پست های فشار قوی

نیاز روز افزون به برق ومزایای انرژی الکتریکی باعث بوجود آمدن نیروگاههای بزرگ شده است. معمولأ به دلایل متعدد نیروگاهها درمناطق دور از مرکز مصرف ایجاد می شوند. درمورد نیروگاههای آبی شرایط خاص جغرافیایی ودرمورد سایر نیروگاهه نیاز به آب زیاد ومنابع سوخت ،ایجاد آلودگی محیط ،محدودیت هایی رادر انتخاب محل نیروگاه بوجود می آورد. ازطرفی چون نصب نیروگاههای کوچک متفاوت برای جوابگویی مصرف درنقاط مختلف یک کشور مستلزم وجود واحدهای رزرو  وخرج زیادبرای تعمیرات ونگهداری وسوخت رسانی می شود. لذا ترجیحأ یک یا چند نیروگاه بزرگ درنقاطی که شرایط مساعد دارندایجاد شده و سپس انرژی رابه نقاط مصرف انتقال می دهند. همچنین برای ارتباط بین نیروگاهها به منظور افزایش قابلیت اطمینان و نیزبرای بالا بردن پایداری سیستم و وجود اختلاف زمان پیک بار درنقاط مختلف یک کشور و سعی دربدست آوردن انرژی الکتریکی ارزانتر ، سراسری کردن شبکه انتقال نیرو را اجتناب ناپذیر می نماید .

در سیستم برق متناوب  ( A.C )تبدیل ولتاژ توسط ترانسفورماتور انجام میشود. درنیروگاه ولتاژخروجی ژنراتور توسط ترانسفورماتور افزاینده تا حدمورد نیاز بالا برده می شود و درمراکز مصرف ترانسفورماتورهای کاهنده با نسبت تبدیل مناسب بکار می روند تا ولتاژ را به میزان مورد نیاز کاهش دهند.

ترانسفورماتور و سا یر قطعات لازم  برای اندازه گیری  مقاد یر ولتاژ  و جریان و قدرت و سایر تجهیزاتی که برای حفاظت و کنترل  رله ها وبریکر ها و …. بکار برده می شوند در سطحی به نام پست (SUB STATION )   نصب میشود. گاهی درشبکه لازم است خطوط درمحلی به یکدیگر ارتباط یابند ویا امکان مانور روی آنها بوجود آید، برای این منظور لازم است که در یک ایستگاه کلیدهایی نصب و باخطوط بنحوی ارتباط یابند که بتوان به این هدف رسید.این نوع پستها را پست سویچینگ مینامند. در بسیاری از پستها ترکیبی از دو حالت فوق با هم مشاهده می شود.

پستهای فشار قوی

پستهای فشار قوی بعنوان مراکز کنترل و تغذیه شبکه برق از اهمیت خاصی برخوردار بوده و دارای ویژگی بخصوص می باشد که با بخشهای علم و صنعت ارتباط دارند. در این مجموعه سعی بر اینستکه مختصری آشنایی با پستهای فشار قوی ارائه شده و تجهیزات مناسب هر بخش از شبکه و پارامترهای مؤثر در آن بیان شود. بدلیل آنکه همه قدرت تولیدی در محل نیروگاهها مصرف نشده و جهت تأمین مصرف کنندگان اقصی نقاط دیگر نیاز به انتقال قدرت هستیم بنابراین قدرت فوق توسط هادیهای الکتریکی بصورت شبکه انتقال قدرت الکتریکی به نقاط مورد نیاز منتقل می شود .

همچنین بعلت آنکه حداکثر ولتاژ تولیدی نیروگاهها در حال حاضر  kv20  بوده و برای انتقال قدرت زیاد حدود چند صد مگاوات ، توسط این ولتاژ ، جریان انتقالی بسیار بالا می رود که عملاَباعث تلفات حرارتی زیاد ( با توجه به فرمول   2P=R I   تلفات توان متناسب با مجذور جریان است ) و همچنین استفاده از سطح مقطع بسیار بزرگ جهت عبور این جریان عظیم که عملا غیر معقول و غیر منطقی بوده و امکان برقراری شبکه با آنها میسر نمی باشد ، لذا با استفاده از فرمول توان انتقالی  P=V.I که نشانگر وجود هر دو پارامترجریان و ولتاژ در استفاده از توان می باشد و عملا با کاهش یکی و بالا بردن دیگری در مقدار توان انتقالی تغییری ایجاد نمی شود لذا با توجه به مضرات فوق در انتقال جریان زیاد ، می توانیم ولتاژ را تا حد معقول و قابل اطمینان بالا برده و متناسب با آن جریان را به مقدار قابل ملاحظه ای کاهش دهیم البته باید در قبال بالا بردن ولتاژ ، متناسب با آن عایقی تجهیزات و فواصل عایقی آنها را رعایت کنیم بطور مثال اگر ولتاژ  را تا 20 برابر افزایش دهیم یعنی ولتاژKV  400  ایجاد کنیم عملا جریان انتقالی را 20 برابر کاهش داده ایم که این امر برای شبکه های انتقال بسیار مفید به نظر میرسد.

برای تبدیل ولتاژ از یک سطح به سطح دیگر از ترانسهای قدرت استفاده می کنیم که در نقاط تولید ( نیروگاهها ) این ولتاژ توسط ترانس قدرت افزاینده تا حد مورد نیاز افزایش یافته و در نقاط مصرف توسط ترانس قدرت کاهنده تا حد ولتاژ مورد مصرف کاهش می یابد. به محلی که  اینگونه ترانسها نصب گردیده پستهای فشار قوی می گویند.

انواع پست از نظر عایق بندی

الف: پستهاي معمولي

پستهايي هستند كه هاديهاي فازها در معرض هوا قرار دارند و عايق بين آنها هوا مي باشند و تجهيزات برقرار و هاديها بوسيله مقره هايي كه بر روي پايه ها و استراكچرهاي فولادي قرار دارند نصب مي شوند اين پستها در فضاي آزاد قرار دارند در نتيجه عملكرد آنها تابع شرايط جوي مي باشد.

ب: پستهاي گازي يا پستهاي كپسولي (G.I.S)

در اين پستها بجاي استفاده از عايق هاي چيني و شيشه اي p.v.c از گاز هگزا فلوئور سولفور به عنوان عايق استفاده مي شود اين گاز نقاط برقدار را نسبت به يكديگر و نسبت به زمين ايزوله مي كند در اين نوع پستها كليه تجهيزات درون محفظه قرار دارند و طوري طراحي شده اند كه گاز به بيرون نشت نكند از محاسن اين پستها اشغال فضاي كم مي باشد و چون در فضاي بسته قرار دارند تابع شرايط جوي نمي باشند و از معايب آنها به دليل تكنولوژي بالاي كه دارند تعمير و نگهداري آنها مشكل است.

اجزاء تشكيل دهنده پستها

1. سوئيچگير(سوئيچ يارد)
2. ترانسفورماتر قدرت
3. ترانسفورماتور زمين
4. ترانسفورماتور مصرف داخلي
5. جبران كننده ها
6. تاسيسات جانبي

انواع پستهای فشار قوی

پستها عموماًبه سه دسته تقسیم میشوند:

• پستهای افزاینده مانند پستهای نیروگاهی.
• پستهای کاهنده مانند پستهای انتقالی و فوق توزیع و توزیع.

پستهای سوئیچینگ یا کلید زنی جهت اتصال چندین شیکه هم ولتاژ به یکدیگر.

مراحل طراحی پستهای فشار قوی

1. تعیین لزوم نصب پست شامل :

• بررسی فنی و اقتصادی با توجه به گسترش بار و برنامه های دولت در آینده.
• بررسی دقیق توزیع بار و تعیین مرکز با توجه به بردارهای مصرف.
• بررسی شبکه های توزیع با توجه به نیازهای منطقه.
• محاسبه دقیق افت ولتاژ و افت توان و بررسی اقتصادی آنها.
• بررسی شبکه های فشار قوی و فشار متوسط در منطقه مورد نظر.
  2. تعیین محل پست شامل :
• نصب پست در محل مرکز ثقل بارهای موجود.
• نصب پست در محلی که امکان تغذیه آن توسط شبکه های انتقال براحتی میسر باشد .
• نصب پست در محلی که امکان تغذیه خطوط خروجی از آن ا مکانپذیر می باشد .
• نصب پست در محلی که نزدیک به راههای ارتباطی موجود باشد .
• محل پست در مسیر سیلاب قرار نداشته و احداث آن روند عادی زندگی در منطقه را تحت تأثیر قرار ندهد .
  3. تعیین ظرفیت ترانسها شامل :
• تعیین بار مصرفی در 24 ساعت و بار ماکزیمم ( پیک بار منطقه ).
• انتخاب ظرفیت ترانس حدود دو برابر پیک بار کل ( جهت انجام مانورهای لازم بدون خاموشی).
  4. تهیه نقشه های اولیه پست شامل:
• تهیه دیاگرام تک خطی پست با توجه به نیازهای ذکر شده.
• تهیه نماهای افقی و قائم تجهیزات فشار قوی و فونداسیونها و استراکچرها.
  5. تعیین حفاظتها شامل :
• تعیین حفاظت مناسب جهت ترانسفورماتورهای قدرت.
• تعیین حفاظت مناسب جهت خطوط فشار قوی اولیه.
• تعیین حفاظت مناسب جهت خطوط فشار متوسط ثانویه.
• تعیین محل نصب تابلوهای حفاظتی در اتاق فرمان پست.
  6. محاسبات و تعیین مشخصات فنی تجهیزات شامل :
• محاسبات اتصال کوتاه.
• محاسبه و طراحی باسبارهای مورد نیاز.
• محاسبات لازم جهت تعیین کلیدهای قدرت.
• طراحی و محاسبات مربوط به شبکه زمین پست.

تهیه مشخصات فنی ترانسفورماتور های قدرت و ترانسهای ولتاژ و جریان و غیره

بررسی و محاسبه خازن و راکتورهای مورد نیاز در صورت لزوم.

تشریح انواع پستهای فشار قوی

الف : از نظر وظیفه آنها در شبکه

• پستهای افزاینده ولتاژ ( نیروگاهی )
• پستهای کاهنده ولتاژ ( فوق توزیع و توزیع )

پستهای سوئیچنگ (پستهای انتقال )

ب : از نظر وضعیت استقرار تجهیزات

• پستهای باز یا بیرونی OUTDOOR که تجهیزات در محوطه باز قرار دارند .
• پستهای بسته یا داخلی INDOOR که تجهیزات در محل بسته مانند سالن سرپوشیده قرار دارند.

پستهای هوایی ( توزیع ) که روی تیرهای بتونی نصب شده و وظیفه آنها تأمین برق مصرف کنندهای کوچک است.

پستهای موبیل ( متحرک ) که جهت انتقال به مراکز بار ضروری و فاقد پست در فاصله زمانی کوتاه استفاده می شود.

تاسيسات جانبي

1. اتاق فرمان.
2. اتاق رله .
3. باطريخانه.
4. ديزل ژنراتور.
5. تابلو توزيع AC
6. تابلو توزيع DC
7. باطري شارژر.
8. روشنايي اضطراري.
9. روشنايي محوطه.
10. تاسيسات زمين كردن و حفاظت در مقابل صاعقه.

تجهيزات مورد نیاز پست برق

1-ترانس جريان

2-لاين تراپ

3-سكسيونر ارت

4-سكسيونر خط

5-ترانس جريان

6-سكسيونر

7-بريكر

درخطوط انتقال نيرو جهت جلو گيري از تداخل اين سيگنالها كه داراي فركانس بالا مي باشند و جدا كردن آنها از فركانس سيستم قدرت و هم چنين به منظور جلو گيري از انتقال سيگنال به قسمتهاي ديگر و امكان ايجاد عملكرد صحيح از موج گير استفاده مي شود. موج گيربايد طوري باشد كه بتواند حداكثر جريان نامي و جريانهاي اتصال كوتاه را تحمل نمايد.  موج گير بطور سري در انتهاي خطوط انتقال نيرو و در ايستگاهها نصب مي شود و بعد از ترانسفورماتورهاي ولتاژ قرار مي گيرد.

موج گيرها معمولا از يك سلف كه داراي هسته مي باشد و يك مجموعه خازن و مقاومت كه مجموعا بطور موازي با هم قرار گرفته اند تشكيل مي شود از سلف (سيم پيچ) جريان خط بطور مستقيم عبور نموده و مجموعه خازن و مقاومت معمولا در داخل سيم پيچ نصب مي گردند. در يك موج گير براي تغيير فركانس و پهناي باند مسدود كننده فقط با تعويض خازن و تغيير ظرفيت آن اين عمل صورت مي گيرد. به منظور حفاظت لاين تراپ در مقابل اضافه ولتاژهاي ناگهاني كه ممكن است در دو سر لاين تراپ پديد آيد از برقگير استفاده مي شود.

موج گيرها در پستهاي فشار قوي به سه طريق نصب مي شوند:

1- بصورت آويزي

2- نصب موج گير بر روي مقره اتكايي

3- نصب موج گير بر روي ترانسفورماتور ولتاژ.

اجزاء تشکیل دهنده پستها

1 ـ سوئیچینگ : به مجموعه ای از تجهیزات فشار قوی که عمل ارتباط بین چند فیدر و باسبار را در یک سطح ولتاژ را انجام می دهد سوئیچینگ می گویند .

هر سوئیچگیر متناسب با موقعیت آن در سیستم ممکن است از تمام یا تعدادی از تجهیزات زیر تشکیل شود که به ترتیب عبارتند از :

باسبار ـ بریکر یا دژنکتور ( کلید قابل قطع زیر بار و اتصال کوتاه ) ـ سکسیونر خط ـ سکسیونر زمین ، ترانس ولتاژ ، ترانس جریان ـ لاین تراپ یا تله موج ـ برقگیر.

2 ـ ترانسفورماتورهای قدرت ـ زمین و مصرف داخلی

3 ـ سیستمهای جبران کننده ولتاژ مانند خازنها و راکتورها

4 ـ تأسیسات جنبی الکتریکی مانند : سیستم روشنایی ـ لاین گارد ـ شبکه زمین و غیره

5 ـ ساختمان کنترل شامل اتاق فرمان ـ اتاق رله ـ اتاق ولتاژهای کمکی AC و DC.

6 ـ تأسبسات جنبی ساختمانی مانند نگهبانی مانند نگهبانی ـ انبار ـ پارکینگ و غیره

باسبارها

تعریف : به محلی که مکان تلاقی بارهای ورودی و خروجی یک سطح ولتاژ در پست بوده را باسبار می گویند .

انواع باسبار :

1 ـ باسبار تک شینه شامل تک شینه ساده و تک شینه.

2 ـ باسبار شین دوبل شامل یک شین اصلی و یک شین یدکی و یا دوشین اصلی.

3 ـ باسبار دو کلیدی.

4 ـ باسبار یک ونیم کلیدی.

انواع باسبار

1 ـ باسبار ساده : که معمولترین و متداولترین باسبار برای پستهای تا 63   می باشد و ساده ترین و ارزانترین نوع باسبار بوده که دارای مزایای سهولت در امر بهره برداری می باشد ولی معایب آن خاموشی کلی در هر بار تعمیرات و حوادث احتمالی و توسعه مورد لزوم است .

2 ـ باسبار اصلی و انتقالی: که نسبت به دو نوع قبلی از قابلیت اطمینان بیشتری برخوردار بوده و هنگامیکه تعداد فیدرها زیاد باشد مورد استفاده قرار می گیرد و دارای یک کلید بریکر کوپلاژ بوده که اگر بریکر هر کدام از فیدرها معیوب و از مدار خارج می شود فیدر مربوطه از طریق سکسیونر و باسبار انتقالی و بریکر کوپلاژه به باسبار اصلی متصل شده و از خاموشی بی مورد جلوگیری می نماید.

-3باسبار دوبل با دوبل سکسیونر:

در این حالت هرکدام از فیدرها چه ورودی و چه خروجی می توانند توسط مانور روی هر سکسیونر متصل به باسبار مربوطه به آن باسبار منتقل شوند و از باسبار دیگر جدا شوند .

در این جابجایی باسبارها بدلیل آنکه کلید مانور کننده از نوع سکسیونر ( غیر قابل قطع زیر بار ) بوده و همچنین جهت جلوگیری از خاموشی بیمورد به فیدرهای مربوطه لازم است که ابتدا سکسیونری که باز است بسته شده و به عبارتی در یک لحظه فیدر مربوطه به هر دو باسبار متصل شود و سپس سکسیونری که قبل از مانور بسته باز شود و بدین ترتیب از یک باسبار به باسبار دیگر منتقل می شود .

4 ـ باسبار 5/1 کلیدی:

این نوع باسبار با قابلیت اطمینان بالا بوده ولی از نظر اقتصادی گرانترین نوع می باشد .

علت 5/1 ( یک و نیم ) کلیدی نامیدن آن اینستکه به ازای هر دو فیدر ورودی و یا خروجی از سه کلید بریکر استفاده می شود وقابلیت مانور در همه حالتهای مورد لزوم و بدون خاموشی را دارد.

-5باسبار دوبل:

اینحالت مانند باسبار دوبل با دوبل سکسیونر بوده ولی چون بجای هر فیدر خروجی و یا ورودی از هر دو کلید بریکر استفاده گردیده است قابلیت قطع زیر بار و اتصال کوتاه را داشته ولی چون از نظر اقتصادی بسیار گران تمام می شود لذا از آن به ندرت استفاده می شود .

 

باسبار حلقوی :

در این حالت باسبار یک تکه وجود ندارد بلکه بدین صورت است که ما بین هر دو فیدر خروجی و یا ورودی بر روی باسبار یک بریکر وجود داشته و فیدر مربوطه فقط توسط یک سکسیونر از باسبار تغذیه می شود و چون در اینحالت هر بریکر باسبار باید جریان تمام باسبار را از خود عبور داده و این جریان را تحمل نماید لذا برای مکانهایی با تعداد محدود فیدر ( 4 الی 6 فیدر ) استفاده می شود ولی هزینه سرمایه گذاری آن از نوع 5/1 کلیدی و دوبل بریکر کمتر می باشد چون به ازای هر فیدر فقط از یک بریکر استفاده می شود و در این حالت بروز عیب روی یکی از بریکرها ، حلقه رینگ باز می شود ولی از بریکر ها ، حلقه رینگ باز می شود ولی فیدرهای دو طرف آن بی برق نمی شوند.

هادی های پستهای فشار قوی

جهت انتقال جریان و ولتاژ بین قسمتهای مختلف تجهیزات از هادیهای مختلفی که عموماً از جنس آلومینیوم و یا مس می باشد استفاده می شود . این هادیها از نظر شکل ظاهری بصورت رشته ای ـ لوله ای ـ میله ای و یا شمش مقطع مستطیلی می باشند . استفاده از نوع جنس و نوع سطح و قطع و اندازه سطح مقطع هادیها بستگی به شرایط محیطی و مقدار جریان عبوری و مقاومت مکانیکی و سایر موارد مشابه مؤثر در هادیها دارد .

کلمپها

جهت اتصالات الکتریکی بین قسمتهای مختلف تجهیزات و هادیها به یکدیگر از کلمپ استفاده می شود که عموماً بصورت چهار نوع می باشد :

1 ـ کلمپ پیچ و مهره ای یا بولتی که بیشتر در اتصالات پستها کاربرد دارد .

2 ـ کلمپ پرسی که معمولاً در اتصالات پستها کاربرد دارد .

3 ـ کلمپ جوشی که اغلب در اتصالات میانی چند هادی بیکدیگر بکار برده می شود .

4 ـ کلمپ بوشی ( سربی یا مسی ) که اکثراً در ارتباط میانی دو هادی به یکدیگر استفاده می شود .