شبکه فشار ضعیف

شبکه فشار ضعیف آخرین بخش توزیع انرژی است. شبکه های فشار ضعیف برق می توانند به صورت دو سیمه، سه سیمه و چهار سیمه احداث شوند. طبق استاندارد IEC سطح ولتاژ فشار ضعیف متناوب تا 1000 ولت یا 1KV است. ولتاژ شبکه فشار ضعیف بر اساس ساختار یا دیاگرام آن بیان شده و می تواند به صورت تکفاز و یا دوفاز باشد. دیاگرام مدارهای فشار ضعیف را در مقاله مشترک فشار ضعیف بررسی کردیم. ولتاژهای تکفاز و دوفاز با عنوان ولتاژ فاز و ولتاژ خط نیز شناخته می شوند. شبکه فشار ضعیف عمومی در نهایت تغذیه کننده ی بارهای کوچک یا مشترکین فشار ضعیف خواهد بود.

ولتاژ شبکه فشار ضعیف

ولتاژ شبکه فشار ضعیف در ایران با استاندارد قدیم معادل 220/380 و با استاندارد جدید معادل 230/400 ولت است. در کشورهای اروپایی استاندارد سطح ولتاژ شبکه LV توزیع یا عمومی در مدار سه فاز چهار سیمه معادل 230/400 ولت می باشد. عدد 230 بیان کننده ی اختلاف ولتاژ بین فاز و نول و عدد 400 مربوط به اختلاف ولتاژ بین دوفاز است. بسیاری از کشورها از جمله ایران در حال تبدیل سیستم‌های LV خود به آخرین استاندارد IEC 60038 با ولتاژ 230/400 هستند.

شبکه ی فشار ضعیف عمومی می تواند به شکل زمینی، هوایی و یا ترکیبی احداث شود. شبکه های فشار ضعیف برق در شهرهای متوسط و بزرگ به صورت زمینی هستند. در شبکه های زمینی و با توجه به هزینه ی کابل و نکته های مهم دیگر مانند محدودیت جریان و افت ولتاژ باید فاصله ی پست ها نسبت به یکدیگر کمتر شود. جهت کاهش طول شبکه فشار ضعیف در مناطق متراکم فاصله ی پست‌های MV/LV یا توزیع معمولا بین 500 تا 600 متر از یکدیگر خواهد بود. با توجه به نزدیک شدن پست های MV به یکدیگر نیازی به ترانس های پرقدرت نبوده و تلفات، افت ولتاژ و موارد دیگر بهبود پیدا خواهد کرد. پست های توزیع می توانند به شکل زمینی و هوایی ساخته شوند. مقاله ی انواع پست های توزیع برق را مطالعه نمایید.

جهت تبدیل ولتاژ MV به LV در پست توزیع زمینی به تجهیزات زیر نیاز است:

• سوئیچبرد سه یا چهار طرفه‌ی فشار متوسط: معمولا با دو L.B.S ورودی و خروجی جهت اتصال به شبکه‌ی رینگ و یک یا دو بریکر یا سکسیونر فیوز‌دار برای حفاظت ترانس
• یک یا دو ترانسفورماتور MV/LV با توان حداکثر 1000 kVA: در پست های توزیع ایران از ترانسفورماتورهای با قدرت بالاتر نیز استفاده می شود.
• یک یا دو تابلوی توزیع فشار ضعیف با 6 یا 8 خروجی سه فاز چهار سیمه با حفاظت فیوز یا بریکر

خروجی ترانسفورماتور توسط باسبار و یک کلید قطع بار یا توسط لینک‌های قابل جدا شدن، به تابلوی اصلی LV متصل می‌شود. تابلوی فشار ضعیف دارای یک بریکر اصلی با تکنولوژی هوا ACB یا بدنه ی تزریقی MCCB خواهد بود. خروجی تابلوی فشار ضعیف عمومی معمولا با فیوزهای ذوب شونده حفاظت می شود. المان‌های فشار ضعیف به منظور کنترل و حفاظت از کابل‌های توزیع 4 رشته و مربوط به شرکت توزیع هستند. کابل های LV خروجی می توانند به شبکه فشار ضعیف هوایی متصل شده و یا به صورت کاملا زمینی توزیع شوند. شبکه فشار ضعیف کابلی می تواند مشترکین مستقل را تغذیه کرده و یا به تابلوهای فرعی دیگر متصل گردد. در ادامه شبکه های فشار ضعیف زمینی و هوایی بیشتر بررسی خواهند شد.

شبکه فشار ضعیف زمینی

شبکه فشار ضعیف عمومی می تواند مشترکین زیادی را در مسیر خود تغذیه کند. برای شکل دهی شبکه ی فشار ضعیف زمینی در مناطق پربار از توزیع کننده‌های فرعی یا Link Boxe و کابل‌ استفاده می‌شود. توزیع کننده ها شبیه به جعبه های تقسیم بوده و برای اتصال کابل ها یا گرفتن انشعاب از آن ها طراحی شده اند. جعبه های اتصال زمینی در منهول‌های کنار خیابان قرار داده شده و شکل‌های مختلفی را دارند. هر توزیع کننده می‌تواند 1 تا 4 ورودی داشته باشد. توزیع کننده با 4 ورودی هنگامی استفاده می‌شود که دو کابل فشار ضعیف از روی یکدیگر عبور کنند. قابل ذکر است که امروزه استفاده از تابلوهای ضد آب روی زمین یا کنار دیوار یا روی دیوار بیشتر شده است.

شبکه شعاعی

در شبکه های کابلی به همراه جعبه ی های اتصال می توان توپولوژی های مختلفی را پیاده کرد. معمولا آرایش شبکه فشار ضعیف عمومی به صورت شعاعی است. به منظور ساخت شبکه ی فشار ضعیف شعاعی می توان خروجی پست MV/LV را به شاخه های متعددی تبدیل کرد. در این حالت تعداد زیادی کابل فشار ضعیف از پست خارج شده و در معابر عمومی پخش می شود. هر خروجی فشار ضعیف دارای یک حفاظت جداگانه بوده و با عنوان فیدر LV نیز شناخته می شود. بارهای فشار ضعیف بزرگ به شبکه ی عمومی متصل نشده و دارای یک کابل اختصاصی هستند. این کابل تا اولین پست MV ادامه پیدا کرده و یک حفاظت جداگانه خواهد داشت. جهت کاهش هزینه های اولیه معمولا کابل ها به صورت مستقیم در زمین دفن می شوند.

شبکه شعاعی با قابلیت مانور یا Branched Open-ended radial

با توجه به نزدیک شدن پست های MV/LV به یکدیگر می توان قابلیت اطمینان شبکه فشار ضعیف را ارتقاء داد. جهت ایجاد نقطه ی مانور می توان کابل هر پست توزیع را تا پست های مجاور ادامه دارد. با این کار نوع دیگری از شبکه های فشار ضعیف با عنوان Branched Open-ended radial ایجاد می شود. عبارت Branched Open-ended radial را می توان یک شبکه فشار ضعیف شعاعی با قابلیت ایجاد رینگ ترجمه کرد. برای ایجاد شبکه LV مطمئن می توان هنگام رسیدن کابل‌های خروجی از توزیع کننده‌ها یا لینک‌ها به پست‌های مجاور؛ اقدامات زیر را انجام داد:

• برای ارتباط کابل ها می توان از لینک استفاده کرد. این لینک ها به صورت نرمال باز هستند.
• در شرایط اضطراری می توان لینک‌ها را متصل کرده یا با فیوز جایگزین کرد.
• در این نقاط؛ اتصال هادی نول یا خنثی برقرار بوده و قطع نمی‌شود.

شبکه فشار ضعیف زمینی با قابلیت مانور، انعطاف بسیار بالایی دارد. به عنوان مثال می‌توان یک پست MV/LV را به صورت کامل از مدار خارج کرد. با توجه به تجهیزات استفاده شده در شبکه ی فشار ضعیف می توان از مدار خارج کردن پست های مجاور را بدون خاموشی انجام داد. جهت مانور بار می توان لینک ها را بسته و بارهای عمومی را از نزدیک ترین پست با ظرفیت مناسب، تغذیه کرد. قابلیت انتقال بار یک پست MV/LV در سرویس های برنامه ریزی شده و یا حوادث الکتریکی باعث کاهش خاموشی ها و افزایش رضایت مشترکین خواهد شد. این روش در خطوط هوایی نیز انجام می شود.

از مزایای دیگرخطوط Branched Open-ended radial توانایی از مدار خارج کردن شبکه‌ی بین دو لینک یا توزیع کننده است. این شبکه‌ها معمولا طول کمی داشته و به راحتی برای تعمیرات و خطایابی از دیگر قسمت‌ها ایزوله می‌شوند. در مناطق پربار فاصله‌ی بین پست‌ها کمتر شده و توان ترانسفورماتورها تا 1500 کاوا نیز افزایش پیدا می‌کند. شبکه‌ی LV شهرهای بزرگ از کابل‌های استاندارد شده و لینک‌های توزیع تشکیل شده است. در این روش برخی از ارتباط‌ها یا لینک‌ها حذف شده و قابلیت مانور از دست می رود. تاکید می شود که در حالت نرمال هر توزیع کننده یا کابل تنها از یک پست تغذیه می‌شود. همانگونه که شرح داده شد، نام این شبکه شعاعی با انتهای باز یا Branched Open-ended radial است.

شبکه زمینی با تابلوی توزیع یا تابلوی فرعی

با کاهش تقاضا یا تراکم می توان از دیگر شبکه‌های LV شهری مانند کابل به همراه تابلوهای توزیع فرعی نیز استفاده کرد. تابلوهای فشار ضعیف عمومی به صورت ایستاده روی زمین و در نقاط مهم و استراتژیک نصب می شوند. این روش مناسب مناطقی است که تعداد متقاضی کم ولی با فاصله ی بیشتری از پست قرار دارند. استفاده از تابلوهای فشار ضعیف عمومی باعث کاهش سطح مقطع کابل‌های خروجی از پست خواهد شد. در این روش تعدادی فیدر شعاعی از پست MV/LV خارج می‌شود. این خروجی‌ها به تابلوهای توزیع فرعی متصل شده و باسبار آن را تغذیه می‌کنند. مرحله ی بعدی اتصال مشترکین با تابلوی توزیع عمومی است. متقاضی یا مشترکین اطراف تابلوی توزیع به صورت مستقیم به آن متصل و تغذیه خواهند شد. در تابلوهای توزیع عمومی معمولا از ساده ترین روش حفاظت یعنی فیوزهای ذوب شونده استفاده می گردد.

شبکه فشار ضعیف هوایی

سال‌های زیادی است که شبکه فشار ضعیف در مناطق باز، روستاها و محل های با تراکم پائین با هادی‌های بدون روکش احداث می‌شود. این هادی‌ها توسط تیرهای چوبی یا بتنی نگه داشته شده و از ترانسفورماتور MV/LV تغذیه می‌شوند. ترانسفورماتور یا پست در این مناطق می‌تواند به صورت هوایی یا زمینی باشد. هر پست توزیع چند خروجی یا فیدر داشته که توسط کابل به شبکه‌های هوایی متصل می‌شوند. شبکه‌های هوایی فشار ضعیف معمولا به صورت شعاعی بوده ولی می توانند ارتباط، لینک یا رینگ با پست های مجاور نیز داشته باشند. در صورت وجود چند پست جهت تغذیه‌ی روستا باید توالی فازها در شبکه های فشار ضعیف رعایت شود. این کار جهت ایجاد قابلیت مانور شبکه و استفاده از ترانسفورماتورهای دیگر است.

شبکه فشار ضعیف هوایی با کابل خودنگهدار

در سال‌های اخیر استفاده از کابل‌های به هم تابیده شده یا خودنگهدار در شبکه فشار ضعیف توسعه پیدا کرده است. کابل خودنگهدار از چند هادی عایق شده نسبت به یکدیگر و یک نگهدارنده یا مسنجر تشکیل می‌شود. کابل‌های خودنگهدار به مرور در حال جایگزین شدن با هادی‌های بدون روکش در شبکه یا خطوط هوایی هستند. کابل‌های خودنگهدار از نظر ایمنی و قابلیت اطمینان بسیار بهتر از هادی‌های بدون روکش می باشند.

در محل‌هایی که هادی‌ها باید روی دیوار فیکس شوند مزیت اصلی کابل‌های خودنگهدار نمایان می‌شود. در حال حاضر بسیاری از کشورها از کابل‌های به هم تنیده شده یا خودنگهدار در شبکه‌های هوایی استفاده می‌کنند. این روش را می‌توان شبکه‌ی هوایی ارزان ولی بهبود یافته در نظر گرفت. استفاده از کابل‌های عایق به شکل خودنگهدار در ولتاژهای بالاتر نیز مرسوم شده است. امروزه کابل‌های عایق هوایی فشار متوسط تا 24 کیلو ولت نیز در دسترس هستند. ریسک برخود اشیاء خارجی در خطوط هوایی با کابل های خودنگهدار کاهش پیدا کرده و تقریبا صفر است. این مسئله باعث کاهش حریم خطوط نیز می شود.