اتصال به شبکه‌ی توزیع فشار ضعیف

شبکه‌ی توزیع انرژی الکتریکی به دو بخش فشار ضعیف و فشار متوسط تقسیم می شود. اطلاعات مربوط به شبکه های فشار متوسط و نحوه ی اتصال به آن در قسمت های قبل شرح داده شد. اطلاعات ارائه شده در این بخش برگرفته از فصل C هندبوک اشنایدر با عنوان اتصال به شبکه‌ی توزیع فشار ضعیف یا Connection to the LV utility distribution network است. فصل سوم هندبوک اشنایدر در 2 بخش تالیف شده است.

در استاندارد IEC و ANSI ولتاژ متناوب فشار ضعیف تا 1000 ولت تعریف شده است. مشترکین با توان پائین به صورت مستقیم از شبکه‌ یا بخش LV پست های توزیع تغذیه می شوند. متداول‌ترین منابع LV یا فشار ضعیف به صورت 120 ولت تکفاز تا 240/415 ولت سه فاز چهار سیمه هستند. به صورت معمول بارهای تا 250 کاوا از شبکه‌های LV تغذیه می‌شوند. شرکت‌های توزیع با بالا رفتن میزان تقاضا یا دیماند، استفاده از سرویس‌های MV را پیشنهاد می‌کنند.

آنچه در این مقاله می خوانید−

اتصال به شبکه‌ی توزیع فشار ضعیف

مشترک فشار ضعیف

ابتدا باید متشرک فشار ضعیف را تعریف کرد. مشترکین فشار ضعیف، مصرف کنندگانی هستند که بارهای الکتریکی آن‌ها را می‌توان به شکل رضایت بخشی از شبکه LV و در محل آن‌ها تامین کرد. این کار می تواند با اتصال به شبکه های عمومی، تابلوهای توزیع و یا احداث کابل تا اولین پست توزیع انجام شود. برخی از مشترکین تغذیه شونده با سطح LV عبارتند از:

خانه‌ها، مغازه‌ها و ساختمان‌های تجاری
کارگاه و کارخانه‌های کوچک و ایستگاه‌های پمپاژ
رستوران‌ها، مزارع و غیره

نحوه ی توضیح فشار ضعیف در تمام کشورها به صورت یکسان انجام نمی شود. ولتاژ شبکه‌ی LV محلی، ممکن است 120/208 یا 240/415 ولت باشد. استاندارد بین المللی ولتاژ برای سیستم سه فاز چهار سیمه فشار ضعیف طبق IEC 60038 به شکل 230/400 توصیه می‌شود. در اروپا میزان تغییرات ولتاژ یا تلرانس ولتاژ در سطح 230/400 به میزان مثبت و منفی 10 درصد تا سال 2008 ادامه داشت. در ادامه یک جدول جهت نمایش حدبالا و حد پائین ولتاژ شبکه‌های سه فاز عمومی و سطح متوسط در سراسر جهان آورده شده است. جهت مشاهده ی جدول کامل می توانید به هندبوک اشنایدر مراجعه کنید.

مشخصات ولتاژی ایران را در ردیف آخر جدول مشاهده می کنید. ستون بعد از نام کشور مربوط به تغییرات فرکانس است. طبق این جدول بازه ی مجاز تغییرات فرکانس در ایران به شکل مثبت و منفی 50 هرتز یعنی 48 تا 52 هرتز می باشد. در قسمت خانگی میزان ولتاژ ارائه شده به صورت تکفاز آورده شده است. این ولتاژ در ایران 220 بوده و دیاگرام الکتریکی آن مدل K خواهد بود. در ستون بعدی میزان ولتاژ ارائه شده به واحدهای تجاری در رنج 220 ولت تکفاز و 380 ولت سه فاز ثبت شده است. دیاگرام الکتریکی این گروه A بوده و حالت سه فاز با نول یا چهار سیمه دارد.

اشتراک واحدهای صنعتی می تواند فشار ضعیف یا فشار متوسط باشد. نوع ولتاژ تحویلی به این مشتریک بر اساس میزان دیماند مورد تقاضا خواهد بود. طبق ستون آخر دو ولتاژ 20 و 11 کیلو ولت برای مشترکین MV و دو ولتاژ 400/231 و 380/220 برای مشترکین LV در نظر گرفته شده است. بخش فشار متوسط دارای کد دیاگرام الکتریکی نبوده و بخش فشار ضعیف به شکل A تحویل می گردد.

کشور	فرکانس	خانگی	تجاری	صنعتی
کانادا	60 ±0.02	120/240 (j)	347/600 (a) 480 (f) 240 (f) 120/240 (j) 120/208 (a)	7200/12500 347/600 (a) 120/208 600 (f) 480 (f) 240 (f)
استرالیا	50 ±1	230 (k)	380/230 (a) (b) 230 (K)	5000 380/220 (a)
فرانسه		400/230 (a) 230 (a)	400/230 690/400 590/100	20000 10000 230/400
آلمان	50±0.3	400/230 (a) 230 (k)	400/230 (a) 230 (k)	20000 10000 6000 690/400 400/230
ایران	50 ±2	220 (k)	380/220 (a)	20000 11000 400/231 (a) 380/220 (a)

استاندارد ولتاژ بین المللی LV یا فشار ضعیف طبق IEC 60038 به شکل 230/400 سه فاز چهار سیمه پیشنهاد می‌شود.

دیاگرام مدارهای فشار ضعیف

برای تبدیل ولتاژ فشار متوسط به فشار ضعیف از ترانسفورماتور MV/LV استفاده می شود. ترانسفورماتور MV/LV یا توزیع می تواند سیم پیچ اولیه و ثانویه با اتصالات مختلفی داشته باشد. با توجه به نوع شبکه ممکن است نقطه ای از سیم پیچ ثانویه ی ترانس به زمین متصل گردد. در تصویر زیر دیاگرام های معمول بخش ثانویه ی ترانس های توزیع یا مدارهای LV توزیع به شکل سه فاز، دوفاز و تکفاز را مشاهده می کنید. در کنار هر یک از این دیاگرام ها یک حرف لاتین آورده شده است. این حرف معرف نوع دیاگرام شبکه الکتریکی در جدول قبل می‌باشد. دیاگرام مدارهای الکتریکی LV از حرف a تا n تعریف شده اند.

تعریف هر یک از دیاگرام های فشار ضعیف به این شرح هستند:

a: این دیاگرام به شکل سه فاز ستاره با نقطه ی نوترال زمین شده است. شبکه ی a به شکل سه فاز-چهار سیمه بوده و نول در آن توزیع می شود.
b: این دیاگرام به شکل سه فاز ستاره با نقطه ی نوترال آزاد است. شبکه ی b به شکل سه فاز-سه سیمه بوده و نول در آن توزیع نمی شود.
c: این دیاگرام به شکل سه فاز ستاره با نقطه ی نوترال زمین شده است. شبکه ی c به شکل سه فاز-سه سیمه بوده و نول در آن توزیع نمی شود.
d: این دیاگرام به شکل سه فاز ستاره با نقطه ی نوترال آزاد است. شبکه ی d به شکل سه فاز-چهار سیمه بوده و نول در آن توزیع می شود.
e: این دیاگرام به شکل دوفاز ستاره با نقطه ی نوترال زمین شده است. شبکه ی e به شکل دوفاز-سه سیمه بوده نول در آن توزیع می شود.
f: این دیاگرام به شکل سه فاز مثلث است. در شبکه ی f انرژی الکتریکی به شکل سه فاز-سه سیمه توزیع می شود.
g: این دیاگرام به شکل سه فاز مثلث است. در شبکه ی g نقطه ی میانی یکی از فازها زمین شده و انرژی الکتریکی به شکل سه فاز-چهار سیمه توزیع می شود.
h: این دیاگرام به شکل سه فاز مثلث باز است. در شبکه ی h نقطه ی میانی یکی از فازها زمین شده و انرژی الکتریکی به شکل سه فاز-چهار سیمه توزیع می شود.
i: این دیاگرام به شکل سه فاز مثلث باز است. در شبکه ی i نقطه ی مشترک اتصال فازها زمین شده و انرژی الکتریکی به شکل سه فاز-سه سیمه توزیع می شود.
j: این دیاگرام به شکل تکفاز است. در شبکه ی j نقطه ی میانی سیم پیچ زمین شده و انرژی الکتریکی به شکل تکفاز-سه سیمه توزیع می شود.
k: این دیاگرام به شکل تکفاز است. در شبکه ی k نقطه ی پایانی سیم پیچ زمین شده و انرژی الکتریکی به شکل تکفاز-دو سیمه توزیع می شود.
l: این دیاگرام به شکل تکفاز است. در شبکه ی l هیچ بخشی از سیم پیچ زمین نشده و انرژی الکتریکی به شکل تکفاز-دو سیمه توزیع می شود.
m: این دیاگرام به شکل تک سیمه است. در شبکه ی m نقطه ی پایانی سیم پیچ Vk زمین شده ولی در شبکه توزیع نمی شود.
n: این دیاگرام به شکل DC سه سیمه و زمین نشده است.

عبارت SWER در دیاگرام m به معنی Single-Wire Earth Return است. این شبکه با عنوان Single-Wire Ground Return نیز شناخته می شود. این شبکه ی اقتصادی برای توزیع انرژی در مناطق دور افتاده بوده و تنها یک سیم دارد. سیم برگشت به منبع یا نوترال در این مدل حذف شده و ارتباط الکتریکی از طریق زمین و گاهی از طریق آب صورت می گیرد.

مشترکین مسکونی و تجاری

مشترکین مسکونی و تجاری با توان پائین به شبکه های LV متصل می شوند. وظیفه ی شرکت های توزیع در سطح LV، ایجاد اتصال برای متقاضی های مختلف در مسیر شبکه است. به عبارت دیگر در مسیر شبکه ی فشار ضعیف چندین متقاضی یا اشتراک تغذیه خواهد شد. اتصال به شبکه ی فشار ضعیف با عنوان سرویس نیز شناخته می شود. اتصال یا سرویس فشار ضعیف توسط کابل‌های زمینی یا شبکه‌های هوایی انجام می‌شود. الزامات مربوط به جریان شبکه‌ی توزیع LV به تعداد متقاضی‌های متصل شده و میانگین دیماند آن‌ها بستگی دارد. مقاله ی نحوه محاسبه دیماند برق را جهت آشنایی بیشتر با دیماند تاسیسات الکتریکی مطالعه کنید. دو پارامتر محدود کننده‌ی شرکت توزیع در احداث شبکه های توزیع LV عبارتند از:

حداکثر جریان قابل ارائه به صورت نامحدود
حداکثر طول کابلی که حداکثر جریان را بدون افت ولتاژ از خود عبور دهد.

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.

حداکثر بار مجاز

با توجه به موارد شرح داده شده مشاهده می‌کنید که میزان بارهای قابل اتصال به شبکه‌های توزیع محدود هستند. برای اتصال به شبکه های توزیع LV باید حداکثر بار مجاز در نظر گرفته شود. به عبارت ساده تر نمی توان هر متقاضی یا اشتراک فشار ضعیف را به شبکه های عمومی متصل کرد. حداکثر بار مجاز قابل اتصال به شبکه‌ی توزیع در رنج‌های معمول سیستم LV مانند 120 ولت تکفاز یا 240/415 ولت سه در جدول زیر آورده شده است. در نظر داشته باشید که این جدول به صورت کلی بوده و ممکن است قوانین منطقه‌ای و قوانین کشورهای دیگر، متفاوت باشند. با توجه به قوانین مختلف نمی‌توان مقادیر استاندارد شده‌ای برای این بخش ارائه کرد.

حداکثر جریان 60 آمپر قابل اتصال به شبکه‌های با ولتاژ پائین در سه گروه اول، به صورت قرار‌دادی است. این محدودیت به‌علت کم بودن افت ولتاژ مجاز در این سیستم‌ها می باشد. در سه گروه بعدی میزان محدودیت جریان تا 120 آمپر ارتقاء پیدا می کند. در این گروه‌ها میزان ولتاژ و افت ولتاژ مجاز بیشتر از گروه‌های قبلی است. تاکید می شود که این مقادیر در کشور ایران و با توجه به استاندارد توانیر تعیین خواهد شد. جهت کسب اطلاعات بیشتر به بخش گروه بندی بر اساس توان درخواستی مراجعه کنید.

سیستم	حداکثر جریان مجاز به ازای هر متقاضی	KVA
120 ولت تکفاز دو سیمه	60 آمپر	7.2
120/240 تکفاز سه سیمه	60 آمپر	14.4
120/208 سه فاز چهار سیمه	60 آمپر	22
220/380 سه فاز چهار سیمه	120 آمپر	80
230/400 سه فاز چهار سیمه	120 آمپر	83
240/415 سه فاز چهار سیمه	120 آمپر	86

عوامل مهم در اتصال به شبکه فشار ضعیف

جدول سطح بار قابل اتصال برای مصرف کنندگان مسکونی عادی مناسب است. این اطلاعات برای بسیاری از تاسیسات ساختمان‌های اداری، تجاری و ساختمان‌های مشابه نیز پذیرفته است. عواملی که جهت اتصال به شبکه LV در نظر گرفته می‌شوند عبارتند از:

سایز شبکه توزیع موجود که قرار است بار جدید به آن متصل شود.
کل باری که تا کنون به شبکه توزیع متصل شده است.
محل قرار‌گیری بار جدید نسبت به شبکه توزیع موجود

موارد بالا باید به صورت جداگانه بررسی شوند. به عنوان مثال محل بار جدید می‌تواند نزدیک به پست، میان شبکه و یا دور‌ترین قسمت باشد. گاهی اوقات ممکن است ظرفیت شبکه ی فشار ضعیف کامل شده و اتصال بار جدید به آن ممکن نباشد. در این شرایط می توان از راهکارهای دیگر مانند احداث کابل های اختصاصی یا تقویت شبکه و پست استفاده کرد. دریافت هرگونه انشعاب از شبکه ی فشار ضعیف باید با هماهنگی شرکت توزیع مربوطه باشد.

جهت مطالعه ده ها مقاله ی تخصصی دیگر، بخش مقالات طراحی تاسیسات فشار متوسط را مشاهده کنید.

مشترکین صنعتی کوچک و متوسط با خطوط اختصاصی

مشترکین صنعتی کوچک و متوسط می‌توانند به شکل رضایت بخشی با سیستم LV تغذیه شوند. برای بارهای بالاتر از محدودیت اتصال به شبکه LV، معمولا از کابل اختصاصی استفاده می‌شود. این کابل به صورت مستقیم به تابلوی توزیع واقع در پست MV/LV متصل خواهد شد. به صورت کلی میزان بار قابل تغذیه در این روش تنها به ظرفیت بار ترانس و میزان توان در دسترس آن بستگی دارد. در عمل باید این نکات را مد نظر قرار دهید:

بارهای بزرگ به عنوان مثال بالاتر از 300 کاوا نیاز به کابل با سطح مقطع بالایی دارند.
اتصال بارهای بزرگ نزدیک به پست در این روش پذیرفته است ولی در فاصله‌های دور مقرون به صرفه نخواهد بود.
بیشتر شرکت‌های توزیع ترجیح می‌دهند بارهای بالاتر از 200 کاوا را توسط شبکه‌ی MV تغذیه کنند.

معمولا بارهای 80 تا 250 کاوا در ولتاژ 220/380 تا 240/415 با کابل اختصاصی از نزدیک ترین پست MV/LV تغذیه می‌شوند. در این حالت لوازم اندازه گیری ممکن است در پست و به صورت اشتراک دیماندی نصب شود. امروز این اشتراک ها دارای سیستم قرائت از راه دور هستند.