آشنایی با تجهیزات پست
ترانسفورماتور:
وسیله ای است که می تواند سطح ولتاژ را کم و یا زیاد کند در ترانسفورماتور فرکانس تغییر نمی کند و ثابت باقی می ماند . مثلاً برای یک ترانس افزاینده سطح ولتاژ افزایش یافته و سطح جریان کاهش می یابد و در مورد ترانس کاهنده عکس این مطلب صادق می باشد ترانسفورماتور ها نه تنها به عنوان اجزا اصلی سیستم های انتقال و پخش انرژی مطرح هستند بلکه در تغذیه مدارات الکترونیک و کنترل یکسوسازی و اندازه گیری جریان و ولتاژ های فشار قوی نقش مهمی دارند.
تلفات در ترانسفورماتورها :
1) تلفات مسی : چون سیم پیچ های اولیه و ثانویه دارای مقاومت هستند پس مقداری تلفات روی این سیم پیچ ها خواهیم داشت
2) تلفات نشتی : در ترانسهای هسته آهنی کلیه خطوط قوای ایجاد شده توسط سیم پیچ اولیه و ثانویه از هسته آهنی عبور می کنند بعضی از این خطوط به هوا نشت کرده و از اولیه و ثانویه برنمی گردند که این سبب افزایش تلفات می شود
3) افت هیسترزیس : در یک ترانس با هسته آهنی هسته توسط میدان مغناطیسی که در اثر عبور جریان از سیم ها ایجاد می گردد مغناطیس می شود جهتی که هسته مغناطیس می شود همان جهت میدانی است که باعث مغناطیس شدن می شود پس هر بار که میدان سیم پیچ ها کم و یا زیاد شود جهتی که هسته مغناطیس می شود نیز تغییر می کند وقتی هسته برای بار اول مغناطیس می شود مولکول های آهن هسته همه در جهت میدان قرار می گیرند اما وقتی میدان مغناطیسی صفر شود آنها کاملاً بصورت در هم و نامنظم به حالت اولیه بر نمی گردند سپس با آنکه میدان مغناطیسی صفر شده است ولی هسته هنوز دارای خاصیت کم مغناطیسی است برای اینکه هسته به حالت اولیه خود بر گردد بایستی نیروی مغناطیسی تغییر جهت داده و در جهت عکس به آن نیرو وارد کند که این نیرو و انرژیی که باید به مولکول ها داده شود تا آنها را به حالت اول برگرداند افت هیسترزیس می باشد که به جنس هسته بستگی دارد
4) افت مربوط به جریان های گردابی : از آنجا که هسته آهنی یک ترانس یک ماده هادی است میدان مغناطیسی ترانس ولتاژی در هسته القا می کند و این ولتاژ باعث بوجود آمدن جریان کوچکی در هسته می شود و به این جریان ها جریان های گردابی می گویند . جریان های گردابی را می توان با تقسیم کردن هسته به تعداد زیادی ورقه که این ورقه ها توسط روکش عایق از یکدیگر جدا شده اند به حداقل رساند افت بوجود آمده هم با فرکانس و هم با دامنه جریان ترانس متناسب است
5) افت مربوط به اشباع : هنگامیکه جریان در اولیه ترانس افزایش می یابد خطوط قوای ایجاد شده در مسیری از داخل هسته به درون سیم پیچ های ثانویه می روند و از آنجا به هسته و سیم پیچ های اولیه باز می گردند اولین بار که جریان شروع به افزایش می کند تعداد خطوط میدان در هسته به شدت افزایش می یابد وقتی جریان به اندازه ای زیاد شود که تعداد خطوط موجود در هسته خیلی زیاد شود افزایش خطوط موجود در هسته خیلی زیاد می شود و با افزایش بیشتر جریان فقط تعداد کمی خطوط قوای اضافی ایجاد می شود در این هنگام هسته اشباع شده است هر افزایشی در جریان پس از آنکه هسته اشباع شود نشان دهنده قدرت تلف شده است چرا که میدان مغناطیسی نمی تواند این قدرت اضافی را به ثانویه منتقل کند
انواع ترانسفورماتورها بر حسب وظایفشان بصورت زیر دسته بندی می شوند:
1) ترانسفورماتورهای قدرت در نیروگاه و پستهای فشار قوی
2) ترانس های توزیع در پستهای توزیع زمینی و هوایی برای پخش انرژی در سطح شهر ها و کارخانه
3) اتو ترانس جهت تبدیل ولتاژ با نسبت کم
4) ترانس های ولتاژ () و جریان () جهت مقاصد اندازه گیری و حفاظت
5) ترانس های الکترونیک
6) ترانس های قدرت برای مقاصد خاص مانند کوره های ذوب آلومینیوم
7) ترانس های زمین برای ایجاد نقطه صفر
از نظر عایق بندی و ماده خنک کننده می توان ترانس ها را به صورت زیر طبقه بندی کرد:
1) ترانس های های روغنی
2) ترانس های خشک (رزینی)
3) ترانسفورماتورها با عایق گازی ()
ترانس های روغنی ترانس هایی که هسته و سیم پیچ آنها داخل روغن قرار گرفته است کاربرد آنها خیلی زیاد است ولی در جاهاییکه احتمال آتش سوزی وجود دارد از آنها کمتر استفاده می شود در ترانسهای نوع خشک هوا در بالا و پایین ترانس دمیده می شود و مشکل ترانس های روغنی را ندارد
انواع سیم پیچ های ترانسفورماتور ها:
1) سیم پیچ های حلزونی
2) سیم پیچ های لایه ای
3) سیم پیچ های دیسکی
4) سیم پیچ های چند طبقه
سیم پیچ های لایه ای: در ترانسهای فشار ضعیف معمولاً از این نوع سیم پیچ استفاده می شود . در جاهاییکه میدان الکتریکی قوی و مشکل ساز باشد از سیم پیچ نوع دیسکی استفاده می شود
ساختمان ترانس های روغنی
قسمتهای اصلی در ترانسفورماتور های روغنی عبارتند از :
1) هسته یا مدار مغناطیسی
2) سیم پیچ اولیه و ثانویه
3) تانک اصلی روغن
4) بوشیگها برای خروج سر سیم های اولیه و ثانویه
بجز موارد فوق اجزای دیگری در ترانس ها وجود دارند:
1) کنسرواتور یا منبع انبساط روغن
2) تپ چنجر
3) ترمومترها
4) نشان دهنده های سطح روغن
5) رله بوخهلتس
6) سوپاپ اطمینان یا لوله انفجار(شیر فشار شکن)
7) رادیاتور یا مبدل حرارتی
8) نشان دهنده های جریان روغن
9) شیرهای نمونه برداری از روغن در بالا و پایین تانک
(10مجرای تنفسی وسیلیکاژن مربوط به تانک اصلی و تب چنجر
شکل ترانس روغنی را در زیر می بینیم
هسته ترانسفورماتور : هسته ترانسفورماتور یک خوب با حداقل فاصله هوایی و حداقل مقاومت مغناطیسی تا فلوی مغناطیسی به راحتی از آن عبور کند هسته بصورت ورقه ورفه ساخته شده و ضخامت ورقه ها حدود ()میلیمتر و حتی کمتر است و این کار را بری کاهش تلفات گردابی انجام می دهند همچنین هسته سیم پیچ های ترانس را نیز نگه می دارد و باعث القا مغناطیسی می شود و اگر هسته در ترانس نباشد بدلیل پراکندگی مغناطیسی این عمل انجام نمی شود
سیم بندی ترانسفورماتورها:
ترانس ها از لحاظ سیم بندی بصورت تک فاز ٬ دو فاز٬ سه فاز می باشند که در نوع تک فاز جهت سیم بندی ترانس از یک سیم فاز و یک سیم زمین استفاده می شود و سیم پیچ اولیه و ثانویه آن تک فاز می باشد اما ترانس های قدرت را به صورت سه فاز سیم بندی می کنند و سیم پیچ اولیه و ثانویه ان به در صورت سه فاز می باشد و معمولاً در ترانس هایی که قدرت زیادی داشته باشند جهت کاهش اندازه و حمل و نقل راحتر از ترانس تک فازاستفاده می کنند
اتصال سیم پیچ های ترانسفورماتور سه فاز :
در سیستم سه فاز ٬هریک از سیم پیچ های اولیه و ثانویه ممکن است بصورت ستاره٬ مثلث ٬ ویا زیگزاگ بسته شود . معمولاً در جایی که جریان بیشتر است مثلاً در یک ترانس کاهنده چون سمت ثانویه آن جریان بیشتر ازسیم پیچ اولیه است از اتصال مثلث استفاده می شود پس در ترانس های کاهنده که اغلب در پستهای ما استفاده می شود از اتصال مثلث استفاده می شود که در صفحه بعد سیم بندی ترانس صفحه قبل را می بینیم که بصورت ستاره ستاره است .
موازی کردن ترانس ها :
در ایستگاه ها جهت افزایش قدرت معمولاً از چندین ترانس استفاده می شود که این ترانس ها باید به صورت موازی در مدار قرار بگیرند
شرایط موازی بستن ترانس ها:
1) ولتاژ و فرکانس نامی آنها با شبکه ای که به آن وصل می شوند ٬ برابر باشد
2) فازهای هم نام به هم وصل شوند
3) نسبت تبدیل سیم پیچ های هر دو ترانس یکی باشد
4) درصد ولتاژامپدلنس هر دو ترانس یکسان باشد
5) نسبت مقاومت معادل به راکتانس در هر دو ترانس یکی باشد
6) گروه برداری آنها یکسان باشد
7) قدرت آنها نزدیک به هم باشد و حداکثر از 1 به 3 تجاوز نکند
پارالل کردن واحدها با سیستم:
زمانی که واحدهای تولید با سیستم پارالل می شوند و یا این که بخواهیم سیستمهای مجاز به یکدیگر متصل نماییم جهت جلوگیری از برقراری جریان های نامناسب و همچنین خسارات وارد به دستگاهها در لحظه بستن کلید رابطه و اتصال دو سیستم به یکدیگر باید به دقت موارد مهمی را همواره مورد نظر داشته و به کار برد.
به طور مشابه اتصال یک واحد تولیدی و یا یک سیستم موردنظر نیز دارای همان مسایل است. به هنگام اتصال دو سیستم به یکدیگر، میزان ایزسی بیشتر بوده و باید دقت بیشتر به عمل آید و قبل از بستن کلید از همه جهات اطمینان حاصل گردد.
عملاً به هنگام انجام عمل سنکرونیزاسیون (پارالل) باید 4 عامل مهم را در نظر داشت:
1ـ جهت گردش فازها باید یکی باشد.
2ـ سرعت الکتریکی ماشین با سیستم پارالل شونده باید سرعت سیستم مورد نظر مساوی باشد
3ـ ماشین و سیستم یا دو سیستم با یکدیگر هم فاز بوده و یا فازهای مشابه دارای، اختلاف کمی باشند.
4ـ ولتاژ ماشین و سیستم و یا دو سیستم با یکدیگر در محل اتصال انجام عمل پارالل تقریباً با یکدیگر مساوی باشند.
معمولاً ترتیب و گردش فازها برای اپراتورها مسئله به وجود نمی آورد. زیرا این گونه عامل قبلاً توسط یگان های دیگر مورد آزمایش قرار می گیرند و در نتیجه می توان با اطمینان از این موضوع سایر موارد را در نظر گرفت. تغییر گردش فازها معمولاً ممکن است که بعد از انجام تغییرات بر روی شینه ها و یا خطوط بوجود آید و همانطور که گفته شد دستگاههای مخصوص مورد آزمایش قرار، گرفته و از صحت ترتیب فازها اطمینان حاصل می گردد. در زیر دستگاه سنکروپ را مشاهده می کنیم
مدار ساده سنکرونیزاسون ترانسفورماتور ولتاژ ابتدا ولتاژ ماشین و سیستم را کاهش می دهد.
ولت مترهای V2 , V1 به ترتیب ولتاژ ماشین و سیستم را مشخص می نماید. و لامپهای بالا در حالتی که دو سیستم هم فاز شدن خاموش و به هنگام غیر هم فاز شدن به نسبت اختلاف سرعت دو سیستم روشن می شوند. عقربه دستگاه سنکرونسکوپ با سرعتی تابع اختلاف سرعت دو سیستم به حرکت درآمده و جهت آن نیز بستگی به این دارد که سرعت ورودی و خروجی کدام بیشتر باشد.
زمانی که بخواهیم یک واحد تولیدی را به سیستم متصل نماییم. اینرسی ماشین از سیستم فوق العاده کمتر می باشد بعلاوه ولتاژ و فرکانس ماشین نیز ممکن است که با سیستم مساوی نباشد.
در این حالت اپراتورها باید شرایط را برای سنکرونیزاسیون آمده نماید. و وسایل مورد نیاز در این مورد عبارت است. سنکروسکوپ و لتمتر و چراغهای مخصوص سنکرون تا بتواند واحد را با سیستمها پاراس نموده و آن را وارد به مدار نمایند.
سنکروسکوپ دستگاهی است که میدانی متناسب با اختلاف سرعت بین دو منبع ایجاد می نماید. یک صفحه مندرج نیز میزان اختلاف زاویه را مشخص می سازد.
چنانچه ماشینی با سیستم هم فاز شد شرایط برقرار گردید و عمل پاراس انجام می پذیرد. صفحه مدرج دستگاه سنکروسکوپ در این حالت اختلاف زاویه را صفر نشان می دهد.
سنکرون بهتر شده و خسارت به حداقل ممکن می رسد.
چنانچه که سرعت ماشین به عللی از سرعت مجاز و نرمال بیشتر باشد و کلید در حالتی که سنکروسکوپ چراغهای سنکرونیزاسیون معمولاً بین ترانسفورماتورهای ولتاژ سنج ورودی و خروجی متصل شده و اختلاف ولتاژ را نشان می دهد.
این چراغها را می توان طوری متصل نمود که اگر چنانچه خاموش شدن و یا نورشان زیاد شد نشان دهنده حالت هم فاز بودند دو سیستم باشند.
اگر چنین چه ماشین با سرعت کمتری از سرعت سنکرون در حال گردش باشد و در این حالت کلید اتصال بسته شود. و دستگاه سنکروسکوپ نیز نشان دهد که دو سیستم هم فاز می باشد، با این حال از طرف سیستم یک جریان انرژی به سمت ماشین برقرار شده و سرعت آن را بالا می برد.
اگر چنانچه اختلاف سرعت سیستم و ماشین زیاد باشد وارد شدن خسارات به دستگاهها زیاد است زیرا ممکن است جریان زیادی در سیم بندی ماشین به طور ناگهانی روان شده و در نتیجه گشتاور موتور در جهت ایجاد شتاب کافی افزایش دهد، هر دو سیستم از نظر سرعت و اختلاف فاز به یکدیگر نزدیکتر باشند شرایط نشان دهنده حالت هم فاز است بسته شود، در این حالت یک جریان انرژی از ماشین به سیستم برقرار می شود و در نتیجه سرعت ماشین کاهش می یابد در این حالت نیز مقدار انرژی متناسب با تعداد اختلاف سرعت است.
اگر چنانچه ماشینی با سرعت نرمال در حال حرکت گردش باشد ولی عقربه سنکروسکوپ نشان دهنده اختلاف فاز بین دو منبع باشد و در این حالت کلید را ببندیم جریان بسیار زیادی جهت افزایش و کاهش ماشین برقرار شده و دو سیستم هم فاز می گردند.
با توجه به مطالب فوق ملاحظه می شود که عمل سنکرونیزاسیون موقعی انجام می گیرد که دو سیستم از نظر فاز و سرعت با هم مشابه بوده و در نتیجه انرژی بین دو سیستم به هنگام اتصال برقرار نشده و یا مقدار آن بسیار کم و جزیی باشد.
اتصالات ترانس(گروه برداری)
طرف فشار قوی ترانس را با حروف بزرگ و طرف فشار ظعیف با حروف کوچک نشان داده می شود شماره یا اعداد نمایشگر وضعیت در جهت عقربه های ساعت و نشان دهنده جابجایی ولتاژ طرف فشار ضعیف نسبت به بردار نول و نسبت به ولتاژ فشار قوی است
گروه یک
0 درجه
جابجایی فاز
برای مثال
Yy0
Dd0
Zd0
گروه دوم
180 درجه
جابجایی فاز
برای مثال
Yy6
Dd6
Dz6
گروه سوم
30 درجه
جابجایی پس فاز
برای مثال
Yd1
Dy1
Yz1
گروه چهارم
30 درجه
جابجایی پیش فاز
برای مثال
Yd11
Dy11
YZ11
اتو ترانسفورماتور: نوع خاصی از ترانس است که از نقطه نظر فیزیکی دارای یک نوع سیم پیچ است اما از نظر عملکرد همین سیم پیچ هم به عنوان اولیه و هم ثانویه به کار می رود وقتی یک اتو ترانس برای افزایش ولتاژ بکار می رود بخش کوچکی از سیم پیچ به عنوان اولیه و بقیه به عنوان ثانویه بکار می رود و وقتی اتو ترانس به عنوان کاهنده ولتاژ بکار می رود تقریباً تمام سیم پیچ به عنوان اولیه و بقیه به عنوان ثانویه بکار می رود قدرت با تغییر میدان مغناطیسی از اولیه به ثانویه منتقل می شود و ثانویه به نوبه خود جریان اولیه را طوری تنظیم می کند که شرایط لازم برای ایجاد قدرت مساوی در اولیه و ثانویه بوجود آید یکی از معایب اتو ترانس ها این است که مدارات اولیه و ثانویه از هم جدا نیستند علی رغم این عیب بدلیل ارزانی بسیار کاربرد وسیعی دارند
سیستم خنک کنندگی ترانسها : جهت کاهش درجه حرارت ترانس ها و افزایش راندمان از سیستم خنک کنندگی مختلفی بسته به نوع قدرت و توع ترانس بکار می رود
1) سیستم : ترانس بوسیله روغن طبیعی و هوای طبیعی خنک می شود ٬ که در ترانس های توزیع استفاده می شود
2) سیستم : هوا از طریق فن به رادیاتور و بدنه ترانس برخورد کرده و باعث خنک کردن روغن و بدنه ترانس می گردد
3) سیستم : هوا بوسیله فن به رادیاتور و بدنه ترانس برخورد کرده و روغن هم توسط پمپ سیرکوله شده و خنک می گردد و بیشتر در پست های انتقال استفاده می شود
4) سیستم : روغن توسط پمپ سیرکوله شده وآب هم با فشار بوسیله پمپ به بدنه ترانس زده می شود و باعث خنک کردن ترانس می گردد این ترانس ها در نیروگاههای بزرگ کاربرد دارند
5) سیستم : در این سیستم روغن توسط پمپ سیرکوله شده و آب هم توسط رادیاتورهای لوله ای در اطراف ترانس حرکت کرده و باعث خنک شدن ترانس می گردد و در نیروگاهها کاربرد دارد
6) سیستم : هوا توسط فن هایی به نقاط خاصی از ترانس که بیشتر داغ می شود مستقیماً برخورد کرده و باعث خنک کردن آن در نقاط خاص و نهایتاً خنک شدن کل ترانس می گردد. برای سیسیتم های فوق غیر از سیستم ماکزیمم درجه حرارت سیم پیچ های ترانس را نسبت به دمای محیط 65 درجه سانتی گراد و برای سیستم ماکزیمم درجه حرارت سیم پیچ را نسبت به محیط را 70 درجه می گیرند. ماکزیمم درجه حرارت روغن را 60 درجه برای تمام سیستم ها می گیرند.
دلیل استفاده از سیلیکاژن در ترانس ها:
با توجه به اینکه آلودگی بر روی نقاط نوک تیز تجهیزات از جمله ترانس ها می نشیند و آن نقاط خورده می شوند و به مرور زمان سوراخ شده و بعد از بارندگی آب از سوراخ وارد ترانس ها می شود که به ظاهر هم نمی رسد از طرفی وقتی که رطوبت وارد روغن می شود روغن اکسید شده و خاصیت عایقی آن کم می شود که برای ترانس خطرناک است که با تست های الکتریکی هم نمیتوان بطور کامل درصد رطوبت را مشخص کرد بنابراین نباید رطوبت وارد ترانس شود که جهت گرفتن رطوبت از سنگ سیلیکاژن استفاده می شود که در ابتدا آبی رنگ است که بعد از تغییر رنگ دادن و صورتی شدن باید تعویض گردد
ترانس جریان ():
به دلیل بالا بودن جریان در شبکه های انتقال نیرو و همچنین بدلیل بالا بودن ولتاژ نیاز به نمونه برداری از قسمتهای مختلف شبکه می باشد به همین دلیل برای نمونه برداری از جریان از استفاده می شود که بصورت سری در مدار قرار می گیرد و دو کار را انجام می دهد
1) جریان های بالا را به جریان های پایین تبدیل می کند (و یا)
2) باعث ایزوله شدن سیستم های فشار قوی از سیستم های اندازه گیری و حفاظت می شود
ترانس های جریان از نظر ساختمانی انواع مختلفی دارند:
1) های هسته بالا-
2) های هسته پایین-
3) نوع بوشینگی
4) نوع شمشی
5) نوع حلقوی
ساختمان ترانس جریان:
1) دارای سیم پیچ اولیه و ثانویه و هسته می باشد
2) دارای ماده ایزوله کننده است
3) دارای مقره خارجی و بیرونی است
4) دارای ترمینالهای فشار قوی و فشار ضعیف است
معمولاً در مناطق زلزله خیز از نوع هسته بالا استفاده نمی شود
در شکل زیر نوعی از ترانس جریان که از نوع هسته پایین است را می بینیم که معمولاً قبل و یا بعد از بریکر قرار می گیرند در شکل زیر در سمت راست یک بریکر را می بینیم
کاربردهای :
از به دو منظور استفاده می شود
1) برای مقاصد اندازه گیری
2) برای حفاظت شبکه
در نوع اول خروجی ترانس جریان با دستگاههای اندازه گیری مثل آمپرمتر ٬ مگاواتمتر ٬ مگاولت آمپرمتر٬ کنتور اکتیو و راکتیو وصل می شود
در حالت دوم خروجی ترانس جریان به رله های حفاظتی که کمیت جریان را نیاز دارند متصل می شود مانند رله جریان اضافی ٬ رله اتصال زمین و رله دیستانس .
با توجه به کاربرد های معمولاً چندین هسته در ساختار آنها بکار رفته است مثلاً زمانیکه در شبکه اتفاقی می افتد و جریان زیادی از اولیه ظاهر می شود اگر قرار باشد همان جریان با نسبت تبدیل از ثانویه بگذرد باعث صدمه زدن به دستگاههای اندازه گیری می شود بنابراین باید از هسته هایی استفاده شود که دارای نقطه اشباع پایین باشد که در هنگام بروز اتصالی در شبکه ٬ جریان اولیه در ثانویه القا نشود بالعکس در مورد دستگاههای حفاظتی هنگامیکه اتصالی در شبکه بوجود آید باید سمت ثانویه یک نسبت خطی در اولیه القا کند بنابراین از هسته هایی استفاده می شود که دارای نقطه اشباع بالایی باشند در عمل معمولاً از 2 ٬ 3 ٬ 4 و یا 5 هسته در ترانسهای جریان استفاده می کنند
قدرت نامی ترانس جریان :
قدرت اسمی ترانس های جریان مساوی حاصلضرب جریان ثانویه اسمی و افت ولتاژ مدار خارجی ثانویه حاصل از این جریان می باشد. مقادیر استاندارد قدرت های اسمی عبارتند از :
30 – 15 – 10 – 5- 2.5
کلاس های دقت ترانس های جریان:
میزان خطای ها با توجه به کلاس دقت آنها مشخص می شود . کلاس دقت برای هسته اندازه گیری به دو صورت بیان می شود. برای هسته اندازه گیری درصد خطا مشخص می شود. مثلاً کلاس دقت در جریان نامی های اندازه گیری را معمولاً در کلاس دقت های .1 -.2 -. 5 – 1 – 3 – 5 مشخص می کنند و در کاتالوگ و نیم پلیت تجهیزات به صورت و مشخص می گردد. در ضمن باید توجه داشت اگر بر روی نیم پلیت ها نوشته شود یعنی ولتاژ اتصال کوتاه اگر از 800 ولت بالاتر رود به حالت اشباع خواهد رفت .
توجه : در هنگام کار با ترانس های جریان هنگامی که جریان از اولیه ترانس می گذرد باید ثانویه آن زمین شود در غیر این صورت به علت القا ولتاژ های زیاد در ثانویه امکان صدمه دیدن و ترکیدن ترانس وجود دارد
ها دارای دو نوع خطا می باشند
1) خطای نسبت تبدیل
2) خطای زاویه : اختلاف زاویه بین اولیه و ثانویه
3) های حفاظتی دارای خطای ترکیبی می باشند مثلاً خطای ترکیبی نوع برابر % می باشد
4) های حفاظتی دارای خطای می باشند یعنی تا چند برابر جریان نامی ترانس نباید خطا از حد گارانتی آن تجاوز کند
از لحاظ تعداد کر و تعداد نسبت تبدیل به دو دسته تقسیم می شود:
1) های چند کره
2) های چند نسبت تبدیل
انواع ترانس جریان از نظر ساختمانی
ترانس جریان با هسته بالا :
در این ترانس مسیر طی شده توسط سیم پیچ اولیه در داخل ترانس کوتاهترین مسیر بوده و طرح آن به ترتیبی است که سیم پیچ ثانویه با کمترین فاصله هوایی دور تا دور هسته را پیچیده شده باشد و هادی اولیه از وسط این سیم پیچ عبور می کند و این دو سیم پیچ با عایق مناسبی از هم ایزوله می باشند
به منظور جلوگیری از انبساط و انقباض روغن در اثر تغییرات درجه حرارت ناشی از تغییرات بار شبکه از گاز نیتروژن یا دیافراگم ارتجاعی با لاستیکی در بالای استفاده می شود در صفحات بعد ساختمان یک نوع ترانس جریان نشان داده شده است
ترانس جریان هسته پایین یا
در این نوع ترانس هادی اولیه شکل درون بوشینگ قرار گرفته که عایق بندی کاغذ و روغن روی سیم پیچ اولیه بوده و آن را از سیم پیچ ثانویه که با حداقل فاصله هوایی روی هسته پیچیده شده ایزوله می نماید و فاصله بین این دو سیم پیچ نیز با روغن پر شده است .
به منظور انقباض و انبساط روغن در اثر تغییرات بار شبکه از بالشتک های ارتجاعی لاستیکی یا گاز نیتروژن استفاده می گردد
در صفحات بعد ساختمان یک نوع ترانسفورماتور جریان از نوع هسته بالا نشان داده شده است
های بوشینگی :
در نوع بوشینگی هسته و سیم پیچ ثانویه در داخل بوشینگ (ترانس- کلید – راکتورها) قرار داشته و از هادی که داخل بوشینگ است بعنوان سیم پیچ اولیه ترانس جریان استفاده می شود . از های نوع بوشینگی در دستگاههایی نظیر کلیدهای فشار قوی از نوع و یا بوشینگ راکتورها به منظور صرفه جویی در هزینه های ساخت استفاده می شود
ترانس جریان نوع قالبی یا رزینی :
از این نوع بیشتر در مناطق گرمسیری و به منظور جلوگیری از نفوذ رطوبت و گرد و خاک به داخل استفاده می شود و تا سطح ولتاژ 63 کیلو ولت و جریان 1200 آمپر طراحی شده اند
ترانس () و یا () یا ()
در شبکه های فشار قوی نیاز به نمونه برداری ولتاژ از شبکه فشار قوی می باشد . بنابراین باید ولتاژ های بالا را به ولتاژ های پایین تبدیل کنیم که از این ولتاژ پایین که معمولاً یا می باشد برای مقاصد حفاظتی و اندازه گیری استفاده می شود ساختمانی شبیه به دارد با ان تفاوت که تعداد دور های سیم پیچ اولیه بیشتر از سیم پیچ ثانویه می باشد. بنابراین سطح مقطع سیم پیچ اولیه نازکتر از سیم پیچ ثانویه خواهد بود . همچنین باید بدانیم که در مدار فشار قوی به صورت موازی قرار می گیرد.
هم وظیفه اندازه گیری ولتاژ جهت دستگاههای اندازه گیری و حفاظت را دارد و بر اساس تقسیم ولتاژ خازنی کار می کند از جهت تبادل پیام های مخابراتی و دیتا روی خطوط فشار قوی استفاده می شود در زیر نوعی از ترانس که هسته پایین است را می بینیم
کاربرد ترانس ولتاژ :
1) به منظور اندازه گیری کمیتهای الکتریکی شبکه مانند مگاواتمتر ٬ ولتاژ٬ کنتو اکتیو٬ کنتور راکتیو
2) مقاصد حفاظتی که نیاز به نمونه برداری ولتاژ دارد مانند رله های ولتاژی مانند رله و رله و رله دیستانس
تفاوت ترانس ولتاژ خازنی و القایی :
با توجه به اینکه سیم پیچ اولیه ترانس ولتاژ القایی مستقیماً به خط فشار قوی وصل می شود لذا باید دارای عایق بندی حجیمی داشته باشد و بنابراین پر هزینه است لذا در پستهای با ولتاژ بالا تر جیحاً از استفاده می شود همچنین از برای کاربرد های مخابراتی نیز استفاده می کنند
برقگیر :
به دلیل اینکه شبکه های فشار قوی در فضای باز قرار دارد برخورد صاعقه با آن اجتناب ناپذیر است برخورد صاعقه باعث می شود ولتاژهای بسیار بالایی بر خطوط انتقال القا شود که این ولتاژ معمولاً بصورت امواجی با دامنه بسیار بزرگ از طریق انتقال به تجهیزات پست وارد می شود که این ولتاژ به عایق هایی که برای ولتاژ نامی ساخته شده اند صدمه می رساند و یا ممکن است این اضافه ولتاژ در اثر کلید زنی در شبکه های مجاور باشد برقگیر وسیله ای است که جلوی این اضافه ولتاژ را می گیرد و معولاً در ابتدای خط برقگیر نصب می گردد
در زیر چند نمونه برقگیر روی ترانس ها و برقگیرهای لوله ای را می بینیم
خصوصیات تجهیزات حفاظتی در مقابل اضافه ولتاژ :
1) در مقابل ولتاژ نامی از خود عکس العملی نشان ندهد
2) در مقابل اضافه ولتاژ عکس العمل سریعی داشته باشد
3) بعد از تخلیه اضافه ولتاژ به زمین سریعاً به حالت اول برگردد
4) قابلیت عبور جریان های زیاد را داشته باشد
5) از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشد
روشهای حفاظت شبکه در مقابل اضافه ولتاژ :
1) روش شیلدینگ جهت حفاظت خطوط انتقال که استفاده از سیم گارد است
2) استفاده از چهار میله نوک تیز مخروطی که معمولاً در چهار نقطه پست نصب می شود
3) استفاده از برق گیر در محل های مناسب
انواع برقگیر :
1) شاخه ای یا میله ای : بر اساس ولتاژ نامی بین شاخک ها متفاوت می باشد
2) مواد شیمیایی مثل اکسید روی : که در حالت عادی مقاومت زیاد داشته ولی در اضافه ولتاژ بالا رسانا می شود
3) برق گیر سوپاپی (برق گیر با مقاومت غیر خطی)
4) برق گیر لوله ای
طرز کار برقگیر :
برقگیر مانند یک مقاومت غیر خطی عمل می کند بدین معنی که برای ولتاژهای نامی دارای مقاومت تقریباً بی نهایت می باشد و هرچه قدر ولتاژ بالاتر رود مقاومت پایین می آید و ولتاژ اضافه را به زمین تخلیه می کند
برق گیر شاخه ای :
ساختمان این نوع برق گیرها از دو شاخک یا میله که متناسب با ولتاژ نامی شبکه از همدیگر فاصله دارند ساخته شده است طوری که ولتاژ نامی قادر به یونیزاسیون فضای بین دو شاخک نبوده ولی اضافه ولتاژ می تواند فاصله بین آنها را یونیزه کند و از اضافه ولتاژ از طریق بدنه که زمین شده است به زمین منتقل می شود
معایب برق گیر شاخه ای :
1) تاخیر در یونیزاسیون
2) بعد از تخلیه اضافه ولتاژ به زمین به جهت عبور ولتاژ نامی باعث قطعی برق می شود
برق گیر سوپاپی :
این برق گیر از یک تعداد فواصل هوایی که بصورت سری با مقاومت های غیر خطی از جنس سیلیکن – کارباید تشکیل شده است که ولتاژ نامی قادر نخواهد بود که فواصل هوایی را یونیزه کند و مقاومت غیر خطی نیز در مقابل ولتاژهای نامی مقاومت زیادی از خود نشان می دهد اما در مقابل اضافه ولتاژ اتصال کوتاه شده و مقاومت غیر خطی افت می کند
برق گیر : این نوع برق گیر فاقد فاصله هوایی بوده و مقاومت غیر خطی آن از جنس اکسید روی می باشد و در رده ولتاژهای یکسان دارای مزیت های زیر می باشد
1) حجم وابعاد کوچکتر
2) ساخت راحتر
3) جریان نشتی کمتر
4) سرعت عملکرد بیشتر
محل های مناسب برق گیر در شبکه :
1) در ابتدای ورودی و خروجی پست ها
2) در خروجی ژنراتور
3) روی سیم پیچ سوم ترانس ها
4) طرفین بانک های خازنی و راکتور ها
5) روی خطوط توزیع انرژی و کوهستانی و محل های با سابقه صاعقه
تپ چنجر :
همانگونه که می دانیم در بار های مختلف مقدار ولتاژ در ترانسفورماتورها تغییر می کند و سبب تغییر ولتاژ شبکه می شود کنترل ولتاژ شبکه های توزیع و انتقال عمدتاً توسط وسیله ای بنام تب چنجر انجام می شود
اساس کار تب چنجر بر تغییر دور سیم پیچ های ترانس استوار است بدین ترتیب که با انشعاباتی که در سیم پیچ فشار قوی در نظر گرفته می شود تعداد دور سیم را تغییر داده و بنابراین ولتاژ تغییر می کند تب چنجر بطور گسترده برای کنترل ولتاژ شبکه در سطوح مختلف انجام می شود معمولاً کنترل ولتاژ در محدوده 15% مقدور است ولتاژ هر پله تب چنجر عموماً بین 1 تا 2.5 درصد تغییر می کند انتخاب مقدار کم برای پله ها سبب افزایش تعداد تپ ها می شود و انتخاب بالا برای هر پله سبب عدم امکان تنظیم دقیق ولتاژ می شود
انواع تب چنجرها :
1) تب چنجر غیر قابل عملکرد در زیر بار
این نوع تب چنجر در ترانس های شبکه توزیع استفاده می شود و برای تعویض تب چنجر بایستی حتماً ترانس بی برق شود
2) تب چنجر قابل تغییر زیر بار
این مدل بر روی ترانس های قدرت و در پست های انتقال استفاده می شود
ساختمان تب چنجرها :
تب چنجرهای قابل قطع زیر بار از دو قسمت به نامهای دایورتر سوییچ و سلکتور سوییچ تشکیل شده است
1) دایورتر سوییچ ()
این قسمت درون محفظه استوانه ای قرار گرفته است که روغن آن از ترانسفورماتور جدا می باشد و عمل قطع و وصل در این محفظه انجام می شود و بدلیل آرگ ناشی از تغییر تب روغن آن خیلی زود خاصیت عایقی خود را از دست می دهد که معمولاً بعد از هر 10000 بار تغییر تب باید تعویض شود و از کنتاکتها نیز باید بازدید شود
2) سلکتور سوییچ ()
سلکتور سوییچ در قسمت انتهایی تب چنجر قرار دارد و سرهای منشعب شده از سیم پیچهای ترانس بر روی آن نصب می شود تب سلکتور دارای دو نوع کلید می باشد که خروجی این کلیدها توسط 6 سیم بدور محفظه دایورتر نصب می شود و بدلیل اینکه در تب سلکتور هنگام جابجایی و انتخاب تب هیچگونه آرگی نداریم در نتیجه روغن این قسمت با روغن ترانس یکی می باشد
محل قرار گرفتن تب چنجر :
تب چنجر بیشتر در سمت فشار قوی نصب می شود اما گاهی هم در سمت فشار ضعیف دیده می شود مزیت های نصب تب چنجر در سمت فشار قوی در زیر آمده است
1) در طرف فشار قوی جریان کمتر است لذا حذف جرقه و عایق بندی راحتر صورت می گیرد
2) چون تعداد دور سیم پیچ های فشار قوی بیشتر است لذا امکان یکنواخت تروپله ای کوچک تر براحتی میسر است
انواع رله ها :
1) رله های جریانی
2) رله های ولتاژی
3) رله های امپدانسی
4) رله های فرکانسی
رله های جریانی :
این رله ها از نظر ساختمانی می توانند انواع مختلفی داشته باشند عامل عمل کننده این رله ها جریان ورودی به آنها از ترانس های جریان می باشد اگر جریان از مقدار تنظیمی آن بیشتر باشد رله عمل می کند و اگر کمتر باشد بدون عکس العمل بکار خود ادامه می دهد و خود آن به سه دسته تقسیم می شود
1) رله جریان زیاد
2) رله ارت فالت یا اتصال زمین
3) رله دیفرانسیل
رله جریان زیاد :
این رله از نظر زمان عملکرد به سه دسته تقسیم می شود :
1) بدون زمان:
عملکرد این رله ها بدون تاخیر است یعنی هنگامیکه جریان ورودی به آنها از شان بیشتر شود بدون تاخیر فرمان تریپ را صادر می کند
2) رله با زمان ثابت :
این رله هنگامیکه جریان ورودی به آن از بیشتر شود با یک تاخیر فرمان لازم را صادر می کند
3) رله با زمان معکوس :
در این رله ها اگر جریان از مقدار پیش بینی شده کمتر باشد رله عمل نمی کند و اگر بیشتر باشد با تاخیر زمانی عمل می کند این تاخیر با مقدار جریان نسبت عکس دارد
حفاظت دیفرانسیل :
کاربرد حفاظت دیفرانسیل برای این است که سریع تر از رله اضافه جریان خطای فاز را مشاهده کرد و فرمان قطع را صادر نمود این رله برای حفاظت در برابر اتصالیهای فاز به فاز در داخل ترانس بکار می رود اصول کارش به این صورت است که اختلاف جریان ورودی و خروجی ترانس را دریافت کرده و در صورت مختلف بودن جریان ایندو رله عمل می کند و در صورت عدم اختلاف رله عمل نمی کند در این حفاظت ترانس های سمت فشار قوی و سمت قشار ضعیف با همدیگر بالانس می شود
در صفحه بعد چند نمونه از این رله ها را می بینم
رله ارت فالت :
این رله رله جریانی است که مانند رله اضافه جریان عمل می کند و اتصالی های فاز به زمین را تشخیص می دهد تنظیم جریانی این رله پایین تر از رله جریان زیاد می باشد زیرا در زمان اتصال فاز به زمین جریان باید از رله عبور کند البته جریانی که از ثانویه جهت تغذیه این رله گرفته می شود
رله اتصال زمین محدود شده () :
این رله مشابه رله دیفرانسیل بوده و برای اتصالی های فاز با زمین در داخل ترانس بکار می رود و این رله به طور جداگانه در دو طرف ترانس نصب می شود طریقه در مدار قرارگرفتن آن مطابق شکل زیر است همان طور که در شکل می بینیم جریان ورودی به رله از های بوشینگی با فیدر ترانس و نقطه صفر سیم پیچ اولیه و ثانویه می باشد
رله استندبای :
این رله که یک رله جریانی است مانند جریان زیاد عمل می کند این رله معمولاً در ایستگاه های فوق توزیع استفاده می شود و به عنوان پشتیبان حفاظت فیدرهای خروجی می باشد و زمانی عمل می کند که یک لتصال به زمین روی فیدرهای خروجی باقیمانده و زمانیکه حفاظت فیدرهای مذکور عمل نکند این رله بعنوان پشتیبان عمل می کند که شکل آن را در زیر می بینیم
رله های ولتاژی :
1) رله های اضافه ولتاژ
این رله ها زمانیکه ولتاژ از مقدار تنظیم شده بیشتر شود عمل می کند و سیگنال یا سیگنال هایی را صادر می کند می دانیم که تجهیزات الکتریکی دارای عایق های خاصی برای سطح ولتاژ نامی می باشند اگر ولتاژ شبکه افزایش یابد باعث آسیب دیدن عایق ها می شود و در صورت ادامه یافتن عایق ها آسیب می بینند به همین دلیل از رله اضافه ولتاژ استفاده می شود که معمولاً بر روی 120% ولتاژ نامی شبکه تنظیم میشود و دارای تاخیر عملکردی در حدود چند ثانیه است
2) رله کمبود ولتاژ
این رله هنگامی عمل می کند که ولتاژ از مقدار نامی پایین تر بیاید و معمولاً آن را روی 80% ولتاژ نامی تنظیم می کنند این رله با تاخیر زمانی که در حدود چند ثانیه است عمل کرده و سیگنال لازم را به قسمتهای مختلف اعمال می کند
اضافه بار ترانس :
اضافه بار که در اثر گرفتن بار بیش از حد بوجود می آید همیشه با افزایش حرارت همراه است و عامل محدود کننده اضافه بار درجه حرارت مجاز سیم پیچ می باشد که معمولاً جهت گرفتن حداکثر قدرت ترانس باید دمای سیم پیچ و روغن ترانس را در حد معمول نگه داشته شود و جهت پایین آوردن دمای ترانس از فنها و پمپ روغن استفاده می شود
حفاظت برای اضافه بار ترانسفورماتور :
همان طور که گفته شد چون اضافه بار سبب بالا رفتن درجه حرارت می شود معمولاً اضافه بار براساس افزایش درجه حرارت سیم پیچ و روغن تعبیه می شود که این درجه حرارت بوسیله اثرات حرارتی اندازه گیری می شود المنت جهت گرفتن حرارت ترانس وسنسور حرارتی در بالای روغن
ترانس نصب می گردد که با بالا رفتن درجه حرارت ترانس از حد مجاز همراه آلارم و در صورت بر طرف نشدن گرما باعث تریپ و خارج شدن ترانس می شود
حفاظت بوخهلتس :
هر نوع خطا و اشکال درون ترانس ایجاد حرارت می کند که باعث تجزیه روغن می شود گاز حاصل از تجزیه روغن به طرف بالای ترانس و به طرف کنسرواتور حرکت می کند رله بوخهلتس بین منبع و کنسرواتور نصب می شود گاز های حاصل در رله بوخهلتس جمع شده و هنگامیکه به یک حد خاصی برسد ایجاد آلارم می کند در اتصالی های شدید گازهای زیاد همراه با جهش روغن ایجاد شده که فشار حاصله در رله بوخهلتس باعث عملکرد رله و تریپ ترانس می شود گاز های حاصله از تجزیه روغن گازهایی از قبیل هیدروژن ٬ استیلن ٬ اتیلن ٬ متان و میشود در زیر نوعی رله بوخهلتس را که روی ترانس قرار می گیرد نشان داده شده است
رله تانک پروتکشن :
برای حفاظت ترانس در برابر اتصالی های فاز با بدنه از این رله استفاده می شود بدین منظور بعضی مواقع بدنه ترانس را روی پایه های عایقی نصب می کنند که مستقیماً با زمین در ارتباط نباشد و از طرف دیگر بدنه ترانس را با سیم قطوری به شبکه ارت متصل می کنند این سیم مسی که بدنه ترانس را ارت کرده در مسیرش یک قرار می دهند و ثانویه این را به رله جریانی بنام رله تانک پروتکشن وصل می کنند هنگام اتصالی فاز با بدنه جریان اتصالی از سیم ارت کننده به زمین منتقل می شود و این جریان در ثانویه مربوطه ایجاد جریان کرده و باعث عملکرد رله تانک پروتکشن می شود مطابق شکل زیر :
رله دیستانس (امپدانسی) :
این رله بر اساس امپدانس عمل می کند و می دانیم که امپدانس برابر است با تقسیم ولتاژ به جریان . کمیت ورودی این رله ها ولتاژ و جریان هستند و با تقسیم این دو امپدانس خط محاسبه می شود و اگر این امپدانس از مقدار پیش بینی شده کمتر باشد به این معنی است که اتصالی در خط وجود دارد و رله عمل می کند که به این رله امپدانسی رله دیستانس می گویند
ناحیه عملکرد رله دیستانس :
به نواحی عملکرد رله دیستانس گفته می شود که معمولاً رله های دیستانس دارای 3 زون می باشند و اخیراً رله های دیستانس با 4 زون هم ساخته شده است . امپدانس تنظیمی زون یک 80% الی 90 % امپدانس کل خط اول تنظیم می کنند و زمان عملکرد رله در زون یک را برابر صفر تنظیم می کنند و امپدانس زون 2 برابر20 % امپدانس خط می باشد و زمان عملکرد این زون ثانیه می باشد و امپدانس تنظیمی زون 3 برابر کل امپدانس خط اول بعلاوه کل امپدانس خط دوم بعلاوه 20 % امپدانس خط شوم تنظیم می شود
سیستم ارتینگ :
علت زمین کردن و انواع آن :
1) زمین کردن حفاظتی
2) زمین کردن الکتریکی
زمین کردن حفاظتی شامل زمین کردن قسمتهایی از تجهیزات می شود که مستقیماً به شبکه الکتریکی ارتباط ندارند مانند بدنه فلزی تجهیزات٬ استراکچرها ٬ توری و نرده و درب و پنجرههای فلزی . هدف از این زمین کردن حفاظت لازم برای اشخاص و جلوگیری از افزایش ولتاژ در قسمتهای فلزی می باشد.
زمین کردن الکتریکی شامل زمین کردن قسمتی از تجهیزات است که مستقیماً با شبکه الکتریکی در ارتباط است نظیر نقطه صفر ژنراتور و نقطه نول ترانسفورماتور
روشهای زمین کردن :
1) اتصال مستقیم توسط سیم مسی (در سبکه ولتاژ بالا بکار می رود ) چون جریان اتصالی در ولتاژهای بالا کم است
2) استفاده از مقاومت خالص(معمولاً در نیروگاهها و ولتاژ پایین بکار می رود) چون جریان بالا است باید توسط مقاومت محدود شود
3) استفاده از راکتانس
4) با استفاده از برق گیر و کویل جرقه زن
5) با استفاده از ترانس نوترال یا زمین
ترانس نوترال :
به منظور زمین کردن نقطه نوترال در طرف مثلث ترانس ها و در حقیقت ایجاد کردن نقطه نول مصنوعی از ترانس نوترال استفاده می شود ساختمان این ترانس تشکیل شده از هسته که روی هر ستون هسته آن دو سیم پیچ در جهت خلاف هم پیچیده شده و این باعث خواهد شد که در شرایط اتصال کوتاه جریان ها و فلوها ناشی از عبور دو جریان مختلف الجهت در سیم پیچ ها همدیگر را تضعیف و خنثی نموده و هسته ترانس به اشباع نرفته و حفاظت مناسبی را خواهد داشت لازم به توضیح است که در شرایط عادی جریان های خیلی ضعیفی از سیم پیچ ها عبور می کند
سکسیونر ها :
سکسیونر وسیله قطع و وصل سیستم هایی است که تقریباً بدون جریان هستند بعبارت دیگر سکسیونر وسایلی را که فقط زیر ولتاژ هستند از شبکه جدا می کند لذا به کمک سکسیونر می توان ولتاژ خازنی مقره ها و کابل های کوتاه و یا ترانس های با قدرت کم را که تحت ولتاژ هستند قطع کرد
سکسیونر برای حفاظت افراد می باشد از آنجا که سکسیونر باعث بستن یا باز کردن مدار نمی شود و برای بستن و باز کردن سیستم قدرت از بریکر استفاده می شود برای جلوگیری از قطع و یا وصل بی موقع سکسیونر در زیر بار معمولاً بین سکسیونر و بریکر چفت و بست مکانیکی با الکتریکی(اینترلاک) برقرار می گردد
انواع سکسیونرها :
1) سکسیونر تیغه ای :
ساختمان این سکسیونر تشکیل شده از یک تیغه ثابت و یک تیغه متحرک که حرکت آن در امتداد یکی از پایه ها صورت می گیرد از این سکسیونر در ولتاژ های مخلفی استفاده می گردد که در زیر شکل آن را می بینیم
2) سکسیونر نوع کشویی :
این نوع سکسیونر تشکیل یافته از دو پایه ثابت و یک تیغه متحرک که حرکت تیغه در امتداد خودش صورت می گیرد از این نوع سکسیونر در ولتاژهای 20 کیلو ولت و در جاهایی که با محدودیت جا مواجه هستیم استفاده می شود
3) سکسیونر دورانی :
این نوع سکسیونر در دو نوع ساخته می شود یکی طرح دو پایه و دیگری طرح سه پایه
طرح دو پایه : در زیر شکل آن را می بینیم
طرح سه پایه : این نوع سکسیونر در زیر مشاهده می کنیم
4) سکسیونر نوع قیچی :
از این نوع سکسیونر در پست هایی که بخواهند دو سطح مختلف ارتفاع را با هم ارتباط دهند استفاده می شود و با توجه به اینکه دارای یک پایه ثابت بوده و کنتاکت دیگر آن را خط هوایی تشکیل می دهد به آن سکسیونر تک ستونی هم گفته می شود
5) سکسیونر ارت :
به منظور ایمنی افرادی که روی خطوط انتقال کار می کنند و همچنین تخلیه بارهای باقیمانده روی خطوط در ابتدای پستهای فشار قوی از سکسیونر ارت استفاده می شود
کلید قدرت یا بریکر :
بریکر کلیدی است که می تواند در مواقع لزوم جریان عادی شبکه و در موقع خطا جریان اتصال کوتاه و جریان زمین و یا هر نوع جریان دیگر را قطع کند خصوصیات عمده بریکر ها در زیر آمده است
1) به هنگام بسته بودن در مقابل عبور جریان های الکتریکی مقاومت خیلی ناچیز داشته باشد
2) قادر به قطع جریان عبوری باشد
3) در مقابل عبور جریان های شدید از نظر الکتریکی و حرارتی تحمل لازم را داشته باشد
4) به هنگام قطع کلید در مقابل ولتاژی که در دو سر کلید افت می کند استقامت عایقی لازم را داشته باشد
5) قادر به وصل جریان باشد
6) به هنگام بروز اتصال کوتاه در شبکه در کوتاهترین زمان ممکن توسط فرمانی که از طریق رله های حفاظتی دریافت می کند بتواند قسمت معیوب را از شبکه ایزوله کند تا قسمت های سالم شبکه پایدار بماند
انواع بریکرها :
1) بریکرهای روغنی
2) بریکرهای نیمه روغنی
3) کلیدهای اکسپانزیون یا آبی
4) کلیدهای هوایی
5) کلیدهای گازی
6) کلیدهای خلاﺀ
بریکرهای روغنی :
در بریکرهای روغنی در درجه اول از روغن به عنوان عایق استفاده می شود و بدین جهت هر چه فشار شبکه بیشتر باشد حجم روغن داخل کلید بیشتر می شود در این کلید به علت اینکه از مکانیزم خاصی برای خاموش کردن جرقه استفاده می شود کنتاکهای کلید طوری ساخته می شود که جرقه در دو نقطه بطور متوالی شروع شده و هنگام قطع کلید از دو نقطه قطع می شود لذا در این کلید از دو کنتاکت ثابت و یک کنتاکت متحرک که توسط یک اهرم عایق فرمان می گیرد ارتباط بین دو کنتاکت ثابت برقرار می شود در زیر یک نوع بریکر روغنی را مشاهده می کنیم
معایب کلیدهای روغنی :
1) حجم و ابعاد بزرگ
2) حمل و نقل آنها مشکل است
3) فضای زیادی را اشغال می کند
4) قابل اشتعال است
بریکرهای کم روغن :
در این نوع کلیدها از روغن برای خاموش کردن جرقه استفاده می شود بطوریکه در هنگام قطع و وصل روغن تازه و خنک با فشار وارد محفظه قطع شده و ضمن خنک کردن کنتاکتها و ازدیاد طول قوس شرایط لازم را جهت قطع قوس فراهم می کند کلیدهای کم روغن توسط مقره های نگهدارنده از پتانسیل صفر شده در نتیجه بدنه آنها دارای پتانسیل زمین نخواهد بود و حجم روغن که در آنها استفاده می شود متناسب با ولتاژ فازی آنها است در این نوع کلیدها در اثر حرارت جرقه روغن تجزیه شده و گاز هیدروژن با قدرت خنک کنندگی بالا تولید می شود
بریکرهای اکسپانزیون یا آبی :
در این نوع کلید از آب برای خاموش کردن جرقه استفاده می شود یکی از مهمترین خواص این کلید که چون آب داخل محغظه احتراق قابل اشتعال نیست هیچگونه انفجاری کلید را تهدید نمی کند هر قطب این کلید دارای یک محفظه احتراق مخصوص به خود است که با مقداری آب و ضد یخ پر شده است در موقع جدا شدن کنتاکتهای متحرک و ثابت از هم یک قوس الکتریکی بین آنها بوجود می آید که در اثر حرارت زیاد تجزیه می شود در صورتیکه فشار محفظه به علت تراکم از حد معینی تجاوز کند محفظه احتراق به طرف بالا حرکت کرده و مقداری از گاز به بیرون راه می یابد و در نتیجه فشار گاز و درجه حرارت به حدی می رسد که مانع تجزیه آب می شود و یک لایه از آب بصورت مایع پایدار باقی می ماند وقتی جریان از صفر می گذرد انرژی حرارتی قوس الکتریکی قطع می شود و گازهایی که تاکنون تحت فشار زیاد بودند بدلیل افت حرارت فشارشان کاهش می یابد در نتیجه تعادل بین فشار وحرارت در قشر نازک آب گرم به هم خورده و باعث تبخیر آن می شود این بخارها با قطره های آبی که از آب جدا می شود با سرعت بدرون قوس الکتریکی نفوذ کرده و باعث خنک شدن آن می شود
بریکرهای هوایی :
این بریکر تنها کلیدی است که در آن قدرت قطع مستقل از جریان است ولی در کلیدهای روغنی قدرت قطع تابعی از شدت جریان است برخلاف کلیدهای روغنی که از خاموش کننده مایع استفاده می کنند در این کلیدها از هوای فشرده استفاده می شود به این ترتیب که هنگام قطع و وصل به ازای هر شدت جریانی که باشد هوای فشرده با حجم ثابتی به داخل محفظه اعمال می شود
در زیر بریکر هوای فشرده را مشاهده می کنیم
بریکرهای گازی () :
خواص بریکرهای گازی
1) استقامت عایقی بالا
2) ثبات شیمیایی بالا
3) قدرت حرارتی بالا
4) دارای خاصیت الکترونگاتیو یا جذب یون منفی بوده و از ایجاد جرقه و پدیده شکست جلوگیری می کند
5) گازی است بی رنگ بی بو و غیر قابل اشتعال
برخلاف کلیدهای هوایی و کلیدهای کم روغن که ساختمان آنها از یک کنتاک ثابت و متحرک تشکیل شده است ساختمان این بریکرها در انواع مختلفی ساخته می شود ساختمان آنها از دو کنتاکت ثابت که متناسب با ولتاژ نامی از هم قرار داشته و ارتباط این دو کنتاکت در حالت وصل کلی توسط موف انگشتانه فلزی برقرار شده بطوری که در هنگام قطع و وصل نیروی مکانیزم عمل کننده به سیلندر متحرک اعمال شده و متناسب با حرکت سیلندر موف اتصالی نیز عمل کرده و عمل قطع و وصل صورت می گیرد بطوریکه در لحظه قبل از قطع کلید سیلندر حرکت کرده و گاز بوجود آمده در حد فاصل سیلندر و پیستون ثابت متراکم شده و در لحظه قطع و جدا شدن موف اتصالی از کنتاکت ثابت بالایی گاز متراکم می شود
مزایای کلیدهای
1) حجم و ابعاد کم
2) تعمیرات راحتر
3) زمان قطع و وصل کمتر است
4) حمل و نقل راحتر
5) در ولتاژهای بالا تعداد واحدهای قطع کننده کمتر
تنها عیب بریکرهای گازی نشت گاز است که به همین منظور میکروسوییچی جهت آلارم کم شدن فشار گاز بکار می رود
کلیدهای نوع خلاﺀ :
این نوع کلیدها تا سطح ولتاژ های فشار متوسط بکار می رود و محفظه قطع از یک محفظه خلاﺀ با استحکام مکانیکی بالا می باشد ب توجه به اینکه در این محفظه ها هیچ گونه یونی وجود ندارد لذا در لحظه عبور جریان از صفر به هنگام قطع کلید امکان ازدیاد طول قوس و جرقه محدود نبوده و قوس در لحظه عبور جریان از صفر قطع گردد
انواع مکانیزم کلید های نوع خلاﺀ :
1) روش فنری
2) هوای فشرده
3) هیدرولیکی
روش فنری
در این روش انرژی مورد نیاز جهت قطع و وصل کلید از قبل توسط موتور الکتریکی یا به صورت دستی در فنر وصل ذخیره شده که به هنگام فرمان وصل مقداری از انرژی ذخیره شده ضمن جابجایی کنتاکت متحرک عمل شارژ فنر قطع نیز انجام می دهد در ضمن فرمان قطع و وصل کلید در این روش مستقل از زمان شارژ فنر می باشد
روش هوای فشرده :
در این روش انرژی ذخیره شده توسط هوای فشرده برای قطع و وصل کلید استفاده می شود هوای فشرده توسط کمپروسور در یک تانک ذخیره می شود تا با صدور فرمان به میله متحرک کلید منتقل شود لازم به توضیح است که این روش دارای سرعت بیشتر و زمان کمتری جهت قطع و وصل می باشد و به همین دلیل غالباً در ولتاژهای بالا استفاده می شود
روش هیدرولیک :
روش هیدرولیک مشابه روش پنیوماتیک است و با استفاده از فشار روغن می توان میله کنتاکت متحرک کلید را جابجا کرد ضمناً مقداری از فشار روغن را می توان با استفاده از فشار هوا و یا فشار گاز نیتروژن تامین کرد
روش های افزایش قدرت قطع در کلیدهای فشار قوی :
1) استفاده از چندین واحد قطع کننده سری
2) استفاده از خازن های یکنواخت کننده ولتاژ به موازات واحدهای قطع کننده
3) استفاده از مقاومت های محدود کننده جرقه
مقره ها یا ایزولاتورها :
برای اتصال هادی های خطوط به دکلها از وسایل مجزا کننده استفاده می کنند که عموماً به صورت مقره در خطوط انتقال و پست بکار می روند که دو وظیفه را به عهده دارند
1) یکی وظایف مکانیکی آنها است بطوریکه باید دارای استقامت مکانیکی خوبی بوده و قادر باشد بارهای مکانیکی تحت شرایط محتمل مانند برف ٬ باد ٬ باران تحمل نماید
2) باید دارای خواص عایقی خوب بوده و بتوانند هادی دارای ولتاژ را بخوبی از دکل و از یکدیگر جدا نمایند و علاوه بر تحمل ولتاژ خط در مقابل ولتاژهای ضربه ای ناشی از رعد و برق و کلیدزنی مقاومت خوبی داشته باشد
مواد تشکیل دهنده مقره ها :
مواد تشکیل دهنده مقره ها به دو دسته سرامیکی و غیر سرامیکی تقسیم می شوند گروه سرامیکی از اهمیت بیشتری برخوردار هستند و شامل پرسلین و شیشه می باشد منظور از پرسلین همان چینی می باشد که عموماً در ساختمان مقره های هوایی بکار می روند و بهترین ماده از نظر استقامت الکتریکی و مکانیکی می باشد . سطح چینی بعنوان مقره پس از آماده کردن لعاب داده می شود که لعاب دادن سطح خارجی آن به دو دلیل است
1) از چسبیدن و باقی ماندن گرد و خاک و املاح مختلف همراه با آن روی سطح مقره جلوگیری شده و براحتی تمییز می شود
2) از طرفی لعاب سطح آن باعث توزیع یکنواخت ولتاژ در سراسر طول رشته مقره می گردد ٬ چینی باید کاملاً شیشه ای شده و سپس براق گردد براق کردن برای این است که سطح مقره از کثافات و رطوبت نسبتاً مصون بماند
از معایب عمده پرسلین این است که چناچه تحت اثر موج ولتاژی تخلیه الکتریکی در آن صورت گیرد موجب ایجاد کانال بسیار باریک و غیرقابل دیدن می شود که سبب کاهش خاصیت عایقی می شود
ماده دیگر که در ساختمان مقره ها بکار می رود شیشه است مقاومت عایقی شیشه است مزیت دیگر شیشه این است که ضریب انبساطی حرارتی آن کوچک و در نتیجه تغییر شکل نسبی آن در اثر تغییر درجه حرارت حداقل است شیشه در مقابل فشار مقاوم تر از چینی است و در مقابل کشش استقامت آن تقریباً معادل چینی است . از مزایای دیگر شیشه شفافیت آن است بطوریکه شکستگی و ترک در داخل آن به آسانی قابل رویت بوده و دیگری ارزانی در مقایسه با چینی است
از معایب عمده مقره های شیشه ای این است که چون در ساختمان آنها ترکیبات بازی بکار رفته است هنگامی که جریان نشتی زیادی بر روی سطح آن بر اثر آلودگی مقره بوجود می آید ترکیبات مزبور در مقابل رطوبت واکنش نشان داده و باعث خوردگی سطح شیشه می شود که در نهایت ممکن است بهدلیل بر هم زدن تعادل نیروهای سطحی و داخلی منجر به شکستن مقره گردد که به همین دلیل در مناطق با آلودگی زیاد بکار نمی رود
مقره ها از نظر ساختمانی از اسکلت عایقی ٬ آرماتور فلزی و مواد چسبنده ای که آرماتور و عایق را به یکدیگر می چسباند تشکیل می شود و بدین وسیله استحکام مکانیکی مقره را بالا می برد
انواع مختلف مقره ها :
توجه به شرایط نصب و نکات مختلف به ساخت انواع مقره ها منجر شد مقره ها عمدتاً به دو گروه مقره های ثابت و مقره های آویزان تقسیم می شوند
1) مقره های نگهدارنده (اتکایی) : این مقره ها در کلیدهای فشار قوی و تابلوها و موارد مشابه بکار جهت عایق بندی قطعه های دارای پتانسیل نسبت به زمین و یا قسمت های دیگر بکار می روند که دو نمونه از آنها مقره های سوزنی و مقره های پست می باشند .
مقره های سوزنی معمولاً توسط یک میخ یا یک سوزن به پایه بسته می شود این مقره ها برای ولتاژ توزیع ساخته شده اند و کاربرد آنها به زیر 70 کیلو ولت محدود می شود
مقره های نوع پست به صورت استوانه ای بلند می باشند که دارای برآمدگی و فرو رفتگی های روی سطح استوانه می باشد و از نظر ساخت می تواند بصورت تو خالی و یا توپر ساخته شود از این مقره ها در خطوط انتقال استفاده می شود
2) مقره های آویزان : استفاده از مقره های سوزنی در ولتاژهای بالا از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست و از طرف دیگر برای ولتاژ بالا اندازه آنها بیش از حد بزرگ می شود به همین دلیل از مقره های آویزان استفاده می کنند
مزیت های مقره های آویزان :
1) برای عایق کردن خط نسبت به پایه ها لازم است که یک رشته سری از آنها مورد استفاده قرار گیرد
2) در صورت خرابی و یا شکستن عایق معمولاً تعویض یک واحد به جای تمام زنجیر کافی است
3) از آنجایکه هادی خط به زیر مقره ها بسته می شوند و مقره ها می توانند نوسان کنند نیروهای مکانیکی کمتری در مقایسه با مقره های سوزنی بر عایق وارد می شود ضمناً آزاد بودن نسبی این مقره ها سبب تعادل کشش هادی می شود
4) در صورتی که بخواهیم ولتاژ کار خط را افزایش دهیم تعداد مناسبی ایزولاتور می توان تامین کرد و نیاز به تعویض کل زنجیره ندارد
چند نمونه از این نوع مقره ها عبارتند از : مقره های بشقابی و مقره های توپر بلند آویز
مقره های مخصوص
در شرایط خاص مثل هنگامی که آلودگی ناشی از دود ٬ مواد شیمیایی و یا نمک بر روی سطح مقره ها بیش از حد معمول باشد ممکن است استفاده از مقره با مشخصات ویژه الزامی باشد و یا اگر در محیطی رعد و برق زیاد باشد برای جلوگیری از سوراخ شدن مقره ها در مقابل ولتاژ ناشی از رعد و برق باید از مقره های با ضمانت پرسلین بیشتر استفاده شود یکی از این مقره ها مقره مهی است که مخصوص مناطقی است که رطوبت و مه بیش از حد معمول است این مقره باید دارای خط فراری طولانی بوده و طوری ساخته شود که در اثر باران بخوبی شسته شود
یکی دیگر از انواع مقره های مخصوص مقره بشقابی ضد آلودگی است که بشقابهای هر واحد دارای انحراف ناچیزی نسبت به سطح افق بوده و واحدهای آن هم چنان به هم متصل است که بصورت یک درمیان به چپ و راست انحراف داشته باشند بطوریکه این امر باعث افزایش طول خط فرار شود
شین بندی (باس بارها)
تمام سیمبندی ها و کابل های یک نیروگاه یا ایستگاه که ولتاژ مساوی دارند به یک شمش یا باس بار در هر فاز به هم متصل می شوند لذا می توان گفت که باسبار محل جمع و پخش انرژی است
انواع باسبارها :
1) شین ساده :
2) شین مرکب :
3) شین بندی یک و نیم کلیدی
شین ساده دارای معایب زیر است :
1) تمیز کردن مقره ها و سایر ادوات بدون قطع برق ممکن نیست
2) گرفتن هر گونه اتصالی و انشعاب بدون قطع برق ممکن نیست
3) در صورت قطع تغذیه شین کل بارهای تغذیه شده از آن بی برق می گردد
برای برطرف کردن معایب فوق از شین مرکب استفاده می گردد
در شین بندی دوبل یا مرکب برای هر فاز دو شین وجود دارد و معمولاً یک شین زیر بار است در شین بندی دوبل در موقع انتقال بار از یک شین به شین دیگر مثلاً برای سرویس باسبار(1) ابتدا سکسیونرهای مربوط به شین (2) را می بندیم سپس سکسیونرهای شین (1) را باز می کنیم
باید توجه داشت که چون قطع و وصل سکسیونرها بدون بار انجام می شود لذا در موقع انتقال بار از یک شین به شین دیگرباید کاملاً اطمینان حاصل کنیم که شین جدید با وصل اولین سکسیونر جریان نکشد که برای جلوگیری از آن از بریکر کوپلاژ استفاده می کنند لذا برای انتقال بار از یک شین به شین دیگر اولین مرتبه سکسیونرهای بسته را باز و سکسیونرهای باز را می بندیم مانند شکل زیر :
نوع دیگری از شین بندی شین بندی یک و نیم کلیدی است که در زیر مشاهده می کنیم این نوع آرایش در سمت 230 کیلو ولت بکار رفته و استفاده از آن دارای هزینه زیادی است ولی قدرت مانور آن از شین بندی Main and Transffer بیشتر است
انواع باسبارها :
1) باسبار سیمی
2) باسبار لوله ای
3) باسبار میله ای
4) باسبارتسمه ای
باسبار لوله ای برای جریان های اتصال کوتاه زیاد و جریان های نامی زیاد بکار می رود. از باسبار سیمی بدلیل قابلیت انعطاف بالا اغلب در جریان اتصال کوتاه ساخته می شود . از باسبار میله ای و تسمه ای برای باسبارهای کوچک و با فاصله کم در سطح ولتاژهای فشار متوسط و پایین بکار می رود جنس باسبارها از مس یا ویا هادیمی باشد در نوع آلومینیومی اگر هادی بسوزد و یا بخار شود هادی الکتریسیته نیست . آلومینیم در هوا اکسید نمی شود و در مقابل اسید سولفوریک و
اسید فلوریدریک پایدار است در مقابل باسبارهای مسی در هوا با گوگرد و اکسیژن و اسید کلریدریک ترکیب شده و در اثر این ترکیب هدایت الکتریکی کم می شود و از طرفی در محل اتصال مقاومت بالا رفته و موجب گرم شدن و حرارت و تلفات می گردد بنابراین باسبارهای فشار قوی اکثراً از آلومینیوم و یا از ساخته می شوند
منابع راکتیو :
1) راکتورها
2) کمپانسورها
3) تپ چنجر
4) خازن ها
راکتورها (سلف ها) : اساساً تمام بوبین ها با پیچیدن مقداری هادی بدور هسته ساخته می شوند هادی مربوطه معمولاً از جنس مس می باشد که روی آن عایق لعاب دار می باشد و هسته تشکیل شده از اجسام مغناطیسی نظیر آهن نرم و یا مواد عایق دیگر. اگر سیم های ضخیم در بوبین بکار رود دیگر احتیاجی به هسته نیست و کلافهای سیم پیچها خودشان همدیگر را نگه می دارند در این موارد بوبین را هسته هوایی می نامند
راکتورها :
به منظور کاهش ولتاژ شبکه در مواقع افزایش ولتاژ شبکه از راکتور ها که جذب کننده بار راکتیو هستند استفاده می کنند راکتورها به دو صورت در شبکه قرار می گیرند در شبکه قرار می گیرند
1) راکتورهای سری
2) راکتورهای موازی
راکتورهای سری فقط روی خطوط توزیع با سطح ولتاژ کم قرار می گیرند و بری محدود کردن جریان اتصال کوتاه می باشد. مثلاً برای بانک خازنی محدود کردن جریان() خازنی در هر لحظه کلید زنی استفاده می شود در شبکه های هم راکتور سری کاربرد دارد
راکتورهای موازی در سه نقطه کاربرد دارند
1) روی سیم پیچ سوم ترانس
2) بر روی خطوط با ولتاژ بالا
3) بر روی باسبارها
جهت جذب بار راکتیو و کنترل ولتاژ از راکتوهای موازی استفاده می شود با توجه به اینکه قطع بار راکتیو خطرناک است لذا معمولاً سیم پیچ ها روی ترانس سوم گذاشته می شوندکه ولتاژ کمتری دارند و این راکتورها سه هدف را دنبال می کنند
1) کنترل ولتاژ
2) خنثی نمودن اثر فرانتی
3) تخلیه بارهای باقی مانده خازنی جهت وصل مجدد
کمپانساتورها :
کمپانساتورها موترهای سنکرونی هستند که بصورت زیر با تحریک یا فوق تحریک کار کرده و ولتاژ را کنترل می کنند
تپ چنجر :
انواع تپ چنجر :
1) تپ چنجر غیر قابل قطع زیر بار
2) تپ چنجر قابل عمل زیر بار
تپ چنجر بر روی ترانس های توزیع کاربرد دارد که جهت تغییر تپ چنجر باید ترانس را بی بار کرد و سپس بصورت دستی نسبت به تعویض تپ اقدام کرد هدف از بکار گیری این تپ چنجرها در ترانس های توزیع کنترل ولتاژ در شبکه فشار ضعیف می باشد که این نوع تپ چنجرها معمولاً سه یا پنج پله می باشند
اساس کار تپ چنجر با توجه به شکل (1) توضیح داده می شود این نوع تپ چنجر دارای قسمتهای زیر می باشد
1) داروتر سوییچ
2) مقاومت های محدود کننده
3) تپ سلکتور
4) کلید معکوس کننده
ومقاومت های محدود کننده هستند که جریان های گردشی ناشی از دایورتر شوییچ را کنترل می کنند زمان عملکرد دایورتر سوییچ 50 الی 60 میلی ثانیه است .
همانطور که از شکل پیدا است برای تعویض تپ مثلاً از 4 به 5 اول قسمت به منتقل می شودکه این عمل حدود سه ثاتیه طول می کشد وسپس دایورتر سویچ عمل می کند از بهبعد از و و سپس و و در نهایت وبه هم وصل می شوندکه این عمل بخاطر عدم قطع نوترال می باشد
تپ سلکتور همان محل تعویض انشعاب است و این قسمت در تانک اصلی ترانس قرار دارد و در مجاورت روغن ترانس است و بیشتر نقش تکمیل اتصال کنتاکت ها را بازی می کند
در قسمت دایورتر سوییچ انتقال از یک اشعاب به اشعاب دیگر انجام می شود که کنتاکهای این قسمت در یک محفظه جداگانه نسبت به روغن تانک اصلی پیش بینی شده است و روغن در این قسمت جداگانه است
در ترانس های ایزوله موقعیت قرار گرفتن تپ چنجر در طرف ولتاژ بالا قرار می گیرد چون در طرف ولتاژ بالا جریان کم بوده و خوردگی کنتاکت ها و سر سیم ها کمتر می شود در ترانس های ایزوله تپ چنجر بهتر است روی نقطه نول قرار گیرد چون در این نقطه ولتاژ کمتر است بنابراین عایق بندی راحتر و سه فاز هم نقطه نوترال به هم اتصال پیدا کرده در نتیجه اتصالات راحتر انجام می گیرد در ترانس های تپ چنجر روی طرف 63 قرار می گیرد چون هدف کنترل ولتاژ 63 است
در صورتی که اتصال مثلث باشد تپچنجر ممکن است در سه گوشه اتصال مثلث یا بر روی بازوهای اتصال مثلث و یا بر روی دو گوشه اتصال مثلث قرار بگیرد
مدار موتور تپ چنجر :
جهت تعویض تپ از یک موتور سه فاز استفاده می گردد که با توجه به اینکه جهت افزایش و کاهش تپ ترانس ها باید جهت گردش موتور تعویض گردد که از یک مدار چپ گرد و راست گرد در مدار تغذیه موتور تپ چنجر استفاده می گردد. مدار چپ گرد و راست گرد در شکل زیر آمده است
در شکل صفحه بعد یک نوع سیستم فرمان تپ چنجر با تپ سلکتور نشان داده شده است
خازن و اثر خازنی :
اثر خازنی را می توان به این صورت تعریف کرد که خاصیتی است که باعث می شود مقداری انرژی الکتریکی در یک مدار ذخیره گشته و بعد از مدتی آن انرژی آزاد شود . عملاً هنگامی که یک عایق دو هادی را که اختلاف پتانسیل دارند را از هم جدا کرده و بین آنها قرار گیرد یک خازن بوجود می آید خازن ها را گاهی کندانسور نیز می نامند
کاربرد خازن ها در شبکه قدرت :
خازن ها به دو صورت در شبکه قرار می گیرند
1) خازن های سری
2) خازن های موازی
خازن های سری بر روی خطوط انتقال ولتاژ بالا کاربرد دارند و جهت افزایش توان انتقالی خط و افزایش پایداری گذرا و دینامیکی سیستم بکار می رود
از خازن های موازی در شبکه توزیع برای بهبود ضریب قدرت بکار می رود و از آنها در شبکه فوق توزیع برای کنترل ولتاژ استفاده می شود
تخلیه خازنی :
جهت تخلیه خازنی از دو شیوه استفاده می شود
1) دشارژ
جهت تخلیه خازنی از مدار شکل زیر استفاده می شود. به دلیل پایین فرکانس جریان خازنی نسبت به زمین دارای مقاومت کمی بوده و جریان خازنی را به زمین تخلیه می کند نظر به اینکه در هنگام قطع برق ولتاژ زیادی در دو سر هر بانک خازنی بوجود می آید لذا باید در مدت 5 دقیقه ولتاژ دو سر هر بانک خازنی را به 50 ولت رسانده و سپس سکسیونر ها را قطع کرد . با توجه به اینکه خازن دارای یک ثابت زمانی است سریعاً شارژ نمی شود لذا نباید سکسیونرها زودتر از 5 دقیقه باز شوند بنابراین از رله ای استفاده می شود که به مدت 5 دقیقه سکیونر را قفل کرده و باز نمی شود
مقاومت دشارژ :
در این روش داخل هر یونیت یک مقاومت تخلیه وجود دارد این مقاومت به صورت موازی با یونیت قرار می گیرد مقدار مقاومت طوری محاسبه شده است که در مدت 5 دقیقه ولتاژ هر یونیت را به 50 ولت برساند
ضریب توان :
بارراکتیو واحدهای صنعتی عمدتاً بالا است این بار راکتیو از مجموعه عواملی نظیر موتورهای القایی و کوره ها و دستگاههای جوش و یکسو کننده ها و لامپهای گازی و فلورسنت و غیره ناشی می شود هرچه واحد های صنعتی بزرگتر باشد تعداد این دستگاه ها بیشتر بوده و به تبع آن ضریب توان کمتر خواهد بود پایین بودن ضریب توان باعث افزایش تلفات سیستم می شود تلفات سیستمی با ضریب توان .8 حدود 25 % بیشتر از تلفات همان سیستم با ضریب توان .9 است . صرفنظر از اصلاح توان در بسیاری از موارد اصلاح ضریب توان بخاطر بهبود طرز کار سیستم و تجهیزات و رها کردن ظرفیت اشغال شده توسط بار راکتیو ضروری می باشد همانطور که می دانیم اغلب بارهای صنعتی را موتورهای آسنکرون تشکیل می دهند و این موتورها بدلیل جریان مغناطیسی که لازم دارند باعث خراب شدن ضریب توان شبکه می شوند و هر چه آنها بیشتر باشند جریان مغناطیس کننده آنها بیشتر و طبعاً ضریب توان پایین تر می آید و از طرفی ضریب توان این موتورها بستگی به بار آنها دارد بطوریکه موتورها برحسب نوع و ساختمانشان در موقع بار نامی دارای بین .75 تا .88 در موقع نیمه بار دارای ضریب قدرتی بین .6 تا.4 دارند و در بی باری ضریب قدرت آنها به حدود .1 تا .3 می رسد .
علت متغیر بودن ضریب قدرت نسبت به بار همانطور که می دانیم این است که موتورها در موقع بار نیز جریان مغناطیسی زیادی از شبکه می کشند در صورتی که توان دواته آنها خیلی کم و فقط به اندازه ای است که تلفات ماشین پوشانده شود . بدین جهت اگر بخواهیم مصرف دواته یک کارخانه را محدود کنیم کافی است که قدرت موتورها متناسب با قدرت ماشین های افزار انتخاب شوند . به عبارت دیگر قدرت موتورها بزرگتر از قدرت مکانیکی که از موتور گرفته می شود نباشد . در ثانی باید از حرکت بدون بار ماشین ها حتی الامکان جلوگیری شود اگر نحوه کار ماشین طوری است که موتورها مدت نسبتاً زیادی بدون بار یا نیمه بار کار می کنند بهتر است که بخصوص موتورهای بزرگ مجهز به کلید خودکار ستاره- مثلث باشند و در صورتی که موتور زیر 50 % بارنامی کار میکند سیم پیچ آن به صورت ستاره و در بالای 50 % توان نامی به صورت مثلث بسته می شود . زیرا توان دواته ای که موتورها در بار کم دریافت می کنند در اتصال ستاره است در ضمن بهتر است که هیچ وقت کابل ها از تابلو قطع نشوند بلکه مصرف کننده ها از کابل قطع شوند . این عمل باعث می شود که کابل ها در موقع بدون باری بصورت کاپاسیته و خازن در شبکه باقی مانده و توان دواته سلفی شبکه را جبران می کنند .
اصلاح ضریب توان :
اصلاح ضریب توان را می توان با استفاده از خازن و موتورهای سنکرون پیش فاز یا کندانسورهای سنکرون انجام داد . در صورت وجود موتورهای سنکرون می توان ضریب توان را به کمک آنها اصلاح نمود ولی در سایر موارد استفاده از خازن با صرفه ترین راه حل می باشد . شاید کاهش تلفات به تنهایی نتواند هزینه نصب خازن را جبران نماید ولی با توجه به مجموعه مزایایی که اصلاح ضریب توان دارد نصب خازن در اغلب موارد اقتصادی خواهد بود در هر واحد صنعتی سه روش برای انتخاب آن وجود دارد
1) نصب در پست های اصلی
2) نصب در پست های فرعی
3) نصب در کنار مصرف کنندگان
مطالعات انجام شده بر روی پروژه های مختلف نشان می دهد که در اغلب موارد ترکیب دو گزینه دوم و سوم مطلوبترین راه حل می باشد
کابل ها :
اصولاً هر نوع هادی که بتواند جریان برق را از داخل خود عبور داده و توسط مداری از محیط اطراف خود عایق شده باشد بطوریکه ولتاژ روی سطح عایق نسبت به زمین برابر صفر در روی سطح سیم یا هادی نسبت به زمین دارای فازی باشد کابل نامیده می شود
برای عایق کردن کابل های الکتریکی بسته به نوع مصرف از مواد مختلفی استفاده می شود که مهمترین آنها کاغذ های آغشته به روغن های مخصوص ٬ مواد پلاستیکی و می باشد کابل های زمینی چون در معرض انواع فشارهای مکانیکی قرار می گیرند دارای قسمتهای محافظ مانند
نوارهای فلزی بوده و برای جلوگیری از نفوذ آب به داخل کابل یک غلاف سربی در روی تمام نوار های محافظ قرار داده و برای محافظت این غلاف نیز از لایه های قیر و گونی استفاده می شود
روپوش کابلها در اثرات شیمیایی جریان هایی که از زمین عبور می کنند خراب می گردد از این جهت کابلهای سربی معمولاً دارای یک روپوش از پارچه یا کنف می باشد که به شکل نوار با ضخامت های مختلف روی سرب پیچیده شده است . کابلهایی که تحت کشش زیاد قرار می گیرند باید دارای یک حفاظ فلزی از سیم های گرد یا تخت و یا پروفیل باشند که باعث حفاظت کابل در مقابل حوادث نیز بشوند .
کابلهای انتقال انرژی از نظر عایق بندی به چهار دسته تقسیم می شوند
1) کابلهای فشار ضعیف تا قدرت عایقی 1000 ولت
2) کابلهای فشار متوسط تا قدرت عایقی از یک تا 45 کیلو ولت
3) کابلهای فشار قوی از 45 تا 90 کیلو ولت
4) کابلهای فشار قوی از 90 تا 380 کیلو ولت
کابلها از نظر جنس سیمهای جریان به دو دسته مسی و آلومینیومی تقسیم می شوند
کابلها از نظر سطح مقطع هادی ممکن است به شکل گرد باشد که آن را با نشان می دهند
کابلها از نظر سطح مقطع ممکن است سلکتور یا مثلثی باشد که آن را با حرف نشان می دهند
یک رشته یا چند رشته بودن هادی کابل ها را به ترتیب حروف و نشان می دهند
بنابراین اگر در مشخصات یک کابل ذکر گردد که از نوع می باشد می توان فهمیدکه کابل با مقطع گرد و تک رشته می باشد در صورتیکه با حرف مشحص شود میتوان فهمید که مقطع کابل بصورت مثلثی و چند رشته می باشد
در صنعت کابل سازی به علت های مختلف از جمله استحکام و کم کردن خاصیت خازنی کابل را به صورت مارپیچ می رساند یعنی اگر سیم یک هادی چند رشته باشد این رشته بهم تاب خورده و در مورد کابلهای چند سیمه نیز سیمهای یک کابل به صورت مارپیچ ساخته می شود کابلها از نقطه نظر کاربرد به دو صورت ساخته می شوند
1-کابل های مسلح 2-کابلهای غیر مسلح
در زیر شکل یک نمونه کابل فشار قوی را مشاهده می کنیم
کابلهای مسلح کابلهایی هستند که برای تحمل ضربه و فشار و همچنین نفوذ رطوبت و سایر عوامل دارای نوارهایی از فولاد و غلافهای سربی می باشند ولی کابلهای غیر مسلح فاقد این نوع ساختمان بوده و فقط از نظر الکتریکی عایق می باشند
برای مشخص شدن کابل ها در روی قرقره کابلها و در روی بدنه خود کابل ها حروفی که مشخص کننده نوع غلاف و عایق های بکار رفته می باشد نوشته می شود که در جدول زیر آمده است
کابل های نرم شده بر اساس استاندارد v.d.e
N
کابل های مسلح با نوار فلزی
B
کابل های مسلح با سیم تخت
F
کابل های مسلح با سیم گرد
R
کابل های مسلح پروفیلی
Z
حفاظ فولادی نواری شکل
Gb
سیم نقطه وسط با حفاظ(نول)
C
علامت عایق پرتو در (اولین Y در ردیف حروف)
Y
سیم تخت فولادی
G
سیم مسی متحدالمرکز با نوار مسی مارپیچ
CW
روپوش پرتودر (دومین Y در ردیف حروف)
Y
در مورد جنس هادی اگر بعد از حرف یک حرف باشد نشانه آن است که کابل از جنس آلومینیوم است و در صورتی که این حرف وجود نداشته باشد از جنس مس است
سیستم توزیع برق مصرف داخلی :
مصارف داخلی پست و نیروگاهها تحت ولتاژیا فشار ضعیف عبارتند از :
روشنایی ٬ هیترها ٬پمپ های آب ٬کمپرسورها ٬هواکشها و غیره برق مصرف می کنند و برای مصارف مثل تغذیه بوبین ها و قطع و وصل بریکرها و سیستم مخابراتی () و بی سیمها و روشنایی اضطراری .
روش تامین یا تغذیه مصرف داخلی پستها :
الف : منبع تذیه
منابع تغذیه به صورت زیر است
1) استفاده از ترانس تغذیه داخلی حداقل در دو دستگاه (یکی اصلی و دیگری رزرو)که بسته به مصرف داخلی پست ممکن است از 100 الی 500 کیلو ولت آمپر قدرت داشته باشد و در بعضی پست ها ممکن است ترانسهای مصرف داخلی و ارت یکی باشد . در صفحه بعد ترانس های مصرف داخلی که از ترانس های قدرت اصلی تغذیه می شوند دیده می شوند لازم به ذکر است که اتصال این ترانس ها به صورت ستاره مثلت است
2) اینورتر یا مبدل برای مصارف اضطراری و پر اهمیت در پست
3) دیزل ژنراتور اضطراری
4) خط ویژه شهری
مدار شماتیک و اتصالات منابع ذکر شده بصورت زیر است
هریک از سه منبع (ژنراتور – برق شهر- ترانس مصرف داخلی) جهت تغذیه مصارف داخلی طوری در مدار قرار می گیرند که در صورت در مدار قرار گرفتن یکی از آنها بقیه از مدار خارج می شوندکه در این خصوص از مدار استفاده می کنند که این مدار دارای تایمر بوده و بعد از گذشت زمان خاصی که قبلاً تنظیم شده است منبع اولی در مدار قرار می گیرد. از مدار شماتیک صفحه قبل مشخص است در صورت قطع برق می توان از اینورتر جهت تغذیه مصارف اضطراری استفاده نمود
ب: تغذیه پست
منابع تغذیهدر پستها به شرح زیر می باشد
1) باطری ها
2) کنورترها یا مبدل
مدار شماتیک و نحوه توزیع برق به شرح زیر می باشد
نحوه اتصال ترانس های داخلی در پستها :
محل نصب ترانس های داخلی در پستها معمولاً در طرف فشار ضعیف و یا روی سیم پیچ سوم ترانس می باشد .
حسن این روش در این است که هزینه مربوط به عایق بندی و ایزولاسیون کاهش می یابد .
در نیروگاهها ترانس مصرف داخلی در بعضی مواقع بطور مستقیم به خروجی ژنراتور وصل می شود. عیب این روش این است که در موقع قطع ژنراتور مصرف داخلی نیز قطع می شود
اتصال مستقیم ترانس مصرف داخلی به شین اصلی : حسن این روش این است که در صورت قطع یکی از ژنراتورها می توان ترانس مصرف داخلی را از طریق واحد دیگر تغذیه کرد.
باطری ها :
به مجموعه ای از سلول ها که در آنها فعل و انفعالات الکتروشیمیایی قابل رفت و برگشت صورت می گیرد باطری می گویند و نقش اساسی در پست ایفا می کند
هر سلول باطری از صفحات مثبت و منفی تشکیل شده است(با الکترودهایی از جنس مس٬ روی ٬صفحه اکسید سرب و سولفات سرب و ماده ای بنام الکترولیت که محلول از 8 قسمت آب و 3 اسید سولفوریک غلیظ می باشد) و همیشه باید در نظر داشت که صفحات منفی یکی بیشتر از صفحات مثبت است.
موارد کاربرد باتری :
1) جهت استفاده در پستها و نیروگاهها برای تامین
2) بعنوان منبع تولید برق قابل حمل و نقل مورد استفاده قرار می گیرد
3) باتری ها قادرند مقادیر زیادی برق در مدت زمان کوتاهی تولید کرده و مدت معین و طولانی با جریان نسبتاً کمی شارژ گردد
4) باتری ها بعنوان یک منبع اضطراری قابل اطمینان استفاده شده بطوریکه بعد از قطع برق شبکه بلافاصله مورد استفاده قرار می گیرد
5) جهت روشنایی اضطراری هواپیما – موتورهای دیزلی راه آهن و تهویه ترامواهای برقی
6) استفاده در مواقع اضطراری جهت تغذیه کامپیوترها از طریق تبدیل
7) استفده در صنایع دریایی و زیر دریایی
در شکل زیر باتری خانه یکی از پست های فشار قوی را مشاهده می کنیم که باتری ها بطور سری قرار گرفته اند
ولتاژ باتری ها :
وجود دو فلز غیر هم جنس در داخل الکترولیتی که هادی جریان برق می باشد باعث ایجاد ولتاژ می باشد ولتاژ باتری مجموع ولتاژ سلول هایی است که بطور سری به یکدیگر متصل می شوند
ظرفیت باتری ها :
ظرفیت را معمولاً با آمپر ساعت بیان می کنند و این ظرفیت به اندازه حجم (مساحت صفحات باتری) بستگی دارد ظرفیت در یک زمان معین به عوامل دیگری مانند درجه حرارت و سرعت بار گرفتن نیز بستگی دارد
محاسبه ظرفیت باتری :
برای محاسبه ظرفیت باتری باید توجه داشته باشیم که سه نوع بار داریم
1) بارهای لحظه ای جریان زیاد می کشند مثلاً فرمان قطع به کلید که بوبین آن جریان زیاد می کشد
2) بارهای داﺋم که همیشه از باتری تغذیه می شوند
3) بارهای نیمه لحظه ای : مجموع این بار همان آمپر ساعت باتری می باشد
دستورالعمل نگهداری و بازرسی باطری ها :
بری ازدیاد و طول عمر باتری ها بایستی بر اساس یک برنامه زمان بندی سرویس هایی بر روی باتری انجام شود که به شرح ذیل می باشد
1) تمییز کردن ترمینال کابلها و گرد و خاکروبی باتری ها
2) قطب ها از نظر خرابی و سولفاته شدن بازرسی می شوند
3) افزایش آب مقطر در صورت لزوم
4) در موقع شارژ باتری ها با مخلوط شدن گازهای اکسیژن و هیدروژن متصاعد شده ممکن است که باتری منفجر شده و اسید را در سطح وسیعی پخش کند لذا توصیه می شود در نزدیکی باتری ها جرقه و یا کبریت روشن نشود
5) مخزن اسید نباید هیچ گونه سوراخی داشته باشد
6) اندازه گیری و کنترل مقادیر حرارت و غلظت الکترولیت و ولتاژ باتری ها (غلظت نرمال بین1200 تا 1250 می باشد)
7) اگر بعد از شارژ مجدد و تصحیح غلظت الکترولیت هر یک از باتریها کمتر از 1120 باشد باید گروه تعمیرات بررسی لازم را انجام دهد
انواع شارژ باتری :
1) حالت : باتری شارژ اگر روی این حالت باشد یعنی باتری تحت شارژ شناور هستند
2) حالت : در پستهای کم اهمیت بکار می رود مثل پستهای 63 کیلو ولت
3) حالت : در پستهای با اهمیت که نیاز به شارژ سریع دارند بکار می رود
4) حالت دستی () برای اولین بارکه پست راه اندازی می شود بکار می رود
باتری شارژ همیشه باید روی حالت اتوماتیک قرار گیرد
اگر بر روی باتری نوشته شودو یعنی قدرت ظرفیت این باتری 100 آمپر ساعت بوده و نباید بیشتر از 20 کیلو آمپر از آن جریان کشیده شود
ولتاژ شارژ باتری نباید از 10 % ولتاژ تغذیه رله ها بیشتر شود مثلاً برای داریم
انواع باتری ها :
دو نوع باتری داریم :
1) باتری اسیدی(سربی)
2) باتری قلیایی(نیکل کادیم)
محاسن باتری های اسیدی :
1) امکان ساخت در داخل کشور وجود دارد
معایب باتریهای اسیدی :
1) سرویس کمی نیاز دارند
2) عمر بالایی دارند
معایب باتری قلیایی :
قیمت آن خیلی بالا است
در صورت اتصال کوتاه منفجر می شود
امکان ساخت آن در کشور وجود ندارد
ضمناً شارژ باتری های اسیدی و قلیایی بصورت تدریجی است ولی شارژ و تخلیه باتری های اسیدی تدریجی بوده ولی تخلیه و دشارژ باتری قلیایی بصورت لحظه ای و یک مرتبه است
سیستم () :
روشی است که سیگنالهای مخابراتی را از یک پست یا نیروگاه توسط خطوط فشار قوی ارسال کرده و در پست یا نیروگاه دیگر دریافت می کنند
تجهیزات در :
1) لاین تراپ () یا تله موج
2) خازن کوپلاژ
3) ترانس تطبیق امپدانس
4) درین کویل
لاین تراپ : سیم پیچ قطوری است که با یک خازن موازی شده است این خازن از بیرون مشاهده نمی شود و در داخل سیم پیچ استوانه ای شکل قرار دارد از طرفی می دانیم هرگاه یک سیم پیچ و یک خازن موازی باشد و جریان زیاد است و اگر فرکانس زیاد باشد باز هم جریان زیاد است و فقط در یک فرکانسی بنام فرکانس تشدید جریان مینیمم می شود حال اگر مقادیر خازن و سلف را طوری تنظیم کنیم که فرکانس تشدید روی کاریر بیفتد آن وقت سیگنال های مخابراتی چون جریان خیلی کم است نمی تواند وارد پست شود ولی برق فشار قوی چون جریانش خیلی بالا است وارد می شود در زیر شکل لاین تراپ را می بینیم
انواع لاین تراپها:
1)لاین تراپ نیم میلی هانری
2)لاین تراپ 1 میلی هانری که لاین تراپ 1میلی هانری دارای کیفیت بهتری است.امپدانس لاین تراپ حداقل 42/1 برابر امپدانس خط باشد
از لاین تراپ هم برای مکالمه و هم برای حفاظت استفاده می شود
محل استقرار موج گیر در پستهای فشار قوی
محل نصب موج گیرها در پستهای فشار در انتهای خطوط و بعد از ترانسفور ماتور ولتاژ می باشد موج گیرها فقط در دو انتهای خطوطی که سیستم P.L.C بین دو پست منتهی به خط وجود داشته باشد نصب میشود.
خازن کوپلاژ : نوعی فیلتر است چرا که دارای امپدانس می باشد اگر فرکانس پایین باشد (برق فشار قوی) امپدانس زیاد می شود و برق فشار قوی نمی تواند از آن عبور کند و اگر فرکانس بالا باشد امپدانس کم می شود و سیگنال های مخابراتی به راحتی از خازن کوپلاژ عبور می کند
وظیفه دوم خازن کوپلاژ این است که برق فشار قوی را از تاسیسات تلفنی ایزوله کند چرا که هر خازن در دو سرش مقداری افت ولتاژ به وجود می آید حال چون تعداد خازن ها زیاد است در پایین ولتاژ کمی به تاسیسات تلفنی می رسد
وظیفه سوم خازن کوپلاژ : خازن کوپلاژ دارای یک سر سومی می باشد که قبل از خازن آخری قرار گرفته است و برای تامین مصرف داخلی می باشد
ترانس تطبیق امپدانس : یک ترانسفورماتور است و می دانیم هر ترانسفورماتور غیر از تبدیل ولتاژ و تبدیل جریان وظیفه شومی هم دارند و آن انتفال امپدانس است . در سیستم خروجی ترانس کابل کواکسیال می باشد و می دانیم که هر کابل مخابراتی یک امپدانس مشخصه دارد که مقدار آن 75 اهم است و از طرفی امپدانس مشخصه خط فشار قوی در حدود300 اهم استکه بستگی به نوع خط دارد خال اگر سیگنال مخابراتی را که از طریق کابل کواکسیال آمده مستقیماً و بدون عنصر واسط به خط فشار قوی وصل کنیم تلفات زیادی بوجود می آید لذا از استفاده می کنند
: سیم پیچ است که به بزرگی لاین تراپ نیست و مطابق شکل در مدار قرار می گیرد و طرز کار آن به این صورت است که هرگاه برق فشار قوی بدلیل نامعینی بتواند به داخل خازن کوپلاژ نفوذ کند برای اینکه یک تاسیسات مخابرات فراهم کنیم این سیم پیچ را قرار می دهیم که یک سر آن زیر خازن کوپلاژ و سر دیگر آن به زمین متصل می شود حال وقتی که فرکانس کم است برق فشار قوی به درون زمین تخلیه می گردد و وقتی که فرکانس کاریر باشد زیاد و فرکانس کاریر نمی تواند به داخل زمین تخلیه شود
روش کوپلینگ جهت استفده از :
1) فاز به زمین : در این روش فقط یک لاین تراپ و یک خازن و یک بکار می رود رفت سیگنال از طریق سیم فاز و برگشت از طریق زمین می باشد . حسن این روش بر اقتصادی بودن آن است و عیب آن عدم اطمینان کافی در ارتباط مخابراتی در صورت پاره گی سیم.
2) روش فاز به فاز : در این روش رفت سیگنال از طریق یک فاز و برگشت از طریق فاز دیگر می باشد. حسن این روش این است که ضریب اطمینان آن از روش قبلی بیشتر است چرا که اگر سیم پاره شود ارتباط از طریق فاز دیگر و زمین برقرار می شود ولی عیب آن در دو برابر شدن قیمت است
3) روش سه فاز : در خطوطی که اهمیت زیادی در شبکه سراسری دارند از روش سه فاز استفاده می کنند که دارای اطمینان بالا بوده ولی هزینه سه برابر می شود
4) روش مداری : در این روش سیگنال رفت از طریق فاز وسط یک مدار و برگشت از طریق فاز وسط مدار دیگر می باشد حسن این روش در این است که اگر بخواهند روی یکی از مدارها عملیاتی یا تغییراتی انجام دهند ارتباط دهنده از طریق مدار دیگر برقرار است و از این جهت بر روش دو فاز ترجیح دارد
اگر خط بی برق شودبرقرار است زیرا خط پاره نشده و مصرف دستگاههای الکترونیکی با باتری می باشد سیستم در خطوط ولتاژ بالا بیشتر کاربرد دارد زیرا خطوط ولتاژ بالا نسبت به خطوط ولتاژ پایین تلفات کمتری از نظر دارند
راکتور داخل خازن کوپلاژ :
در محفظه ای در خازن کوپلاژ قرار می گیرد و خاصیتش این است که است که مقدار هانری آن را طوری می گیرند که اثر خازن کوپلاژ را که در برق فشار قوی اختلاف فاز انداخته همفاز کند و برقی همفاز با خط فشار قوی به مصرف داخلی برسد
تجهیزات در
1) کمدهای فرستنده و گیرنده
2) رله های شمارنده گیرنده
3) دستگاه تلفن
4) تجهیزات تله متری و تله پروتکشن
5) مقایسه فرم های مختلف ارتباط در وزارت نیرو
کاربردها :
1) انتقال صحبت ٬ برقراری ارتباط شبکه تلفنی اختصاصی وزارت نیرو
2) انتقال اطلاعات و فرمانهای دیسپاچینگ فوق توزیع
3) برقراری ارتباط دیسپاچنگ ملی منطقه ای
4) ارسال سیگنال های حفاظت در خطوط شبکه انتقال
سیستم کنترل راه دور و تله متری :
امروزه سیستمهای کنترل راه دور و تله متری نقش بسیار مهمی در صنعت ایفا می کنند و با پیشرفت تکنولوژی مدارهای مجتمع () و سیستم های کامپیوتری که صورت گرفته ٬ نقش سیستم کنترل از راه دور مشخص تر می شود. تکنولوژی کنترل و سنجش از راه دور در بسیاری از رشته ها مانند هوافضا و مخابرات و هواشناسی و غیره کاربرد دارد برخی از کاربردهای کنترل از راه دور در صنعت به دلایل زیر است
1) در دسترس نبودن مکان یا سخت بودن دسترسی (بعنوان ایستگاههای هواشناسی که در کوهها و نقاط برفگیر وجود دارند )
2) اقتصادی نبودن حضور نفرات در محل
3) دستیابی به اطلاعات صحیح و کامل در کوتاهترین زمان
4) افزایش سرعت انجام مانور روی سیستم تحت کنترل
5) خطرناک بودن و یا غیر ممکن بودن حضور افراد در محل
با توجه به موارد فوق طبیعتاً بحث مکانیزاسیون در صنعت برق نیز مطرح می شود و در همین راستا شاهد استفاده روزافزون از در صنعت تولید انرژی و نیروگاهها می باشیم و در بحث انتقال انرژی نیز با توجه به بهم پیوسته بودن شبکه و اینکه مرکز کنترل دیسپاچینگ اصلی ترین وظیفه را جهت انتقال صحیح انرژی الکتریکی بعهده دارد ضرورت وجود سیستم کنترل و جمع آوری اطلاعات بر همگان مشخص می شود
سیستم کنترل از راه دور مکانیزه ()
این سیستم جهت کنترل و جمع آوری اطلاعات سیستمهای انرژی الکتریکی بعهده دارد شامل عناصر زیر است
1) مرکز کنترل
شبکه ای از کامپیوترهای قوی جهت دریافت اطلاعات از ایستگاههای تحت پوشش و انجام پردازشهای مورد نظر و به نمایش در آوردن اطلاعات جهت دیسپاچرها و کارشناسان فنی و اجرای برنامه های مانند و
2) محیط مخابراتی با اطمینان بالا
شاملو رادیو مودم ها و خطوط مستقیمو خطوط تلفن و فیبر نوری و شبکه های بی سیم و مخابرات ماهواره ای و که انتخاب هر کدام با توجه به قیمت و هزینه های تکنولوژی آن و امکانات محل قابل بررسی است
ترمینال راه دور :
پایانه راه دور در محل ایستگاه فشار قوی نصب می گردد و کلیه عملیات جمع آوری اطلاعات ایستگاهها و اعمال فرامین مرکز را مدیریت می کند
های جدید تا حدودی هوشمند می باشند و قابلیت پردازش اولیه اطلاعات را دارند بعنوان مثال ورا نیز دارا می باشند
داده ها در سیستم :
در سیستم اسکادا ایستگاهها با چهار نوع داده در ارتباط می باشند که در زیر آمده است
1) : وضعیت بریکرها ( باز و بسته بودن و خارج از سلول بودن بریکر ) و وضعیت سکسیونر و وضعیت تپ ترانس
2) : آلارمهای گوناگونی که در اثر وقایع مختلف در تجهیزات ایستگاه ظاهر می گردند مثل آلارم درجه حرارت ترانس
3) : دستوراتی که از مرکز به ارسال می شوند جهت باز و بسته شدن کلیدها یا تغییر تپ ترانس و
4) : مقادیر ولتاژ خطوط و باسها و و خطوط و ترانس ها که می توان اسن مورد را مهمترین نوع داده در سیستم اسکادا بحساب آورد
دستگاه ترمینال راه دور :
امروزه نظارت و کنترل پست های برق در بسیاری از نقاط جهان توسط سیستم های کامپیوتری انجام می گیرد کامپیوتر علاوه بر افزایش سرعت عمل و قابلیت اطمینان می تواند با اجرای برنامه های تحلیل شبکه سریعاً اپراتور را در اتخاذ تصمیم یاری نماید . بدین ترتیب نظارت بر شبکه آسان تر خواهد بود . برای این کار لازم است تا کلیه اطلاعات شبکه برق در پست های مختلف جمع آوری گردند . این اطلاعات شامل مقادیر آنالوگ (نظیر ولتاژ و جریان ) و مقادیر دیجیتال(نظیر وضعیت کلیدها و سکسیونرها) می باشد . به همین منظور پروژه طراحی و ساخت () به عنوان بخشی از یک شبکه کامپیوتری کنترل و نظارت بر شبکه برق تعریف و اجرا گردیده است. سیستم حاصل از این پروژه یک دستگاه میکروپروسسوری با سخت افزار کاملاً مدولار مبتنی بر باس ها و پروتکل های استاندارد است که به نرم افزاری مدولار و انعطاف پذیر نیز مجهز است این سیستم می تواند اطلاعات آنالوگ و دیجیتال را از پست انتقال نیرو اخذ نموده و توسط مودم از طریق مدارهای مخابراتی به یک ایستگاه مرکزی ارسال نماید بدین ترتیب مجموعه ای شامل بیش از شانزده قادر هستند کلیه اطلاعات جمع آوری شده از پست های مربوطه به یک مرکز کنترل بفرستد این ایستگاه مرکزی به اختصار می تواند به کمک اطلاعات دریافت شده از پست های مختلف تصمیمات مقتضی را اتخاذ نموده و فرامین لازم را صادر می کند این فرامین که ماهیت دیجیتال و آنالوگ دارند از طریق کانال ارتباطی به سیستم های مورد نظر رسیده و بکمک نرم افزارها و سخت افزلرها در پست ها به اجرا در می آید مدولار بودن سیستم باعث می شود تا به نسبت وسعت پست مورد نظارت و کنترل سخت افزار لازم را با هزینه ای مناسب تهیه و نصب کند . در نرم افزار نظارت داخلی و خود عیب یاب نیز برای افزایش اطمینان شبکه وجود دارد همچنین این سیستم می تواند اطلاعات را از یک ایستگاه به ایستگاه دیگر ارسال کند
مشخصات
کلیه ها دارای اصول کار یکسان بوده و دارای یک نرم افزار و همه در داشتن کارت های زیر مشترک می باشند
1) منبع تغذیه power supply
2) کارت اصلی main- cpu
3) کارت ارتباط داخلی icom-uioc
4) مودم که وظیفه برقراری ارتباط با مرکز کنترل یا های دیگر
5) کارت های analogue-input-al جمع آوری مقادیر اندازه گیری وات وار و غیره را بعهده دارد
6) کارت های digital input-di جمع آوری وضعیت کلید و سکسیونر و تپ ترانس
7) تابلو MR تعدادی ترمینال های ورودی و خروجی سیستم اسکادا- اطلاعات وضعیت ها و آلارمها مستقیماً به کارت های DI وارد می شوند
1-شماره گذاری خطوط :
برای شناسایی خطوط از دو حرف و سه رقم استفاده می شود حرف اول نشان دهنده ایستگاه مبدا و حرف دوم نشانه شناسایی ایستگاه مقصد و رقم اول بعد از حروف ولتاژ و دو رقم بعدی شماره خط را مشخص می کند
1) برای شماره گذاری خطوط از شماره 39-00 استفاده می گردد
2) برای شماره گذاری ترانس ها کابل ها و راکتورها از شماره 59-40 استفاده می گردد
3) برای شماره گذاری ژنراتور ها از شماره 79-60 استفاده می گردد
4) برای شماره گذاری تجهیزات متفرقه از جمله کلید کوپلاژ از شماره 99-80 استفاده می گردد
2-شماره گذاری ترانس های قدرت :
برای شماره گذاری ترانس های قدرت ابتدا حرف و به دنبال آن بسته به تعداد ترانس ها از شماره 1 الی 20 استفاده می شود و در هر ایستگاهی می توان حداکثر 20 ترانس را شماره گذاری کرد
شماره گذاری تجهیزات مربوط به ترانس های قدرت :
برای شماره گذاری تجهیزات مربوط به ترانس ها (سکسیونر-کلید – برقگیر- –ترانس ولتاژ مصرف داخلی-سکسیونر زمین و شینه) از یک عدد چهار رقمی استفاده می شود که عدد اول نشان دهنده سطح ولتاژ و سپس طبق جدول 2 از اعداد40-59 که نشان دهنده نوع تجهیزات است استفاده می شود . براغی مثال جهت شماره گذاری سکسیونر طرف 230 کیلو ولت ترانس به ترتیب زیر عمل می شود. اول عدد 8 نوشته می شود سپس عدد 4 نماینگر دستگاه ترانس و سپس یک نشان دهنده ترانس 1 و سپس عدد 6 نوشته می شود که نشان دهنده سکسیونر مربوط به ترانس است که بطور کلی می شود
3-شماره گذاری ترانس های ولتاژ :
ترانس های ولتاژ با توجه به نوع و محل اتصالات تجهیزات به 5 حالت شماره گذاری می شوند
الف)حالت اول اتصال به خط :
در حالت اول حرف شناسایی نام پست سپس اعداد 0 تا 9 که نشان دهنده سطح ولتاژ و سپس شماره خط ذکر می شود برای مثال یاسر خط 825 در گناوه
ب)حالت دوم اتصال به ترانس های قدرت :
در این حالت برای شماره گذاری مبدل های ولتاژ ابتدا حرف که مخفف نام ترانس است و سپس شماره ترانس ذکر می شود و سپس حروف اختصاری ترانس ولتاژ مربوطه را ذکر می کنیم مثلاً ترانس ولتاژ شماره یک مربوط به ترانس : وو
ج)حالت سوم اتصال به زنراتور :
حالت سوم مانند حالت دوم بوده با این تفاوت که به جای حرف از حرف که نشان دهنده ژنراتور می باشد استفاده می شود یا
د)حالت چهارم اتصال به شینه :
در این حالت ابتدا حرف شناسایی نام پست و سپس عدد نشان دهنده سطح ولتاژ وسپس شماره شینه که ترانس ولتاژ به آن متصل است و در آخر نوع مبدل ولتاژ . مثلاً از نوع که روی باسبار شماره 1 سمت 66 کیلو ولت در پست 230 کیلو ولت گناوه نصب است
ذ)حالت پنجم : اتصال به ترانس مصرف داخلی و ترانس های زمین :
در این حالت اول علامت اختصاری ترانس مصرف داخلی و سپس عدد مربوط به شماره ترانس مصرف داخلی و بعد از آن علامت اختصاری و نوع ترانس ولتاژ و در آخر عدد مربوط به شماره ترانس ولتاژ ذکر می گردد. مثلاً ترانس ولتاژ منصوب به روی ترانس مصرف داخلی شماره 3 بصورت زیر مشخص می شود
در تمام موارد فوق در صورتی که بخواهیم فازی را که ترانس ولتاژ بر روی آن نصب است هم مشخص می کنیم بعد از شماره گذاری به روش پنج گانه فوق علامت یایارا قرار داده و سپس علامت را قرار می دهیم مثلاً منصوب بر روی خط 825 فاز به صورت روبرو است
3- شماره گذاری ترانس های جریان :
شماره گذاری ترانس های جریان به همان روش ترانس های ولتاژ در پنج حالت انجام می گیرد و در تمام حالات بجای حروف مشخص کننده ترانس ولتاژ علامت اختصاری ترانس جریان قرار می گیرد مثلاً مربوط به خط 823 برازجان و روی فاز
4- شماره گذاری ترانس های زمین :
ترانس های زمین با حروف یا مشخص می شوند . مثلاً ترانس زمین از نوع متصل به ترانس قدرت شماره 1 بصورت مشخص می شود
5- شماره گذاری مولد :
واحدهای آبی و واحدهای بخاری و واحدهای گازی٬ واحدهای دیزلی ٬ واحدهای اتمی و در نیروگاههای سیکل ترکیبی با و واحدهای گازی با مشخص می شوند. شماره گذاری واحدها در واحدهای بخار و آبی از شماره 1 الی 10 و شماره گذاری واحدهای گازی از 11 الی 19 مشخص می شود
6-شماره گذاری شینه ها :
برای شماره گذاری شینه ها از یک عدد دو رقمی و با توجه به سطح ولتاژ استفاده می شود که رقم اول نشان دهنده سطح ولتاژ و رقم دوم نشان دهنده شینه می باشد
7-شماره گذاری راکتورها :
راکتورها که طبق استاندارد با حرف نشان داده می شوند با توجه به نوع اتصال به سه روش شماره گذاری می شوند
الف)اتصال به خط :
راکتورهای اتصال به خط با استفاده از ترکیب حروف شناسایی ایستگاه و شماره خط و در آخر حرف که نشان دهنده راکتور می باشد استفاده می شود بسته به تعداد راکتورها از اعداد 40 الی 59 استفاده می شود مثلاً راکتور شماره 1 منصوب بر روی خط 825 در پست 230 کیلو ولت گناوه است
ب)اتصال به سیم پیچ ترانس :
در این حالت با توجه به شماره ترانس و اتصال راکتور به سیم پیچ سوم ترانس انجام می شود مثلاً راکتور متصل به سیم پیچ سوم ترانس شماره 2 در پست گناوه است
ج)اتصال به شینه ) :
برای شماره گذاری راکتورهای متصل به شینه ابتدا از حروف شناسایی و سپس از شماره توالی 1 تا 20 استفاده می شود
7) شماره گذاری خازن یا همان جبران کننده ها :
شماره گذاری خازن ها به همان روش شماره گذاری راکتورها بوده با این تفاوت که بجای حرف مخفف راکتور از حرف و یا (جبران کننده ها ) استفاده می شود مثلاً بانک خازنی شماره 1 در پست 66 کیلو ولت گناوه که مشخص کننده آن می باشد
8) شماره گذاری برقگیرها :
برقگیرها با حرف اختصاری مشخص شده و برای شماره گذاری با توجه به محل اتصال به خط ٬مبدل ٬ راکتور ٬ خازن ٬ ژنراتور ٬ شینه ٬ شماره گذاری می شود . مثلاً برقگیر مربوط به خط 825 در پست گناوه که به صورت مشخص می شود یا برقگیر متصل به شینه شماره 1 سمت 230 کیلو ولت پست 230 گناوه . برای شماره گذاری برقگیر متصل به ترانس – ژنراتور – راکتور – خازن – جبران کننده و موارد مشابه ابتدا حرف و یا کد مشخص کننده دستگاه و سپس شماره توالی دستگاه و بعد از آن حروف که مشخص کننده برقگیر می باشد نوشته می شود مثلاً برقگیر مربوط به ترانس شماره 1 . اگر بخواهیم برقگیر منصوب بر روی فاز ترانس شماره 1 مشخص شود بصورت .
9) شماره گذاری کابل ها :
برای شماره گذاری کابل ها با توجه به نوع اتصال ( خط- مبدل – خازن – راکتور – ژنراتور ) به صورت زیر عمل می شود . برای اتصال به خط ابتدا علامت مشخصه پست سپس عدد تعیین کننده سطح ولتاژ و بعد از آن شماره خط و در آخر حرف استفاده می شود در سایر موارد نیازی به عدد مشخص پست و رقم نشان دهنده سطح ولتاژ نبوده و بعد از علامت مشخص کننده دستگاه حرف قرار می گیرد مثلاً کابل مربوط به ترانس مصرف داخلی شماره 1 : است
10) شماره گذاری کلیدهای قدرت :
الف ) کلید خطوط :
شماره گذاری کلید خطوط با استفاده از حروف علامت شناسایی ایستگاه و چهار رقم انجام می گیرد اول حرف شناسایی پست سپس رقم نشان دهنده سطح ولتاژ و ارقام دوم و سوم نشان دهنده شماره خط و رقم آخر نشان دهنده کلید قدرت می باشد بطور مثال که کلید قدرت مربوط به خط 825 در پست گناوه می باشد
ب ) کلید ژنراتور :
اول مشخص کننده سطح ولتاژ سپس دو رقم بعدی شماره واحد و عدد 2 آخر نشان دهنده کلید قدرت می باشد
ج ) کلید ترانس ها :
برای شماره گذاری کلیدهای قدرت مربوط به ترانس ها از یک عدد چهار رقمی استفاده می شود که رقم اول نشان دهنده سطح ولتاژ و رقم دوم و سوم نشان دهنده مبدل یا ترانس و رقم آخر 2 شماره کلید قدرت می باشد . مثلاً کلید قدرت سمت 400 کیلو ولت پست 400 شیراز 9412 و سمت 230 آن 8412 .
د)کلیدهای کوپلاژ :
برای شماره گذاری کلیدهای کوپلاژ ابتدا حرف نشان دهنده پست و سپس رقم نشان دهنده سطح ولتاژ بعد از آن دو رقم که مشخص کننده تجهیزات که از 80 تا 90 می باشد ذکر می شود و سپس در آخر عدد 2 که نشان دهنده کلید قدرت است ذکر می گردد مثلاً کلید کوپلاژ بین باسبار 1 و 2 در سمت 230 برازجان که مشخص می گردد
11) شماره گذاری سکسیونرها :
بطور کلی از چهار رقم استفاده می شود که رقم اول نشان دهنده سطح ولتاژ و رقم دوم و سوم نشان دهنده دستگاهی است که سکسیونر مربوط به آن است (39-00 ) و ترانسها (59-40 ) و (79-60 ) برای ژنراتور ها و تجهیزات متفرقه (99 -80 ) و رقم آخر مشخصه نوع و محل اتصال دستگاهی است که سکسیونر به آن متصل است
فقط باید در نظر داشت که برای خط کوپلاژ و شینه علامت شناسایی پست را جلوی شماره چهار رقمی قرار می دهیم در جدول شماره 3 شماره مشخص کننده سکسیونرها آمده است مثلاً برای سکسیونر سر خط 825 در پست 230 گناوه بصورت می باشد یا سکسیونر 66 کیلو ولت ترانس در پست 230 گناوه 6416
12) شماره گذاری سکسیونرهای زمین :
شماره گذاری سکسیونرهای زمین همانند سایر سکسیونرها می باشد با این تفاوت که رقم آخر شماره گذاری طبق جدول شماره 3 به عدد 9 تبدیل می گردد مثلاً سکسیونر زمین سر خط 615 در پست 230 گناوه 6159 در بعضی جاها به ازاﺀ هر سکسیونر یک سکسیونر زمین هم نصب شده است که سکسیونر زمین نزدیک به تجهیزات اصلی (خط – ترانس – ژنراتور ) با چهار رقم به شرح بالا شماره گذاری می شود و سکسیونر زمین بعدی با یک شماره 5 رقمی مشخص می گردد
13) شماره گذاری سکسیونر متصل به زمین :
برای شماره گذاری سکسیونرهای متصل به شین سوم مانند شماره گذاری سکسیونرها عمل می شود و آخرین رقم عدد صفر می باشد که نشان دهنده متصل به شینه سوم می باشد
شماره گذاری سکسیونرهای زمین شینه :
برای شماره گذاری سکسیونر زمین شینه ها پس از حرف شناسایی ایستگاه ابتدا عدد مربوط به شطح ولتاژ سپس کد دو رقمی معرف شینه و در آخر عدد 9 که معرف سکسیونر زمین است نوشته می شود
شماره گذاری سکسیونرهای بین دو شینه :
برای شماره گذاری سکسیونر بین دو شینه ابتدا حرف شناسایی نام پست سپس عدد مربوط به سطح ولتاژ و بدنبال آن یک عدد دو رقمی که از 80 تا 99 می باشد نوشته می شود و سپس عدد مشخص کننده سکسیونر دو شینه استفاده می شود
کنتاکتورها :
کلیدهای الکترومغناطیسی هستند که مهمترین جزﺀ مدارهای فرمان الکتریکی هستند که تشکیل شده از یک مغناطیس الکتریکی که یک قسمت از هسته آن متحرک بوده و توسط فنری از قسمت ثابت جدا نگه داشته می شود و یک سری کنتاکت عایق شده از یکدیگر به آن متصل می باشند و با آن حرکت می کنند در قسمت ثابت این مغناطیس الکتریکی نیز یک سری کنتاکت دیگر وجود دارد و ثابت می باشد وقتی که جریان از سیم پیچ مغناطیس الکتریکی عبور می کند کنتاکت های متحرک توسط نیروی الکترومغناطیسی به کنتاکت های ثابت فشرده می شوند و در همان حال یک یا چند فنر فشرده و یا کشیده می شوند اما زمانی که جریان قطع شده یا از حد معینی کمتر می شود نیروی فنرها باعث می شود که این کنتاکتها بطور اتوماتیک از هم جدا گردند کنتاکتورها کاربرد زیادی در راه اندازی مدارات خازنها و تابلوهای روشنایی و موتورهای آسنکرون و غیره دارند . قبل از استفاده از کنتاکتورها باید با مقادیر نامی و مشخصات کنتاکتورها آشنا شویم
مهمترین مشخصات کنتاکتورها :
1) جریان دایمی : جریانی است که می تواند در شرایط نرمال و در زمان نامحدود و بدون قطع شدن کنتاکت ها عبور کرده و به آن آسیب نرساند که با ( ) مشخص می گردد
2) جریان کار نامی ( ) : جریانی است که شرط استفاده از کنتاکتور را مشخص می کند و در رابطه با نوع و مقدار ولتاژ بار می باشد مثلاً اگر از کنتاکتور باید بطور دایم جریان عبور کند در این صورت ( ) خواهد شد
3) ولتاژ کار نامی () : ولتاژ کار نامی مربوط به عضو اتصال دهنده بوده و مقدار ولتاژی است که کنتاکتها می توانند با جریان کار نامی در این ولتاژ مورد استفاده قرار گیرند. از روی ولتاژ نامی می توان توانایی قطع و وصل نوع و محل استفاده کنتاکتور را مشخص کرد .
4) ولتاژ عایق نامی () : استحکام عایقی بین عضوهای اتصالی را مشخص می کند
یکی دیگر از موارد انتخاب کنتاکتورها قدرت قطع آنها می باشد که باید متناسب با آنها بار مورد نظر انتخاب شود بنابراین باید از کنتاکتورها باید در جریان و ولتاژ مشخصی استفاده شود
58