انواع پست توزیع برق

شناخت انواع پست توزیع برق یکی از المان های مهم در طراحی تاسیسات الکتریکی است. پست توزیع شامل تجهیزاتی است که برای تحویل انرژی فشار متوسط و یا تبدیل آن به سطح فشار ضعیف استفاده می شود. از نظر تحویل و تبدیل انرژی می توان پست های توزیع را به گروه های پاساژ و دارای ترانسفورماتور تقسیم کرد. نگهداری تجهیزات فشار متوسط و فشار ضعیف در یک پست MV برعهده ی ساختار فیزیکی آن است. پست های توزیع از نظر ساختار فیزیکی در مدل های بسیار متنوعی مانند ساختمانی، کیوسک، دفنی، پدمانتد، هوایی و غیره ساخته می شوند. از آیتم های مهم در انتخاب ساختار پست می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• هدف از طراحی پست: طراحی پست می تواند به منظور تحویل انرژی MV و یا تبدیل آن به LV انجام شود.
• توان پست: در صورت تبدیل ولتاژ MV به LV باید از یک یا چند دستگاه ترانسفورماتور MV/LV در پست توزیع استفاده کرد. توان و تعداد ترانسفورماتورها در انتخاب ساختار پست  از نظر زمینی و هوایی بسیار مهم هستند.
• نحوه ی اتصال به شبکه ی MV: پست توزیع می تواند به شبکه ی زمینی یا شبکه ی هوایی MV متصل شود.
• تعداد تجهیزات: نوع و تعداد تجهیزات حفاظتی، کلید زنی، ترانسفورماتور، تابلوهای LV و غیره در انتخاب ساختار و ابعاد پست مهم هستند.
• محل قرارگیری و شرایط محیطی: ساختار پست باید متناسب با شرایط محیطی مانند تراکم، آلودگی، امنیت، رطوبت، دما و غیره باشد. در مقاله ی تهویه در پست های فشار متوسط شرایط دما را به صورت کامل بررسی کردیم.

پست‌های فشار متوسط یا توزیع ممکن است در مکان‌های خصوصی یا عمومی قرار بگیرند. جهت آشنایی بیشتر با این پست ها مقاله ی پست های فشار متوسط را مطالعه کنید. در نظر داشته باشید که شرکت توزیع باید دسترسی بدون محدودیت به پست های عمومی و اختصاصی داشته باشد. محل پست باید به گونه‌ای انتخاب گردد تا دسترسی آزاد در هر زمانی از معابر عمومی ممکن باشد. علاوه بر این مسائل باید ساختار پست متناسب با محل قرارگیری آن باشد. به صورت کلی می توان پست‌های MV را از نظر محل قرارگیری یا ساختار فیزیکی به دسته های زیر تقسیم کرد:

• پست Indoor با یک اتاق اختصاصی به شکل ساختمان
• پست Outdoor دارای پوشش و بدنه فلزی پیش ساخته مانند پست های کیوسک یا کامپکت
• پست Outdoor بدون پوشش یا بدنه
• پست هوایی

پست برق Indoor یا ساختمانی

پست های ساختمانی از قدیمی ترین انواع پست های توزیع برق هستند. ساختمان این پست ها را می توانید در محیط های عمومی و یا اختصاصی با درب های زرد رنگ مشاهده کنید. تجهیزات به کار رفته در پست های ساختمانی به شکل Indoor یا داخلی هستند. پست های ساختمانی با عنوان های مختلف مانند ساختمان پست برق، اتاقک پست برق یا پست های زمینی توزیع نیز شناخته می شوند. پست های ساختمانی توسط کابل های MV به شبکه ی فشار متوسط متصل می شوند. نحوه ی ورود کابل های MV به ساختار پست بستگی دارد. برخی پست ها به صورت یک طبقه به همراه کانال طراحی شده و برخی دیگر دارای زیر زمین هستند. ابعاد و شکل ساختمان پست توزیع به آیتم های زیر بستگی دارد:

• تحویل یا تبدیل انرژی
• ورودی و خروجی کابل های MV و LV
• تعداد تجهیزات به کار رفته در پست مانند تابلوهای MV، ترانسفورماتور، تابلوهای LV و غیره
• نکنولوژی و تعداد ترانسفورماتورها
• چیدمان تجهیزات و تهویه

در تصویر زیر چینش اصلی پست با لوازم اندازه‌گیری LV به صورت یک طبقه با کانال های ورودی و خروجی کابل را مشاهده می‌کنید. در این پست از سه سلول MV استفاده شده است. سلول های اول و دوم از سمت چپ با عنوان Incoming MV Panels مربوط به ورودی و خروجی کابل های MV هستند. این کلیدهای قطع بار یا L.B.S جهت اتصال به شبکه ی MV با ساختار RMU در نظر گرفته شده اند. کابل های به کار رفته جهت اتصال به شبکه ی MV می توانند تک هسته Single-Core یا سه هسته Three-Core باشند.

سلول سوم با عنوان Switcging and Protection Panel مربوط به قطع و وصل ترانس به همراه حفاظت آن می باشد. این سلول دارای یک L.B.S ترکیب شده با فیوز است. تجهیزات حفاظت تکمیلی مانند بوخلهتس، ترمومتر و غیره می تواند به سلول حفاظت متصول شود. جهت آشنایی با این تجهیزات حفاظتی مقاله ی حفاظت ترانس را مطالعه کنید. خروجی سلول حفاظت توسط کابل های MV به بوشینگ های فشار قوی ترانسفورماتور متصل خواهد شد. این بخش MV Connection to Transformer نام دارد.

ترانسفورماتور به کار رفته در این پست از نوع روغنی است. همانطور که می دانید ترانسفورماتورهای روغنی به یک چاله روغن یا Oil Sump نیاز دارند. این چاله به منظور جمع آوری روغن در صورت نشت از ترانسفورماتور ساخته می شود. چاله روغن باید دارای یک توری فلزی بوده و روی آن از سنگ ریزه پوشده شود. این ساختار جهت جلوگیری از انتشار حریق بسیار مفید خواهد بود. چاله روغن باید یک شیب مناسب و یک پله برای قرار دادن پمپ تخلیه نیز باشد. در پست‌های مجهز به ترانس خشک نیازی به گودال جمع‌آوری روغن نیست. در طرف مقابل نظافت ترانسفورماتورهای خشک در مقایسه با مدل های روغنی از اهمیت بیشتری برخوردار است.

تابلوی اصلی LV یا LV Switchgear بعد از ترانسفورماتور قرار داشته و با کابل به آن متصل شده است. در این مثال لوازم اندازه گیری یا کنتور به شکل LV هستند. کنتور فشار ضعیف معمولا دارای ورودی مستقیم ولتاژ بوده و برای اندازه گیری جریان از CT استفاده می کند. در این قسمت عبارت Current Transformer for Metering به معنی ترانسفورماتورهای جریان برای اندازه گیری می باشد. زیر تابلوی LV کانال های خروجی کابل یا عنوان LV Cable Trench در نظر گرفته شده است.

چیدمان‌های مختلف تجهیزات در پست زمینی توزیع

نحوه ی چیدمان تجهیزات پست؛ تعیین کننده ی ابعاد ساختمان آن خواهد بود. در تصویر زیر دو مدل قرارگیری تجهیزات MV و LV به همراه ترانسفورماتور را مشاهده می کنید. تجهیزات این پست به چهار بخش زیر تقسیم شده است:

• بخش اول:تابلوهای فشار قوی یا HV Switchboard
• بخش دوم: ترانسفورماتور
• بخش سوم: تابلوی فشار ضعیف یا LV Switchboard
• بخش چهارم: تجهیزات الکترونیک، خازن ها و غیره یا Electronic Devices/ Capacitors

 

اتصال به شبکه و اتصالات داخلی پست توزیع

اتصالات الکتریکی پست توزیع دارای دو بخش MV و LV است. مدل اتصالات و نحوه ی انجام آن ها تا حد زیادی به نوع و موقعیت پست بستگی دارد. اتصال به شبکه‌ی MV از وظایف شرکت توزیع بوده و توسط آن انجام خواهد شد. جهت اتصال به شبکه ی MV یک یا چند L.B.S در نظر گرفته می شود. در کنار L.B.S ها یک یا چند سلول حفاظتی نیز وجود دارد. سلول های حفاظتی می توانند تغذیه کننده ی شبکه ی داخلی یا ترانسفورماتورهای داخل پست باشند. اتصال بین سوئیچگیرهای MV و ترانسفورماتور ممکن است به شکل‌های مخلتفی انجام شود:

• توسط شینه‌های مسی کوتاه هنگامی که ترانس با محفظه یا تابلوهای MV ادغام شده باشد.
• توسط کابل‌های تک یا سه هسته‌ای با شیلد و جنس عایق PR یا EPR: کابل‌ها ممکن است دارای اتصالات یا سرکابل Plugin باشند.

اتصال بین خروجی‌های LV ترانس و سوئیچگیرهای LV ممکن است به شکل‌های مخلتفی انجام شود:

• کابل‌های تک هسته‌ای
• باس داکت یا Busway های عایق شده با شرینگ حرارتی

سیستم زمین پست توزیع برق

به منظور حفظ ایمنی افراد در برابر برقگرفتگی باید یک سیستم همبندی مناسب در پست ایجاد شود. گام‌های مهم در طراحی سیستم حفاظتی پست عبارتند از:

• احداث یک الکترود ارت زیر پست با هادی بدون روکش
• اتصال تمام قسمت‌های فلزی در معرض مانند بدنه‌ی تجهیزات الکتریکی، شیلد کابل MV، بدنه‌ی ترانسفورماتور، درب‌های فلزی و غیره به یکدیگر
• اتصال تمام هادی‌های حفاظتی به یکدیگر در یک نقطه‌ی مشترک
• اتصال نقطه‌ی مشترک تمام هادی‌های حفاظتی و میلگردهای فونداسیون و الکترود ارت

سیستم روشنایی پست برق

ساختمان پست باید دارای سیستم روشنایی مناسب باشد. تاکید می شود که سیستم روشنایی برای پست های دو طبقه یا دارای زیر زمین باید به صورت کامل اجرا شود. در این حالت تعدادی لامپ در طبقه ی اول و تعدادی لامپ در زمین زمین پست نصب خواهد شد. در پست های ساختمانی از لوله های فولادی جهت پیاده سازی سیستم روشنایی، تهویه و پریزها استفاده می گردد. توصیه می شود چراغ های نصب شده داخل پست مجهز به حفاظت مکانیکی مانند توری یا محفظه های فلزی باشند. تغذیه‌ی مدار روشنایی می‌تواند از قبل یا بعد بریکر اصلی LV دریافت شود. به منظور حفاظت از مدار روشنایی باید از بریکر مناسب استفاده کنید. در اتصال مدار روشنایی به تابلوی اصلی حتما مسائل مربوط به قدرت اتصال کوتاه را در نظر بگیرید. روشنایی داخل پست باید به اندازه‌ای باشد تا بتوان:

• با هندل‌های قطع و وصل سوئیچگیرها کار کرد.
• فلگ‌ها و سمافورهای مکانیکی تجهیزات را به خوبی دید.
• تمام اطلاعات روی میترها و رله‌های حفاظتی را خواند.
• تمام اطلاعات و پلاک‌های راهنمای روی تجهیزات را مطالعه کرد.

ابزارها و لوازم ایمنی پست زمینی

هر پست باید با توجه به قوانین محلی به تجهیزات ایمنی مجهز شود. تجهیزات ایمنی مهم را می‌توان در سه گروه زیر دسته‌بندی کرد:

1. تجهیزات بهره‌برداری ایمن شامل:

• چهارپایه‌ی عایق
• پتو یا کف پوش عایق
• یک جفت دستکش عایق نگهداری شده در جعبه‌ی مجزا و خاص
• آشکارساز یا اپرومتر ولتاژ

2. کپسول یا دستگاه‌های اطفاء حریق مطابق با قوانین محلی و منطقه‌ای

3. دستورالعمل و پلاک‌های هشداری شامل:

• روش کار و بهره برداری از پست
• ایمنی افراد
• کمک‌های اولیه به قربانیان حوادث الکتریکی

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.

پست‌های برق قابل نصب در فضای باز یا Outdoor

پست های Outdoor را می توان بدون نگرانی در فضای باز نصب کرد. این پست ها به کمترین ساخت و ساز نیاز داشته و پروسه ی نصب آن ها بسیار سریع است. پست‌های Outdoor  یا قابل نصب در فضای باز را می توان به سه گروه زیر تقسیم کرد:

• پست‌های دارای پوشش و بدنه به صورت پیش ساخته مانند پست های کیوسک
• پست‌های بدون پوشش و بدنه
• پست‌های هوایی

پست پیش ساخته یا کیوسک

اولین گروه از پست‌های توزیع Outdoor به صورت پیش ساخته یا Prefabricated Enclosures هستند. پست‌های پیش ساخته‌ی MV/LV باید با استاندارد IEC 62271-202 مطابقت داشته باشند. ساختار فیزیکی این پست ها شبیه به کانتینر یا اتاق فلزی بوده که تجهیزات MV، LV و ترانسفورماتور داخل آن نصب شده اند. در نظر داشته باشید که پست های کیوسک به صورت قابل نصب در فضای باز بوده ولی تجهیزات داخل آن از مدل های Indoor هستند. در واقع محفظه ی فلزی پست های کیوسک جایگزین ساختمان های آجری شده است. پست های کیوسک یک راه حل مناسب و بهینه مخصوصا در این موارد هستند:

• زمان تحویل: پست های کیوسک به صورت مونتاژ شده قابل تهیه بوده و زمان تحویل آن ها بسیار کوتاه است.
• ساختمان سازی: به منظور نصب پست های کیوسک کمترین ساختمان سازی مورد نیاز است.
• سادگی در نصب: پست های کیوسک به صورت یک پارچه منتقل شده و پروسه ی نصب پیچیده ای ندارند.
• راه اندازی: اجزای داخلی پست های کیوسک مانند تابلوهای MV، ترانس و تابلوهای LV به یکدیگر متصل شده و نیاز به راه اندازی خاصی ندارند.
• مجموع هزینه: هزینه ی تمام شده ی پست کیوسک با توجه به کاهش ساختمان سازی و افزایش سرعت نصب مقرون به صرفه خواهد بود.

انواع پست توزیع پیش ساخته یا کیوسک

استاندارد IEC 62271-202 الزامات مورد نیاز برای دو نوع پست پیش ساخته را تعریف می‌کند. این پست ها از نظر قابلیت ورود انسان به دو گروه زیر تقسیم می شوند:

• Walk-in type substation: پست با قابلیت ورود یا قدم زدن در آن
• Non walk-in type substation: پست بدون قابلیت ورود یا قدم زدن در آن

کلید زنی یا کار با تجهیزات قطع و وصل در پست های فوق متفاوت است. پست های Walk-in دارای فضا و ارتفاع مناسب برای ورود انسان بوده و کلید زنی از داخل آن ها انجام می شود. پست های Non Walk-in معمولا دارای درب های متعددی بوده که تجهیزات پشت آن ها نصب شده اند. پس از باز کردن درب های سمت MV و LV پست های Non Walk-in می توان عملیات قطع و وصل یا کلید زنی را انجام داد. در تصویر زیر دو نمونه Non walk-in type substation را مشاهده می کنید.

پست های پیش ساخته از نظر طراحی و نصب می‌توانند به سه شکل زیر باشند:

• روی سطح زمین یا Ground Level: این پست به یک فونداسون ساده نیاز داشته و به صورت مستقیم روی زمین قرار می گیرند.
• نیمه دفن شده یا Half Buried: نیمی از این پست در زمین دفن شده و بخش دیگر آن روی زمین قرار دارد.
• زیر زمینی یا Underground: پست دفنی به صورت کامل زیر زمین قرار گرفته و هیچ فضایی را از سطح زمین اشغال نمی کند. پست های دفنی برای نصب در محل های پر تراکم ساخته می شوند.

در تصویر زیر انواع پست های پیش ساخته از نظر ورود انسان و روش نصب را مشاهده می کنید. این پست ها از نظر ورود انسان به دو گروه و از روش نصب به سه گروه تقسیم می شوند.

تایپ تست‌ها

طبق IEC 62271-202 تایپ تست‌های مربوط به پست Outdoor پیش ساخته به این شرح هستند:

• حفاظت در برابر نفوذ اجسام خارجی یا IP
• کلاس حرارتی
• مواد غیر قابل اشتعال
• مقاومت مکانیکی محفظه یا کیوسک
• سطح صدا
• سطح عایقی
• پایداری در برابر آرک داخلی
• مدار یا اتصال زمین
• سیستم جمع آوری روغن
• عملکرد یا بهره برداری از پست
• سازگاری الکترومغناطیسی

پست‌ برق بدون پوشش

نوع دیگر از پست‌های قابل نصب در فضای باز به صورت Outdoor Substation Without Enclosure هستند. این پست با تجهیزات قابل نصب در فضای باز و ضد آب ساخته می‌شود. پست‌های بدون محفظه بیشتر در کشورهایی مانند انگلستان و هند استفاده می‌شوند. بخش‌های پست بدون محفظه عبارتند از:

• دو واحد عملیاتی جهت اتصال به شبکه‌ی MV به صورت حلقوی یا رینگ
• یک واحد عملیاتی به منظور تغذیه و حفاظت ترانسفورماتور MV/LV معمولا به شکل بریکر
• یک ترانسفورماتور MV/LV
• یک تابلوی توزیع LV

ترانسفورماتور و تابلوی LV می‌تواند در بخش‌های مجزای دیگری نصب شوند. در تصویر زیر دو واحد عملیاتی و یک واحد حفاظت ترانسفورماتور را مشاهده می کنید. پست های قابل نصب در فضای باز و بدون پوشش یا Outdoor Substation Without Enclosure فاقد یک ساختمان یا محفظه ی فلزی کامل برای تمام تجهیزات هستند.

پست یا ترانس هوایی

پست یا ترانس هوایی از ساده ترین و کم هزینه ترین پست های توزیع برق است. در این حالت یک یا دو پایه از جنس های مختلف مانند بتن، چوب یا فلز در محیط باز نصب شده و یک ترانسفورماتور با توان پائین روی آن قرار می گیرد. پست یا ترانس هوایی به منظور تغذیه‌ی مشترکین از خطوط هوایی طراحی شده است. حفاظت MV پست هوایی با فیوز ذوب شونده به شکل کات اوت فیوز انجام می شود. به منظور حفاظت این نوع پست توزیع در برابر اضافه ولتاژهای شدید مانند صاعقه از برقگیر در سمت اولیه ی ترانس نیز استفاده می گردد.

بوشینگ های خروجی یا LV ترانس با کابل به تابلوی توزیع یا شالتر متصل خواهد شد. این تابلو دارای یک حفاظت کل LV و تعدادی خروجی می باشد. هزینه‌ی پست‌های هوایی در مقایسه با پست‌های زمینی بسیار پائین‌تر است. توجه داشته باشید که در پست های هوایی از ترانسفورماتور با توان پائین استفاده می‌شود. پست‌های هوایی با یک ترانسفورماتور MV/LV با توجه به قوانین محلی می‌توانند شامل تجهیزات زیر باشد:

• سکسیونر قابل قطع زیر بار یا L.B.S
• سه عدد فیوز یا یک ست کامل فیوز
• سه عدد سرج یا یک ست کامل
• بریکر LV
• سیستم اتصال زمین

در تصویر زیر یک نمونه پست هوایی را مشاهده می کنید. در قسمت بالای پایه شبکه هوایی فشار متوسط یا Overhead line وجود دارد. شبکه ی هوایی فشار متوسط می تواند با هادی های بدون روکش یا هادی های روکش دار احداث شود. قابل ذکر است که مدل های دیگری از شبکه های هوایی فشار متوسط با کابل خودنگهدار، کابل های فاصله دار و غیره نیز وجود دارد.

شبکه ی هوایی توسط جمپرها به برقگیر یا Lightning Arresters و فیوز کات اوت یا Cutout Fuse متصل می شود. ترکیب این تجهیزات حفاظت اولیه ی ترانس هوایی به شکل ولتاژی و جریانی را تشکیل خواهند داد. خروجی کات اوت فیوز با جمپر یا ارتباط به بوشینگ های Mv ترانس متصل می شود. جهت کاهش حادثه در پست های هوایی توصیه می شود که ارتباط ها و جمپر های خط با کات اوت و کات اوت به بوشینگ های ترانس از نوع روکش دار باشند. استفاده از هادی های روکش دار نرخ اتصال کوتاه در پست های هوایی بعلت برخورد پرنده، شاخه های درخت و غیره را کاهش می دهد.

خروجی LV ترانس با کابل های مناسب به تابلوی توزیع یا شالتر پائین پایه متصل می شود. سطح مقطع و تعداد هادی های کابل فشار ضعیف بر اساس توان ترانسفورماتور تعیین خواهد شد. تابلوی فشار ضعیف در پست های هوایی جدید، به منظور کاهش سرقت تجهیزات به ارتفاع بالاتری منتقل شده است. تابلوی اصلی ترانس می تواند شامل یک یا چند خروجی LV باشد. تعداد خروجی ها با توجه به اختصاصی یا عمومی بودن پست مشخص خواهد شد.

پست هوایی باید دارای سیستم زمین مناسب باشد. تعداد سیستم های زمین با توجه به قوانین منطقه ای می تواند 2 یا 3 عدد باشد. سیستم های زمین باید با فاصله ی مناسب از یکدیگر احداث شوند تا الکترودها وارد حوزه ی یکدیگر نشوند. برقگیرهای فشار متوسط، بدنه ی ترانس، نقطه ی نوترال و بدنه ی تجهیزات LV باید به سیستم زمین مناسب متصل شوند. در پست های هوایی از لوله های فلزی یا عایق به منظور حفاظت کابل ها و سیم زمین استفاده می شود. سیستم زمین می تواند توسط تسمه های فلزی به بالای پایه منتقل شود. این کار جهت کاهش ریسک سرقت و به جای استفاده از هادی های با ارزش مانند سیم های مسی صورت می گیرد.

در این ویدئو که برگرفته از دوره ی تاسیسات فشار متوسط است با کات اوت فیوز آشنا می شویم:

محتوای این مقالات برگرفته از کتاب تاسیسات فشار متوسط تالیف مثلث زرد می باشد. این کتاب دارای مجوز از وزارت فرهنگ و ارشاد اسلامی بوده و هر گونه کپی و نسخه برداری و انتشار مجدد غیرمجاز بوده و پیگرد قانونی دارد.