پایان نامه طراحی پست های 20/66 کیلوولت
مقدمه:
پست محلی است که تجهیزات انتقال انرژی درآن نصب وتبدیل ولت انجام می شودوبا استفاده از کلید ها امکان انجام مانورفراهم می شود.درواقع کاراصلی پست مبدل ولتاژ یاعمل سویچینگ بوده که دربسیاری از پستها ترکیب دو حالت فوق دیده می شود. در خطوط انتقالDC چون تلفات ناشی از افت ولتاژ ندارد تلفات توان انتقالی بسیار پایین بوده ودر پایداری شبکه قدرت نقش مهمّی دارند لذا اخیرا ُ این پستها مورد توجه قراردارند ازاین پستها بیشتردر ولتاژهای بالا (800 کیلو ولت وبالاتر) و در خطوط طولانی به علت پایین بودن تلفات انتقال استفاده میشود. درشبکه های انتقالDCدرصورت استفاده ازنول زمین می توان انرژی الکتریکی را توسط یک سیم به مصرف کننده انتقال داد.
1-2- انواع پست
پستها را می توان ازنظر نوع وظیفه،هدف،محل نصب،نوع عایقی به انواع مختلفی تقسیم کرد. براساس نوع وظیفه وهدف ساخت:
- پست های افزاینده
- پست های انتقال انرژی
- پست های سویچینگ
- پست های کاهنده فوق توزیع.
1-3-تقسيم بندي پست ها
پست هاي برق از نظر محل نصب تجهيزات به دو دسته تقسيم ميشوند:
پست هاي داخلي (Indoor Substation)
پست هاي بيروني (Outdoor Substation)
پستهاي داخلي معمولي تا ولتاژ110كيلو ولت ساخته ميشود ولي استفاده از اين پستها تا ولتاژ 33 كيلو ولت بيشتر رايج است. در اين پستها تجهيزات قدرت در داخل يك ساختمان نصب ميگردند و از نظر ساختار و وضعيت فيزيكي تجهيزات ميتوان به سه دسته پست باز، نيمه باز و بسته تقسيم بندي كرد.
درپست باز تجهيزات عمده كه شامل كليدهاي قدرت و شينه بندي و ترانس هاي اندازهگيري ميباشد كاملاً، روئت ميشود و جهت حفاظت افراد از نزديك شدن به تجهيزات برقدار از صفحات مشبك فلزي به عنوان محافظ استفاده ميشود.
درپست نيمه باز فقط شينه بندي كه عموماً،دربالاترين قسمت نصب ميگردد، قابل روئت بوده وساير تجهيزات تا ارتفاع دسترسي توسط ديوار يا مواد عايقي نسوز پوشانيده شده و ديده نميشود، در پستهاي بسته كليه قسمتهاي برقدار يعني تمام تجهيزات و شينهبندي درون تابلوهاي فلزي كه از همه طرف مسدود ميباشد قرار دارند.پستهاي داخلي گازي تاولتاژ بالاتراز 800 كيلو ولت نيز ساخته ميشود. از آنجائيكه كليه تجهيزات درون كپسول هاي گاز قرار دارند امكان تماس سهوي با قسمتهاي برقدار به هيچ وجه وجود ندارد.
درپستهاي بيروني كليه تجهيزات در يك محوطه فضاي باز كه محدوده آنSwitchyard ناميده ميشود نصب ميگردند. اين پستها عموماً براي ولتاژهاي بالاتر از 66 كيلو ولت ساخته ميشوند. در چنين سطح ولتاژي بدليل ازدياد حجم تجهيزات و همچنين رعايت فاصله اطمينان قسمتهاي برق دار و نيز پائين آوردن هزينه تمام شده ساخت پست و ملاحظات فني ديگر بطور عمده از پستهاي بيروني استفاده ميگردد.
1-3-1- پستهاي داخلي باز و نيمه باز
در اين پست ها ترانسفورماتورهاي قدرت دراطاقهاي جداگانه نصب ميگردند و شينهبندي و ساير تجهيزات در يك سالن قرار مي گيرند. شبنه بندي معمولاً در بالاترين قسمت نصب ميگردد و تجهيزات مربوط به يك انشعاب شامل بريكر، ديسكانكت ها، ترانسهاي ولتاژ و جريان وسايل در يك قسمت مشخص و محدود كه سلول ناميده ميشود نصب ميگردند. هر سلول از سلولهاي مجاور بوسيله تيغه اجري و يا صفحات فلزي يا عايقي نسوز جدا ميشود. در هر سلول معمولاً دو بخش وجود دارد يكي مربوط به تجهيزات قدرت و ديگري بخش تجهيزات كنترل و حفاظت كه در قسمت جلو سلول در دسترس متصويان پست است. اين دو بخش بايد كاملاً از يكديگر جدا باشند بنحوي كه امكان تماس سهوي با قسمتهاي تحت ولتاژ قدرت وجود نداشته باشد. كليه سلولها در مجاورت يكديگر و در وسط سالن قرار داده مي شوند بنحوي در دو طرف دو راهرو ايجاد ميگردد كه امكان دسترسي به تجهيزات كنترل و حفاظت و نيز تجهيزات قدرت را بهنگام تعميرات، فراهم ميكند.
1-3-2- پستهاي داخلي بسته
در پستهاي داخلي بسته همچنانكه قبلاً اشاره شد كليه تجهيزات قدرت و همچنين وسايل مربوط به كنترل و حفاظت پست در تابلوهاي فلزي نصب ميگردند. معمولاً در هر تابلو وسايل يك انشعاب از شين قرار داده ميشود كه عموماً، شامل بريكر، ديسكانت زمين، ترانس جريان و ولتاژ ميباشد. بريكر در تابلو يا بصورت ثابت و يا بصورت كشوئي قرار ميگيرد. بريكرهاي كشوئي داراي مزيتهائي نسبت به نوع ثابت هستند از جمله اينكه نيازي به ديسكانت در طرفين بريكر نيست و همچنين در صورت بروز نقصي در بريكر براحتي با بريكر مشابه قابل تعويض ميباشد.هر تابلوبه چند بخش مجزا از هم تقسيم ميگردد كه در جلوگيري از پيش روي جرقه موثر است. هر يك از تجهيزات مانند بريكر، ترانس جريان و ولتاژ و شينهها و وسايل مربوط به كنترل وحفاظت دربخش مخصوص بخود قرار ميگيرد. براي جلوگيري از فشار داخلي خيلي زياد در صورت بروز جرقه يا تخليه الكتريكي، در سقف تابلو دريچههائي تعبيه ميگردد كه يا مشبك بوده و يا تحت فشار زياد باز ميشوند.بطوركلي پستهاي داخلي بسته نسبت به پستهاي داخلي باز و نيمه باز محاسني دارند كه مهمترين آنها عبارتند از:
- امكان تماس سهوي افراد با تجهيزات وجود ندارد.
- امكان برخورد جرقه به قسمت هاي بيرون از تابلوها به حداقل ميرسد.
- فضاي لازم جهت يك تابلو يا سلول بسته به علت نزديكتر بودن تجهيزات نسبت به سلولهاي باز و نيمه باز معمولاً كمتر است.
- بعلت بسته بودن تابلوها تجهيزات كمتر در معرض آلودگيهاي محيطي مانند دود و گرد و غبار ميباشند.
- چون تجهيزات و وسايل قبلاً در تابلوها جاسازي و نصب ميگردد، نصب تابلوها و بهره برداري از آنها به سهولت و در حداقل زمان صورت ميگيرد.
از معايب اين پستها اين است كه امكان نظارت مستقيم بر وضعيت تجهيزات وجود ندارد و ضمناً وسايل تابلوهاي ساخت كارخانجات مختلف معمولاً قابل تعويض با يكديگر نيستند در حاليكه در سلولهاي باز و نيمه باز ميتوان از تجهيزات كارخانجات مختلف استفاده نمود. بطور كلي با توجه به مزاياي پستهاي بسته نسبت به پستهاي باز و نيمه باز در حال حاضر در اكثر موارد از پستهاي بسته بخصوص با بريكرهاي كشوئي استفاده ميشد. پستهاي بسته معمولاً تا ولتاژ 33 كيلو ولت ساخته ميشوند.
1-3-3- پست هاي معمولي بيروني
نكته اساسي درباره تجهيزاتي كه در پستهاي بيروني استفاده ميشوند اين است كه كليه تجهيزات بايستي در برابر شرايط مختلف آب و هوائي مناطق مقاوم باشند.
كليه تجهيزات معمولاً در ارتفاعي نصب ميشوند كه قسمت زمين شده آنها(قسمتهاي فلزي تجهيزات) از سطح تمام شده پست حداقل230 سانتيمتر فاصله داشته باشد، به اين ترتيب امكان تماس سهوي با قسمتهاي تحت ولتاژ فشار قوي وجود ندارد. براي ايجاد اين ارتفاع در پست بيروني تجهيزات روي پايهها يا اسكلت فلزي با ارتفاع مناسب در هواي آزاد نصب مي گردند. براي انجام اتصالات و ارتباط بين تجهيزات و نيز شينه بندي از سيم رشتهاي همانند خطوط انتقال يا لوله آلومنيومي استفاده ميشود. بطور كلي پستهاي فشار قوي بگونهاي طراحي ميگردند كه موارد مهم زير در آنها رعايت گردد:
- انجام عمليات لازم مانند نظارت بروضعيت پست،صدور فرمانهاي قطع و وصل به كليدهاي قدرت، كنترل و حفاظت سيستم، نقل و انتقال لوازم و تجهيزات، توسعه و انجام تعميرات دورهاي و سرويس تجهيزات براحتي امكان پذير باشد.
- حداقل فواصل مجازجهت قطعات وتجهيزات تحت ولتاژ با يكديگروبا زمين مطابق جداول استاندارد رعايت شود.
- متصديان پست ازنظر برق گرفتگي دراثر تماس سهوي با قطعات تحت ولتاژ و يا پتانسيل هاي ناشي از اتصال كوتاه زمين به خوبي حفاظت شده باشند.
- هزينههاي تمام شده پست ضمن حفظ كيفيت تجهيزات، به حداقل مقدار خود برسد.
فصل دوم :
تجهیزات پست
2-1- اجزاء تشکيل دهنده پست
پستهای فشار قوی از تجهیزات و قسمتهای زیر تشکیل می شودترانس قدرت، ترانس زمین و مصرف داخلی ، سویچگرجبران کنندهای تون راکتیو، تاًسیسات جانبی الکتریکی، ساختمان کنترل، سایر تاًسیسات ساختمانی.
2-2- تغذیه DC ایستگاه
ازسیستمهای اضطراری دیگر ایستگاه باتری ها میباشند. اهمیت باطری ها بحدی زیاد است که از آنها به عنوان قلب سیستم یا پست نام می برند و به همین جهت نگهداری و بهره برداری صحیح از باتری ها در پستها بسیار حائز اهمیت می باشد.نظر به اینکه رله ها وسیستم حفاظتی نیاز به تغذیه جریان DC دارند و این جریان در حالت عادی از طریق شارژر تامین میگردد. لذا زمانیکه به هرعللی شارژر از مدار خارج شود یا ایستگاه بدون برق گردد اگر باتریها توانایی تامین برقDC مورد نیاز ایستگاه را نداشته باشندکل سیستم حفاظتی و مدارهای فرمان ایستگاه از کار می افتد واز این جهت سالم بودن و آماده بکار بودن باتری ها و همچنین نگهداری از آنها اهمیت فراوانی دارد.
2-3-تعریف شین
باسبار یا شین وسیله ای است جهت جمعآوری وتوزیع انرژی الکتریکی بصورت همزمان بدین معنی که فیدرهای ورودی وخروجی و سیم ها وکابلهای یک پست و همچنین ترانسفورماتورها و سایر تجهیزات یک سوئیچگیر تحت یک ولتاژ ثابت بوسیله یک هادی بنام شین در هر فاز بهم اتصال می یابند. جنس شین ممکن است مس یا آلومینیوم باشد.انواع شین از نظر شکل ظاهری بر سه نوع می باشد:
- شین تختی: تسمه که معمولا ازجنس مس میباشدبیشتر درسطح ولتاژ20 کیلو ولت مورد استفاده قرار میگیرد.از مزایای این نوع شین این است که اتصالات وبرقـراری انشعاب بسهولت وبدون استفاده از کلمپ مخصوص انجام می پذیرد.
- شین طنابی: که ازجنس مس است وهم آلومینیوم ساخته میشودشکل ظاهریش شبیه سیمهای مورد استفاده درخطوط هوایی می باشد. از این نوع شین در سطوح ولتاژ 132، 63 و230کیلوولت استفاده می شود. از مزایای آن سهولت احداث وسرعت درتعمیرات می باشد.
- شین لوله ای: این نوع شین غالباً از جـنس آلومینیوم می باشد وبرای سطــوح ولتــاژ400کیلوولت و بالاتر بکار میرود زیرا درولتاژهای بالا بعلت اثرپدیده پوسته ای درشیـن های طنابی جریان در مرکز سیم حداقل میباشد و قسمت اعظم جریان ازسطح خارجی سیم عبورمینماید. بنابراین با لوله ای ساختن شین میتوان وزن باسبار درنتیجه هزینه آن را کاهش داد. مزیت دیگر این نوع باسباراین است که تغییرات شکم سیم نسبت به درجه حرارت آن چندان محسوس نیست.
2-4- برقگیر
برقگیردر واقع یک مقره و یا یک ایزولاتورناقص می باشد و تخلیه ولتاژدرآن با افزایش سطح ولتاژ انجام می شودوبارهای سیال از طریق برقگیردرزمین تخلیه می شود.در موقع کار عادی شبکه برقگیربین فاز وزمین بسته می شود ومانند عایق عمل می کند ولی به محض اینکه ولتاژ شبکه از حد معینی بالاتررفت برقگیرعمل کرده واین قوس الکتریکی را بزمین تخلیه میکند. بنابراین به منظورحفاظت ازتجهیزات درمقابل اضافه ولتاژها وتخلیه آنها به زمین از برقگیر استفاده میشود. مهمترین محل نصب برقگیردرابتدا و انتهای خطوط ودردو سر ترانسفورماتورمی باشد. انواع برقگیرعبارتند از:
2-4-1- نوع میله ای یا شاخه ای(جرقه ای)
ساختمان این نوع برقگیرها متشکل از دو شاخک یا میله که متناسب با ولتاژنامی شبکه ازهمدیگرقرار داشته به طوریکه ولتاژنامی قادربه یونیزاسیون فضای بین دوشاخک نبوده ولی اضافه ولتاژمی تواند فاصله بین آنها را یونیزه کرده وازطریق بدنه زمین شده دکل یا تجهیزات تخلیه گردد که این نوع بیشتربه عنوان حفاظت کمکی به کارمی رود.بنابراین بزرگترین عیب برقگیرجرقه ای تأخیرزیاد در جرقه است.
2-4-2- نوع سوپاپی
ساختمان این نوع برقگیرازیک فاصله هوایی که بطورسری با مقاوت های غیرخطی ازجنس سیلیکون کاربید قرار گرفته اند تشکیل شده است بطوری که ولتاژ نامی قادر نخواهد بود فواصل هوایی را یونیزه کرده و مقاوت غیر خطی نیز در مقابل ولتاژهای نامی مقاومت زیادی ازخود نشان می دهد یا به عبارتی برقگیردر برابر ولتاژهای نامی مثل یک کلید بازعمل میکند و بالعکس اضافه ولتاژمی تواند فواصل هوایی راسریعاً یونیزه کرده ومقاومت های غیرخطی نیزدرمقابل اضافه ولتاژها،مقاومت خیلی کم ازخود نشان داده ویا به عبارتی برقگیردرمقابل اضافه ولتاژها،به صورت اتصال کوتاه عمل میکند منظورازمقاومت های غیرخطی این است که با ایجاد اضافه ولتاژدرشبکه مقاومت آنها خیلی کاهش پیدا کرده وجریان را به سرعت از خود عبورداده و به زمین تخلیه می گردد وبالعکس درمقابل ولتاژ نامی فواصل هوایی مقاومت خیلی بالایی دارد.
2-4-3- نوع اکسید روی
این نوع برقگیرتقریباً مانند برقگیرسوپاپی بوده با این تفاوت که فاقد فاصله هوایی بین مقاومت های غیرخطی بوده وجنس مقاومت های غیرخطی هم ازنوع اکسید روی می باشد ودر رده ولتاژهای یکسان نسبت به سایر برقگیرها دارای مزایای زیر می باشد:
- حجم وابعاد کمتر
- ساخت آسانتر
- جریان نشتی کمتر
- سرعت عملکرد بیشتر
2-4-4- برقگیر نوع لوله ای
این نوع برقگیر به صورت لوله های نوک تیزبوده که دربالای گنتری ها واستراکچرها نصب شده و باعث عبوراضافه ولتاژهای بوجود آمده به زمین می گردد.
نصب برقگير خط بين فاز،دکل به صورت موازي با زنجيره مقره يا به جاي مقره نياز به هزينه سنگيني دارد. لذا بايد به دنبال راهي بود تا بتوان هزينه نصب برقگيرها را کاهش داد و جلوي خروج خطوط بر اثر تخليه اضافه ولتاژهاي ناشي از تخليه جوي بر خط را گرفت. روش جديد براي حفاظت خطوط انتقال استفاده از يک سطح طولاني جهت هدايت قوس الکتريکي ناشي از تخليه ميباشد. برقگيرهاي قوس طولاني ميتوانند بين هادي وزمين و يا بصورت سري با مقره قرار بگيرند. ساختار اين برقگيرها خيلي ساده بوده و در نتيجه نسبت به ساير برقگيرها خيلي ارزانتر ميباشند. بطوريکه قيمت آن درحدود يک دهم قيمت برقگيرهاي ZnO است. يکي ديگر از مزاياي عمده اين برقگيرها عدم جاري شدن جريان با فرکانس شبکه (PAF) پس از اتمام تخليه جريان موج گذرا و بروز قوس بر روي مقره مي باشد.
2-5- ترانس ولتاژ(PT)
اساس ساختمانPT شبیه ترانسفورماتورقدرت می باشدکه دارای یک سر اولیه می باشد که به ولتاژ فشار قوی متصل است وسرهای ثانویه آن که بانسبت تبدیل مشخصی کاهش ولتاژ پیدامیکند جهت استفاده از دستگاه اندازه گیری مانند ولتمترها،کنتورها،واتمترها وهمچنین استفاده ازسیستم های حفاظتی مانند رله های حفاظتی بکار برده میشود. بنابراین ترانس ولتاژ برای نمونه گیری از ولتاژ بکار میرود. ازPTها در ابتدا و انتهای پست و همچنین درکنار ترانسفورماتور قدرت ودر بعضی خطوط استفاده میشود. درضمن PT بطور موازی در مدار قرار میگیرد.در هر بی می توان فقط از یک PT هم بر روی یک فاز استفاده کرد ولی بهتر آن است که برای هر سه فاز یکPT در نظر گرفته شود.
2-6- ترانس ولتاژ خازنی( CVT)
در ولتاژهای بالاتر از 66 KV به جای PT ازCVT استفاده میشود.CVT ازیک سر اولیه که به شبکه فشار قوی متصل است بطوریکه در مدار آن از یک سری خازنهای سری استفاده شده است برای اینکه در ثانویه ولتاژ را کاهش دهند تشکیل شده است. دلیل استفاده از این خازنها ،پایین آوردن عایق بندی وکاهش حجم PT ودر نتیجه در نظرگرفتن هزینه های اقتصادی آن میباشد. از CVT فقط در ابتدا و انتهای خط استفاده میشود و بطور موازی در مدار قرار داده میشود. از CVT برای گرفتن امواج مخابراتیLINE TROP و فرستادن آن به PLC استفاده می شود.
2-7-ترانس جریان (CT)
در هر بی، بر روی هر فاز یکCT قرار می دهند که جریان را نمونه گیری کند. ترانس جریان بصورت سری در مدار قرارمی گیرد یعنی یک سرآن به خط و سردیگر آن به بریکرمتصل می شود ترانس جریان از یک سر اولیه که بصورت شمش است و سر ثانویه که بصورت سیم پیچ است تشکیل شده است. از ترانس جریان برای استعمال دستگاه های اندازه گیری مانند آمپرمترها، واتمترها و کنتورها و همچنین بکار بردن دستگاه حفاظتی مانند رله استفاده میشود. درپایین CT جعبه ای وجود داردکه درآن ترمینال های CT قرار دارند و می توان از آنها برای استفاده از دستگاههای ذکر شده استفاده کرد.
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.