X بستن تبلیغات
X بستن تبلیغات
header
متن مورد نظر

انتقال انرژی الکتریکی

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

انرژی الکتریکی را می توان بطور اقتصادی به فاصله های دور انتقال داد برق از نیروگاه تا مراکز بار به وسیله  خطوط انتقال فشار قوی انتقال می یابد یکخط انتقال را می توان به یک لوله آب تشبیه کرد که هر چه فشار آب بیشتر ولوله بزرگتر باشد آب بیشتری در لوله جریان خواهد یافت . به همین طریق هر چه ولتاژ بیشتر باشد وقطر سیم بزرگتر باشد انرژی الکتریکی بیشتری از خط انتقال عبور خواهد کرد .

هر چه ولتاژبیشتر باشد تولید و انتقال ارزانترتمام می شود زیرا از رابطه p=vicosθ    افزایش ولتاژ موجب کاهش جریان برای مقدار معین توان می شود . هر چه جریان کمتر باشد اندازه کابل ها  ,سویچ گیر های حفاظتی کوچکتر و تلفات توان خط ( P=RI ) نیز کنترل و کمتر می شود

<!–[if gte mso 9]> Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4 <!–[if gte mso 9]> <!–[if gte mso 10]>
/* Style Definitions */
table.MsoNormalTable
{mso-style-name:\”Table Normal\”;
mso-tstyle-rowband-size:0;
mso-tstyle-colband-size:0;
mso-style-noshow:yes;
mso-style-parent:\”\”;
mso-padding-alt:0in 5.4pt 0in 5.4pt;
mso-para-margin:0in;
mso-para-margin-bottom:.0001pt;
mso-pagination:widow-orphan;
font-size:10.0pt;
font-family:\”Times New Roman\”;
mso-ansi-language:#0400;
mso-fareast-language:#0400;
mso-bidi-language:#0400;}

-۱- انتقال انرژی الکتریکی  
 1-1-1-
انتقال الکتریسیته 

انرژی الکتریکی را می توان بطور اقتصادی به فاصله های دور انتقال داد برق از نیروگاه تا مراکز بار به وسیله  خطوط انتقال فشار قوی انتقال می یابد یکخط انتقال را می توان به یک لوله آب تشبیه کرد که هر چه فشار آب بیشتر ولوله بزرگتر باشد آب بیشتری در لوله جریان خواهد یافت . به همین طریق هر چه ولتاژ بیشتر باشد وقطر سیم بزرگتر باشد انرژی الکتریکی بیشتری از خط انتقال عبور خواهد کرد .

هر چه ولتاژبیشتر باشد تولید و انتقال ارزانترتمام می شود زیرا از رابطه p=vicosθ    افزایش ولتاژ موجب کاهش جریان برای مقدار معین توان می شود . هر چه جریان کمتر باشد اندازه کابل ها  ,سویچ گیر های حفاظتی کوچکتر و تلفات توان خط ( P=RI ) نیز کنترل و کمتر می شود .

 

 2-1-1-ساختمان یک خط انتقال نمونه

 

    اکثر خطوط انتقال ، هوایی می باشند زیرا خطوط زمینی برای انتقال به فواصل زیاد بسیار گران تمام می شوند . هادیهای  خطوط هوایی به وسیله برج های مشبک فولادی  ( دکل ) یا پایه های چوبی ، جهت عایق نمودن هادیها از زمین در هر نوع شرایط جوی و جلوگیری از تماس اتفاقی می باشد . استفاده از پایه های بلند این امکان را می دهد تا از اسپان های بلند و در نتیجه تعداد پایه های کمتری استفاده کرد .

    اندازه یا طول مقره بستگی به ولتاژ خط دارد . هرچه ولتاژ قویتر باشد بایستی طول زنجیره مقره بلندتر باشد . هادی ها معمولا از آلومینیوم رشته ای با هسته فولادی است . آلومینیوم هادی خوبی برای الکتریسیته است ، و هسته فولادی موجب مقاوم شدن هادی می شود . یک هادی مقاوم وسبک را می توان با فلش (شکم) کمتر در اسپان های بلند استفاده نمود  .

۳-۱-۱- ولتاژ خط انتقال

    نیروی الکتریکی در نیروگاه ها ۱۳۸۰۰ ولت تا ۲۴۰۰۰ ولت تولید می شود . یک ایستگاه ترانسفورماتور افزاینده بعد از نیروگاه ولتاژ را تقویت می کند تا با بازده بالا انتقال یابد . ولتاژهای تولیدی در نیروگاه تا ولتاژهای  معمول خط انتقال یعنی ۱۲۳۰۰۰ ولت ، ۲۳۰۰۰۰ ولت ، ۴۰۰۰۰۰ ولت ، ۵۰۰۰۰۰ولت و ۷۶۵۰۰۰ ولت افزایش می یابد . به عنوان یک قاعدﮤ کلی ، اگر ولتاژ ۲ برابر گردد انرژیی که میتوان انتقال داد بدون افزایش تلفات خط ، چهار برابر می شود .

    در خطوط فشار قوی ( EHV ) مانند مدارهای ۵۰۰ کیلو ولت از هادی های باندل که ۲ ، ۳ یا ۴ هادی به وسیله اسپیسر دمپر به یک دیگر متصل می گردند استفاده می شود باندل نمودن هادی ها باعث جلوگیری از مشکلات ولتاژ فشار قوی می گردد . در هر صورت ظرفیت افزایش یافته هادی علاوه بر ولتاژ فشار قوی اجازه می دهد یک خط ۵۰۰ کیلو ولت تک مداره تا معادل ۸ مدار ۲۳۰ کیلو ولت انرژی حمل نماید .

۴-۱-۱- پست های سیستم انتقال

    پایانه های خطوط انتقال در پست ها و سوئیچ ها یاردها ( محوطﮥ کلیدها ) قرار دارند . پست های برق ، ایستگاه های تغییر ولتاژ هستند . ترانسفورماتورها میتوانند به منظور انتقال مؤثر ولتاژ فشار قوی ، ولتاژ را افزایش و یا برای توضیع نیرو در جاده ها و خیابان ها ، ولتاژ را کاهش دهند .

 تجهیزات به گونه ای  طراحی شده که ایستگاه بتواند در صورت خارج شدن قسمتی از مدار ، خط فوق توزیع مربوطه را تغذیه نماید .

۵-۱-۱- سوئیچ یارد (محوطه کلید ها)

    سوئیچ یاردها در پایانه های خطوط انتقال قرار دارند . یک سوئیچ یارد شامل کلید های قطع کننده ( سکسیونر ها ) ، مدار شکن ها ( دیژنگتورها ) ، رله ها و سیستم های ارتباطی برای محافظت مدار می باشد . سوئیچ یارد این مکان را ایجاد می کند که برق از مدارهای مختلف عبور کند و اطمینان حاصل شود که حتی  وقتی بعضی از قسمتهای یک سیستم قدرت خراب می شود مشتریان به طور مستمر سرویس دریافت دارند .

    مدار های متعددی که به داخل یک سوئیچ یارد وارد می شود به وسیله یک مدار مشترک به نام باس یا شینه به یکدیگر ارتباط می یابند . اصطلاح باس از کلمه اومنی باس به معنی مجموعه ای از اشیاء متعدد یا در این حالت یک مجموعه ای از مدار ها متعدد است . باس بایستی بتواند جریان خطی زیادی را حمل نماید بنابراین معمولا شامل هادیهای خیلی بزرگ یا لوله مسی یا آلومینیومی بزرگ و سخت می باشد . سوئیچ یارد معمولا در داخل همان محوطه محصور شده ترانسفورماتور قرار دارد و قسمتی از پست را تشکیل می دهد .

کلیدهای فشار قوی :

۱- سکسیونرها : یکی از کلیدهای فشار قوی بوده که به دو صورت قابل قطع زیر بار و غیر قابل قطع زیر بار می باشد . که به صورت دستی کنترل شده و عمل قطع و وصل انجام می شود .

۲- اتوریکلوزرها : این کلید برای محافظت مدار و یا شبکه های فشار متوسط و قوی استفاده می شود که بصورت اتوماتیک عمل می کنند . عملکرد این کلید به این صورت است که چنانچه در شبکه ما اتصال کوتاهی رخ دهد این کلید بصورت اتوماتیک ۳ یا ۴ مرتبه عمل قطع و وصل را انجام می دهد و چنانچه مشکل شبکه (اتصال کوتاه) برطرف شده باشد به حالت وصل می ماند و اگر برطرف نشده باشد در قطع و وصل چهارمی دیگر وصل نمی شود .

۳- دیژنگتورها : این کلید به صورت قطع و وصل خودکار می باشد و بیشتر برای محافظت تجهیزات فشار قوی استفاده می شود .

۴- سکشن آلایزرها : این کلید عملکردش تقریبا همانند ریکلوزرها می باشد که در شبکه های شعاعی بعضاً هم حلقوی از این نوع کلید استفاده می شود ، که وظیفه آن کنترل یک قسمت مخصوص است .

۶-۱-۱- ارتباط بین پستها

    اپراتور باید وسایل اندازه گیری و آلارمها (هشداردهنده ها ) که شرایط ایستگاهها و خطوط منطقه تحت کنترل را نشان می دهد در اتاق کنترل بازبینی کند . اپراتور می تواند خارج از نیروگاه و ایستگاه ، کلید ها را به طریق کنترل از راه دور باز و بسته نماید . این کنترل عالیه سیستم بستگی به سیستمهای ارتباطی  بین ایستگاهها (مرکز دیسپاچینگ ) دارد .

    برای انتقال اطلاعات و علائم از ایستگاهی به ایستگاه دیگر از خطوط تلفن ، کابل نوری ،سیستمهای PLC ، سیستمهای ماکروویو یا ماهواره ای استفاده می شود . چون وجود ارتباط مداوم بسیار حیاتی می باشد ، معمولا بیش از یک سیستم ارتباطی در محل وجود دارد تا در صورت خرابی یک سیستم ، بتوان از سیستم دیگری استفاده نمود .

    خطوط تلفن یک ارتباط عادی بین ایستگاه ها است . استفاده از کابل نوری در شیلدوایرا بر روی خطوط انتقال ، یک حالت ارتباطی معمول می باشد .

    سیستم plc از هادیهای خط قدرت  برای انتقال اطلاعات استفاده می نماییم . علائم ارتباطی به وسیله دستگاهی که شبیه به ترانسفورماتور ولتاژ است ولی در اصل یک ترانسفورماتور کوپلینگ ولتاژ خازنی ( ccvt ) می باشد ،به هادیهای قدرت ارسال یا از آن دریافت می شود . به منظور نگهداری علائم انتقالی در قسمتهای مورد نظر خط قدرت ، تله های موج  نصب می گردد. تله موج که شبیه به یک سیم پیچ استوانه ای بزرگ می باشد از پیشروی علائم در خط جلوگیری می نماید .

    ارتباطات ماکروویو بین ایستگاه ها نیاز به برج (دکل) همراه با آنتن در هر ایستگاه دارد . آنتن های فرستنده و گیرنده ماکروویو نیاز به یک دید مستقیم و بدون وجود هیچ مانعی در بین آنها دارد . بایستی برج های ماکروویو در صورت امکان بر روی تپه ها  به فاصله ۶۰ تا ۱۰۰ کیلومتر (۳۵ تا ۶۰ مایل ) نصب گردند تا علائم بین برجها مخابره شود .

۷-۱-۱- استخرهای قدرت الکتریکی

    نیروگاه به وسیله خطوط انتقال در استخرهای بزرگ منطقه ای یا شبکه هایی که از مرز های شرکت های برق می گذرد به یکدیگر مرتبط می شوند . قدرت الکتریکی توسط این شبکه ها به هر جایی که نیاز باشد ارسال می گردد . بدین ترتیب این انرژی می تواند مثلا در فصل گرما برای تغذیه اوج بارهای حرارتی به شمال کشور ارسال شود

    لوازم اندازه گیری در پایانه های خطوط یا پست های تبدیل مقدار انرژی که از مرزهای سرویس دهی شرکت ها عبور می کند وهمچنین مبالغی که بایستی بابت آنها پرداخت یا به حساب منظور شود را تعیین می کنند . بعضی اوقاتیک شرکت برق فقط انرژی رااز یک همسایه تولید کننده برق به همسایه دیگر انتقال می دهد و هزینه این انتقال (ترانزیت) را دریافت می دارد .

۸-۱-۱- خاموشی و ضعف ولت

    خاموشی بزرگ در شمال شرقی ایالات متحده آمریکا و کانادا در نهم نوامبر ۱۹۶۵ میلادی بوجود آمد . اشکال یک عنصر در استخر قدرت (شبکه) موجب شروع یک زنجیره واکنشی شد که منجر به از دست رفتن بیشتر آن شبکه گردید . از آن زمان پیشرفت طرح های حفاظتی آغاز و نصب تجهیزات حفاظتی خوب برای جدا نمودن نقاط معیوب صورت گرفت شرکتهای برق همواره با بهبود طرح های حفاظتی ، دارای فرایندهایی هستندکه در صورتی که تقاضا (دیماند) مشترکین بیش از مقدار انرژی تولید شده سیستم باشد ، عملا ولتاژ شبکه را کاهش می دهند ویا بار را از سیستم کم می کنند .

    وقتی تقاضای مشتریان از استخر قدرت بیشتر از مقدار تولید شده یا تامین شده توسط خطوط انتقال باشد ، انداختن بار آخرین مرحله تصمیم گیری خواهد بود.  قبل از قطع بار ، بایستی ولتاژ شبکه را پایین آورد تا کل انرژی تحویل شده به مشترکین کاهش یابد .

    ممکن است مشترکین (مشتریان برق) مشاهده کنند که روشنایی آنها قدری کم نور شده و موتورهای روشن ، گرمتر میشوند .بعضی از شرکت های برق خارج از کشور هر دو سال یکبار به وسیله کاهش ولتاژ سیستم آزمایشاتی را انجام می دهند . ضعف ولت معمولا تنها توسط مشترکینی ملاحظه می شود که تقریبا کمتر از ولتاژ نرمال در مواقع معمول دریافت می دارند .

    اگر بعد از اینکه عملا ولتاژ سیستم کاهش یافت هنوز نتوان به اندازه کافی تقاضای مشترکین را تامین کرد ، بایستی ابتدا بعضی از صنایع بزرگ را از مدار خارج کرد . معمولا این صنایع قراردادی با شرکت برق دارند که اجازه میدهد بارشان در مقابل نرخ بهتر یا فروش کمتر برق ، کاهش یابد .

    در زمستان سرد غیر عادی سال میلادی ۱۹۹۴ – 1993 ، تامین برق مورد تقاضای مشترکین در واشنگتن D.C بسیار مشکل شد و به جای اجرای خاموشی گردشی (دوره ای) ، مقدار تقاضا یا مصرف مشترکین به وسیله بستن ساختمانهای دولتی در سردترین روزها کاهش داده شد .

    وقتی همه روشهای دیگر برای کاهش بار با شکست مواجه می شود بایستی بار الکتریکی عموم مردم به طور گردشی بر اساس زمان بندی واعلان قبلی کاهش یابد . کاهش بار به طور گردشی (نوبتی) باعث اعمال خاموشی در یک منطقه جغرافیایی معینی برای یک دوره زمانی مشخص معمولا ۳۰ تا ۶۰ دقیقه می شود .

 

۲-۱- توزیع انرژی الکتریکی :

۱-۲-۱- اصول توزیع

    سیستم انتقال ، انرژی الکتریکی را تا نزدیکی مراکز بار انتقال می دهد و سپس ولتاژ به ولتاژ فوق توزیع و یا مستقیما به ولتاژ توزیع تبدیل می شود .

سیستم توزیع  شامل خطوط فوق توزیع است که پست های توزیع را تغذیه می نماید تا ولتاژ را تا سطح ولتاژ فیدر توزیع کاهش دهد . فیدرهای توزیع انرژی را به یک ترانسفورماتور (kv 4/0/ 20 )در محل مصرف عمومی و یا در مستغلات مشتری (مصرف اختصاصی) تحویل می دهد و ولتاژ را تا سطح ولتاژ مصرف تبدیل  می کند .

شش قسمت اصلی یک سیستم توزیع :

۱-   مدارهای فوق توزیع :

    مدارهای فوق توزیع ، نیرو را از پستهای بزرگ انتقال به پستهای توزیع منتقل می کنند . ولتاژهای فوق توزیع برای مثال عبارتند از kv 63 پایه ها و عایقبندی در این ولتاژها به اندازه کافی کوچک هستند که بتوان خطوط را در کنار جاده ها احداث نمود . بعضی از شرکت ها خطوط فوق توزیع را قسمتی از سیستم انتقال می دانند .

۲- پست فوق توزیع :

ترانسفورماتور پست فوق توزیع ولتاژ فوق توزیع را به ولتاژ توزیع کاهش می دهد .پست شامل :

  • –     سوئیچگیر مدار فوق توزیع
  • –     ترانسفورماتور
  • –     دستگاه تنظیم کننده ولتاژ (رگلاتور ولتاژ)
  • –     باس یا شین ولتاژ توزیع
  • –     چندین فیدر متصل به باس
  • –     سوئیچ گیر برای فیدر توزیع

بسیاری از پست های فوق توزیع از یک اتاق کنترل مرکزی (دیسپاچینگ توزیع) از راه دور کنترل می شوند . اتاق کنترل مرکزی به داده های پست نظیر ولتاژ فیدر و مقدار بار دسترسی دارد . و می تواند سوئیچ گیر پست را قطع و وصل نماید . نظارت عالیه و تحصیل داده ها (scada ) یک فن ارتباطات است که به منظور کنترل ازراه دور یک پست استفاده می شود .

۲-   فیدرهای اولیه (پرایمری) :

 فیدرهای اولیه (فشارمتوسط) سه فاز که از پست خارج می شوند می توانند زمینی یا هوایی باشند . یک فیدر توزیع می تواند شعاعی باشد و به صورت شاخه ای در یک خیابان یا جاده کشیده شود . فیدر توزیع می تواند به صورت شبکه رینگ (حلقوی) نیز از دو جهت تغذیه شود و معمولا از یک کلید (سکسیونر) در نقطه باز حلقه بین فیدرها استفاده می شود تا آنها را از یکدیگرمجزا کند و یا می توان بوسیله سوئیچ گیر خودکار آنرا بسته یا رینگ نمود .

۳-   ترانسفورماتور توزیع :

ترانسفورماتور توزیع که مشترکین را تغذیه می نماید ولتاژ فیدر اولیه (پرایمری) را به ولتاژ مصرف کاهش می دهد . این ترانسفورماتور می تواند با توجه به نوع سیستم توزیع ، بصورت هوایی بر روی یک کرسی فلزی یا سکوی بتونی یا در یک قسمت سقفدار (مانند اتاق یا کیوسک) نصب شود .

۴-   سیستمهای ثانویه :

یک سیستم ثانویه می تواند

ارسال نظر