مقاله در مورد انرژی الکتریکی

توضیحات

 مقاله در مورد انرژی الکتریکی دارای 69 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله در مورد انرژی الکتریکی  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله در مورد انرژی الکتریکی،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله در مورد انرژی الکتریکی :

مقدمه:
انرژی الكتریكی در مقایسه با سایر انرژی‌ها از محاسن ویژ‌ه‌ای برخوردار است و همین محاسن است كه ارزش و اهمیت و كاربرد آنرا فوق‌العاده روز افزون ساخته است. بعنوان نمونه می‌توان خصوصیات زیرا را نام برد:
1 هیچگونه محدودیتی از نظر مقدار در انتقال و توزیع این انرژی وجود ندارد.
2 عمل انتقال این انرژی برای فواصل زیاد بسهولت امكان‌پذیر است.

3 تلفات این انرژی در طول خطوط انتقال و توزیع كم و دارای راندمان نسبتاً بالائی است.
4 كنترل و تبدیل و تغییر این انرژی نسبت به سایر انرژی‌ها به آسانی انجام‌پذیر است.
بطور كلی هر سیستم انرژی الكتریكی دارای سه قسمت اصلی می‌باشد:
1 مركز تولید نیرو (نیروگاه)
2 خطوط انتقال نیرو

3 شبكه‌های توزیع نیرو
تولید كه از دو قسمت تشكیل یافته است:
حلقه كنترل قدرت و فركانس، كه به صورت توربین می‌باشد.
حلقه كنترل ولتاژ، كه مربوط به ژنراتور می‌باشد.
1 شبكه سراسری انتقال كه شامل ترانسهای قدرت با نسبت تبدیل 115/230/400kvi,11.5kv و شبكه‌ی فوق توزیع كه شامل ترانسهای 132/63kv می‌باشد.
2 شبكه پخش انرژی الكتریكی كه در انتهایی‌ترین سیستم قدرت قرار می‌گیرد.
بمنظور تامین انرژی مورد نیاز مصرف‌كننده‌ها، شبكه‌های توزیع (فشار متوسط و ضعیف) در قسمتهای مختلف صنعتی و كشاورزی و مسكونی و عمومی (تجاری) دارای شرایط و خصوصیات معینی می‌باشند.
این شرایط كه در هر شكبه توزیع می‌باید مورد توجه قرار گیرد، عبارتند از:
1 شرط اول تامین انرژی مورد نیاز مشتركین (بعنوان مصرف‌كننده)، این است كه شركت برق موظف است به طور دائم در طول شبانه‌روز آن مقدار قدرتی را كه مشترك درخواست نموده و مورد توافق قرار گرفته در اختیارش قرار دهد. بنابراین در انتخاب میزان قدرت و نوع شبكه و سیم‌كشی واحدهای عملیات آن بایستی دقت زیادی شود.
2 شرط دوم جهت تامین انرژی مصرف كننده‌ها این است كه وضعیت شبكه‌ها باید طوری باشد تا در موقع خرابی یك قسمت از شبكه، در تغذیه‌ی مصرف‌كنندها وقفه‌ای حاصل نشود.
3 عیب‌یابی سریع ناشی از عایق‌بندی (ایزولاسیون) شرط سومی می‌باشد كه در توزیع انرژی الكتریكی، باستی مورد نظر باشد. شبكه‌ها باید طوری باشد كه بتوان معایب ناشی از عایق‌بندی و پارگی خطوط و سایر معایب را فوری و بطور مطمئن پیدا كرده و بسرعت آنها را برطرف نمود.

4 با برقراری شرایط بالا، چهارمین شرط انتخاب شبكه اینست كه مناسب‌ترین و ارزان‌ترین روش توزیع انرژی را داشته باشد، عدم رعایت موارد فوق باعث می‌شود كه اشكالات زیادی در شبكه‌های توزیع بوجود می‌آید. از افت ولتاژهای فوق‌العاده زیادتر از حدمجاز گرفته تا تلفات زیاد انرژی و از اضافه‌بار روی ترانسفورماتورها گرفته تا خاموشی‌های طولانی در سطوح وسیع.

انواع شبكه‌های توزیع انرژی الكتریكی:
بخش از سیستم الكتریكی كه بین پست‌های2kv,43kv,20kv و ترانسفورماتورهای فشار متوسط قرار دارد، سیستم اولیه نامیده می‌شود. این سیستم از مدارهایی تشكیل شده كه به آنها فیدرهای اولیه گفته می‌شود. هر فیدر شامل یك بخش اصلی یا «فیدر اصلی» كه معمولاً یك مدل سه سیمه سه فاز است و شاخه‌ها یا انشعابها كه معمولاً از فیدر اصلی منشعب شده‌اند، می‌باشند.
ممكن است در صورت لزوم انشعاب‌های فرعی از انشعاب‌ها جدا شده باشد. ترانسفورماتورهای توزیع فشار متوسط، سه فاز بوده وتوسط فیوز فشار متوسط (فیوز CutOut) در پستهای هوایی محافظت می‌شوند. برای حفاظت ترانسهای قدرت در پستهای زمینی از دژنكتور یا سكسیونر قابل‌قطع زیر بار استفاده می‌شود.
فیدرهای مذكور توسط ركوردها در نقاط مختلف مدار تقسیم‌بندی شده‌اند تا حتی‌الامكان بخشی از مدار كه دچار خطا شده است، به تعداد كمتری از مشتركین مرتبط باشد. این كارها با هماهنگی عملكرد تمام فیوزها و ركلوزرها امكان‌پذیر می‌باشد.
نواحی با تراكم بارزیاد توسط فیدرهای اولیه زیرزمینی كه معمولاً كابلهای سه فاز شعاعی هستند، تغذیه می‌گردد. این روش، ظاهری بهتر داشته و كم‌دردسرتر می‌باشد، اما دارای هزینه بیشتر بوده و زمان تعمیر آن طولانی‌تر از سیستم‌های هوایی است. در برخی حالات

، می‌توان كابل را بصورت معلق بر روی تیرك‌ها بكار برد كه در این نوع، هزینه از حالت سیستم هوائی (Open-Wire) ،‌ بیشتر و از حالت بكارگیری تاسیسات زیرزمینی كمتر می‌باشد.

شبكه‌های شعاعی:
ساده‌ترین، كم‌هزینه‌ترین و رایج ترین شكل فیدر اولیه، نوع شعاعی آن می‌باشد. بطور كلی فیدرهای اصلی و فرعی Main&SubFuder بصورت سه فاز بوده و جریان

رله‌هایی كه از پست خارج می‌شوند،‌ بیشترین مقدار را داشته و هركدام در حین اینكه انشعابها و انشعاب‌های فرعی از فیدر جدا می‌گردند، در طول فیدر كاهش می‌یابد.
كافیست اطمینان تداوم سرویس‌دهی در مسیرهای اولیه شعاعی پائین است. چنانچه خطایی در هر نقطه از فیدر رخ دهد، قطع قدرت در همه مشتركین فیدر ایجاد می‌گردد، مگر آنكه توسط كلیدهایی نظیر فیوز، تقسیم‌كننده، سكسیونر یا دژنكتور آن را جدا نمائید.
شبكه‌های بسته سه فاز (خطوط پخش انرژی از دوسو تغذیه):
ضریب اطمینان كار چنین شبكه‌ای بطور قابل توجهی بالا می‌باشد. زیرا از كارافتادن یكی از دو منبع و یا قسمتی از خط تغذیه كننده، شبكه همواره از سمت دیگری انرژی می‌گیرد. بدیهی است شرط اصلی محاسبه شبكه، تغذیه از یك سمت است. یعنی سطح مقطع سیم‌های اصلی باید برای حالتی محاسبه گردد كه شبكه از یك سو تغذیه می‌گردد.
شبكه‌های دو سوتغذیه، در قصبات و روستاهایی بیشتر كاربرد دارد كه در قسمت طول گسترش یافته است.
شبكه با تغذیه از یك سو، برای چنین مناطقی افت انرژی زیادی در طول خط دارد و علاوه از چنین شبكه‌ای برای تغذیه ماشین‌های كارخانه كه دارای سالن‌های نسبتاً طویلی می‌باشد، نیز می‌توان استفاده كرد.

شبكه‌های حلقوی
عملكرد شبكه‌های حلقوی غیر عملكرد شبكه‌های از دوسو تغذیه شونده می‌باشد، با این تفاوت كه از یك شبكه حلقوی ابتدا و انتهای خط هادی یك نقطه (منبع) تغذیه كننده متصل می‌باشد. چنین شبكه‌ای برای تغذیه نقاط با تراكم مصرف زیاد به كار می‌رود (تغذیه پست‌های ترانسفورماتور). حفاظت شبكه‌های ازدوسو تغذیه شونده و شبكه‌های حلقه‌ای احتیاج به وسایل حفاظتی حساس و دقیقی مانند رله‌های جریان زیاد جهت‌دار دارد.

ساختار فیدرهای سیستم توزیع

اساس فیدرهای شعاعی یك سیستم توزیع، بخاطر عدم تداوم سرویس‌دهی سوال برانگیزند و یك خطر بر روی هر یك از فیدرها به خاموشی تعدادی از مصرف‌كنندگان می‌انجامد و در هنگام استفاده از این آرایش، وقفه در سرویس‌دهی به صورت اجتناب‌ناپذیر وجود دارد. از این‌رو استفاده از شبكه‌های حلقوی و یا رینگ مورد توجه قرار می‌گیرد. از نظر تعریف شبكه رینگ به مداری گفته می‌شود كه از یك شینه آغاز می‌گرد و پس از متصل كردن چند شینه به یكدیگر به همان نقطه شروع برمی‌گردد.
به عبارت دیگر رینگ حلقه‌ای است كه می‌تواند بیشتر از یك پست را تغذیه كند و از طریق بیشتر از نقطه قابل تغذیه است. مزیت اصلی شبكه رینگ در قابلیت اطمینان مناسب و امكان گسترش آسان آن است، اما تعداد دیژنكتورها و كلیدهای مورد نیاز زیادو نیز ر

له‌ گذاری مشكل و پرخرج می‌شود، لذا در شبكه‌های فعلی توزیع برق جهت استفاده از قسمتی از پست‌های شبكه حلقوی بدلیل مشكلات جایگزینی و تجهیزات ذكر شده از سیستم حلقه باز یا شبكه با قابلیت تغذیه از دوسو دربین دو شینه یا پست توزیع استفاده می‌نماید.
عوامل مهم بسیاری در طراحی فیدرهای اولیه اثر می‌گذارد كه مهمترین آنها عبارتند از: چگالی و رشد بار، نیاز به ایجاد ظرفیت خالی برای بهره‌برداری در حالت اضطراری، هزینه و ساختار مدار مورد استفاده طرح و ظرفیت پست فوق توزیع مربوطه به آن، سطح ولتاژدهی بر سایر استاندارهای سرویس دهی.

سطوح ولتاژ شبكه‌های توزیع
شبكه‌های فشار متوسط عمومی در ایران با ولتاژهای 182023 كیلوولتی كار می‌كنند كه در این میان ولتاژ 20 كیلوولت رایجترین آنهاست و امروزه ایجاد و توسعه شبكه‌های فشار متوسط اساساً با ولتاژ 20 كیلو ولت صورت می‌گیرد. حتی در برخی از شهرها هم كه از قدیم ولتاژ 11 كیلوولت معمول بوده است، رفته رفته جای خود را به ولتاژ 20 كیلوولت می‌دهد. ولتاژ 33 كیلوولتی تنها در خوزستان رایج است و در ابتدا بعنوان ولتاژ برق توزیع بكار می‌رفت.

پست‌ها (استگاه‌های) توزیع
این ایستگاه‌ها در شبكه‌ برق كشور به دو صورت زمینی (نصب شده در ساختمان) و هوایی (نصب شده در هوای آزاد بر روی پایه‌های برق) رایج است. پست‌های زمینی اختصاص به محدوده داخل شهرها و بعضی از مشتركان مصارف سنگین دارد. ویژگی آنها نسبت به ایستگاههای هوایی، ظرفیت نامی بالاتر و قابلیت مانور روی شبكه از طریق تجهیزات موجود درآنهاست. در بیرون از محدوده‌های شهری، نوع رایج، پست‌های هوایی است.
ترانسفرماتورهای توزیع اغلب تا قدرت 315-400VA بصورت هوایی و از این ظرفیت به بالا زمینی و در داخل ساختمان نصب شده و مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرد.

پیكتاژ
برای انتقال انرژی الكتریكی از نقطه‌ای به نقطه دیگر لازم است كه عمل پیكتاژ صورت پذیرد. عمل پیكتاژ در واقع تعیین محل برجهای انتقال نیرو می‌باشد. در سطح ولتاژ توزیع 20kv از تیرهای بتونی به ارتفاع‌های 121315 متری و از قدرتهای مختلف 800, 600, 400 و حتی 1000 كیلوگرم نیرو استفاده می‌شود. برای عمل پیكتاژ لازم است ابتدا بازدید كلی از مسیرخط انتقال صورت پذیرد و با دیدن پست‌ و بلندی‌ها و چگونگی زمین از نظر جنس و همچنین موانع طبیعی مانند جنگل، كوه، دریا، سیل و … یك آشنایی كلی پیدا شود.
طراحی خط از دو بخش الكتریكی و مكانیكی تشكیل می‌شود. منظور از بخش الكتریكی سطح مقطه سیم از نظر قدرت عبوری و افت ولتاژ مجاز است و از نظر مكانیكی به مشخص كردن قدرت و ارتفاع تیر با توجه به قدرت كشش سیم و همچنین نوع زمین و شرایط جوی و حریم و مسائلی از این دست مربوط می‌شود.
بعد از انجام بازدید كلی اقدام به پیكتاژ می‌نمائیم. ابتدا لازمست در نقطه مناسبی از ابتدای خط تیر انتهایی قرار داده شود. سپس در نقطه شروع دوربین تئودولیت را قرار داده و آن را از نظر تعادل بر روی سه وجه تنظیم می‌نمائیم. سپس فردی كه در پشت دوربین قرار دارد، آنرا تا نقطه‌ای كه به صورت مستقیم و بدون مانع قابل دید باشد، تنظیم می‌كند و به فرد دیگری كه با او از طریق بی‌سیم در ارتباط است، علامت می‌دهد و او نیز اقدام به ژالون‌گذاری می‌كند. فاصله بین تیرهای توخطی حدود 60 الی 70 متر می‌باشد. شخصی كه پیكتاژ می‌كند، لازم است تیرها را
(بسته به عبوری یا انتهایی بودن) بر روی كاغذ ثبت كند. همچنین فاصله بین تیرها را نیز یادداشت می‌كند. در مواقعی كه موانعی چون دره، رود

خانه و … وجود دارد امكان عبور خط به شرح بالا نمی‌باشد و لازمست از آرایش دوبله و سوبله استفاده شود. (بسته به فاصله مورد نیاز) و نیز در حالتهایی كه خط به زاویه می‌رسد، لازمست زاویه خط برحسب درجه و با كمك دوربین مشخص و روی نقشه قید گردد. در مسیرهای مستقیم بعد از هر 10 تیر، لازمست كه یك تیر به صورت انتهایی قرار داده شود تا از فشار بر روی تیرهای قبلی جلوگیری گردد. همچنین در زوایا لازمست از تیرهای با قدرت كششی 600 و 800 استفاده شود. آرایش فازها نیز با توجه به طراحی می‌تواند جناقی یا افقی در نظر گرفته شود كه این آرایش‌ها نیز بر اساس اجرایی تشخیص، علا

ئم مخصوص به خود داشته و باید در كنار نقشه این علائم قید گردد.

طراحی الكتریكی خط 20kv
منظور از طراحی الكتریكی، انتخاب سطح مقطع خط براساس توان انتقالی و حداكثر افت ولتاژ مجاز می‌باشد. به عبارت دیگر یك هادی الكتریكی پس از آنكه از نظر عبوردادن جریان الكتریكی مورد نیاز یك ناحیه مورد تایید قرار گرفت، باید از نظر افت ولتاژ مجاز نیز مورد بررسی قرار گیرد. در جدول زیر مقادیر افت ولتاژهای مجاز آورده شده است:

حداكثر افت ولتاژ (به درصد) ولتاژ نامی و وضعیت شبكه
شبكه روستایی شبكه شهری
4%
4%
3%
1% 2%
4%
3%
1% شبكه توزیع 20kv
پست توزیع 20-04kv
شبكه توزیع 400 kv
انشعابات مشتركین
بنابراین برای محاسبه افت ولتاژ را داده فرض می‌كنیم و مقطع هادی را محاسبه می‌نمائیم (برای مسیرهای طولانی)، و یا مقطع سیم را با توج

ه به شدت جریان مجاز مورد نیاز و شدت جریان مجاز هادی انتخاب می‌نمائیم و افت فشار را محاسبه می‌كنیم (برای مسیرهای كوتاه).

برای محاسبه افت ولتاژ در صورتیكه مقدار مقاومت و راكتانس مورد احتیاج باشد‌، می‌توان از راه حل زیر بهره‌ برد:

مشخات بكاررفته شده در خطوط هوائی 20kv بایستی با گونه‌ای باشد كه علاوه بر وسایل الكتریكی مورد نیاز استقامت مكانیكی مناسب را نیز داشته باشهای هوایی بكاررفته در سیستم‌های توزیع هوائی، اغلب از جنس آلومینیوم می‌باشند كه در صفحه‌ی بعد جدول مربوط به مشخصات این هادی‌ها آورده شده است:

طراحی مكانیكی خط
هر خط انتقال انرژی علاوه بر داشتن مشخصات لازم برای پایداری الكتریكی باید دارای یك سری مشخصات مكانیكی نیز باشد تا در تمام شرایط هوایی، پایداری مكانیكی خود را حفظ كند.
با توجه به مشخصات پایه‌های بتونی استاندارد شده شبكه 20kv ایران كه از نوع پایه‌های بتونی مقطع H شكل و گرد می‌باشند و به لحاظ قدرت كششی محدود این پایه‌ها لازم است در طراحی مقدار كششی سیم هادی نیز ضریب اطمینانی برای پایه‌های بتونی در بدترین شرایط جوی در نظر گرفته شود. از طرف دیگر با توجه به مشخص و ثابت بودن ارتفاع پایه‌ها (به میزان 12 و حداكثر 15 متر) فاصله‌گذاری بین پایه‌ها در عوارض مختلف زمین پروفیل طولی خط استخراج شده است (معمولاً پایه‌های 12 متر با اسپن متوسط 15 متر طراحی مدنظر قرار می‌گیرد).
در طراحی مكانیكی خط با استفاده از مسیریابی بهینه جهت احداث خطوط 20kv هوایی، كلیه جوانب اقتصادی، مشكلات حریم خطوط هوایی و استقامت مكانیكی پایه‌ها مد نظر قرار می‌گیرد. لذا بعد از انجام نقشه‌برداری و پیكتاژ مسیر، ارتفاع و قدرت كششی پایه‌ها با استفاده از اسپن‌ها و فاصله‌های مجاز هادی‌ها از زمین در گرمترین روز

سال محاسبه می‌شودلازم به ذكر است كه كلیه فواصل جهت حریم‌ها بایستی با درنظرگرفتن استاندارد وزارت نیرو رعایت گردد.

انتخاب قدرت كششی پایه‌های بتونی
نیروهایی كه در صفحه قائم بر پایه وارد می‌شوند، ناشی از برآیند نیروهای كششی سیم‌ها در دو طرف پایه می‌باشد. نیروی وارد شده بر سیم نیز شامل بر روی وزن سیم، نیروی وزن یخ و فشار باد (شامل نیروی وارد بر پایه، مقره و سیم) خواهد بود. در پایه‌های توخطی برآیند نیروهایی كششی سیم در پایه نقطه مولفه قائم دارد، ولی پایه‌های زاویه این نیرو مولفه افقی نیز خواهد داشت.
انتخاب مناسب پایه به لحاظ جنبه فنی و اقتصادی حائز اهمیت می‌باشد. اصولاً بعد از تشكیل جداول بارگذاری و درنظرگرفتن ماكزیمم كشش ایجاد شده در بدترین شرایط و مشخص شدن اسپن و رعایت حداكثر تنش الكتریكی، تحمل و قدرت كششی پایه‌ها بر حسب كیلوگرم نیرو (kgF) محاسبه می‌گردد. در این طرح با توجه به محدود بودن ارتفاع پایه‌ها، فاصله‌ها و قدرت كششی پایه‌ها برای عوارض مختلف زمین فرق می‌كند. ولی برای اسپن‌ها معادل طراحی (65m) در زمینهای مسطح می‌تواند محاسبه گردد. بدیهی است پایه‌های قرارگرفته در زوایای بزرگتر از 6 الی 10 درجه با توجه به شرایط خاص خود و براساس میزان زاویه انحراف خط می‌باشد.
پایه‌های بتونی مورد استفاده شبكه‌های توزیع برق ایران توسط وزارت نیرو گردیده كه قدرت‌های موجود در آنها برحسب كیلوگرم نیرو به شرح ذیل است:
1200 – 1000 – 800 – 600 – 400 – 200
جدول تست استقامت مكانیكی برای تیرهای 12mm2 بصورت زیر می‌باشد:
ارتفاع (m) قدرت اسمی (kgF) قدرت و مرحله كششی (kgF) مقاومت نهایی (kgF) حداكثر نیروی ارتجاعی اعمال شده (kgF)
12 200 300 600 100 96.5

12 400 600 1200 200 993
12 600 900 1500 300 2895
12 800 1200 2000 400 386
12 1200 1800 3000 600 579

در جدول فوق قدرت اسمی و ارتجاعی تیرها و حداكثر نیروی كششی وارد از طرف سیم به تیر نشان داده شده است. لازم به توضیح است در انتخاب پایه‌های بتونی قدرت ارتجاعی پایه‌ها برای حالتهایی مدنظر گرفته شده است

كه نیروی كشش وارده از طرف سیم‌های هوایی برتیرهای بتونی موقتی و گذارا باشد. مانند شرایط حداكثر طوفانی اما در شرایط یخبندان شدید روی سیم‌ها چون نیروهای ناشی از بارگذاری ممكن است چندین ساعت ادامه یابد، قدرت اسمی تیرها مدنظر خواهد بود.

قدرت وارده برتیرهای توخطی (مماسی)
پایه‌های خطی (مماسی) مولفه قائم برآیند كششی در دوطرف پایه سوار بوده و مولفه افقی برآیند كششی سیم در دوطرف پایه مماسی تقریباً صفر بود، ولی نیروی ناشی از بار بر روی سیم و پایه توخطی قابل محاسبه خواهد بود. با توجه به حداكثر سرعت باد منطقه (40km/s) كه متعادل فشار باد 100kg/m2 می‌باشد، می‌توان كل نیروی افقی را كه باد از طریق پایه، سیم و مقره به تیر وارد می‌كند محاسبه و در انتخاب پایه مورد، استفاده قرار داد. رابطه كلی به شرح زیر است:
نیروی باد روی مقره + نیروی باد روی سیم + فشار باد بر روی پایه = كل نیروی باد
WH = (h/H) WP + WHT + WS
WH = (h/H)(ksv) + (SW * WWXP + (PWXL * dj)

S
K

V
Sw
Ww
Pw
L
d
j سطح باد خود پایه بتونی
ضریبی كه بستگی به سطح باد خود دارد. (مقطع دایره k=0.0625 و مقطع تخت k=0.0812
سرعت باد (km/h)
اسپن بادگیر
حداكثر نیروی باد روی یك متر از طول سیم
طول زنجیر مثقره
قطر مقره

ضریب فضای خالی بین مقره
نیرو در مركز ثقل پایه وارد می‌شود. لذا اگر فاصله مركز ثقل از زمین (h) فرض شود، نیروی وارده به خط نگهدارنده (كنسول) واقع در 60 cm پایین‌تر از راس تیر در این طرح خواهد بود. لذا از ارتفاع كل پایه (H) نگهدارنده نیروی باد با ضریب h/H وارد می‌شود.
به پایه‌های زاویه نیروی دیگری علاوه بر موارد فوق به شرح زیر اضافه می‌گردد كه بایستی برحسب مقدار زاویه قدرت تیر موردنظر انتخاب گردد.

Ra = 2Hsin/2
محاسبه فلش و كشش
در اجرای خطوط هوایی 20kv كه ارتفاع متوسط پایه‌ها 12m و سطح مقطع سیم‌ها بالاتر از 120mm2 و فاصله بین پایه‌ها 60 الی 80 متر باشد، در شرایطی كه سطح زمین هموار باشد، رابطه بین كشش و فلش سیم وجود دارد:
F = (S2) / 8a = ws2 / 8H
F: فلش (شكم)
W: وزن واحد طول سیم
S: فاصله پایه‌ها (اسپن‌ها)
H: كشش سیم
a: پارامتر خطا به نسبت H/W هادی می‌باشد.

هرچه‌قدر كشش سیم بیشتر

باشد، فلش كم شده و هرچه قدر كش كم باشد، فلش بیشتر می‌شود. مقدار كشش محدود به حداكثر كشش مجاز سیم در بدترین شرایط آب و هوایی با ضریب اطمینان خود می‌باشد. كم بودن فلش نیز باعث نزدیكی هادی به زمین در گرمترین دما در شرایط بهره‌برداری خواهد شد. لذا با تغییر دادن سه عامل: فاصله بین پایه‌ها (اسپن)، كشش سیم و فلش آن و كنترل آنها باید مهمترین طرح استخراج گردد. بعنوان مثال در شرایطی كه عوارض زمین اجازه دهد، مانند دره‌ها، می‌توان كشش سیم را كم نمود و با بیشترشد

ن فلش سیم، فاصله بین پایه‌ها را بیشتر نمود و این افزایش تا جایی امكان‌پذیر می‌باشد كه اولاً فاصله مجاز سیم از زمین رعایت گردد، ثانیاً در شرایط بارسنگین پایه‌ها تحمل نیروهای وارده از سیم را داشته باشند.

محاسبه فاصله هادی‌ها از همدیگر
طبق استاندارد VDE رابطه‌ای بین حداقل فاصله فازها (PC) در وسط زمین و ماكزیمم فلش سیم (D) در حداكثر درجه حرارت وجود دارد كه در شرایطی مثل بادهای شدید و نوسانات ناشی از آزادشدن برف و یخ از روی سیم، نباید سبب كم شدن فاصله‌ فازها در وسط اسپن و برخورد سیم‌ها در وسط دوپایه‌ گردد.

فاصله هادی‌ها از همدیگر طبق رابطه زیر قابل محاسبه است:

Pc: فاصله هادی‌ها ار همدیگر
L: طول زنجیر مقره به متر
Ue: ولتاژ خط برحسب كیلووات
Ke: ضریب ثابت براساس نوع آرایش كنسول و فاصله سیم‌ها و نوع سیم انتخابی در هر فاز كه برای آرایش افقی Ke=0.6 و برای مثلثی Ke=0.62 است.
F: فلش سیم
با در نظر گرفتن فلش سیم در حدود 265m و طول زنجیره مقره 2 تایی به میزان L=0.45m حداقل فاصله افقی بین‌ هادی‌ها عبارت است از:

حفاظت شبكه‌های توزیع
تنظیم سیستم‌های خفاظتی در شبكه‌های توزیع بدلیل اهمیت تامین مصرف‌كننده‌ها از یكسو و از سوی دیگر بعلت گستردگی و وقوع مانورهای زیاد آنها می‌بایست با دقت زیاد صورت گیرد. در این راستا مهندسین با استفاده از اطلاعات شبكه و مصرف‌كننده (جریان‌های نامی، جریان‌های اتصال كوتاه، قدرت نامی دستگا‌ه‌ها و … ) و با درنظر گرفتن وضعیت‌های مختلف سیستم نهایی رله‌ها و سیستم‌های حفاظتی را انجام دهد.

مشخصات سیستم‌های حفاظتی:
1 تشخیص عیب یا خطا را بتواند انجام دهد.
2 فقط در مقابل خطا حساس باشد.
3 دارای سرعت و دقت عملكرد مناسب باشد.
4 منطقه‌ای را كه خطا در آن اتفاق افتاده از شبكه ایزوله كند.
5 دارای پشتیبان حفاظتی مناسب باشد.
6 از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشد.

سیستم‌های حفاظتی
فیوزها:
در میان وسایلی كه برای حفاظت ت

جهیزات الكتریكی بكار می‌روند، فیوز جایگاه خاص،‌ بخصوص در ولتاژهای فشار ضعیف (زیر 100 ولت) دارد و بدلیل قیمت ارزان، سادگی ساختمان و مكانیزم قطع كاربرد زیادی نسبت به رله‌های دیگر در حفاظت تجهیزات پست‌ها و تابلوهای توزیع برق دارد.
رابطه حاكم برعملكرد فیوز:

Po: مقاومت مخصوص سیم فیوز د دمای مختلف
: ِضریب افزایش مقاومت مخصوص
m: چگالی (g/mm)
C: گرمای ویژه فیوز
Tm: دمای مقطع ذوب سیم فیوز
To: دمای سیم فیوز در حالت عادی
S: سطح مقطع فیوز
i: جریان عبوری از سیم فیوز
Tpie: زمانی كه احتیاج است تا سیم فیوز، به دمای ذوب خود برسد.
زمان عملكرد براساس رابطه زیر قابل محاسبه است:
tcperation= tpre + tare
tarc: مدت زمانی است كه جرقه وجود دارد.
در زمان های فوق كه tpre>0.15 و tpre>>tarc می‌باشد، می‌توان topc = tpre در نظر گرفت.
پارامترهای انتخاب فیوز:
1 جریان بار الف: جریان دائمی ب: جریان گذرا
2 خاصیت محدود كنندگی جریان اتصال كوتاه
تقسیم‌بندی فوزها برحسب كلاس كار
كلاس g: فیوزهای عمومی (محدوده كار كافی )كه بطور مداوم باندازه جریان نامی‌شان حمل می‌كنند و قادرند جریان‌ها را از كمترین تعداد ذوب‌كننده تا ظرفیت قطع‌كنندگی نامیِ‌شان قطع كنند.
كلاس a: فیوزهای اختصاصی (محدوده كار جزئی )كه قادرند فقط جریان‌های بالاتر از یك ضریب مشخص از جریان نامی‌شان را قطع كنند.

حروف نشان‌دهنده كار

برد فیوزها:
L: حفاظت خط M: حفاظت موتور R: حفاظت یكسوكننده‌ها
رله‌های اضافه‌بار:
رله‌های فوق مسئولیت حفاط تراس را در مقابل اضافه جریان بمدت طولانی‌تر نسبت به زمان اتصال كوتاه بعهده دارند. انتخاب نوع رله و Setting آن بستگی به نوع ترنس و بار آن دارد.
رله‌های پرایمر:

رله‌های فوق دارای تنظیم جریانی و زمانی می‌باشند و مستقیماً در اولیه كلیدهای تغذیه ترانسها و بارها و در روی شین‌های 20kv نصب می‌شوند. به همین جهت هنگام تعمیر رله باید تمام شین‌های مربوطه بی‌برق گردند.
انواع فیوزهای فشار قوی بالاتر از 1000v:
الف: نوع كات اوت (Cat out Fuse)
ب: نوع استوانه‌ای (Power Fuse)
فیوزهای كات اوت كه در خطوط هوائی روی تیرها و در ورودی ترانسفورماتورهای توزیع نصب می‌شوند متشكل از یك لوله عایق می‌باشد كه عنصر ذوب شونده داخل آن قرار گرفته است. دربعضی از انواع یك طرفه لوله عایقی بسته است و در بعد دیگر، دو طرف لوله عایق باز است. زمانیكه فیوز لینك در اثر جریان زیاد می‌سوزد و قوس به وجود می‌آید، فشار حاصله قوس باعث می‌شود كه به طرف دو انتها شود و بدین ترتیب قوس خفه می‌شود. بمنظور سرعت بخشیدن به قطع قوس، فیوز لینك توسط مكانیزم خاصی تحت نیروی كششی فنر قرار دارد و در صورت سوختن و قطع فیوز لینك نیروی فنر باعث جدایی سریع دو قسمت‌ آزادشده فوز لینك می‌شود و قوس زودتر خفه می‌شود.
فیوزهای كات اوت در جریان‌های اتصال كوتاه شدید خوب عمل می‌كنند و معمولاً در حفاظت خطوط هوائی كاربرد دارند و به خاطر جلوگیری از وقوع قوس خارجی فاصله بین فازها بیشتر پیش‌بینی می‌شود.
با توجه به اینكه در شرایط سوختن فیوز لینك سطح داخلی دیواره از مواد كربنی پوشیده میِ‌شود و به منظور جلوگیری از جریان‌های نشتی پس از قطع فیوز لینك، مكانیزم كات اوت طوری است كه پس از قطع فیوز لینك، لوله عایقی كه از كنتاكت‌های اتصال جدار جلوگیری شود و این كار توسط نیروی فنر كه در شرایط عادی برای نگه داشتن فیوز لینك تحت تنش معینی پیش‌بینی شده، انجام می‌شود و وقتی لوله عایقی

از كنتاكت بالایی جدا شده تحت نیروی وزن خود لولای كنتاكت پایین آویزان می‌ماند.
فیوزهای نوع استوانه‌ای (Power Fuse)
این نوع فیوزها برای حفاظت كابل‌های فشارمتوسط، تاسیسات الكتریكی، ژنراتورهای با ظرفیت كمتر و ترانسفورماتورها استفاده می‌شود. همراه با سكسیونرهای قابل قطع و وصل بار در فیدرهای 20kv كاربرد دارد و ویژگی آن ها این است كه وقتی فیوز یك فاز می‌سوزد باعث می‌شود كه توسط ضامن پیش‌بینی شده در محل كنتاكت به مدار الكتریكی فعال شده و هر فاز را قطع كند. (سكسیونر قابل قطع و وصل زیر بار توسط مكانیزم مذكور قطع می‌شود.) و هر سه فاز قطع می‌شود. این فیوزها در ردیف ولتاژ تا 33kv و قدرت قطع بیشتر از ظرفیت فیوزهای كات اوت استفاده می‌شود.

موارد كاربرد این نوع فیوزها عبارتند از:
1 در جریان‌های خیلی بالا
2 در جریان‌های نامی با مقادیر بالا
3 حوزه وسیع كاربرد، به طوریكه علاوه بر شبكه توزیع ممكن است در شبكه‌های فوق توزیع تیز استفاده شود.
4 معمولاً برای نصب در تاسیسات الكتریكی و در كنار تجهیزات الكتریكی پیش‌بینی می‌شود.
انواع فیوزهای فشار ضعیف:
1 فیوز چاقویی
2 فیوز فشار ضعیف H.R.C

3 فیوز اتوماتیك

روشهای تنظیم ولتاژ در شبكه توزیع:
برای تنظیم ولتاژ، چندین روش متداول است كه در نقاط مختلف سیستم توزیع می‌تواند بكاربرده شود. یعنی از این روش‌ها ولتاژ را در ابت

دای فیدر با تغییرات بار تنظیم می‌كند و پروفیل ولتاژ را در طول فیدرها، كه باری و یا رینگ در محدوده مجاز نگه می‌دارد، در بعضی روشهای دیگر، امپدانس بین منبع و بار را كاهش می‌دهد تا دامنه تغییرات ولتاژ محدود نمایند. هر روشی دارای مشخصه خاص خود می‌باشد كه مقدار بهبود ولتاژ و هزینه ولتاژ برای هر ولت و انعطاف‌پذیری آن را نشان می‌دهد. روشهای تنظیم ولتاژ رایج در شبكه توزیع بطور مختصر شرح داده می‌شود:
تنظیم ولتاژ در پست‌های 63/20kv طرح اقتصادی سیستم‌های توزیع معمولاً تنظیم ولتاژ در پست‌ها را دربر دارد. این تنظیم توسط تیپ‌های قابل تغییر زیر بار (OLTC) به همراه سیستم‌های تنظیم كننده دیگر در طرف شار ضعیف ترانس دو ماشین یا مستقیماً در ابتدای فیدرهای خروجی قرار می‌گیرند. لزوم یك سیستم تنظیم كننده ولتاژ در پست‌های 63/20kv به خاطر آنست كه از اثر تغییرات ولتاژ ورودی پست در فیدرهای خروجی جلوگیری شود. چنانچه دامنه تغییرات ولتاژ برای اختلاف بین سرویس‌های مشتركین و خروجی پست ترانس باشد، تنظیم‌كننده پست قابلیت كاهش افت ولتاژ را در موقع پیك به حد مجاز نمودن آن خواهد داشت.

نصب خازن موازی در انتهای فیدر
نصب خازن موازی دوتا شین 20kv و تزریق بار راكتیو، متناسب با ولتاژ می‌باشد. خازن‌های نصب شده دوتا شین 20kv معمولاً دارای قدرت زیا

د و چندوضعیتی می‌باشند. این خازن‌ها مجموعه‌ای سه فاز از بانك‌های، خازنی كوچكتر از واحدهای 50,100 و یا 25 كیلو وات ساخته شده و ظرفیت كل آنها تا چند MVAR می‌رسد كه معمولاً در مدار معادله اهمی داده می‌شوند. مرحله یك پله 2 یا 3 درصدی از تنظیم ولتاژ را انجام می‌دهد.

افزایش سطح مقطع فیدرها
یكی از روشهای اساسی كاهش افت ولتاژ در شبكه‌های دارای بار زیاد، افزایش سطح مقطع هادی‌ها می‌باشد كه باعث كاهش امپدانس بین منبع و مصرف‌كننده‌ می‌گردد و بنابراین افت ولتاژ كاهش می‌دهد، اما این روش در زمره‌ی گرا

نبهاترین روشها می‌باشد كه در مناطق شهری با رشد سریع‌ مصرف و فیدرهای كوتاه می‌تواند جمع گردد.

ایجاد تعادل بار روی فیدرها
یكی از كم‌خرج‌ترین روشهای تنظیم ولتاژ روی فیدرها، ایجاد تعادل بار شبكه‌ توزیع اولیه و بخصوص ثانویه است، بطوریكه از هرسه فاز یك فیدر، جریان‌های مساوی در طول فیدر گرفته شود. علاوه افت زیاد، تنظیم شدن یك فیدر نامتعادل، تلفات توان نیز در فیدر نامتعادل بیشتر می‌باشد. همچنین ممكن است ظرفیت‌ ترانسها و وسایل دیگر شبكه اگر اضافه بار یك فاز قبل از ظرفیت نامی خود به حدغیر مجاز برسد و استفاده اقتصادی از اجزاء شبكه در طول فیدر صورت گیرد و نه از خروجی فیدر از پست ناچیز در غیر اینصورت عدم تعادل در قسمتهای مختلف فیدر ممكن است عدم تعادل ولتاژ بوده تنظیم شدن ولتاژ را به همراه داشته باشد.

انتقال بار روی فیدرهای جدید

با افزایش تعداد فیدرهایی كه یك منطقه را تغذیه می‌كنند بارفیدر كاهش می‌یابد و در نتیجه افت ولتاژ روی هر یك از آنها كمتر خواهد شد. این روش در مناطقی كه دارای رشد سریع بار هستند، بسیار مناسب است، ولی از روشهای گران قیمت تنظیم ولتاژ می‌باشد. در طراحی شبكه‌های توزیع باید پیش‌بینی گسترش بار را نمود و در نظر گرفتن آن، تعدادی فیدر رزرو را در نظر گرفت.

استفاده از خازن‌های موازی در طول فیدرها
این روش یكی از معمول‌ترین و كم‌خرج‌ترین روشهای تنظیم ولتاژ می‌باشد كه بعلت آنكه بهبود ضریب توزیع شبكه همراه است. مزایای ان دوطرفه می‌باشد و اگر به صورت خازن ثابت استفاده گردد، مناسب نیست و تنظیم ولتاژ بخوبی انجام خواهد نشد و بهتر است به صورت خازن‌های سوئیچ‌ شونده طراحی گردد تا در بارهای مختلف بازده‌های ولتاژی یا زمانی بتواند مقدار خازن را بطور پله‌ای وارد مدار نمود، بطوریكه پروفیل ولتاژ در حد مجاز و مناسب باقی بماند.

مقدمه
یک شبكه انتقال بطور کلی به ما امکان می دهد تا بوسیله خطوط و کابلهای انرژی الکتریکی تولید شده را از محل تولید تا نقطه مصرف برسانیم.
با گذشت زمان سیستم های مختلفی برای انتقال انرژی بکار گرفته است که می توان آنها را از لحاظ نوع مدار سیستم، جریان و وسایل را مورد نیاز را طبقه بندی کرد.

سیستم های جریان

در حال حاضر برای انتقال انرژی الکتریکی از سه سیستم جریان استفاده می شود که عبارتند از:
سیستم سه فاز: این سه سیستم ممکن است دارای خطوط سه سیمه یا چهار سیمه باشد.
الف: خطوط سه سیمه: این خطوط در فاز متقارن ZR = ZS = ZT و در ولتاژهای متوسط زیاد مورد استفاده قرار می گیرد.
ب: خطوط چهارسیمه: درباره انتقال و ولتاژهای ضعیف از خطوط چهارسیمه استفاده می شود.

سیستم جریان متناوب: امروزه از سیستمهای جریان متناوب فقط در دو مورد استفاده می کنند:
الف: برای تغذیه وسایل برقی خانگی. وسایل صنعتی و روشنایی که معمولاً به صورت قسمتی از سیستم سه فاز مورد استفاده قرار می گیرد.
50HZ, 220V, 380V
ب: در تغذیه قطارهای برقی با فرکانس های مختلف (25HZ, 50HZ, 16.2/6HZ )

سیستم جریان مستقیم
در اواخر دهه سوم قرن بیستم، دو طریق برای انتقال انرژی به وسیله جریان مستقیم رواج پیدا کرد. یکی بوسیله یکسوکننده با فشار زیاد (از فارکس) و دیگری بوسیله استفاده از یکسوکننده های جیوه‌ای. این طرح نخستین بار در سال 1942 با ولتاژ 80KV و قدرت 16MV و طول 5KM مورد بهره برداری قرار گرفت. در همان سال کشورهای آلمان، سوئد، سوئیس و آمریکا در شبکه های انتقال از یکسوکننده جیوه‌ای استفاده کردند.
در دهه اخیر با کشف نیمه هادی ها و ساختن تریستورها از این نوع یکسوکننده ها نیز استفاده می گردد.
مزایای سیستم انتقال جریان مستقیم
الف: بررسی مسائل پایداری ضروری نخواهد بود.
ب: از زمین می توان به عنوان خط برگشت استفاده نمود.
ج: پیوست شبکه های سه فاز با ف

رکانسهای مختلف بوسیله سیستم جریان مستقیم امکان پذیر است. بدون اینکه قدرت شبکه افزایش یابد به سهولت می توان شبکه ها را بسط و توسعه داد.
د: کابلهای جریان مستقیم ارزانتر است و برای مسافت هی طولانی پست‌های وسط طراحی احتیاجی نیست.

محاسبات هر شبکه به کمک مدار معادل آن استفاده می شود. برای این منظور باید در مرحله نخست عناصر تشکیل دهنده مدار معادل خط را مورد بررسی قرار داد. در اثر عبور جریانهای متناوب از هادی های موادی در هر یک از آنها ولتاژهای خودالقائی و القای متقابل ایجاد می گردد. ضریب این ولتاژ القا شده را با L1 نمایش دهند.
هادی های موازی بعلت وجود اختلاف سطح و بار الکتریکی بین آنها به صورت هادی با ظرفیت عمل می کند.
هنگام عبور جریان از هر هادی مقداری از انرژی انتقال داده شده به انرژی حراری تبدیل می شود و به هدر می رود. این تلفات ناشی از مقاومت اهمی RL در مسیر جریان می باشد. در نتیجه عبور جریان نفوذی بسیار کم از عایق بین هادی ها و بسبب اثرات کرونا، تلفاتی بوجود می آید که آن را مدار معادل با GL مشخص می نمایند.
عناصر مزبور طوری در مدار معادل قرار داده می شوند که عملکرد آن همانند عملکرد خط انتقال انرژی باشد. شکل بالا مدار تک خطی یک خط انتقال و همچنین مدار معادل تک فازی آن را نشان می دهد.

هادی های خطوط انتقال
هادی های خطوط انتقال فشار قوی (هوایی و کابل) باد مقاطع بزرگتر از 10mm2 را بشکل طنابهای سیمی می سازند. جنس اسپن هادی ها از مس و آلومینیوم و در خطوط هوایی از مس، آلومینیوم و آلداری (آلیاژ آلومینیوم، سیلیسیم و آلومینیوم ) انتخاب می شود. طناب سیمی از یک هسته مرکزی تک رشته ای و تعداد دیگری سیم با مقاطع مساوی که روی آن به هم تابیده می شود، تشکیل یافته است.
در خطوط هوایی از دو نوع هادی طنابی

استفاده می شود. در نوع اول آنکه تمام رشته ها از یک جنس و در نوع دوم رشته از جنس های مختلف است. مهمترین نوع دوم هادی، طنابی فولاد _ آلومینیوم است و این هادی از چند رشته سیم فولادی که روی آنها رشته های متعدد آلومینیومی قرار دارد، تشكیل می شود. به دلیل کم بودن مقاومت مخصوص آلومینیوم جریان بیشتر از رشته های آلومینیومی می گذرد. در هادی های فولاد- آلومینیومی هم سطح مقطع آلومینیوم و هم سطح مقطع فولاد را مشخص می نماید.

کابل های فشار قوی
نوع ساختمان: ضوابط ساختمانی کابلها متناسب با شرایط محیطی و تحمل الکتریکی آنها می باشد. شرایط محیطی ضوابطی را جهت ساختمان جدا حفاظتی و سلاح کابل مشخص می نماید، در صورتیکه تحمل الکتریکی قطر عایق و نوع پوشش را مطرح می سازد.
برحسب کیفیت میدان الکتریکی دو نوع کابل وجود دارد: یکی کابل با میدان الکتریکی غیررادیال مثل کابلهای کمربندی و دیگری کابل با میدان الکتریکی رادیال.
متناسب با جنس عایق و مقدار ولتاژ نامی آن در کابلهای با میدان الکتریکی رادیال طبقات هادی اضافی روی عایق قرار داد تا تلفات کروما بی

ن هادی و عایق و همچنین بین عایق و روکش فلزی کاهش یابد. طبق ضوابط VDE آلمان، کابلهای فشار قوی معمولاً در شبکه های سه فازی که مرکز ستاره آن زمین نشده است، مورد استفاده قرار می گیرد. عایق بین هادی و روکش فلزی نیز طوری انتخاب شده که کابل در حالت اتصال زمین نیز صدمه‌ای نمی بیند و می تواند ساعت‌ها مورد استفاده قرار گیرد. انتخاب كابلها با توجه به ولتاژ نامی الزامات عملی و دیدگاه های اقتصادی انجام می‌گیرد.
هادی های کابلها می توانند یک رشته ای (e)، چند رشته ای (m)، مدور (r) و یا بمنظور استفاده بهتر از محیط، غیرمدور (s) باشد.

برای دریافت اینجا کلیک کنید