دیاگرام های مهم بخش تولید انرژی الکتریکی:

انرژی الکتریکی در نیروگاه‌ها (نیروگاه‌های مقیاس بزرگ و اغلب با سوخت‌های فسیلی) معمولا با ولتاژ فشار متوسط تولید شده و پس از تبدیل به ولتاژ فشار قوی، به خطوط انتقال تزریق می‌گردد. همان گونه که استحضار دارید، هدف از طراحی و اجرای پست‌ها و خطوط فشار قوی، انتقال توان الکتریکی با مقادیر بالا در مسافت‌های طولانی است.

در پروسه‌ی تولید و انتقال انرژی الکتریکی، دیاگرام‌های مختلفی از نیروگاه‌ها، شبکه‌ها و پست‌ها ترسیم می‌شود. برخی از این دیاگرام‌ها مختص یک پلن بوده و برخی دیگر به صورت مشترک هستند. در تصویر زیر دیاگرام پست و خطوط به صورت GIS را مشاهده می کنید.

تولید:

طراحی دیاگرام‌های الکتریکی و غیر الکتریکی بخش تولید مربوط به تعیین نوع نیروگاه، توان مورد نیاز، مکان یابی، تعداد واحد‌های تولید کننده‌ی توان، محل و آرایش اتصال آن‌ها، سیستم‌های حفاظتی، کنترل، مانیتورینگ و غیره می‌شوند. این دیاگرام‌ها با توجه به نوع نیروگاه و مقیاس آن می‌توانند متفاوت باشند. به عنوان مثال تجهیزات به کار رفته در یک نیروگاه مقیاس کوچک در مقایسه با یک نیروگاه سیکل ترکیبی چند صد مگاواتی بسیار متفاوت خواهد بود. به صورت کلی این تجهیزات شامل ادوات تولید، حفاظت، کنترل و اتصال به شبکه‌ می‌شوند که در ادامه به صورت مختصر بررسی شده اند. در تصویر زیر آرایش قرارگیری واحدها در یک نیروگاه گازی را مشاهده کنید.

نیاز سنجی اولین قدم در طراحی هر پروژه از جمله احداث نیروگاه یا واحد‌های تولید انرژی الکتریکی است. در این مرحله باید مشخص کنیم که نیروگاه در کجا، با چه توان و با چه سوختی احداث شود. تمام این مراحل با توجه به مسائل اقتصادی، توسعه‌های بعدی، محیط زیست، پایداری شبکه، دسترسی به منابع، سوخت، امنیت و … انجام خواهد شد.

واحد‌های تولید را می‌توان از نظر میزان توان و نوع اتصال به شبکههای الکتریکی، در چهار گروه زیر دسته بندی کرد:

  1. تولید کننده با مقیاس کوچک و مستقل (این واحدها برای تامین برق یک قسمت مشخص مانند یک کارخانه یا شهر استفاده می‌شوند) از شبکه‌های الکتریکی مانند دیزل ژنراتورها
  2. تولید کننده با مقیاس کوچک و متصل (این واحدها به صورت پارالل با شبکه و واحدهای دیگر کار می‌کنند) به شبکه‌های الکتریکی مانند انواع G
  3. تولید کننده با مقیاس بزرگ و مستقل از شبکه‌های الکتریکی مانند توربین‌های گازی
  4. تولید کننده با مقیاس بزرگ و متصل به شبکه‌های الکتریکی مانند انواع نیروگاه حرارتی، سیکل ترکیبی، اتمی و …

مقایس نیروگاه و روش اتصال آن به شبکه‌های الکتریکی، با منبع یا سوخت اولیه در آن ارتباط مستقیم دارد. به عنوان مثال امروزه در نیروگاه‌های مقایس کوچک از منابع تجدید پذیر و در نیروگاه‌های بزرگ از منابع فسیلی و اتمی استفاده می‌شود. باتوجه به سوخت، توان و روش اتصال یک نیروگاه یا واحد تولید، باید محل قرارگیری آن را به بهترین شکل مشخص کنیم. در تعیین محل احداث تاسیسات، المان‌های زیادی از جمله شبکه‌های الکتریکی، پست‌های موجود، محل قرارگیری بار، منابع سوختی یا ورودی اولیه، دسترسی، امنیت و … اهمیت پیدا می‌کند.
جهت بررسی تمام موارد ذکر شده و تصمیم گیری صحیح، از انواع سامانه‌های اطلاعات جغرافیایی یا G.I.S استفاده می‌شود. این دیاگرام‌ها توسط شرکت‌های دولتی مختلف و از تاسیسات موجود یا در حال بهره‌برداری تهیه می‌شوند. به عنوان مثال تمام تاسیسات آب، گاز، نفت، برق، مخابرات و … دارای سامانه‌های اطلاعات جغرافیایی هستند که در بسترهای مختلف طراحی، ترسیم و به روز رسانی می‌شوند.
اطلاعات موجود در سامانه‌های جغرافیایی را می‌توان به دو بخش ثابت و پویا تقسیم کرد. اطلاعات ثابت از جمله نوع تجهیزات، ارتباط الکتریکی، محل قرارگیری آن‌ها و … توسط انسان و با توجه به علائم استاندارد و مختصات در سامانه قرار داده می‌شود. این کار یک دید کلی از تاسیسات موجود ارائه کرده و در برنامه‌های سرویس و نگهداری، توسعه، احداث و … استفاده می‌شود.
علاوه بر این اطلاعات، می‌توان ارتباط‌های سیستمی بیشتری در سامانه‌های اطلاعات جغرافیایی ایجاد کرده و از آن‌ها در کنترل و راهبری تاسیسات نیز استفاده کرد. به عنوان مثال می‌توان انواع بانک‌های اطلاعاتی مانند برنامه‌های سرویس و نگهداری، کاتالوگ‌ها، دیاگرام‌های تک‌خطی، تعداد و نوع خطاهای قبلی، وایرینگ و یا انواع اطلاعات لحظه‌ای مانند کمیت‌های الکتریکی، موقعیت خودروها، رخ‌دادهای فعلی و … را به یک سامانه متصل کرد.

در تصویر زیر، دیاگرام موقعیت جغرافیایی پست‌ها و خطوط انتقال با ولتاژهای مختلف را مشاهده می‌کنید. استفاده از این دیاگرام به همراه دیاگرام‌های تاسیسات سوخت رسانی، جاده‌ها و … در انتخاب محل احداث یک نیروگاه بسیار مفید خواهد بود.

پس از انتخاب نوع نیروگاه و محل قرارگیری آن، باید یک دیاگرام تک‌خطی از تجهیزات مورد نیاز طراحی و ترسیم کرد. در این دیاگرام تعداد واحدهای تولید، بریکرها، سکسیونرها، باسبارها، ترانسفورماتورها، خطوط و روش اتصال آن‌های به یکدیگر مشخص می‌شود. در تصویر زیر، دیاگرام تک‌خطی یک نیروگاه به شکل ساده را مشاهده می‌کنید. در این دیاگرام از ۳ واحد تولید با قابلیت کار پارالل استفاده شده است. هر واحد تولید دارای یک بریکر بوده و پس از اتصال به باسبار، مجموع آن‌ها به ترانسفورماتور متصل می‌شوند.

همان گونه که استحضار دارید در دیاگرام‌های تک‌خطی (دیاگرام‌های تک‌خطی جهت ارائه‌ی یک دید کلی از تاسیسات قدرت ترسیم می‌شوند.) یا فنی از علائم خلاصه شده استفاده می‌شود. در تصویر شماره‌ی …، نمای ظاهری یک بریکر فشار ضعیف سه‌پل هوا (ACB: Ari Circut Breaker)، سیمبل استفاده شده در دیاگرام‌های مسیر جریان به صورت سه فاز و سیمبل تک‌خطی یا فنی آن را مشاهده می‌کنید.

دیاگرام‌های تک‌خطی با توجه به مقیاس و محدوده‌ی نمایش تجهیزات، می‌توانند حاوی علائم و اطلاعات متفاوتی باشند. به عنوان مثال در تصویر زیر اطلاعات بیشتری از یک واحد تولید به همراه ترانسفورماتور کمکی، برقگیرها، سکسیونرها و … ارائه شده است.

در صورتی که روی قسمت ترانسفورماتور مصرف داخلی از دیاگرام بالا متمرکز شویم، اطلاعات دقیق‌تر و جزئی‌تر خواهند شد. در تصویر زیر این نکته را مشاهده می‌کنید.

مقالات فوق برگرفته از کتاب پلن های الکتریکی، تالیف مثلث زرد است.