تابلو برق فشار متوسط

در این مقاله با تابلو برق فشار متوسط و اجزای آن آشنا می شویم و انواع مختلف این تابلو را معرفی می کنیم. تابلوهای فشار متوسط باید پایداری مناسب در برابر شرایط الکتریکی و محیطی داشته باشند. شرایط محیطی و الکتریکی نباید باعث تخریب مکانیکی و دی الکتریک تجهیزات شود. استانداردها با توجه به تجهیزات و بخش‌های به کار رفته در تابلو یا سوئیچگیر MV متفاوت هستند. از استانداردها در این بخش می‌توان به IEC62271-1,62271-100,62271-102,62271-103,62271-105,62271-200 اشاره کرد. مقرارت منطقه‌ای ممکن است انطباق با استانداردهای بین المللی را مورد نیاز بداند. از استانداردهای بین المللی می‌توان به ANSI/IEEE for USA, EN for European, GOST for Russia, GB/DL for China اشاره کرد.

نوع یا تیپ تابلو برق فشار متوسط

پست‌ها باید بر اساس استانداردهای منطقه‌ای ساخته شوند. در بخش های قبلی با شبکه های فشار متوسط حلقوی و انواع پست توزیع آشنا شدیم. تابلوهای فشار متوسط می توانند شامل پنج وظیفه یا واحد عملیاتی باشند. واحدهای عملیاتی جهت اتصال به شبکه فشار متوسط، حفاظت اصلی، حفاظت ترانس و غیره طراحی می شوند. با توجه به ساختار تجهیزات ممکن است از تابلوهای مختلف در پست فشار متوسط استفاده شود. تجهیزات کلید زنی و حفاظت فشار متوسط را به صورت کلی می توان به دو گروه زیر تقسیم کرد:

• سلول یا ماژولارهای جداگانه با پشتیبانی از تمام طرح‌های تک خطی
• مجموعه یا واحد کامپکت برای پشتیبانی از شبکه ی حلوقی یا رینگ

ماژول یا سلول های جداگانه در مدل های بسیار متنوعی ساخته می شوند. این تابلو های MV ترکیبی از محفظه ها و تجهیزات فشار متوسط مانند باسبار، LBS، بریکر و غیره هستند. با توجه به تجهیزات به کار رفته در هر تابلو برق فشار متوسط می توان از آن به عنوان یک واحد عملیاتی استفاده کرد. واحدهای عملیاتی جهت اتصال به شبکه، حفاظت، اندازه گیری و غیره در یک پست نصب شوند. سلول های فشار متوسط به گونه ای ساخته می شوند که با اتصال به یکدیگر بتوانند تمام طرح های تک خطی را پوشش دهند. طرح ها با توجه به نوع پست متفاوت بوده و به صورت مجزا مشخص خواهند شد. در شرکت های توزیع اغلب پست ها شامل تجهیزاتی برای اتصال به شبکه ی حلقوی هستند.

سلول های فشار متوسط را می توان به دو شکل تهیه کرد. روش اول تهیه ی تابلوهای مونتاژ شده در شرکت سازنده مانند اشنایدر الکتریک است. روش دوم سفارش سلول به شرکت های داخلی است. این شرکت ها می توانند تجهیزات فشار متوسط را از برندهای مختلف تهیه کرده و طبق نظر شما در سلول ها مونتاژ کنند. این تابلوهای فشار متوسط به صورت ماژولار بوده و طبق طرح اصلی در یک پست مونتاژ می شوند. در تصویر زیر یک کلید گازی قابل قطع زیر بار یا L.B.S را مشاهده می کنید. این کلید در تابلوی فشار متوسط قرار گرفته و یک واحد عملیاتی را تشکیل می دهد. همانطور که مشاهده می کنید استفاده از این سکسیونر بدون تابلو برق عملا ممکن نیست.

علاوه بر تابلوهای ماژولار می توان از واحدهای کامپکت نیز استفاده کرد. این واحدها اغلب جهت اتصال به شبکه ی حلقوی طراحی شده و ابعاد کوچکتری نسب به سلول های فشار متوسط دارند. واحدهای کامپکت می توانند به صورت یکپارچه در روغن یا گاز قرار بگیرند. برخی از واحدهای کامپکت در کیوسک های فلزی مونتاژ شده و نیازی به ساختمان ندارند. از واحدهای یکپارچه می توان به مدل های پدمانتد اشاره کرد. در تصویر زیر یک پست پدمانتد را مشاهده می کنید. تمام تجهیزات این پست به همراه ترانسفورماتور در روغن قرار دارد. ابعاد پست پدمانتد در مقایسه با مدل های ساختمانی بسیار کوچک تر است. در این پست ها اغلب از فیوزهای ذوب شونده جهت حفاظت ترانسفورماتور استفاده می شود.

پست های فشار متوسط جهت اتصال به شبکه ی حلقوی به صورت رینگ طراحی می شوند. تمام واحدهای رینگ شامل دو L.B.S جهت اتصال به شبکه ی MV هستند. با توجه به نوع پست ممکن است در این بخش واحد حفاظت ترانسفورماتور نیز وجود داشته باشد. برخی از RMU های کامپکت به منظور قرارگیری در شرایط محیطی بسیار سخت طراحی می‌شوند. عبارت RMU مخفف Ring Main Unit است. در تصویر زیر چند پست زمینی فشار متوسط به در شبکه ی حلقوی را مشاهده می کنید.

ماژول بدنه فلزی در سوئیچگیر

عنوان دقیق این مدل Modular metal-enclosed switchgear است. استاندارد IEC 62271-200 مشخص کننده‌ی الزامات سوئیچگیر و کنترل گیرهای AC در شبکه 1-52KV می باشد. گروه‌های مختلفی از سویئچگیرهای پیش ساخته با توجه به توانایی سرویس دهی شبکه هنگام تعمیرات وجود دارد. توانایی سرویس دهی شبکه با عبارت L.S.C مشخص شده و به معنی Loss of Service Continuity است. در گروه بندی تابلو برق فشار متوسط این موارد در نظر گرفته می‌شوند:

• واحد عملیاتی: نقش ماژول مانند اتصال به شبکه، حفاظت اصلی، حفاظت ترانس، حفاظت شبکه داخلی یا اندازه گیری MV
• محفظه‌ها یا Compartment: بخش های قابل دسترسی به شکل های مختلف مانند محفظه ی کابل ها، تجهیزات کشویی و غیره
• دسترسی به محفظه‌های جداگانه: دسترسی می تواند بر اساس اینترلاک، ابزار، دستورالعمل و غیره باشد.
• از دست رفتن سرویس دهی یا L.S.C: این بخش هنگام تعمیرات اهمیت زیادی دارد. جهت افزایش پایداری شبکه می توان از تجهیزات کشویی یا کامپکت در تابلوی فشار متوسط استفاده کرد.
• پارتیشن ها

تکنولوژی و عایق به کار رفته در تابلو برق فشار متوسط روی طول عمر، ابعاد و قیمت آن تاثیر گذار است. ماژول های بدنه فلزی بر اساس آخرین تکنولوژی سوئچگیرها ساخته می شوند. تجهیزات و عایق این سوئیچگیرها باید با توجه به محل نصب انتخاب شود. برخی از عایق ها می توانند در شرایط محیطی بسیار سخت مانند آلودگی و رطوبت های سنگین قرار بگیرند. سوئیچگیرهای بدنه فلزی از نظر تکنولوژی عایق به چهار گروه زیر تقسیم می شوند:

• AIS سوئیچگیر با عایق هوا Air Insulated Switchgear
• SIS سوئیچگیر با عایق جامد Solid Insulated Switchgear
• GIS سوئیچگیر با عایق گاز Gas Insulated Switchgear
• 2SIS سوئیچگیر با عایق جامد شیلد شده Shielded Solid Insulated Switchgear

واحد عملکردی در تابلو برق فشار متوسط

واحد عملکردی یا Functional Unit شامل یک تجهیز کلید زنی یا Switchgear Component است که در یک تابلوی فلزی نصب شده باشد. واحد عملیاتی از قسمت های مدار اصلی و کنترلی تشکیل شده است. این واحد به صورت ماژولارساخته شده و یک فانکشن یا وظیفه را بر عهده دارد. از Functional Unit جهت اتصال به شبکه های حلقوی یا حفاظت استفاده می شود. اتصال به شبکه ی MV توسط تابلوی فشار متوسط مجهز به L.B.S انجام شده که توانایی قطع و وصل بار کامل را دارد. حفاظت در پست های توزیع گروه بندی های مختلفی داشته و شامل حفاظت اصلی، حفاظت ترانس یا حفاظت شبکه ی داخلی است. از مدارهای کنترلی در واحدهای عملیاتی می توان به رله، نشانگر خطا، نشانگر ولتاژ، اتوماسیون و غیره اشاره کرد.

در تصویر زیر تابلوهای فشار متوسط شامل 6 سلول مجزا را مشاهده می کنید. دو واحد عملیاتی سمت چپ جهت اتصال به شبکه ی MV حلقوی در نظر گرفته شده اند. این تابلوهای فشار متوسط دارای L.B.S بوده که معمولا در اختیار شرکت های توزیع قرار دارند. سلول سوم از سمت چپ مجهز به بریکر بوده و نقش حفاظت اصلی را دارد. در سلول چهارم ترانس های ولتاژ و جریان قرار دارند. این مجموعه با عنوان لوازم اندازه گیری فشار متوسط شناخته می شود. دو سلول انتهایی نیز دارای بریکر بوده و می توانند نقش حفاظت ترانس داخل پست یا حفاظت شبکه ی داخلی را برعهده داشته باشند.

محفظه و پارتیشن در تابلو برق فشار متوسط

تابلوهای فشار متوسط بر اساس تکنولوژی می توانند دارای چند محفظه یا Compartment باشند. نقش محفظه ها توسط شرکت سازنده مشخص می شود. از محفظه های معمول در تابلوهای فشار متوسط می توان به بخش باسبار، محل قرارگیری تجهیز کلید زنی، بخش اتصال کابل ها، کنترل باکس و غیره اشاره کرد. تجهیز کلید زنی یا Switchgear Component اغلب در یک بخش مجزا در تابلوی فلزی قرار دارد. محفظه ی بالای تجهیز کلید زنی مربوط به باسبار و محفظه ی پائین آن جهت اتصال کابل ها در نظر گرفته می شود. این آرایش با توجه به نوع تابلو می تواند متفاوت باشد. شرایط دسترسی به محفظه‌های جداگانه یکسان نیست. به صورت کلی چهار نوع دسترسی به محفظه ها تعریف می شود. انواع دسترسی عبارتند از:

• کنترل شده با اینترلاک
• مطابق با دستورالعمل‌ها برای محفظه‌هایی که می‌توانند هنگام کار باز شوند.
• استفاده از ابزار برای محفظه‌هایی که نباید هنگام کار عادی باز شوند.
• محفظه‌های غیر قابل دسترسی برای بخش‌هایی که هرگز نباید باز شوند.

دسترسی به محفظه ها بدون از دست رفتن سرویس دهی با L.S.C مشخص می شود. عبارت L.S.C مخفف Loss of Service Continuity بوده و شامل چهار دسته بندی است. دسته بندی های LSC1,LSC2,LSC2A,LSC2B مشخص کننده ی برقداری سیستم هنگام دسترسی به محفظه ها می باشد. به عبارت دیگر با گروه های L.S.C شرح داده می شود که کدام قسمت از تابلو هنگام باز کردن یک محفظه می تواند برقدار بماند.

در تابلو برق فشار متوسط ممکن است از پارتیشن نیز استفاده شود. پارتیشن ها می توانند به شکل PM یا PI انتخاب شوند. عبارت PM: Metallic Partitions به معنی پارتیشن فلزی و عبارت PI: Insulation Partitions به معنی پارتیشن عایق است. از پارتیشن می توان جهت جدا کردن بخش های یک تابلوی فلزی از یکدیگر استفاده کرد. به عنوان مثال تابلوی زیر دارای بخش های جداگانه برای قرارگیری تجهیز کلید زنی یا Switchgear Component است.

در ویدئوی زیر اتوماسیون پست توزیع برق با RTU را بررسی میکنیم:

سوئیچگیر فشار متوسط برای مدار ترانسفورماتور

جهت حفاظت ترانس باید از سیستم تشخیصی و خودکار استفاده کرد. این سیستم ها در اولیه و ثانویه ی ترانس نصب شده و از آن در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه محافظت می کند. در سمت MV ترانسفورماتور می توان از سه نوع سوئیچگیر زیر استفاده کرد:

• L.B.S وابسته به فیوز بدون کوردینه سازی بین فیوز و قدرت قطع L.B.S
• L.B.S ترکیب شده با فیوز با کوردینه سازی بین فیوز و قدرت قطع L.B.S
• بریکر به همراه رله ی دیجیتال یا رله ی ثانویه

مطالب مربوط به جداکننده ها را می توانید در بخش قوانین اصلی حفاظت ترانس و حفاظت مدار مطالعه کنید. بریکر به همراه رله‌ی دیجیتال یک سیستم کامل برای حفاظت ترانس محسوب می‌شود. ترکیب بریکر و رله ی دیجیتال اطمینان بیشتری در مقایسه با فیوز ذوب شونده دارد. عملکرد فیوز MV در خطا با جریان پائین و اضافه بار بسیار کند است. از طرفی قیمت بریکر در مقایسه با یک L.B.S فیوز دار به مراتب بیشتر است. در ترانسفورماتورهای با توان پائین می توان از ترکیب L.B.S فیوز دار با رله ی دیجیتال استفاده کرد. در این روش حفاظت اتصال کوتاه و جریان های سنگین بر عهده ی فیوز بوده و رله برای خطاهای حساس با جریان پائین تنظیم می شود.

بخش ویژه ی این سیستم مربوط به لاک شدن رله در اتصال کوتاه های شدید می شود. رله در جریان های بیشتر از قدرت قطع L.B.S نباید فرمان تریپ را صادر کند. ترکیب رله ی دیجیتال و L.B.S نیاز به دانش حفاظتی زیادی دارد. عملکرد L.B.S تحت جریان اتصال کوتاه شدید می توان آن را متلاشی کند. در تصویر زیر یک L.B.S یا سکسیونر فیوز دار را مشاهده می کنید. این کلید قابل قطع و وصل زیر بار بوده و دارای بوبین شنت تریپ و عملکرد مکانیکی است. با استفاده از این سوئیچ و یک رله ی دیجیتال می توان حفاظت مناسبی را برای ترانسفورماتور ایجاد کرد. مزیت این سیستم قابلیت اتصال ادوات حفاظتی تکمیلی ترانسفورماتور مانند ترمومتر و بوخهلتس است.

فیوزهای استفاده شده در L.B.S ها معمولا دارای یک پین برای قطع هر سه فاز پس از عملکرد هستند. این پین ها پس از سوختن فیوز به صورت مکانیکی فرمان تریپ را صادر می کنند تا از دوفاز شدن ترانسفورماتور جلوگیری شود. فرمان تریپ زمانی صادر می شود که فیوز جریان اتصال کوتاه را قطع کرده باشد. به عبارت ساده تر ابتدا جریان اتصال کوتاه توسط فیوز قطع شده و در ادامه L.B.S جریان های بسیار پائین را قطع می کند.

بهره برداری از تابلوهای فشار متوسط

هدف از این بخش طراحی یک راهنمای اصلی به منظور کاهش تاثیرات رطوبت و آلودگی در تجهیزات MV است. تابلوهای فشار متوسط یا MV به منظور سرویس دهی در شرایط نرمال ساخته می‌شوند. شرایط عادی سرویس دهی تجهیزات داخلی یا Indoor فشار متوسط در استاندارد IEC 62271-1 تعریف شده است. توصیه های این استاندارد در خصوص رطوبت به این شرح است:

• مقدار رطوبت نسبی در بازه‌ی 24 ساعت نباید از 90% عبور کند.
• مقدار فشار بخار آب در بازه‌ی 24 ساعت نباید از 2 kPa عبور کند.
• مقدار رطوبت نسبی در بازه‌ی یک ماهه نباید از 90% عبور کند.
• مقدار فشار بخار آب در بازه‌ی یک ماهه نباید از 8 kPa عبور کند.

در استاندارد فوق به امکان تشکیل شبنم در زمان بهره برداری نرمال اشاره شده است. در صورت امکان تشکیل شنبم باید تابلو برای کار در این شرایط طراحی شده یا از سیستم‌های تکمیلی استفاده شود. سیستم‌های تکمیلی جهت شبنم زدایی می‌تواند شامل تهویه یا هیتر یا هردو باشد. هنگام استفاده از تابلوهای MV نگرانی‌های دیگری در خصوص رطوبت و آلودگی وجود دارد. تاثیر آلودگی و رطوبت فراتر از میزان آن‌ها و شبنم زدایی است. نکته‌ی مهم دیگر تخریب سریع قطعات فلزی و سطح عایق در تجهیزات الکتریکی است. این پدیده با ترکیب آلودگی و رطوبت به شدت افزایش پیدا می کند. برای جلوگیری از تاثیر رطوبت و آلودگی باید اقدامات پیگیرانه ی مناسبی در تابلو برق فشار متوسط انجام شود. اقدامات پیشگیرانه برای کاهش تاثیر رطوبت و آلودگی به صورت مجزا تعریف می شود.

اقدامات پیشگیرانه در برابر رطوبت

جهت کاهش تاثیر رطوبت در تابلوی فشار متوسط این نکات را رعایت کنید:

• طراحی مناسب و تقویت تهویه در پست
• جلوگیری از تغییرات دما
• جلوگیری ورود رطوبت به پست
• نصب HVAC یا Heating, Ventilation, Air Conditioning

اقدامات پیشگیرانه در برابر آلودگی

موارد زیر جهت کاهش تاثیر آلودگی در تابلوهای فشار متوسط توصیه می شوند:

• پوشاندن ورودی‌های هوا یا دریچه‌های تهویه با فیلتر مناسب جهت کاهش ورود گرد و غبار و آلودگی به پست و تابلو
• پوشاندن محفظه‌های تهویه هنگام قرارگیری ترانسفورماتور در کنار سوئیچگیرها
• نگه داشتن تهویه ی پست در حداقل حالت ممکن جهت تخلیه ی گرمای حاصل از ترانسفورماتور و کاهش حجم آلودگی و غبار به پست
• نصب ترانسفورماتور در اتاق جداگانه و استفاده از تهویه‌ی قدرتمند در صورت نیاز
• استفاده از تابلوهای MV با درجه ی حفاظت مناسب در برابر آلودگی یا IP
• استفاده از از سیستم‌های تهویه‌ی مطبوع یا سیستم تهویه‌ی اجباری مانند فن با فیلترهای نصب شده در ورودی جهت کاهش ورود آلودگی‌ها و غبارها به پست
• پاک کردن مداوم تمام آثار آلودگی از قسمت‌های فلزی و عایق
• استفاده از تابلوهای فشار متوسط غیر حساس به شرایط محیطی مانند G.I.S و 2SIS بجای تابلوهای A.I.S

تابلو برق های فشار متوسط می توانند آرایش های مختلفی داشته باشند. یکی از مدل ها روتین در پست های عمومی شامل یک سکسیونر ورودی، یک سکسیونر خروجی و یک سلول حفاظت ترانس است. به منظور حفاظت ترانس های با ظرفیت پائین می توان از فیوز استفاده کرد. در این ویدئو بررسی یک ست ورودی، خروجی و حفاظت ترانس با عنوان RMU را مشاهده می کنید. مطالب فوق در دوره تاسیسات فشار متوسط شرح داده شده است.