پست فشار قوی چیست؟

پست‌های فشارقوی از نظر تبدیل ولتاژ و یا فراهم آوردن تجهیزات کلید‌زنی می‌توانند مدل‌های مختلفی داشته باشند. به عنوان مثال یک پست که در نیروگاه احداث شده می‌تواند ولتاژ خروجی ژنراتورها را به ولتاژ انتقال افزایش داده و یک پست دیگر این ولتاژ را برای توزیع در شهرها و مراکز صنعتی کاهش دهد. در تصویر زیر پست انتقال احداث شده در فضای باز به صورت ترکیبی را مشاهده می کنید.

علاوه بر کاربری پست، نوع تجهیزات استفاده شده و محل استقرار آن‌ها نیز بسیار مهم است. از این نظر می‌توان پست‌ها را در مدل‌های عایق هوا، گازی، ترکیبی، زیر زمینی و … دسته بندی کرد. در تصویر زیر تجهیزات گازی استفاده شده در یک پست انتقال شامل سکسیونرها، بریکر و باسبار را مشاهده می‌کنید.

به صورت کلی دیاگرام‌ها در پست‌های فشار‌قوی بیشتر روی نکاتی مانند نوع پست از نظر سوئیچینگ یا مبدل، مکان یابی، نوع و آرایش تجهیزات مانند تعداد و نوع خطوط ورودی، باسبارها، کوپلاژها، ترانسفورماتورها، تعداد و نوع خطوط خروجی، محل قرارگیری فیزیکی تجهیزات، سیستم‌های حفاظتی، سیستم ارت، جبران سازی توان راکتیو، سیستم‌های تامین برق اضطراری مانند UPS، سیستم‌های مانیتورینگ، ساختمان پست، سیستم روشنایی و … متمرکز می‌شود. در ادامه برخی از این دیاگرام‌ها را مشاهده می‌کنید.

طراحی دیاگرام‌های الکتریکی مربوط به پست‌های فشارقوی با پاسخ به سوال‌های چرا، کجا و با چه خصوصیاتی آغاز می‌شود. توسعه‌ی شبکه‌ها، افزایش بار، اتصال یک نیروگاه جدید، فرسودگی تاسیسات، افزایش قابلیت پایداری، صادرات، واردات و … می‌توانند یک چرای محکم برای احداث پست‌های فشارقوی جدید و یا توسعه‌ی پست‌های قدیمی باشد.

پس از مشخص کردن نوع پست از نظر مبدل یا کلیدزنی، باید در مورد محل احداث پست نیز به دقت تحقیق شود. در نظر داشته باشید که یک اشتباه در طراحی پروژه‌های گران قیمتی مانند احداث پست، می‌توان هزینه‌های سنگینی را درپی داشته باشد. برای اینکار می‌توان سوال‌های مهمی را مطرح کرده و به آن‌ها پاسخ داد:

  • آیا تغییر در ظرفیت تجهیزات یک پست قدیمی نیاز ما را پوشش می‌دهد؟ (به عنوان مثال جایزگزینی ترانسفورماتورهای موجود با مدل‌های قدرتمند‌تر)
  • آیا می‌توان یک پست قدیمی را توسعه داد (اضافه کردن تجهیزات جدید به پست‌های در حال کار) تا شرایط کنونی و آینده را پوشش دهد؟
  • آیا در محل تاسیسات دیگر مانند نیروگاه‌ها می‌توان یک پست جدید احداث کرد؟
  • آیا با احداث یک پست سیار یا موبایل نیازهای کنونی رفع می‌شود؟
  • آیا نیاز است یک پست کاملا جدید احداث شود؟
  • آیا این پست نیاز به توسعه‌های بعدی خواهد داشت؟

در تصویر زیر نمونه‌ای از یک پست سیار یا موبایل را مشاهده می کنید.

همانند گام‌های مکان یابی در احداث نیروگاه‌ها، باید از طریق دیاگرام‌های G.I.S بهترین محل احداث پست را از نظر تاسیاست و شبکه‌های موجود، دسترسی، امنیت، توسعه‌های بعدی و … انتخاب کرد. مد نظر قرار دادن تاسیسات و بسترهای موجود؛ هزینه‌های کلی و نیاز به احداث خطوط جدید جهت اتصال را کاهش داده و در نهایت نوع تجهیزات پست را مشخص می‌کند.

محل احداث، نوع پست، سطح ولتاژ و اهمیت آن تا حد زیادی آرایش (نحوه‌ی قرارگیری تجهیزات، تعداد باسبارها، تعداد بریکرها، سکسیونر ها و …) و جزئیات تجهیزات (مدل‌های معمولی، گازی یا ترکیبی) را مشخص می‌کند.  به عنوان مثال اغلب پست‌های فشار قوی که در خارج از شهرها احداث می‌شوند از نوع عایق هوا (A.I.S: Air-Insulated Substation) یا نصب در محل‌های باز هستند.

طبق تصویر زیر، تمام این تجهیزات با فاصله‌ی بسیار زیاد از یکدیگر در فضای گسترده‌ای قرار داده می‌شوند. این گروه از پست‌ها نسبت به مدل‌های دیگر ساده و ارزان‌تر هستند ولی فضای بسیار زیادی اشتغال می‌کنند. در این تصویر نمای جانبی و بالا از یک پست ۱۱۰ کیلو ولت با آرایشIn-Line را مشاهده می کنید.

پست‌های فشار قوی تنها در بیابان‌ها قرار نداشته و در اغلب اوقات نیاز است در دل یک شهر، مراکز صنعتی و یا مراکز تجاری بسیار بزرگ نیز احداث شوند. این پست‌ها بیشتر از نوع کاهنده بوده و جهت تبدیل ولتاژ فشارقوی به فشار متوسط (این پست‌ها در ایران تحت عنوان پست‌های فوق توزیع نیز شناخته می‌شوند.) استفاده می‌شوند.

با ترکیب تجهیزات و کوچک تر کردن سایز آن‌ها، پست‌های فشرده یا ترکیبی (Mixed Technology (Compact/Hybrid)) ایجاد می‌شوند که به راحتی در محیط‌های باز اما کوچک تر قابل احداث هستند.

به عنوان مثال قرار دادن بریکر در یکی از مقره‌های ورودی سکسیونر (Side-break disconnector) ، قرار دادن بریکر و سکسیونر در یک محفظه‌ی (Dead Tank) پر از گاز یا روغن، استفاده از بریکرهای قابل جابجایی، ترکیب تجهیزات قابل نصب در فضای باز با تجهیزات گازی و … از روش‌های کوچک‌تر کردن ابعاد تجهیزات قابل نصب در فضای باز است. در تصویر یک بریکر Dead Tank را مشاهده می کنید.

با کوچک تر کردن، ترکیب و یا حذف کردن برخی از تجهیزات، علاوه بر کاهش فضای نصب تعداد خطاهای الکتریکی و غیر الکتریکی نیز کاهش پیدا می‌کند. در تصویر زیر استفاده از بریکرهای قابل جابجایی در یک پست با یک باسبار و ترانسفورماتور کوچک تا حد زیادی ابعاد پست را کاهش داده است.

باتوجه به تراکم بالای ساختمان‌ها و ارزش زمین در مراکز شهرها، از پست‌های دیگری تحت عنوان پست‌های گازی (G.I.S: Gas-Insulated Switchgear for Substations) نیز استفاده می‌شود. این پست‌ها اغلب در فضای سرپوشیده، به صورت‌های روی زمینی و زیر زمینی، احداث شده و نسبت به مدل‌های قبلی فضای بسیار کمتری اشغال می‌کند. همان طور که از نام این تجهیزات مشخص است، تمام قسمت‌های برق دار در محفظه‌های پر از گاز قرار داده می‌شوند تا ابعاد آن‌ها کاهش پیدا کند.
پس از مشخص کردن نوع پست و محل احداث آن، پروسه‌ی طراحی را با ترسیم دیاگرام‌های تک‌خطی ادامه می‌دهیم. در این دیاگرام به صورت کلی مشخص می‌شود که پست به چه منظوری، با چه آرایشی و با چه تعداد ورودی و خروجی احداث خواهد شد.

اصطلاح آرایش یا شینه‌بندی به تعداد و مدل اتصال باسبارها در یک پست اشاره می‌کند. در واقع طرح شینه‌بندی و تجهیزات اتصال دهنده‌ی آن‌ها به یکدیگر مانند بریکرها و سکسیونرها، میزان قابلیت اطمینان، روش‌های بهره‌برداری، ابعاد، تعداد تجهیزات و در نتیجه هزینه‌ی تمام شده در یک پست را مشخص می‌کنند. در تصویر زیر شمای تک‌خطی و اجزای یک بی سوئیچگیر گازی را مشاهده می کنید.

به عنوان مثال در تصویر زیر، دیاگرام تک‌خطی یک پست تبدیل با دو خط ورودی، دو ترانسفورماتور، دو باسبار و چهار فیدر خروجی آورده شده است. این آرایش تحت عنوان شینه‌ی ساده‌ی تقسیم شده با بریکر و سکسیونر شناخته می‌شود.

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