طراحی تاسیسات الکتریکی چاپخانه

معرفی مختصر

در این مقاله روند جمع آوری اطلاعات و طراحی تاسیسات قدرت یک مجموعه پرینت عکس های شخصی و ارسال از طریق پست بررسی شده است. این مراحل را می توانید برای طراحی تاسیسات دیگر نیز استفاده کنید. لطفا به جدول ها و روند جمع آوری اطلاعات دقت کنید. اطلاعات این مثال در 4 مرحله جمع آوری شده و طراحی در 2 گام صورت می گیرد. مرحله ی آخر مربوط به انتخاب راه حل های تکنولوژیک و انتخاب تجهیزات اصلی است.

در نظر داشته باشید که طراحی این تاسیسات در سطح قدرت و انتخاب معماری شبکه ی توزیع داخلی انجام شده است. طبق مطالب شرح داده شده در این فصل، طراحی معماری توزیع انرژی داخلی در گام های زیر انجام می شود:

• مشخصات تاسیسات الکتریکی
• مشخصه های تکنولوژی
• معیارهای ارزیابی سبک توزیع انرژی
• انتخاب اصول اولیه معماری توزیع انرژی در ساختمان
• انتخاب جزئیات معماری
• انتخاب تجهیزات

مشخصات تاسیسات الکتریکی

در جدول زیر مشخصات کلی تاسیسات جمع آوری شده است. از این الگو می توان برای جمع آوری اطلاعات سایت های دیگر نیز استفاده کرد. این شاخص ها برای طراحی ساختار داخلی یا معماری توزیع انرژی در نظر گرفته می شوند. تاکید می شود که قبل از طراحی باید مسائل مهمی مانند حساسیت به قطع منبع تغذیه، اغتشاشات ولتاژ، سرویس دهی و غیره به دقت تعیین شوند. هرگونه سهل انگاری در این مرحله باعث تحمیل هزینه های بعدی خواهد شد.

[1] مدارهایی که به صورت خودکار و توسط سیستم مدیریت بار یا Load Shedding در شرایط اضطراری از منبع تغذیه جدا می شوند.

مشخصه های تکنولوژی

در جدول زیر آیتم های مهم در انتخاب تکنولوژی تجهیزات را مشاهده می کنید.

معیارهای ارزیابی سبک توزیع انرژی

در این جدول شاخص های ارزیابی معماری توزیع داخلی آورده شده است. با این مشخصه ها می توانید مناسب یا نامناسب بودن طرح معماری توزیع انرژی را تعیین کنید. آیتم های درج شده در جدول به صورت کامل در قسمت های قبلی کتاب بررسی شده اند. توضیحات مربوط به زمان کار در سایت، هزینه های تعمیرات و در دسترس بودن منبع تغذیه جهت یادآوری در ادامه آورده شده است.

یادآوری از بخش 5.1: زمان کار در محل پروژه یا سایت

این بخش مربوط به زمان اجرای تاسیسات الکتریکی در محل پروژه یا سایت است. سطوح مختلف اولویت بندی شده در این زمینه عبارت اند از:

• استاندارد: در صورت کاهش هزینه ی کلی نصب تاسیسات، می توان زمان کار در محل پروژه را تمدید کرد.
• ویژه: زمان کار در محل پروژه بدون ایجاد هزینه ی اضافی قابل توجه باید به حداقل ممکن برسد.
• حیاتی یا قطعی: زمان کار در محل پروژه باید به حداقل ممکن برسد. در این دسته بندی هزینه کل راه اندازی تاسیسات می تواند افزایش پیدا کند.

یادآوری از بخش 5.3: سطح تعمیرات پیشگیرانه

سطح تعمیرات پیشگیرانه بر اساس تعداد ساعات و پیچیدگی عملیات در طول عمر تاسیسات الکتریکی تعریف می شود. تعمیرات پیشگیرانه بر اساس توصیه های شرکت سازنده و جهت اطمینان از عملکرد حداکثری تاسیسات الکتریکی تعیین خواهد شد. نگهداری از تاسیسات باعث افزایش پایداری، جلوگیری از خرابی، کاهش عملکرد سیستم های حفاظتی و ساعات خاموشی می گردد. دسته بندی های مختلف از دیدگاه تعمیرات پیشگیرانه عبارت اند از:

• استاندارد: طبق توصیه های شرکت سازنده
• پیشرفته: طبق توصیه های شرکت سازنده با شرایط محیطی خاص
• خاص: برنامه تعمیرات و نگهداری خاص به همراه برآورده کردن الزامات بیشتر برای تداوم سرویس دهی و نیاز به سطح بالایی از تخصص در گروه تعمیر و نگهداری

یادآوری از بخش 5.4: پایداری یا در دسترس بودن منبع تغذیه الکتریکی

پایداری منبع تغذیه بیان کننده ی این است که تاسیسات الکتریکی تا چه حدی قادر به تامین تغذیه با کیفیت و مطابق با نیازمندی های تجهیزات متصل شده به آن می باشد. این آیتم با عنوان سطح دسترسی و طبق فرمول زیر تعریف می شود:

\[Availability\left(\%\right)=(1-\frac{MTTR}{MTBF})\times 100\]

فرمول فوق دارای دو پارامتر است:

• MTTR یا Mean Time To Repair یا میانگین زمان تعمیر: میانگین زمان برای راه اندازی مجدد تاسیسات الکتریکی پس از رخ دادن خرابی که شامل عیب یابی، تعمیر و راه اندازی مجدد می شود.
• MTBF یا Mean Time Between Failure یا میانگین زمان بین خرابی ها: اندازه گیری میانگین زمانی که سیستم الکتریکی در حال بهره برداری می باشد. در واقع این زمان بیان کننده عملکرد صحیح و طبق برنامه ی تاسیسات الکتریکی خواهد بود.

قابلیت اطمینان منبع تغذیه در سطوح مختلفی دسته بندی می شود. سطوح مختلف تنها برای یک نوع تاسیسات خاص مانند بیمارستان، مراکز داده و غیره تعریف خواهد شد. در ادامه یک مثال از طبقه بندی های مورد استفاده در مراکز داده آورده شده است. در این مثال از کلمه redundancy به معنی فراوانی استفاده می شود. این عبارت شرح دهنده شکلی از انعطاف پذیری است که در صورت خرابی تجهیزات، سرویس دهی سیستم دچار اختلال نشود. در این روش هر تجهیز دارای حداقل یک جزء پشتیبان مستقل خواهد بود.

به عنوان مثال یک خط رزرو در تابلو برق یا یک کشوی رزرو در تابلوهای کشویی را در نظر بگیرید. در این سیستم می توان تجهیز یا خط رزرو را بلافاصله پس از خرابی تجهیز اصلی وارد مدار کرد. منبع تغذیه در این سیستم می تواند یک یا چند کانال مجزا داشته باشد. حداکثر قابلیت اطمینان زمانی رخ می دهد که منبع تغذیه ی جایگزین و تجهیزات رزرو در کنار هم استفاده شوند. به عنوان مثال یک تابلو برق با یک ورودی برق شهر و یک ورودی دیزل ژنراتور و یک خط رزرو را تصور کنید.  برای درک بهتر به این چهار روش استفاده از تجهیزات و میزان پایداری منبع تغذیه در یک مرکز داده توجه کنید:

• حالت اول: منبع تغذیه مرکز داده و تهویه مطبوع توسط یک کانال واحد و بدون تجهیزات رزرو تامین می شود. میزان پایداری منبع تغذیه در این حالت 99.671 درصد است.
• حالت دوم: منبع تغذیه مرکز داده و تهویه مطبوع توسط یک کانال واحد به همراه تجهیزات رزرو تامین می شود. میزان پایداری منبع تغذیه در این حالت 99.741 درصد است.
• حالت سوم: منبع تغذیه مرکز داده و تهویه مطبوع از طریق چند کانال به همراه یک کانال رزرو تامین می شود. میزان پایداری منبع تغذیه در این حالت 99.982 درصد است.
• حالت چهارم: منبع تغذیه مرکز داده و تهویه مطبوع از طریق چند کانال تامین می شود که هر کدام دارای یک کانال رزرو هستند. میزان پایداری منبع تغذیه در این حالت 99.995 درصد است.

گام اول: اصول اولیه معماری توزیع انرژی

در این مرحله، آیتم های مهم به همراه خصوصیات اصلی در کنار یکدیگر قرار داده و راه حل های ممکن بررسی می شوند. در ادامه و باتوجه به راه حل ها، تعدادی دیاگرام تک خطی طراحی می شود. این دیاگرام ها نهایی نبوده و در گام های بعدی تکمیل خواهند شد.

سایت مورد نظر به دیماند 3500 کیلو ولت آمپر نیاز دارد. نحوه ی محاسبه دیماند مورد نیاز تاسیسات را در مقاله دیماند برق چیست به طور کامل شرح دادیم. توصیه می شود برای تامین این توان از چند دستگاه ترانسفورماتور با توان کمتر از 2500 کیلو ولت آمپر استفاده شود. به عنوان مثال دو دستگاه ترانسفورماتور 2000 کیلو ولت آمپر برای تامین انرژی این تاسیسات کافی هستند.
از نظر پست و محل قرارگیری ترانسفورماتورها نیز 2 راه حل وجود دارد. می توان ترانس ها را در یک پست قرار داده و تابلوی اصلی فشار ضعیف را به آن ها متصل کرد. در این روش توصیه می شود از دو تابلوی اصلی به همراه یک کوپلر نرمال باز استفاده شود.
راه حل دوم، ساخت 2 پست مجزا و با فاصله از یکدیگر است. باسداکت برای اتصال تابلوهای فشار ضعیف این طرح پیشنهاد می شود. دیاگرام تک خطی هر دو طرح در ادامه آورده شده است. دیاگرام سمت چپ مربوط به یک پست با دو ترانسفورماتور و دیاگرام سمت راست مروبط به دو پست و دو ترانسفورماتور با فاصله از یکدیگر است.

گام دوم: انتخاب جزئیات معماری

برای دقیق تر شدن طرح باید مدارهای فشار ضعیف و بارهای متصل شده به آن ها نیز بررسی شوند. در ادامه انتخاب ها، خصوصیات و راه حل های پیشنهادی برای مدارهای فشار ضعیف آورده شده است. با ترکیب دو بخش فشار متوسط و فشار ضعیف می توان دیاگرام تک خطی دقیق تاسیسات را طراحی کرد.

با توجه به شرایط مدارهای فشار ضعیف، دو طرح قبلی کامل خواهند شد. طرح اول را در تصویر زیر مشاهده می کنید. این دیاگرام دارای دو ترانسفورماتور بوده که در یک پست نصب شده اند. حفاظت اولیه ی ترانسفورماتورها با فیوز انجام شده که در این توان اصلا توصیه نمی شود. ترانسفورماتورهای این طرح 2000 کیلو ولت آمپر بوده و بهتر است از بریکر و رله ی ثانویه در حفاظت MV آن ها استفاده شود.

هر ترانسفورماتور به یک تابلوی اصلی فشار ضعیف متصل شده است. به منظور افزایش قابلیت اطمینان، تابلوهای فشار ضعیف دارای کوپلاژ نرمال باز بوده و مدارهای داخلی را تغذیه می کند. با توجه به عدم تغذیه ی تمام بارها توسط یک ترانس، باید از سیستم کاهش بار یا Loas Shedding در این تاسیسات بهره گرفت.

برای اینکار، بارهای قابل حذف یا Sheddable Loads توسط یک بریکر به باسبار تابلوی اول متصل شده اند. با قطع بریکر به سادگی می توان بارها را جدا کرده و کوپلاژ بین دو باسبار را بست. جهت افزایش قابلیت اطمینان و سرعت در رفع خاموشی توصیه می شود یک سیستم چنج آور خودکار در این طرح دیده شود. سیستم چنج آور در بخش فشار ضعیف قرار داشته و بریکرهای اصلی ترانس و کوپلاژ را مدیریت می کند.

در نظر داشته باشید که این چنج آور فقط در صورت رخ دادن خطا در یکی از ترانسفورماتورها عملکرد داشته و با قطع منبع MV هیچ مزیتی ندارد. بارهای حساس مانند کامپیوترها به واحد UPS متصل شده اند. یو.پی.اس با توجه به نظر طراح سایز می شود. در صورت وجود چنج آور، UPS از قطع بارهای حساس هنگام عملکرد آن جلوگیری خواهد کرد.

در طرح دوم از دو دستگاه ترانسفورماتور در پست های مجزا استفاده شده است. این پست ها با یکدیگر فاصله داشته و بخش فشار ضعیف آن ها از طریق باسداکت به یکدیگر متصل شده اند. طرح دوم نیز با سیستم کاهش بار خودکار و UPS تکمیل خواهد شد.

انتخاب راه حل های تکنولوژیک

پس از تکمیل اطلاعات و ترسیم نقشه های تک خطی می توان ادوات قدرت را انتخاب کرد. تکنولوژی ادوات قدرت مانند تابلوها، ترانسفورماتور و غیره باید با توجه به محل نصب و شاخص های سرویس دهی تعیین شود. در این بخش انتخاب تجهیزات قدرت بر اساس تکنولوژی انجام شده است. مدل های پشنهاد شده از شرکت اشنایدر الکتریک هستند.