پایان نامه بررسی ساختار پست های کمپکت ماژولار و طراحی سطح عایقی تک تک تجهیزات پست های فشار قوی بر اساس استاندارد بین المللی IEC 60071
مقدمه:
1-1 : معرفي مختصر انواع پست
1-1-1 : پست كمپكت
پستهاي كمپكت در سه نوع توليد ميشوند : پست كمپكت بتني ،پست كمپكت فلزي و پست كمپكت ساندويچپانل
1- پست كمپكت بتني
حوضچه ، ديوارهها و سقف اين پست همگي از از بتن مسلح با درجه سيمان C30/37 و با استفاده از قالبهاي استاندارد و تا توان 630KVA توليد ميشود . اين پستها براي مبلمان شهري بسيار مناسب بوده و از لحاظ مكانيكي از استحكام بالايي برخوردار ميباشد . همچنين يكي از امتيازات اين نوع پستها عدم نياز به احداث فونداسيون بوده به گونهاي كه با حفر زمين (تا 70 سانتيمتر) پست به صورت نيمهدفني در داخل زمين قرار ميگيرد .
2- پست كمپكت فلزي (يك طبقه و دو طبقه)
در اين نوع پست كه به صورت يك طبقه و دوطبقه توليد ميشود پاييه كيوسك از پروفيلهاي استاندارد و به طور معمول بدنه از ورق 3 ميليمتر و دربها و ديوارهها از ورق 2 ميليمتر ساخته ميشوند . برحسب نوع نياز مشتري و مشخصات درخواستي در چيدمانهاي مختلف و با ابعاد متناسب تا رنج 2000KVA براي يك طبقه و 800KVA براي دوطبقه طراحي ميشوند .البته براي توانهاي بالاتر از 2000KVA امكان طراحي پست كمپكت با دو ترانسفورماتور وجود دارد . طراحي اين پستها همچنين با در نظر گرفتن شرايط آب و هوايي و رطوبت و ارتفاع صورت پذيرفته ، تهويه هم به صورت طبيعي و هم به صورت اجباري (با استفاده از فن و ترموستات ) ميباشد .
3- پست كمپكت ساندويچپانل (يك طبقه و دو طبقه)
تمامي مشخصات پستهاي كمپكت ساندويچپانل مشابه پستهاي كمپكت فلزي ميباشد ، با اين تفاوت كه جنس دربها و ديوارهها از جنس ساندويچپانل (Alozinc Alozinc+Polyurethane+ ) ميباشد .
2-1-1 : پست پدمانتد
پستهاي پدمانتد در دو نوع نيمه روغني و تمام روغني و از توان 315KVA تا 1600KVA قابل طراحي ميباشند . در پستهاي پدمانتد نيمه روغني ترانسفورماتور به صورت هرمتيك گازي با طراحي ويژه ميباشد . تابلو فشار متوسط و تابلو فشارضعيف (كه به صورت PAD MOUNTED ساخته ميشود) بر روي ديواره ترانسفورماتور در داخل يك اتاقك مونتاژ ميگردند . در پستهاي پدمانتد تمام روغني كليدهاي فشارمتوسط و فيوزهاي حفاظتي و پشتيبان به همراه اكتيوپارت ترانسفورماتور در داخل محفظه روغن ترانسفورماتور قرار داشته كه اين امر ضريب ايمني بهرهبرداري را بالا برده و ابعاد پست را به حداقل ابعاد ممكن ميرساند . از مزاياي ديگر استفاده از پستهاي پدمانتد ميتوان به موارد زير اشاره نمود “
– دسترسي به تجهيزات از يك سمت
– وزن كم و سهولت در حمل و نقل
– كاهش زمان نصب و راهاندازي
3-1-1 : پست يونيت
پستهاي يونيت عمدتاً براي مناطق گرم و با شرجي بالا طراحي شدهاند . تجهيزات پست به صورت out door بوده و معمولاً با كوپل مستقيم به ترانسفورماتور متصل ميشوند . ترانسفورماتور از نوع هرمتيك با بالشتك گازي و با طراحي ويژه متناسب با دما و شرايط محيطي ميباشد . تابلو فشار ضعيف اين نوع پستها با طراحي out door به صورت Box type يا Free standing متناسب با توان ترانسفورماتور و مطابق با درخواست مشتري طراحي و ساخته ميشود .
تجهيزات به كار رفته در پستهاي توليدي اين شركت از كيفيت بالا برخوردار بوده و از ماركهاي معتبر داخلي و خارجه تهيه ميشوند كه در ذيل به آن اشاره شده است :
– ترانسفورماتور : ترانسفورماتور به صورت خشك و روغني از محصولات گروه ايران ترانسفو
– تابلو فشار متوسط : از ماركهاي معتبر اروپاي غربي نظير SIEMENS ،SCHNAIDER ،LUCYوAREVA
– تجهيزات فشارمتوسط: از ماركهاي معتبر مانند ABB ،MERLIN GERIN ، SCHNAIDER ، SIEMENS ، F&G و …
در اين قسمت کليات عمومي در ساختار پست هاي داخلي و بيروني را بيان مي کنيم.
2-1 : ساختار پست هاي داخلي باز و نيمه باز
در اين نوع پست ها که در سالن هاي سرپوشيده نصب مي شوند شين ها و بريکر ها به طور آزاد در سالن نصب مي شوند تا از مراقبت و ديد بهتري برخوردار باشند.همچنين ترانسفورماتورهاي قدرت در اتاق هاي جداگانه اي نصب مي گردند تا در بروز هرگونه خطري براي آنها حادثه به ديگر قسمت هاي پست سرايت نکند.بعلاوه ديگر تجهيزات هر فيدر از قبيل بريکر- ديسکانکت ها- ترانسفورماتورهاي اندازه گيري ولتاژ و جريان و ديگر وسايل مورد نياز در قسمتي مشخص و محدود به نام سلول قرار مي گيرند.اين سلول ها در کنار ديواره هاي سالن يا در وسط سالن نصب مي شوند.هر سلول از سلول هاي مجاور خود به وسيله ي تيغه آجري صفحات فلزي يا عايقي نسوز مجزا مي شوند.همچنين هر سلول به دو بخش مربوط به تجهيزات قدرت و بخش مربوط به تجهيزات کنترل و حفاظت تقسيم مي شود.قسمت مربوط به بخش کنترل و حفاظت در قسمت جلوي سلول قرار مي گيرد تا به راحتي در دسترس بهره برداران قرار گيرد.ضمنا در پست هاي داخلي به منظور جلوگيري از تماس سهوي افراد با قسمت هاي برق دار وسايل تحت ولتاژ را با ايجاد فاصله ي کافي و نصب حفاظ هاي نرده اي يا توري فلزي و… از ساير قسمت هاي ديگر جدا مي کنند.
1-2-1 : ساختار پست هاي داخلي بسته
در پست هاي داخلي بسته کليه تجهيزات قدرت و وسايل مربوط به سيستم هاي کنترل و حفاظت پست در تابلو هاي فلزي نصب مي شوند.عموما در هر تابلو وسايل يک انشعاب از شين قرار داده مي شوند که عموما شامل بريکر- ديسکانکت زمين و ترانسفورماتور هاي اندازه گيري ولتاژ و جريان مي باشند.بريکر اين نوع پست ها به صورت ثابت و کشويي مي باشد.از جمله مزاياي بريکر هاي کشويي نصبت به بريکر هاي ثابت آن است که ديگر نيازي به ديسکانت وجود ندارد.به عبارت ديگر با بيرون کشيدن بريکر کشويي از تابلو عمل قطع ديسکانکت ها نيز خود به خود انجام مي شود.همچنين تعويض بريکر هاي کشويي به راحتي انجام مي گيرد.
در ساختمان اين نوع تابلو ها بايد نکاتي در نظر گرفته شود:
1- اول آنکه ساختار بايد به گونه اي باشد که برخورد جرقه به تابلو هاي ديگر و پيشروي آن در شين هاي ديگر امکان پذير نباشد
2- همچنين بايد اتصال کوتاه در داخل تابلو باعث بالا رفتن فشار هوا در داخل تابلو نشود.براي جلوگيري از برخورد جرقه به تابلو هاي مجاور دو روش زير متداول است:
الف) جلوگيري از گسترش جرقه با بکار بردن شين و کانکت هاي عايق شده با مواد عايقي PVC يا ديگر مواد عايقي
ب) تقسيم تابلو به چند بخش و چند قفسه فلزي به طوري که هريک از اعضاي تابلو در يک قفسه مستقر شوند.
همچنين براي جلوگيري از زياد شدن فشار داخلي تابلو (که در اثر تخليه الکتريکي و شدت جرقه به وجود مي آيد)بايد در سقف تابلو ها دريچه هايي به اسم دريچه هاي فشار شکن نصب گردد.
اين دريچه ها در هنگام ازدياد فشار خود به خود باز شده تا مانع انفجار تابلو و خسارت ديدن آن شود.
از مزاياي اين تابلو ها مي توان به موارد زير اشاره نمود:
1- از مزاياي بسيار خوبي در مقابل تماس سهوي افراد و برخورد جرقه با آنها برخوردار است.
2- به علت اينکه کليه وسايل در يک قفسه سرپوشيده نصب مي شوند مي توان فاصله ي بين دستگاهها را نسبت به هم قدري کوچکتر از فاصله ي لازم در سلول هاي باز و نيمه باز انتخاب کرد.در نتيجه پست هاي بسته ابعاد تابلو ها به مراتب کوچکتر از ابعاد سلول هاي مشابه مي باشد.
3- بسته بودن تابلوها مانع کثيف شدن مقره ها شين ها و ديگر تجهيزات الکتريکي مي شود.بدين جهت کاربرد آنها در مناطق آلوده و کارخانجات دودزا- معادن- کارخانجات ذوب فلزات و…. بسيار مناسب است.
4- نصب و راه اندازي و بهره برداري اينگونه پست ها آسان بوده و در مدت زمان نسبتا کوتاهي وارد مدار مي شوند.همچنين از نظر قيمت بسيار مناسب مي باشند.
از معايب پست هاي بسته مي توان به عدم امکان نظارت عيني و مستقيم بر دستگاهها و همچنين عدم امکان تعويض آنها با وسايل ساخت کارخانجات ديگر نام برد.
به طور کلي با توجه به مزاياي پست هاي بسته نسبت به پست هاي باز و نيمه باز در حال حاضر و در اکثر موارد از پست هاي بسته (بخصوص با بريکر هاي کشويي) استفاده مي شود.معمولا اين نوع پست ها تا سطح 33 کيلو ولت ساخته مي شوند.
2-2-1 : ساختار پست هاي GIS (داخلي و بيروني)
اين ونوع پست ها با دو نوع ساختار داخلي و بيروني به کار مي روند که نوع داخلي آنها بيشتر مورد استفاده قرار مي گيرد.همانگونه که قبلا نيز بيان نموديم به منظور عايق کردن تجهيزات و نزديک کردن فواصل شين ها به يکديگر از گاز هگزا فلوئوريد گوگرد SF6 استفاده مي شود.از خصوصيات مهم اين گاز مي توان به موارد زير اشاره کرد:
– استقامت الکتريکي آن در حدود سه برابر استقامت الکتريکي هوا در فشار يک اتمسفر مي باشد.
– گاز SF6 گازي الکترو نگاتيو است به اين معني که با جذب الکترون هاي آزاد قادر به تبديل شدن به يک يون منفي مي باشد.با توجه به آنکه الکترون هاي آزاد عامل شکست الکتريکي هستند لذا استفاده از اين گاز باعث خاموش شدن سريع جرقه ها مي شود.
– اين گاز غير قابل اشتعال مي باشد و تاثير چنداني بر بدن انسان ندارد.
– گاز غير سمي و بيرنگ و بي بو است.
– از نظر شيميايي پايدار بوده و ميل ترکيبي پاييني دارد.
– وزن آن پنج برابر هوا است.
– خاصيت خاموش کنندگي جرقه در آن بسيار بيشتر از هوا است.
از طرفي ديگر نحوه طراحي پست هاي GIS از نظر ساختاري در دو وضعيت صورت مي گيرد.
1- وضعيت اول
هر فاز و وسايل مربوط به آن در کپسول هاي جداگانه اي قرار مي گيرند.يه اين نوع ساختار سويچگير هاي تک فاز(phase segregated switchgear) مي گويند.کپسول هاي سه فاز بگونه اي در کنار هم نصب مي شوند که بتوان به راحتي از شين انشعاب سه فاز گرفت.
2- وضعيت دوم
هر سه فاز و وسايل جانبي آن در يک کپسول قرار مي گيرند.لذا به اين نوع ساختار سويچگير هاي سه فاز (phase integrated switchgear) گفته مي شود.شين هاي سه فاز در داخل يک کپسول و در سه راس يک مثلث متساوي الاضلاع قرار مي گيرند که در داخل آنها گاز SF6 با فشار زياد تزريق شده است.فشار گاز SF6 معمولا در حدود 4 تا 6 اتمسفر مي باشد.همچنين براي قرار گرفتن سه شين در وسط کپسول از نگهدارنده هاي عايقي استفاده مي شود.
با توجه به موارد مذکور از مهمترين مزاياي اين پست ها مي توان به موارد زير اشاره کرد:
– عوامل محيطي و خارجي هيچ گونه تاثيري بروي عايق ها ندارند زيرا تجهيزات در داخل محفظه هاي پر شده از گاز SF6 قرار مي گيرند.لذا اين پست ها براي مناطق آلوده بسيار مناسب مي باشد.
– پست هاي گازي GIS داراي قابليت اطمينان بالايي در کارکرد هستند.بالا بودن اين قابليت اطمينان
با توجه به خصوصيات مطلوب شينه بندي در اين گونه پست ها و خصوصيات گاز SF6 مي باشد.
– به خاطر قدرت عايقي بالاي گاز SF6 فاصله ي مورد نياز بين تجهيزات تحت ولتاژ به حداقل مقدار ممکن خود مي رسد.در نتيجه ابعاد پست هاي GIS در مقايسه با پست هاي معمولي بسيار کم مي باشد.
– معمولا زمين مورد نياز براي اين گونه پست ها معادل 10 تا 15 درصد از زمين مورد نياز پست هاي معمولي (با همان خصوصيات فني) مي باشد.لذا در صورتي که در مکان پست ها هزينه ي زمين مورد نياز بسيار زياد باشد هزينه ي تمام شده ي پست هاي گازي مي تواند از پست هاي معمولي نيز کمتر گردد.
– پست هاي گازي GIS به تعميرات دوره اي(سرويس و نگهداري)کمتري نياز دارند که معمولا اين مقدار 6/1 پست هاي معمولي مي باشد.
– در اين نوع پست ها امکان تماس سهوي پرسنل بهره بردار با تجهيزات تحت ولتاژ فشار قوي وجود ندارد.به عبارت ديگر با توجه به آنکه محفظه هاي فلزي تجهيزات همگي در سطح پتانسيل زمين قرار دارند لذا ايمني رفت و آمد در اينگونه پست ها به مراتب بيشتر از پست هاي معمولي مي باشد.
– عدم وجود تداخل در امواج راديويي و بي صدا بودن آنها از ديگر مزاياي پست هاي گازي مي باشد.
– با توجه به اينکه حفظ زيبايي محيط زيست در مناطق شهري از اهميت خاصي برخوردار است لذا استفاده از اين نوع پست ها در ايجاد هماهنگي با زيبايي محيط زيست بسيار اهميت دارد.
– از جمله اصلي ترين معايب اين پست ها بالا بودن هزينه سرمايه گذاري آنان نسبت به پست هاي معمولي مي باشد.البته با پيشرفت تکنولوژي پست هاي GIS اين هزينه ي بالا روز به روز در حال کاهش است.
3-2-1 : ساختار پست هاي معمولي بيروني
در اين نوع پست ها تمام تجهيزات اساسي در فضاي آزاد نصب مي شوند و به خاطر آنکه تحت تاثير عوامل جوي از قبيل حرارت- برودت- شبنم –باران- برف- طوفان و حتي گرد و خاک و آلودگي شديد قرار دارند لذا بايد از کيفيت خاصي برخوردار باشند.همچنين کليه تجهيزات بايد در ارتفاعي نصب شوند که قسمت زمين شده ي آنها (قسمت هاي فلزي تجهيزات) از سطح تمام شده ي زمين پست حداقل 230 سانتي متر فاصله داشته باشند.
بدين ترتيب امکان تماس سهوي با قسمت هاي تحت ولتاژ فشار قوي از بين خواهد رفت.در اين نوع پست ها براي ايجاد اين ارتفاع تجهيزات را روي پايه ها يا اسکلت فلزي با ارتفاع مناسب در هواي آزاد نصب مي کنند.البته به خاطر نصب تجهيزات در فضاي آزاد اين نوع پست ها به فضاي بيشتري نياز دارند .لذا در مناطقي که از نظر وسعت و يا شکل زمين مورد نياز براي پست داراي محدوديت هايي هستند مناسب نمي باشند.همچنين در صورت وجود آلودگي در محيط در طراحي اين نوع پست ها بايد ملاحظاتي در نظر گرفته شود تا پست مورد نظر با مشکلات عايقي روبرو نگردد.
3-1 : اجزاي تشکيل دهنده پست هاي فشار قوي
از نظر ساختار کلي پست هاي فشار قوي از قسمت هاي اصلي زير تشکيل شده اند:
1- تجهيزات کليد خانه يا سويچگير(switchgear)
2- ترانسفورماتورهاي قدرت(power transformer)- ترانسفورماتورهاي زمين
و ترانسفورماتورهاي تغذيه داخلي
3- سيستم جبران کننده بار راکتيو از قبيل راکتور يا خازن (VAR compensation systems)
4- ساختمان کنترل (control building)
5- سيستم کنترل و حفاظت (control and protection systems)
6- تاسيسات جنبي الکتريکي مانند سيستم روشنايي محوطه-سيستم هاي حفاظتي رعد و برق سيستم زمين – سيستم تغذيه داخلي
7- تاسيسات جنبي ساختماني مانند اتاق ديزل ژنراتور – انبار – کارگاه تعميرات – ساختمان نگهباني و پارکينگ
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.