ساختار پست های فشار قوی

[seyed mehdi hoseyni 27119]

ساختار پست های فشار قوی

مقدمه اي بر ساختار پست هاي فشار قوی

1-1- پيشگفتار

پستهاي انتقال نيرو به همراه خطوط انتقال نيرو سيستم انتقال نيروي برق را تشکيل مي دهند ، وظيفه پستهاي انتقال نيرو انتقال قدرت از مراکز توليد به خطوط انتقال ، اتصال خطوط انتقال به يکديگر و تحويل برق به سيستم فوق توزيع و توزيع مي باشد . از آنجا که مواردي از مشخصه هاي پست با يکديگر مربوط مي باشند ، هميشه نمي توان بهترين مشخصه در موارد مختلف را براي يک پست بهينه در نظر گرفت. اين رابطه در مشخصه هاي فني محيط زيست و پايايي با مشخصه هاي اقتصادي وجود دارد يعني نمي توان بصورت همزمان بالاترين پايايي و کمترين هزينه احداث را در پست بهينه داشت چرا که براي افزايش پايايي پست احتياج به تجهيزات بيشتري مي باشد که باعث افزايش هزينه احداث پست مي گردد. در نتيجه شرط کمترين هزينه احداث و بالاترِين پايايي نمي تواند برقرار باشد. ولي برخي مشخصه هاي ديگر پست مستقل از يکديگر بوده و اثر و يا حداقل ، اثر متضادي در يکديگر ندارند و در هر مورد مي توان بهترين آن را انتخاب کرد.

هدف اصلي از احداث پستهاي فشارقوي امکان انتقال نيروي برق از نيروگاهها به محل هاي مصرف و ايجاد ارتباط مناسب بين نقاط توليد و مصرف و در نتيجه ايجاد امکان مناسب براي بهره برداري از سيستم برق رساني مي باشد. در نتيجه پستهاي انتقال نيرو بايستي در شرايط مختلف بهره برداري سيستم آمادگي انجام وظيفه خود را داشته باشند. و بهره برداري از سيستم را تسهيل نموده و کمترين اختلال را ايجاد نمايند . در حقيقت اولويت اول در بهينگي يک پست تامين نيازهاي بهره برداري سيستم مي باشد.

1-2- دسته بندي پست هاي فشارقوي

براي جلوگيري از تنوع زياد ، پست ها به سه گروه اساسي تقسيم مي شوند:

پستهاي بسيار مهم : پستهايي هستند که در آنها قطع برق حتي به صورت موقت برای شبکه قابل تحمل نباشد و اين عمل ممکن است اثراتي چون از بين بردن پايداري شبکه و درنتيجه ايجاد خاموشي سراسري و يا خاموشي منطقه اي داشته باشد و يا در مورد صنايع باعث خراب شدن اساسي تجهيزات موجود گردد. اين سري پستها شامل موارد زير مي باشد:

· پستهاي نيروگاهي بزرگ با ظرفيت بالا

· پستهايي که در صورت خاموشي آنها پايداري سيستم تحت الشعاع قرار گيرد

· صنايع ذوب يا صنايع مشابه که اهميت استثنايي از لحاظ تداوم تغذيه دارند.

پستهاي مهم : پستهايي که قطع برق به صورت موقت براي آنها قابل تحمل باشد ولي در بلند مدت اثرات سويي بجا مي گذارد . اين پستها شامل موارد زير مي باشد:

· پستهاي صنايع بزرگ که قطع برق در آنها براي مدت طولاني باعث کم شدن توليد و احيانا کمبود در بازار مصرف گردد.

· پستهاي تبديل پربار شهري و يا منطقه اي که قطع آنها باعث ايجاد خاموشي موضعي مي شود ولي پايداري سيستم را مختل نمي سازد.

· پستهاي تغذيه کننده مناطق صنعتي و کشاورزي مهم.

پستهاي معمولي : پستهايي که قطع برق در مواقع اضطراري به مدت زياد (چند ساعت) براي آنها قابل تحمل باشد . معمولا اينگونه پستها داراي مصرف کمي مي باشند، نظير:

· پستهايي که بار آنها عمدتا مصارف خانگي و يا کارگاهي صنعتي کم اهميت مي باشند.

· پستهاي انتقال مربوط به مناطق کم بار و يا با استعداد رشد کردن

· پستهايي که از طريق خطوط تک مداره به صورت شعاعي تغذيه مي شوند.

1-3- اجزاء تشکيل دهنده پستها:

1-3-1- سوئچگير : به مجموعه اي از تجهيزات فشار قوي که عمل ارتباط بين فيدرهاي مختلف را با باس بار (شينه ها) و يا قسمتهاي مختلف شينه ها را در يک سطح ولتاژ معين انجام مي دهد، سوئيچگير گفته مي شود. قسمتهاي سوئيچگير عبرتند از:

کليدهاي قدرت

***يونر

ترانس ولتاژ

ترانس جريان

برقگير

موچگير

مقره ها، هائيها، اسکلتهاي فلزي، شينه ها و ...

1-3-2- ترانسفورماتورهاي قدرت و تغذيه داخلي: ترانسفورماتورهاي قدرت عمل تبديل انرژي از يک سطح ولتاژ به سطح ولتاژ ديگري را انجام مي دهند.ترانس تغذيه داخلي براي مصرف داخلي پست در نظر گرفته مي شود، که از شبکه همجوار پست يا از طرف فشار ضعيف ترانس اصلي پست تغذيه مي گردد.

1-3-3- سيستم تاسيسات الکتريکي جنبي: مانند سيستم يا سيستم حفاظت از صاعقه ارتباط بين پايه هاي فلزي توسط سيمهاي مخصوص که بر فراز مرتفع ترين نقاط آنها انجام مي شود و همچنين شبکه زمين، به منظورزمين کردن نقاط نوترال دستگاهها و بدنه فلزي تجهيزات و ايجاد ايمني پرسنل، از چاه در پستهاي توزيع و شبکه زمين در پستهاي فشار قوي استفاده مي گردد.

1-3-4- تاسيسات جنبي ساختماني: تاسيساتي هستند که بسته به مورد و موقعيت هر پست در نظر گرفته مي شود اتاق نگهباني، پارکينگ، انبار اتاق ديزل ساختمانهاي مسکوني و غيره.

1-3-5- سيستمهاي جبران کننده بار راکتيو: براي اصلاح ضريب قدرت کنترل ولتاژ از سيستمهاي جبران کننده توان راکتيو شامل سلف و خازن استفاده مي شود.

1-3-6- ساختمان کنترل: ساختماني است که مي توان از آنجا پست را کنترل نمود و معمولا از قسمتهاي زير تشکيل شده است.

الف- اتاق فرمان : که کليه تابلوهاي فرمان در آن قرار دارد و محل استقرار اپراتورها نيز مي باشد. دراتاق فرمان بيشتر تابلوها کنار هم قرار دارد و هر تابلو معمولا مربوط به يک مدار مي باشد و دياگرام تک خطي باس بارها روي تابلو پياده شده است و محل هر کليد در روي تابلو نمايانگر وضعيت آن وسيله در خود پست مي باشد.

ب- اتاق رله : در اين اتاق کليه رله ها و وسايل حفاظتي نصب مي شود.

ج- اتاق تغذيه : تابلوهاي مربوط به سيستمهاي تغذيه در آن قرار داده مي شود. ممکن است اتاق رله و اتاق تغذيه در اتاق فرمان باشد.

د- اتاق باطري : کليه باطريهاي موجود در اين اتاق قرار دارد.

ه- اتاق ديزل : جهت توليد برق AC هنگام قطع برق و قطع ترانس داخلي

و- تاسيسات وابسته جنبي : اتاق استراحت انبار آشپزخانه و غيره

فصل دوم

بررسي تجهيزات فشارقوي ، حفاظت ، کنترل و ثبات وقايع

2-1- تجهيزات فشارقوي

2-1-1- برقگير

2-1-1-1- تعريف برقگير و کاربرد آن در پست

برقگيرها به منظور حفاظت تجهيزات درمقابل اضافه ولتاژهاي گذرا وتخليه اضافه ولتاژهاي موجي ظاهر شده درهاديهاي خطوط وپست‌هاي فشار قوي بكار ميروند. اضافه ولتاژهاي موجي، استقامت عايقي تأسيسات وتجهيزات فشارقوي را مختل نموده وبروز قوس واتصالي را درشبكه ظاهر مي‌سازند برق‌گيرها به شكل موازي با وسيله تحت حفاظت خود قرارمي‌گيرند.

نحوه عملكرد يك برقگير جهت حفاظت تجهيزات به اين صورت است كه انرژي موج توسط برق گير به زمين منتقل شده وبلافاصله پس ازبرقراري جريان موجي درفاصله چند ميكروثانيه وكاهش دامنه ولتاژ تايك مقدار مشخص (سطح حفاظتي برق گير)، مسير جريان تخليه دربرق‌گير قطع شده وازادامه برقراري جريان وتبديل آن به جريان اتصالي فركانس قدرت جلوگيري مي‌شود.

به دليل مزاياي برق‌گيرهاي ZnO درحال حاضر ومتداول شدن آنها درمقياس وسيع درصنعت برق بحث روي برق‌گيرها ومشخصه‌هاي آن به اين نوع محدود شده است. دراين نوع برق‌گيرها، المانهاي مقاومتي ازاكسيد روي با مشخصه شدت غيرخطي كه با اكسيد فلزات ديگرتركيب شده ساخته مي‌شوند.

2-1-1-2- مزاياي برقگيرهاي ZnO

برخي از مزاياي برق‌گيرهاي ZnO نسبت به برق‌گيرهاي معمولي به شرح زير مي‌باشد:

سادگي طرح ودرنتيجه افزايش قابليت اطمينان

سطوح حفاظتي برق‌گيرهاي ZnO بطور كامل معين بوده وحدوداً به ميزان 15% حفاظت تجهيزات را نسبت به برق‌گيرهاي نوع مرسوم بالا مي برد.

رفتار بهتر برق‌گير درقبال آلودگي محيط

ظرفيت جذب انرژي برق‌گيرهاي ZnO رامي‌توان با افزايش تعداد ستونهاي موازي آن زياد نمود.

كوچكتر بودن برق‌گير ازنظر ابعاد فيزيكي

2-1-1-3- معيارهاي انتخاب برقگير

به طور كلي درانتخاب برق‌گيرهاي ZnO براي يك شبكه بايد دو نكته مهم زير را درنظر داشت:

برق گير بايد بتواند ولتاژ شبكه رابه طور دائم تحمل كند .

برق‌گير بايد تحمل شوك حرارتي ناشي ازتخليه امواج ضربه‌اي را داشته باشد.

2-1-1-4- برخورد صاعقه به خطوط نزديك پست

چنانچه سيستم حفاظت ازصاعقه خط ضعيف باشد، ممكن است صاعقه بطور مستقيم ويادراثر پديده قوس برگشتي به سيم فازبرخورد نمايد. دامنه وشيب اين امواج درنزديكي محل برخورد بسياربزرگ بوده وخطرات جدي براي تجهيزات پستي كه درمجاورت اين پديده صورت گرفته است بوجود خواهند آورد.دراين حالت براي ايجاد يك حفاظت مطمئن، نصب برق‌گير درابتداي خطوط ضروري به نظر ميرسد.

درپستهايي كه احتمال برخورد مستقيم صاعقه درنزديكي پست وجود دارد، بايد تا آنجا كه مقدور است برق گير را درنزديكي وسيله مورد حفاظت قرارداد وهاديهاي ارتباط دهنده را تاآنجا كه ممكن است كوتاه ومستقيم انتخاب نمود و نيز زمين برق‌گير وتجهيزات با كمترين مقاومت امكان پذير، ترجيحاً يك اهم يا كمتر، به يكديگر متصل گردند.

2-1-1-5- محل نصب برق‌گيرها

درتعيين محل استقرار برق‌گير اولين عامل مورد نظر نزديكي آنها به تجهيزات مهم وگران قيمت مانند ترانسفورماتورهاي قدرت مي‌باشد. نصب برق‌گير روي ورودي فيدر خط نيز براي كاهش اضافه ولتاژها درروي تجهيزات فيدر خط تا برق‌گير توصيه مي‌گردد، ضمن آنكه نصب برق‌گير روي فيدر خط جهت كاهش اضافه ولتاژ تجهيزات سرخط(قبل ازكليد) در زماني كه كليد خط دراثر خطا يا مسائل تعميراتي وبهره‌برداري بازمي‌باشد نيزاستفاده مي گردد.

نصب برق‌گير درساير نقاط ومشخصاً در روي شينه‌ها درصورت عدم امكان حصول هماهنگي عايقي به شكل كامل، قابل توجيه است.

2-1-1-6- نحوه اتصال برق‌گير به سيستم زمين

برق‌گيرها بايد ازكوتاهترين راه ممكن به سيستم زمين پست وصل گردند وسيستم زمين جداگانه‌اي براي آنها نياز نخواهد بود. بسته به جريانهاي اتصال كوتاه ممكن سطح مقطع سيم اتصال انتخاب مي‌گردد

 

2-1-2-سيستم تغذيه:

2-1-2-1- منبع تغذيه AC

در سيستم فشار ضعيف LVACعموماً از دو ترانسفورماتور زمين- كمكي استفاده مي شود كه هر كدام مي بايست ظرفيت تأمين 100 درصد نياز پست (شامل بارهاي ضروري و غير ضروري) را داشته باشد و همواره يكي از آنها در مدار بوده وظيفه برق‌رساني را بعهده داشته و ديگري به صورت آماده به كار باشد. شينه‌هاي سيستم فشار ضعيف LVAC شامل دو قسمت جهت تأمين بارهاي ضروري و بارهاي غير ضروري ميباشد و به هنگام قطع برق اصلي (ترانسفوماتورهاي زمين- كمكي)، ديزل ژنراتور يا فيدر مستقل ازخارج پست وظيفه برق‌رساني به مصارف اصلي (بارهاي ضروري) را بعهده دارد و در حقيقت بعنوان برق اضطراري محسوب ميشود.

سيستم فشار ضعيف AC بايد شامل تابلوهاي اصلي و توزيع داخلي، تابلوهاي توزيع محوطه، تابلوهاي روشنايي، تابلوهاي ترانسفورماتورهاي كمكي و تابلوي ديزل ژنراتور باشد. بارهاي ضروري تابلوي اصلي بايد به يك شينه و بارهاي غير ضروري به شينه ديگر متصل گردند. اين دو شينه بايد توسط كليد تقسيم كننده شينه به يكديگر متصل گردند.علاوه بر موارد فوق، به منظور تغذية بارهاي ضروري در صورت قطع كامل منبع تغذيه، بخش ضروري بايد به طور خودكار از طريق يك ديزل ژنراتور رزرو يا منبع تغذية مستقل 400 ولت متصل به خارج از پست، تغذيه گردد. همچنين بخش غير ضروري نيز بايد از طريق ديزل ژنراتور رزرو يا منبع تغذية مستقل 400 ولت متصل به خارج از پست تغذيه گردد. اما اين منابع بايد بارهاي غير ضروري را تنها با نظر اپراتور تغذيه نمايند.

ارتفاع تابلوهاي داخلي بايد 2.2 متر باشد و ورودي كابل از پايين و با صفحه گلندخور باشد.

2-1-2-2- منبع تغذيه DC

اين منبع که در واقع اصلي ترين و حياتي ترين منبع تغذيه براي پست محسوب مي شود از باتريها و باتري شارژرها تامين مي شود. اين منبع جهت تغذيه رله هاي حفاظتي ،لامپهاي سيگنال و اضطراري ، مدارهاي فرمان ، الکتروموتورهاي ***يونرها و سيستمهاي مخابراتي مورد استفاده قرار مي گيرد. مواظبت و طرز نگهداري از باتري هاي پستها بسيار حائز اهميت است. ايجاد هر گونه عيب و ايراد در سيستم تغذيه جريان مستقيم رله ها و مدار کنترل ديژنکتورها بخصوص در زمان بروز حوادث بسيار مهم مي باشد و ممکن است آسيبهاي فراواني ببار آورد. در صورت بروز عيب در سيستم تغذيه جريان مستقيم مدارهاي کنترل وسايل الکتريکي و رله هاي پستها ، بايد فورا مرکز کنترل سيستم را در جريان گذاشت.

2-1-3-سيستم زمين

2-1-3-1-معرفي سيستم زمين در پست هاي فشارقوي

به هنگام اجراي يك پست فشار قوي، شبكه‌اي از هادي‌هاي موازي در عمق مناسب (در حدود 3/0 تا 5/1 متر) دفن مي گردد تا از نظر الكتريكي پتانسيل زمين را داشته باشد. همچنين ميله‌هايي با طول متناسب با مقاومت خاك به طور عمودي در زمين قرار مي‌گيرند و به شبكه زمين متصل مي‌شوند تا مقاومت معادل سيستم زمين كاهش يابد. بدنه تجهيزات و سطوح فلزي در دسترس، مانند اسكلتهاي فلزي، توسط هاديهاي مناسب به شبكه زمين متصل مي شوند. سيمهاي محافظ خطوط انتقال انرژي و بدنه كابلهاي زره‌دار، در صورت اتصال به شبكه زمين، مسيرهاي موازي ديگري را براي عبور جريان زمين به وجود مي‌آورند و كاهش مقاومت زمين را سبب مي شوند.

2-1-3-2- وظايف سيستم زمين پست هاي فشارقوي

به طور كلي، سيستم زمين مي بايد احتياجات زير را برآورده نمايد:

الف) ارائه مقاومت كوچك از طرف سيستم زمين باعث ميشود تا امپدانس مؤلفه صفر ديده شده در نقطه اتصالي مقداري كوچك داشته باشد تا هم عملكرد مطمئن و سريع رله‌هاي تشخيص خطاي فاز به زمين تضمين گردد و هم اضافه ولتاژهاي ايجاد شده در فازهاي سالم، كمتر از مقادير پيش‌بيني شده و مجاز باشند. ارائه مقاومت متغير از طرف زمين باعث بروز اختلال در عملكرد رله‌هاي حفاظتي گرديده و مطلوب نمي‌باشد.

ب) در محل اتصال برقگير به زمين، مقاومت موجي كم و در نتيجه سطح محافظت مناسبي را براي برقگير ارائه كند. برقگير به منظور تخليه ولتاژهاي موجي به زمين در نظر گرفته ميشود و بنابراين جريانهاي موجي با دامنه و شيب قابل ملاحظه از طريق آن به زمين وارد ميشوند. چنانچه مقاومت موجي سيستم زمين در محل اتصال برقگير به آن، مقدار زيادي باشد، تخليه كامل و سريع جريانهاي موجي صورت نمي‌پذيرد و ولتاژ موجي قابل ملاحظه‌اي در طرف زمين برقگير ظاهر ميشود و بنابراين سطح محافظت برقگير، افزايش مي‌يابد.

ج) ايمني كاركنان و تجهيزات تأمين شود. سيستم زمين بايد به گونه‌اي طرح شود تا اولاً با ايجاد مسير مناسب براي عبور جريان از زمين، چه در حالت عادي و چه در شرايط خطا، مانع گذشتن از حدود مجاز عملكرد تجهيزات شود و ثانياً تضمين كند كه اشخاص در محوطه و مجاورت پست، حتي اگر با تجهيزات زمين شده اتصال داشته باشند در معرض شوك الكتريكي خطرناك واقع نمي شوند.

براي تأمين شرايط ايمني، سيستم زمين بايد به گونه‌اي طراحي گردد كه در اثر عبور جريان زمين از آن گراديان سطحي پتانسيل در محوطه، بيش از حدود مجاز نباشد و همچنين مقاومت كل سيستم زمين مقدار كوچكي باشد تا افزايش ولتاژ زمين در اثر عبور جريان از آن قابل قبول باشد.

2-1-4- ترانسفورماتور جريان

2-1-4-1- تعريف ترانسفورماتور جريان

ترانسفورماتورهاي جريان جهت تبديل جريانهاي با دامنه زياد به جريانهايي كه به راحتي وبا مصرف انرژي ناچيز (تلفات اندك) که با دستگاههاي اندازه‌گيري فشارضعيف قابل اندازه‌گيري است بكارمي روند. ترانسفورماتورهاي جريان دركليه شرايط عادي وغيرعادي به شبكه متصل هستند. بنابراين اثرات تمامي موارد مربوط به شرايط فوق نبايد سبب خرابي يا عدم دقت آنها شود.ترانسفورماتورهاي جريان بايد قابليت تحمل جريان اتصالي ودقت مناسب را درحالت گذرا(به استثناء ترانسفورماتورهاي جريان اندازه‌گيري كه دقت آن را درشرايط خطا تضمين نمي‌گردد) داشته باشند.

ازاوليه ترانسفورماتور جريان درشرايط عادي شبكه جريان كاري شبكه عبور ميكند وجريان ثانويه ازنظر اندازه دامنه ، درصدي ازجريان اوليه وهم فاز با اوليه مي‌باشد كه البته درحالت غيرايده‌آل، خطاي ترانسفورماتور سبب مي گردد كه چنين نباشد.