پست های فشار متوسط
پست های فشار متوسط
دریافت انرژی به صورت فشار متوسط یکی از حالت های روتین در تاسیسات الکتریکی است. طبق استاندارد IEC تاسیسات فشار متوسط می تواند ولتاژ 1 تا 35 کیلو ولت داشته باشد. در ایران ولتاژهای مختلفی در سطح فشار متوسط وجود دارد. خطوط 20 کیلو ولت یکی از گسترده ترین شبکه های MV در کشور است. روش اتصال به شبکه های MV بر اساس میزان توان مورد نیاز دسته بندی می شود. به عنوان مثال انرژی تا 2 مگاوات را می توان با پست زمینی و لوازم اندازه گیری فشار متوسط دریافت کرد. روش بعدی استفاده از فیدر اختصاصی است. این فیدر تنها یک مصرف کننده را با سطح MV تغذیه خواهد کرد. لوازم اندازه گیری فیدر اختصاصی در پست های فوق توزیع نصب می شود. پست فشار متوسط معمولا از فیدرهای عمومی تغذیه می شود. فیدر عمومی از پست فوق توزیع آغاز شده و مصرف کننده های مختلفی را تغذیه می کند. مشترک با لوازم اندازه گیری MV شرایط زیر را دارد:
- یک پست متصل شده به شبکه فشار متوسط 1 تا 35 کیلو ولت
- وجود یک دستگاه ترانسفورماتور با توان بیش از 1250 کاوا یا چند ترانسفورماتور
- یک یا چند پست فشار متوسط داخلی
فانکشن های پست فشار متوسط
در تصویر زیر یک پست برق فشار متوسط را مشاهده می کنید. این پست می تواند بخش یا فانکشن های مختلفی داشته باشد. فانکشن ها به صورت کلی در 5 گروه قرار می گیرند. اطلاعات کامل این فانکشن ها در مقاله ی پست توزیع برق شرح داده شده است. فانکشن اول جهت اتصال به شبکه ی فشار متوسط استفاده می شود. فانکشن دوم در تاسیسات با ترانس های متعدد وجود دارد. با نصب تنها یک ترانس داخل پست می توان فانکشن دو را حذف کرد. فانکشن سوم جهت تغذیه ی و حفاظت ترانس داخل پست است. فانکشن چهارم نیز جهت تغذیه ی شبکه ی داخلی بوده که حذف شده است. در نهایت از فانکشن 5 جهت اندازه گیری به صورت فشار متوسط استفاده می شود.
با افزایش توان مورد تقاضا باید تعداد ترانسفورماتورها را افزایش داد. با توجه به هزینه ی بالای کابل ها نمی توان تمام ترانس ها را داخل یک پست نصب کرد. در این حالت استفاده از پست های داخلی مطرح می شود. پست های داخلی توسط شبکه ی MV به پست اصلی متصل خواهند شد. پلن یا نقشهی پست با اندازهگیری MV به پیچیدگی و تعداد پستهای داخلی بستگی دارد. به عنوان مثال این پست میتواند شرایط زیر را داشته باشد:
- یک اتاق شامل سوئیچبرد MV، لوازم اندازه گیری یا کنتور، ترانسفورماتور و تابلوی توزیع اصلی LV
- تعذیهی یک یا چند ترانسفورماتور نصب شده در اتاقهای جداگانه به همراه توزیع LV
- تغذیهی یک یا چند پست داخلی
فانکشن های فوق به منظور اتصال و دریافت انرژی MV هستند. در پست با کنتور فشار متوسط ممکن است بخش های دیگری نیز وجود داشته باشد. به عنوان مثال در هر پست ممکن است ژنراتور یا بانک خازن MV را مشاهده کنید. سوئیچبرد اصلی فشار ضعیف مطابق با نیازمندی های تاسیسات نیز گاها در پست اصلی قرار داده می شود. در ادامه بیشتر با بخش های یک پست با لوازم اندازه گیری MV آشنا می شویم. اطلاعات مشابه در خصوص لوازم اندازه گیری LV را می توانید در مقاله ی پست با لوازم اندازه گیری فشار ضعیف مطالعه کنید.
در پستهای داخلی باید از سوئیچبرد مناسب استفاده شود. در طراحیهای جدید دو L.B.S برای اتصال پست به شبکهی MV و یک سلول حفاظت برای هر ترانسفورماتور لحاظ خواهد شد. به منظور افزایش سطح پایداری میتوان از دو ترانس پارالل و یا یک چنچ آور خودکار بین آنها استفاده کرد. جهت آشنایی بیشتر مقاله ی پارالل یا موازی کردن ترانسفورماتور را مطالعه کنید. با توجه به موارد زیر توصیه میشود از ترانسفورماتورهای بالای 2500 کاوا استفاده نکنید:
- سطح اتصال کوتاه بسیار بالا در تابلوی فشار ضعیف اصلی
- تعداد زیاد کابل مورد نیاز جهت اتصال ترانسفورماتور به تابلوی LV
ترانسفورماتور و پستهای داخلی
در پست با لوازم اندازهگیری LV تنها از ترانس روغنی یا خشک با توجه به قوانین استفاده میشود. با افزایش توان مورد تقاضای تاسیسات دو راحل کلی وجود دارد. می توان تعداد ترانس های داخل پست اصلی را افزایش داده و یا از پست های فرعی استفاده کرد. استفاده از چند ترانس موازی داخل پست اصلی می تواند باعث افزایش هزینه ها شود. بخش بزرگی از این هزینه ها مربوط به کابل های فشار ضعیف می شود. کابل های فشار ضعیف در مقایسه با کابل های فشار متوسط باید سطح مقطع بسیار بزرگی داشته باشند. با افزایش فاصله مسائل مربوط به افت ولتاژ نیز نگران کننده خواهد بود. دلایل افت ولتاژ و اضافه ولتاژ در مقاله ی تنظیم ولتاژ ترانسفورماتور معرفی شده اند. بخش دیگر هزینه ها مربوط به انتخاب بریکر با جریان و قدرت قطع بالا می شود. در ضمن باسبارها نیز باید این جریان و سطح اتصال کوتاه را تحمل کنند.
با توجه به هزینه های مربوط به کابل ها، بریکرها و باسبارها بهتر است از پست های توزیع فرعی استفاده شود. پست های توزیع فرعی می توانند شامل یک یا چند ترانس MV/LV باشند. جهت اتصال پست های فرعی به پست اصلی از شبکه فشار متوسط داخلی استفاده می شود. با توجه به سطح پایداری مورد نیاز در تغذیهی پستهای داخلی میتوان از توپولوژیهای زیر استفاده کرد:
- سیستم سادهی شعاعی جهت اتصال مستقیم به ترانسفورماتور یا پست توزیع داخلی
- استفاده از کابل پارالل
- استفاده از شبکه حلقوی و ایجاد رینگ داخلی
در پستهای فشار متوسط داخلی باید از سوئیچبرد مناسب استفاده شود. در طراحیهای جدید دو L.B.S برای اتصال پست به شبکهی MV و یک سلول حفاظت برای هر ترانسفورماتور لحاظ خواهد شد. به منظور افزایش سطح پایداری میتوان از دو ترانس پارالل و یا یک چنچ آور خودکار بین آنها استفاده کرد. با توجه به موارد زیر توصیه میشود از ترانسفورماتورهای بالای 2500 کاوا استفاده نکنید:
- سطح اتصال کوتاه بسیار بالا در تابلوی فشار ضعیف اصلی
- تعداد زیاد کابل مورد نیاز جهت اتصال ترانسفورماتور به تابلوی LV
انواع شبکه فشار متوسط داخلی
از آیتمهای مهم در انتخاب نوع شبکه فشار متوسط داخلی میتوان به محیط، تعداد و فاصلهی ترانسفورماتورها، بارها و تابلوهای توزیع فرعی اشاره کرد. در فاصلههای دور معمولاً از شبکههای هوایی و کابلهای خودنگهدار استفاده میشود. در قسمتهای متمرکز و ساختمانها بهترین گزینهها کابلها و باسداکتها هستند. در تاسیسات بزرگ می توان از ترکیب شبکه های زمینی و هوایی استفاده کرد. این کار جهت برقراری تعادل در هزینه ها می شود.
خطوط هوایی
کابلها جهت اتصال دو نقطهی مشخص به یکدیگر بسیار مفید هستند اما بدون تجهیزات اضافی نمیتوان از آنها انشعابهای متعدد گرفت. به عنوان مثال میتوان توسط کابل ترانسفورماتور را به پست اصلی متصل کرد اما نمیتوان در این مسیر از کابل انشعابهای دیگر داشت. برای انشعاب گرفتن از کابلهای LV لوازمی مانند سهراهی وجود دارد اما استفاده از آنها به تعداد زیاد در یک کابل مقدور نیست. برای ایجاد انشعاب از کابل باید آن را برش زده و از تابلوهای فرعی استفاده کرد. این روش به تجهیزات بیشتری مانند بریکرها و کلیدهای فشار متوسط نیاز بوده و درمجموع هزینهها افزایش پیدا می کند. در صورت نیاز به انشعاب های متعدد می توان از شبکه ی هوایی یا باسداکت ها استفاده کرد. این روش درواقع مانند یک باسبار بزرگ بوده که میتواند بارهای متعددی را تغذیه کند. خطوط هوایی ازنظر تعداد، نوع، جنس و سطح مقطع هادیها، یراقآلات، آرایش و غیره در شکلهای مختلف احداث میشوند.
کابل ها
در صنعت برق اصطلاح کابل برای هادیهای عایق شده استفاده میشود. کابلها بهگونهای ساخته میشوند که ضمن انعطاف کافی بتوانند در برابر شرایط محیطی مقاومت کنند. در ضمن کابل باید ازنظر الکتریکی پایداری مناسبی را در حالتهای نرمال و خطا داشته باشد. کابلها مدلهای بسیار متنوعی ازنظر سطح ولتاژ، اندازهی سطح مقطع، شکل سطح مقطع، جنس هادی، تعداد هادیها، نوع عایق، حفاظهای مکانیکی و غیره دارند. انتخاب کابل های فشار متوسط و فشار ضعیف باید با توجه به شرایط الکتریکی و محیطی انجام شود.
اشکالات در کابلها معمولاً منشاء الکتریکی و محیطی دارند. بهعنوانمثال عبور جریانهای اضافهبار و اتصال کوتاه یا اضافه ولتاژهای گذرا از گروه صدمات الکتریکی هستند. موارد دیگر مانند تنشهای مکانیکی، ضربه، لرزش، کشش، فشار و غیره در گروه صدمات محیطی دستهبندی میشوند. هنگام انتخاب کابل و برای به حداقل رساندن صدمات ذکرشده باید این موارد بهخوبی مشخص شوند:
- طول و تعداد رشتههای کابل مانند فازها، نول و ارت
- نوع و جنس هادی مانند مس یا آلومینیوم
- ولتاژ عایقی کابل با توجه به ولتاژ نامی سیستم و ولتاژهای گذرا
- جریان نرمال، اضافهبار و جریان اتصال کوتاه
- افت ولتاژ مجاز در انتهای کابل
- نوع حفاظت مربوط به کابل مانند فیوز یا بریکر
- حداقل جریان خطا و حداکثر طول کابل که توسط فیوز یا بریکر حفاظت خواهد شد.
- روش قرارگیری یا نصب کابل مانند دفن، قرارگیری روی زمین، داخل لوله، لدر و غیره
- ضرایب کاهنده مانند کابلهای دیگر، دمای محیط، روش نصب و غیره
- شرایط محیطی و عوامل مخرب دیگر مانند صدمات مکانیکی، اسید، تابش نور و غیره
با در نظر گرفتن موارد فوق میتوان سطح مقطع، جنس عایق و غلاف کابل را به بهترین شکل انتخاب کرد. انتخاب غلط کابلها در سیستم باعث افزایش هزینههای اولیه و تحمیل هزینههای بعدی مانند تعویض، سرویس و رفع خطاها میشود. در نظر داشته باشید که ممکن است موارد دیگری هنگام محاسبهی سطح مقطع و نوع کابل به آیتم های فوق اضافه شود.
بروز نقص در کابلها میتواند صدمات جدی تری مانند برقگرفتگی، آتشسوزی، قطع برق، از سرویس خارج شدن تجهیزات، افزایش هزینهها و غیره را ایجاد کند. توصیه میشود برای انتخاب صحیح کابلها از نرمافزارها کمک بگیرید. در بسیاری از موارد مشاهده میشود که کابلها بدون هیچ روش خاصی روی زمین، پشتبام، زیرزمین پستها یا درون کانالها رها میشوند. اهمیت ندادن به نصب صحیح کابلها می تواند مشکلات بعدی در رفع خطا، برقگرفتگی، آتشسوزی و غیره را در پی داشته باشد. برای رفع مشکلات فوق باید از روشهای نصب صحیح کابل کابل استفاده شود. برخی از این روش ها عبارتند از:
- قرار دادن کابلها داخل لوله
- نصب روی سینی
- نصب روی لدر
- نصب روی دیوار
- دفن اصولی کابل درون زمین
- دستهبندی کابلهای یک مدار و غیره
در نظر داشته باشید که روش نصب، محل نصب، تعداد و نحوهی قرارگیری کابلها نیز بسیار مهم است. نصب بدون برنامه کابل ها می تواند مشکلات زیر را ایجاد کند:
- کاهش تبادل دما و درنتیجه افزایش درجه حرارت
- کاهش جریان دهی
- کاهش سلامت عایق
- تداخل های مغناطیسی و غیره
مطالب شرح داده شده در این مقاله را می توانید به صورت ویدئو در دوره ی تاسیسات فشار متوسط مشاهده کنید. در این دورهی آموزشی با استانداردهای ولتاژی، آرایش پستهای فشارمتوسط، تجهیزات اصلی MV، حفاظت ترانسفورماتور و غیره آشنا می شویم. از تجهیزات بررسی شده در این دوره میتوان به کلیدهای قطع بار یا L.B.S، بریکر، ریکلوزر، رلهی پرایمری، رلهی ثانویه، رلهی بوخهلتس، ترمومتر، ترانسهای اندازهگیری و غیره اشاره کرد. در این دوره دستورالعمل توانیر جهت حفاظت ترانس فشار متوسط بررسی شده و فانکشنهای لازم و روش به دست آوردن اعداد شرح داده شده است. بخش حفاظت ترانسفورماتور شامل سیم بندی ترمومتر، بوخهلتس و آموزش تنظیم رلههای MK2200 نیز می گردد. گام نهایی این دوره بازدید از تاسیسات اصلی فشار متوسط شرکتها و ساختمانها به همراه بررسی نقشههای تک خطی و حفاظتی است. لطفا جهت مشاهدهی سرفصلها و لیست ویدئوهای این دوره روی عبارت تاسیسات الکتریکی فشار متوسط کلیک کنید.
باسداکت
از باسداکت ها نیز در توزیع داخلی استفاده می شود. باسداکت از شینه های مسی و آلومینیومی تشکیل شده که در یک محفظه قرار گرفته اند. باسداکت ها در سطوح ولتاژی و جریانی متخلف تولید شده و لوازم جانبی بسیار زیادی دارند. از باسداکت در توزیع فشار متوسط و فشار ضعیف در بیمارستان ها، برج ها و غیره استفاده می شود. اطلاعات بیشتر در خصوص باسداکت را می توانید در مقاله باسداکت چیست مطالعه کنید.
جهت مطالعه ده ها مقاله ی تخصصی دیگر، بخش مقالات طراحی تاسیسات فشار متوسط را مشاهده کنید.
اندازهگیری
برای اندازه گیری میزان توان مصرفی به نمونه ی ولتاژ و جریان نیاز است. به عبارت دیگر باید هردو سیگنال ولتاژ و جریان به کنتور متصل شود. در سطح فشار ضعیف معمولا ورودی ولتاژ به صورت مستقیم به کنتور متصل شده و فقط از ترانس جریان یا CT استفاده می شود. با افزایش سطح ولتاژ دیگر نمی توان یک کنتور را به صورت مستقیم سیم بندی کرد. برای رفع این مشکل به هردو ترانس PT و CT نیاز است. ترانس ولتاژ با عبارت های PT یا VT شناخته شده و می تواند دو یا سه عدد باشد. نحوه ی اتصال این ترانس ها به ولتاژ شبکه و قوانین منطقه ای بستگی دارد. در تصویر زیر ترانس ولتاژ دو فاز و تکفاز به همراه نحوه ی اتصال آن ها را مشاهده می کنید.
- a) ترانس ولتاژ دو فاز: این ترانس اغلب در سطح فشار متوسط استفاده می شود. به منظور حفاظت اولیه و ثانویه ترانس ولتاژ می توان از فیوز استفاده کرد.
- b) دیاگرام اتصال ترانس دو فاز: برای نمونه برداری سه فاز اولیه می توان از دو ترانس ولتاژ به این شکل استفاده کرد.
- c) ترانس ولتاژ تک فاز: این تیپ ترانس معمولا در ولتاژهای بالاتر از MV استفاده می شود. به منظور حفاظت اولیه و ثانویه ترانس ولتاژ می توان از فیوز استفاده کرد.
- d) دیاگرام اتصال ترانس تکفاز: برای نمونه برداری سه فاز اولیه باید از سه دستگاه ترانس ولتاژ به این شکل استفاده شود.
در این ویدئو که برگرفته از دوره تصویری تاسیسات فشار متوسط است، ترانس جریان را معرفی میکنیم:
ویدئوی زیر برگرفته از دوره جامع تاسیسات فشار متوسط است:
لوازم اندازه گیری فشار متوسط در پست های زمینی معمولا یک سلول جداگانه دارند. در نظر داشته باشید که مشخصات و محل نصب VT/CT ها باید دقیقا مطابق با قوانین شرکت توزیع باشد. ترانسهای جریان اغلب در سوئیچبرد اصلی فشار متوسط نصب میشوند. در برخی موارد ترانس جریان به صورت داخلی در بریکر یا سلول آن قرار داده می گیرد. در این حالت تنها از ترانسفورماتور ولتاژ جداگانه جهت اندازهگیری استفاده خواهد شد. محل نصب لوازم اندازهگیری باید در تمام اوقات و به صورت آزادانه در دسترس شرکت توزیع باشد.
به منظور اندازه گیری کمیت های توان با یک دستگاه مجتمع مانند پاور میتر باید از ورودی ولتاژ و جریان استفاده شود. در سیستم های فشار ضعیف معمولا از ترانس جریان استفاده شده و ورودی ولتاژ مستقیم به دستگاه متصل می گردد. در نمونه های فشار متوسط نیاز به ترانس جریان و ترانس ولتاژ است. در این ویدئو که برگرفته از دوره ی تاسیسات فشار متوسط است روش اتصال ترانس های جریان به پاورمیتر را مشاهده می کنید.
ژنراتور اضطراری
ژنراتورهای استندبای جهت تغذیهی بارهای ضروری هنگام قطع منبع اصلی به کار میروند. با توجه به انرژی مورد نیاز ممکن است یک یا چند دستگاه ژنراتور استندبای در تاسیسات فشار متوسط نصب شود. ژنراتورها در پست فشار متوسط میتوانند به شکلهای زیر نصب شوند:
- در پست اصلی به منظور تغذیهی کل بار یا فقط بارهای ضروری با سطح ولتاژ MV: در صورت عدم تغذیهی کل بار توسط ژنراتور باید یک سیستم کاهش بار یا Load Shedding به ژنراتور مرتبط شود.
- با سطح ولتاژ LV در یک یا چند سوئیچبرد یا تابلوی داخلی: در این مدل بارهای اضطراری ممکن است به صورت جداگانه به یک باسبار خاص LV متصل شده باشند.
خروجی ژنراتورها در اغلب تاسیسات به شکل فشار ضعیف است. طبق تصویر می توان ولتاژ خروجی ژنراتورها را توسط ترانسفورماتور به فشار متوسط افزایش داد. این مدل در تولیدهای پراکنده یا DG ها و تاسیسات با شبکه ی داخلی MV انجام می شود. مزیت اصلی این کار انتقال انرژی در کل شبکه و قابلیت کار موازی جهت پیک سایی است.
بانک خازن
بانک خازن به منظور حفظ ضریب توان مشخص شده توسط شرکت توزیع استفاده میشود. خازنها ممکن است به صورت MV یا LV در تاسیسات نصب شوند. خازنهای MV در پست های فشار متوسط اصلی نصب شده و جبران سازی را انجام می دهند. قابل ذکر است که در تاسیسات کوچک معمولا از خازنهای LV در سوئیچبرد فشار ضعیف استفاده می شود.
دیاگرامهای ساده شده از پست با لوازم اندازهگیری فشار متوسط
در تصویر زیر دیاگرام های ممکن در یک پست فشار متوسط را مشاهده می کنید. در ستون اول از سمت چپ نحوه ی اتصال به شبکه فشار متوسط شرح داده شده است. کلمه ی Supplier به معنی تامین کننده یا همان شرکت توزیع است. نحوه ی اتصال به شبکه فشار متوسط می تواند یکی از چهار حالت زیر باشد. حالت اول در شبکه های شعاعی انجام شده و ساده ترین و ارزان ترین راه است. در بخش های بعدی Supplier نمونه ی قابل توسعه، اتصال به کابل های موازی و شبکه ی حلقوی را مشاهده می کنید. این اطلاعات به صورت کامل در مقاله ی پست توزیع شرح داده شد.
ستون دوم یا MV Protection and Metering مربوط به اندازه گیری و حفاظت است. در هردو حالت اندازه گیری به صورت فشار متوسط انجام شده ولی نحوه ی حفاظت می تواند متفاوت باشد. حفاظت اول مخصوص یک دستگاه ترانس بوده و حفاظت دوم به شکل اصلی است.
ستون سوم با عنوان MV Distribution and Protection of Outgoing Circuit مربوط به توزیع انرژی و حفاظت داخلی در تاسیسات است. این قسمت بعد از لوازم اندازه گیری بوده و مربوط به متقاضی است. در این قسمت با توجه به بزرگی تاسیسات ممکن است ترانس های متعدد یا شبکه فشار متوسط داخلی وجود داشته باشد. در ستون آخر LV Distribution قرار داشته و مربوط به سوئیچبرد فشار ضعیف است.
در پست های فشار متوسط جهت قرائت مقادیر ولتاژ و جریان از ترانس های اندازه گیری استفاده می شود. این ترانس ها در مدل های ترانس ولتاژ و ترانس جریان دسته بندی می شوند. خروجی ترانس های اندازه گیری می توان به لوازم اندازه گیری آنالوگ، دیجیتال، کنتورها و غیره متصل شود. دستگاه های آنالوگ در بخش های جداگانه ساخته شده و بسیار دقیق نیستند. به عنوان مثال برای قرائت ولتاژها، جریان ها، توان ها، ضریب توان و غیره نیاز به دستگاه های متعددی است. از طرفی نمی توان دستگاه های آنالوگ را به سیستم های دیجیتال مانند اسکادا متصل کرد. در این ویدئو برکناری لوازم اندازه گیری آنالوگ و نصب یک پاورمیتر دیجیتال را مشاهده می کنید. این ویدئو برگرفته از دوره تاسیسات فشار متوسط است.
دیدگاه خود را ثبت کنید
تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟در گفتگو ها شرکت کنید.