد اسید به نام اتاق باتری یا باتریخانه نصب می گردند. باتری های پست، بر اساس سطح ولتاژ به یکدیگر به صورت سری بسته می شوند و ترمینال آنها پس از اتصال به جعبه فیوز به صورت موازی به شارژ که در خارج از اتاق باتری قرار دارد متصل می گردند. مشخصات مهم باتری های عبارتند از: آمپر ساعت، ولتاژ، منحنی شارژ و دشارژ.
9- شارژ
شارژ به منظور شارژ باتری استفاده می گردد و در صورت قطع باتری ها، تأمین کننده مدار DC نیز می باشد.
10- دیزل ژنراتور
در مواقع ضروری که ولتاژ 380 ولت AC پست، به عللی قطع گردد و نظر به اهمیت تغذیه داخلی پست و تأمین مصارف ضروری برخی تجهیزات پست از قبیل تغذیه شارژرها، پمپ هیدرولیکی دژنکتورها، سیستم های خنک کننده (فن و پمپ) ترانسفورماتورهای قدرت، تغذیه موتور تپ چنجر و روشنایی اضطراری، از دیزل ژنراتور استفاده می شود.
11- لاین تراپ یا تله موج
دستگاهی است متشکل از سلف و خازن موازی، که به منظور جلوگیری از ورود امواج فرکانس بالا که توسط دستگاه «پی ال سی» روی خطوط فشار قوی تزریق می شود به کار می رود و از آنجایی که این دستگاه در مسیر خط قرار می گیرد می باید قدرت تحمل جریان خط در شرایط عادی و مواقع اتصال اکوتاه را دارا باشد. کلاً می توان گفت که لاین تراپ در اصل یک فیلتر است.
محل قرار گرفتن لاین تراپ، به طور سری بعد از برق گیر و C.V.T یا کوپلینگ کاپاسیتور و به طرف پست است که بر روی یک یا دو یا سه فاز قرار می گیرد.
12- ترانسفورماتور
دستگاه الکترومغناطیسی ساکنی است که بر اساس القای مغناطیسی، انرژی الکتریکی با مشخصات معلوم را به یک سیستم با مشخصات الکتریکی مطلوب تبدیل می نماید.
علت استفاده از ترانسفورماتور در شبکه های انتقال و توزیع چیست؟
به علت بالا بودن جریان، تلفات توان در طول خط زیاد است. به همین منظور در پست های افزاینده یا پست های نیروگاهی از ترانسفورماتورهای قدرت افزاینده استفاده می شود تا ابتدا ولتاژ را بالا برده و جریان را کم کنند و تلفات کاهش یابد. سپس بار دیگر در نزدیک مصرف کننده، ولتاژ را کاهش می دهند.
اطلاعات فنی ترانسفورماتورهای قدرت
1) نام کارخانه سازنده، 2) سال ساخت، 3) نوع ترانسفورماتور، 4) نوع سیستم خنک کننده، 5) ظرفیت اسمی (MVA)، 6) گروه برداری، 7) نسبت تبدیل ولتاژ، 8) نوع سیستم تغییر تپ و درصد تغییرات ولتاژ در هر تپ، 9) محل قرار گرفتن تپ با توجه به نوع ترانسفورماتور و تعداد سیم پیچ ها، 10) جدول کامل ولتاژ و امپدانس درصد در هر پله برای هر سطح ولتاژ، 11) میزان سطح عایقی (BIL بر حسب کیلوولت)، 12) وزن روغن.
متعلقات ترانسفورماتور
تانک، روغن، رادیاتور، فن ها، رله بوخهلتس، ترمومترها، بوشینگ، تانک ذخیره، لوله انفجار، سوپاپ اطمینان، شیشه روغن نما، کمانه تپ چنجر، کمانه فن ها، محفظه سیلیکاژل، پمپ.
نکته: قدرت ترانسفورماتورها را بر حسب قدرت ظاهری بیان می کنند. زیرا میزان باردهی اکتیو و راکتیو آن بستگی به ضریب قدرت شبکه وصل شده به آن دارد.
شرایط موازی بستن (پارالل کردن) ترانسفورماتورهای سه فاز
1) نسبت تبدیل دو ترانسفورماتور برابر باشد، 2) قطب های اتصال بایستی دارای ولتاژ های مساوی باشند، 3) امپدانس درصد آن ها با هم برابر باشد، 4) دو ترانسفورماتور از یک گروه برداری باشند، 5) سعی شود قدرت ها برابر باشد، در غیر این صورت، نسبت قدرت آنها از یک سوم تجاوز نکند، 6) نسبت مقاومت های معادل به راکتانس های معادل یعنی 12Re1Xe1=Re2Xe2'> در آنها مساوی باشد.
نکته 1: ترانسفورماتورهای قدرت در پست های 63 کیلوولت معمولاً دارای گروه برداری YNd11 می باشند.
نکته 2: اساس کلیه ترانسفورماتورهای قدرت (کوچک و بزرگ) یکی است ولی با افزایش قدرت و همچنین اهمیت آنها، احتیاج به تجهیزات جانبی و حفاظتی بیشتر و دقیق تر می باشد.
13- ترانسفورماتور تغذیه داخلی (S.S)
برای تغذیه مصارف AC پست از ترانسفورماتور تغذیه داخلی استفاده می کنند و موارد استفاده ن در روشنایی، تغذیه هیترها، شارژر، موتورهای دژنکتور، تپ چنجر ترانسفورماتورها و رله های حفاظتی را می توان نام برد.
چرا در صورت موجود بودن دو ترانسفورماتور تغذیه داخلی، هرگز آنها را پارالل نمی کنند؟
در این حالت، اگر دو ترانسفورماتور مصرف داخلی پارالل شوند.
اولاً: ممکن است که جهت تعمیرات، یکی از ترانسفورماتورهای اصلی را بی برق کنند که نتیجتاً 400 ولت AC از طریق ترانسفورماتور تغذیه داخلی مربوط به آن تبدیل به فشار قوی گشته و موجب حادثه ای گردد.
ثانیاً : اگر ترانسفورماتورهای اصلی در حالت پارالل نباشند، از تغذیه داخلی و در نتیجه از طرف ولتاژ 400 ولت پارالل شده که این عمل برای ترانسفورماتورها صحیح نمی باشد.
14- ترانسفورماتور زمین (G.T)
تراسنفورماتور زمین را در طرف مثلث ترانسفورماتور قدرت قرار می دهند و همیشه بایستی در مدار باشد. توضیح اینکه در اتصال ستاره نقطه صفر وجود دارد که اگر هر عدم تعادلی در بار بوجود آید باعث عبور جریان از نقطه صفر می شود اما در اتصال مثلث نقطه صفر وجود ندارد. به همین خاطر از ترانسفورماتور زمین (نوتر) استفاده می شود.