دانلود مقاله طراحی پست

اختصاصی از سورنا فایل دانلود مقاله طراحی پست دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

مقدمه
با رشد روزافزون جمعیت، بزرگ شدن ش.رها، افزایش مصرف سرانه انرژی الکتریکی و وابستگی کلیه فعالیتهای اجتماعی اعم از صنعتی – کشاورزی اقتصادی و خدماتی به انرژی الکتریکی لزوم تامین این انرژی بصورت گسترده و در مقیاس بالا و بنحو مطلوب اجتناب ناپذیر می باشد.
بدیهی است که تامین این انرژی با مقیاس و کیفیت فوق از طریق نیروگاه های محلی و کوچک نه تنها اقتصادی نبوده بلکه در اکثر موارد از نقطه نظرهای مختلفی غیرعملی نیز می باشد. از طرف دیگر احداث نیروگاه های بزرگ امروزه در نقاط خاص قابل توجیه بوده که عمدتا از مراکز مصرف دور بوده و بنابراین لازم است تولیدشان از طریق خطوط انتقال که بنحو مناسبی به یکدیگر ارتباط می یابند و تشکیل شبکه الکتریکی را میدهند بمراکز مصرف هدایت کردند.
برای انتقال قدرت های زیاد و در فواصل طولانی بمنظور کاهش تلفات لازم است ولتاژ تولیدی نیروگاه افزایش یافته و سپس در نقاط مصرف طی مراحلی بنحوی کاهش داده شود که قابل استفاده برای مصرف کننده باشد.
برای تبدیل این ولتاژ و همچنین بمنظور اتصال نقاط مختلف شد که به یکدیگر بایستی ایستگاههائی در شبکه ایجاد نمود که به پست برق معروف هستند.

تعریف پست:
پست محلی است که تجهیزات انتقال انرژی درآن نصب وتبدیل ولتاژ
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 انتقال DC چون تلفات ناشی از افت ولتاژ ندارد وتلفات توان انتقالی بسیار پایین بوده ودر پایداری شبکه قدرت نقش مهمّی دارند لزااخیرا ُ 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 می شود.
درشبکهای انتقال DC درصورت استفاده ازنول زمین می توان انرژی الکتریکی دا توسط یک سیم به مصرف کننده انتقال داد.
پستها را می توان ازنظر نوع وظیفه,هدف,محل نصب,نوع عایقی, به
انواع مختلفی تقسیم کرد. براساس نوع وظیفه وهدف ساخت:
پستهای افزاینده , پستهای انتقال انرژی , پستهای سویچینگ و کاهنده فوق توزیع .
ـــ براساس نوع عایقی:
پستها با عایق هوا, پستها با عایق گازی( که دارای مزایای زیراست:
(پایین بودن مرکز ثقل تجهیزات در نتیجه مقاوم بودن در مقابله زلزله,
کاهش حجم, ضریب ایمنی بسیار بالا باتوجه به اینکه همهً قسمت های
برق دار و کنتاکت ها در محفظهً گازSF6 امکان آتش سوزی ندارد,
پایین بودن هزینهً نگهداری باتوجه به نیاز تعمیرات کم تر, استفاده د ر
مناطق بسیار آلوده و مرطوب و مرتفع
گرانی سیستم و گرانی گاز SF6 , نیاز به تخصص خاص برای نصب و تعمیرات,مشکلات حمل و نقل وآب بندی سیستم.
ـــ بر اساس نوع محل نصب تجهیزات :
نصب تجهیزات در فضای باز , نصب تجهیزات در فضای سرپوشیده .
معمولاُ پستها را از 33 کیلو ولت به بالا به صورت فضای باز ساخته وپستهای عایق گازی راچون فضای کمی دارندسرپوشیده خواهند ساخت.

انواع پستها
پستهای برق از نظر وظیفه ای که در شبکه بعهده دارند، به انواع زیر تقسیم میشوند.
پست های بالا برنده ولتاژ (پست نیروگاهی) Step up substations
پست های توزیع (کاهنده ولتاژ) Distribution substations
پست های کلیدی Switching substations

پست های بالا برنده ولتاژ (پست نیروگاهی) Step up substations
ولتاژ تولیدی ژنراتورها بعلت محدودیت هایی که در ساخت آنها وجود دارد محدود بوده و برای انتقال اقتصادی قدرتهای زیاد بفواصل طولانی لازم است که ولتاژ آنها افزایش یابد. بنابراین معمولاً در نیروگاههای بزرگ که از مراکز مصرف دور می باشند. لازم است پستهایی بمنظور تبدیل ولتاژ به ولتاژ بالاتر (که مقدار آن بستگی به فاصله و قدرت انتقالی دارد) احداث گردند که باین پستها که وظیفه افزایش ولتاژ تولیدی را دارند پستهای بالابرنده ولتاژ می گویند.

پست های توزیع (کاهنده ولتاژ) Distribution substations
ولتاژ انرژی الکتریکی مورد نیاز مصرف کنندگان بایستی در حد مطلوب کاهش داده شود تا بتواند قابل مصرف باشد، این کاهش ولتاژ از طریق پستهای کاهنده و یا پستهای توزیع صورت می گیرد ولی باید توجه داشت که کاهش ولتاژ از مقدار خیلی زیاد بمقدار خیلی کم از طریق ایستگاههای توزیع با قدرت کم اقتصادی نمیباشد و بنابراین لازم است که این ولتاژ در چند مرحله کاهش داده شود.

پست های کلیدی Switching substations
این پستها در واقع هیچگونه تبدیل ولتاژی انجام نمیدهند بلکه فقط کارشان ارتباط خطوط مختلف شبکه به یکدیگر است. لازم به تذکر است که ممکن است پستهائی در شبکه وجود داشته باشند که ترکیبی از هر یک از پستهای فوق باشند. بعنوان مثال قسمتی از پستی نیروگاهی میتواند با کاهش ولتاژ وظیفه توزیع محلی را نیز انجام دهد و یا دربستی علاوه بر انجام عمل ارتباط خطوط مختلف عمل تبدیل یا کاهش ولتاژ نیز صورت بگیرد.
پستها از نظر کلی و وضعیت فضای استقرار تجهیزات به دو صورت وجود دارند.
پستهای باز (بیرونی) Outdoor
پستهای بسته (داخلی) Indoor
پستهای باز پستهائی هستند که تجهیزات فشار قوی آنها در محوطه باز قرار دارند و مستقیماً در معرض تغییرات شرایط جوی غیرقابل کنترل می باشند.
پستهای بسته پستهائی هستند که تمام تجهیزات فشار قوی آنها یا اکثر آنها (معمولا ترانسفورماتورهای قدرت در فضای آزاد نصب می شوند) درمحوطه پوشیده قرار دارند.
اصولا کلمات Indoor و Outdoor در مورد اکثر تجهیزات فشار قوی بکار برده میشود و در واقع معرف نحوه کاربرد وسیله مزبور از نظر نصب در فضای آزاد و یا بسته میباشد. بدهی است که تجهیزات Outdoor بایستی دارای شرایط ویژه ای از نظر شرایط جوی محیط (درجه حرارت آلودگی و..) باشند که لزوماً تجهیزات Indoor دارای چنین ویژگی هایی نمیباشند.
پستهای بازخود بر چند نوع هستند:
پستهای معمولی Concentional
پستهای گازی (GIS) Gas insulated substations
پستهای هوائی Pole mounted substations
پستهای معمولی پستهائی هستند که آزادعایق بین فازها و قسمتهای برقدار با زمین بوده و بنابراین لازم است فاصله معینی بین قسمتهای برقدار برقرار بوده و علاوه بر آن برای ایمنی افرادی که در محوطه پست عبور و مرور میکنند،‌فواصل مشخص و معینی بین تجهیزات و باز مین در نظر گرفته شود و تجهیزات مستقیماً درمعرض عوامل جوی از قبیل آلودگی و غیره می باشند . شکل صفحه بعد یک نمونه از این پستها را نشان می دهد، این پستها درمواقعیکه با محدودیت هایی از قبیل زمین آلودگی و غیره روبرو نباشیم کاربرد داشته و اقتصادی ترین نوع پستها (در ولتاژهای بالا) میباشند.
پستهای گزای GIS پستهائی هستند که قسمتهای برقدار تجهیزات (بخصوص تجهیزات سوئیچگیر) در داخل محفظه های فلزی که با گاز SF6 پر شده قرار دارند این محفظه های فلزی دارای پتانسیل صفر (زمین) میباشند بنابراین رعایت فواصل مشخص لزومی ندارد.
لازم به تذکر است که گاز SF6 گازی است که دارای خاصیت عایقی بسیار خوبی در فشارهای بالا بوده و معمولاً در پستهای فشار قوی نقش بسیار عمده‌ای در جهت کاهش ابعاد و همچنین بی اثر نمودن آلودگی های محیط دارد.

پست 400 کیلوولت GIS از نوع بیرونی
این پستها در مواردی بسته به محدودیت فضا بصورت طرحها و خاصی نیز
پستهای هوائی:
پستهای توزیع در ولتاژهای 20 کیلو ولت به پائین و با قدرت کم میباشند که معمولا در نقاط حومه شهرها و یا روستاها روی تیرهای برق نصب میگردند و با هزینه بسیار کمی نیز احداث میگردند و تجهیزات عمده آنها ترانسفورماتور می باشد.
پستهای بسته نیز خود بر چند نوع میباشند.
پستهای گازی (GIS)
پستهای معمولی Conventional
پستهای گازی:
در بعضی از مناطق که بعللی از قبیل کمبود جا و یا آلودگی بیش از حد (مناطق ساحلی) امکان احداث پستهای معمولی باز نمیباشد پستهای فوق که بلحاظ وجود محفظه های فلزی که ازگ از پر شده و قسمتهای برقدار در آنها قرار دارند نیازی به رعایت فواصل مشخص بین تجهیزات از یکدیگر و با زمین نبوده نصب میگردند.
این پستها خود ممکن است بصورت روزمینی و یا زیرزمینی وجود داشته باشند در کشورهایی که زمین از ارزش فوق العاده بالائی برخوردار می باشد مثل کشور ژاپن از پستهای زیرزمینی که از نوع GIS میباشد استفاده میشود این پستها در طبقات زیرین ساختمانهای بزرگ و بلند قرار دارند و ترانسفورماتورهای آنها از سیستم خنک کنندگی آبی استفاده مینمایند.

پستهای معمولی بسته:
پستهای با ولتاژ پایین (تا حدود 63 کیلوولت) را برای افزایش ایمنی و همچنین جلوگیری از اثرات آلودگی محیط و محدودیتهای شهری میتوان بصورت بتسه احداث نمود این پستها تا ولتاژ 132 کیلوولت نیز وجود دارد ولی باید توجه داشت که در ولتاژهای بالا بلحاظ بزرگ شدن ابعاد هزینه ایجاد ساختمان زیاد بوده و معمولا اقتصادی نمیباشد.
این پستها در ولتاژهای پائین بصورتهای کیوسکی – زیرزمینی و غیره نیز وجود دارد. شکل صفحه بعد یک نمونه از این پستها را نشان میدهد.
پستهای سیار Mobile substation
این نوع پستها معمولا بصورت پستهای با ظرفیت کم و در ولتاژهای بالا میتوانند بصورت موقت جایگزین یک پست دائمی با ولتاژ بالا که زمان زیادی طول میکشد بشوند. این پستها در شبکه ایران بصورت 20/230 کیلوولت و 63/230 کیلوولت با ظرفیت های محدودی در حدود 30 تا 40 مگا ولت آمپر مورد استفاده قرار میگیرند.
تجهیزات این پستها که معمولا بصورت GIS میباشد بهمراه یک دستگاه ترانسفورماتور روی یک یا چند دستگاه تریلی نصب گردیده و بسادگی میتوانند از یک نقطه به نقطه دیگر انتقال داده شوند.
این نوع پستها معمولاً بصورت موقت به یک خط فشار قوی بصورت T اتصال یافته و در حالتهای اضطراری و تا مواقعی که پست صالی در منطقه راه اندازی شود بار منطقه را تامین خواهد نمود.

اجزاء‌تشکیل دهنده پستها:
بطور کلی پستها از اجزاء کلی زیر تشکیل میگردند.
سوئیچگیر Switchgear
ترانسفورماتورهای قدرت و ترانسفورماتورهای زمین و یا تغذیه داخلی
سیستم های جبران کننده از قبیل راکتور و یا خازن
تاسیسات جنبی الکتریکی مانند سیستم روشنائی محوطه – سیستم حفاظت از رعد و برق سیستم زمین
ساختمان کنترل
تاسیسات جنبی ساختمانی مانند ساختمان نگهبانی – اطاق دیزل – انبار پارکینگ و غیره
البته باید توجه داشت که در بعضی از پستها بسته به نوع پست ممکن است بعضی از اجزاء فوق وجودنداشته باشد،‌بطور مثال در پستهای کلیدی اجزاء ردیف 2 وجود ندارد.
حال بشرح جزئیات تشکیل دهنده هر یک از اجزاء زیر میپردازیم:
سوئیچگیر:
به مجموعه ای از تجهیزات فشار قوی که عمل ارتباط فیدرهای مختلف را به باس یا رویا قسمتهای مختلف باس بار را بیکدیگر در یک سطح ولتاژ معین انجام میدهد، سوئیچگیر میگویند.
در یک پست تبدیل ممکن است یک یا دو و یا سه سوئیچگیر با ولتاژهای مختلف وجود داشته باشد. مثلاً در پست 63/230/400 کیلوولت زیاران سه سوئیچگیر 400 کیلوولت – 230 کیلوولت و 63 کیلوولت وجود دارد.
الف: باس بار (شین) – مقره – اسکلت فلزی – سیم – لوله کلمپ و اتصالات
ب: کلید فشار قوی (دژنکتور) Circuit breaker
ج: سکسیونر (جدا کننده) Disconnect switch
د: ترانسفورماتورهای جریان وولتاژ Instrument transformers
ه: تله موج و متعلقات مربوطه Line trap
شینه بندی Basar Arrangement
شینه بندی : نحوه ارتباط الکتریکی فیدرهای مختلف را به یک باس بار و به یکدیگر درهر سوئیچگیر ، شینه بندی میگویند.
شینه بندیهای مختلفی وجود دارد که انتخاب هر یک از آنها بایستی با توجه به مزایا و معایب هر یک و اصول کلی زیر برای هر پست و یا سوئیچگیر مورد توجه قرار گیرد.
الف: ولتاژ و ظرفیت پست
ب: قابلیت اطمینان مورد نیاز در تامین بار مصرف کننده ها
ج: قابلیت انعطاف در تعمیر و یا توسعه
د: موقعیت پست در سیستم
ه: نوع تجهیزات (معمولی یا G.I.S)
و: وضعیت فیدرهای تغذیه کننده و نحوه ارتباط آنها به پستهای مجاور ونحوه شینه بندی پستهای مزبور
ز: تعداد و نحوه ارتباط فیدرهای تغذیه شونده، به پستهای مربوطه و وضعیت شبکه تغذیه شونده
ح: وضعیت پست از نظر توسعه آینده
ط: محدودیت های موجود از قبیل کمبود جا و غیره
ی : قیمت و پارامترهای اقتصادی
حال بشرح هر یک از شینه بندی های متداول و مزایا و معایب آنها میپردازیم.
شینه بندی ساده
معمولترین و متداولترین شینه بندی برای پستهای با ولتاژ با 63 کیلوولت بوده (گرچه پستهای کم اهمیت با ولتاژ تا 230 کیلوولت نیز با شینه بندی فوق وجود دارند)
این نوع شینه بندی که در شکل صفحه بعد نشان داده شده ، ساده ترین و ارزانترین نوع شینه بندی است.
عایقی تجهیزات را کاهش داد. پایین آوردن سطح عایقی تجهیزات از نظر اقتصادی و بهره برداری مهم میباشند. یکی از وسایل حفاظتی درداخل پست برقگیر (Lightning arrestor) میباشد که ساختمانآن در بخش مبوطه شرح داده خواهد شد . برقگیرها اضافه ولتاژهای ظاهر شده در پست را کنترل می نمایند. مشخصات برقگیر با توجه به مقادیر اضافه ولتاژهای مختلف بدست می آید. باتوجه به مقدار اضافه ولتاژ موقت نامی برقگیر انتخاب می شود. در ولتاژهای زیر 300 کیلوولت مقدار اضافه ولتاژ صاعقه و در بالای 300 کیلوولت مقدار اضافه ولتاژ سوئیچینگ تعیین کننده سطح ولتاژ حفاظتی در برقگیر میباشند. سطح تحمل عایقی تجهیزات بایستی بالاتر از سحط حفاظتی ولتاژ در برقگیر بوده که این اختلاف سطح بعنوان ضریب اطمینان میباشد. حداقل مقدار سطح تحمل عایقی تجهیزات بایستی 2/1 برابر بزرگتر از سطح حفاظت شده توسط برقگیر باشد.
مزایا : سادگی – ارزانی – سهولت در بهره برداری
معایب:
الف: تعمیرات در هر مورد بدون قطع بار امکان پذیر نیست.
ب: توسعه پست بدون قطع بار امکان پذیر نیست
ج: اتصالی روی باس با رعایت قطع بار کامل پست میشود.
برای رفع عیب (ج)‌ میتوان از شینه ساده تقسیم شده استفاده نمود که با اتصالی روی هر قسمت از باس بار فقط بار مربوط به فیدرهای متصل شده بهمان قسمت از باس بار قطع میگردد (شکل ب)
برای پستهای 20 کیلوولت و توزیع عموماً از این نوع شینه بندی استفاده میشود. ولی برای پستهای با ولتاژ بالا معمولاً از این نوع شینه بندی استفاده نمیشود مگر در موارد یکه اهمیت پست کم باشد و یا اینکه سوئیچگیر پست از نوع باشد که احتمال اتصالی روی باس بار خیلی کم میباشد. از نکات مثبت این نوع شینه بندی این است که :
سیستم های حفاظت و کنترل و اندازه گیری و مانورهای عملیاتی بسیار ساده میباشد.
شینه بندی ساده:
این نوع شینه بندی از نظر اصولی همان شینه بندی ساده جدا شده است با این تفاوت که دو قسمت شینه از نظر استقرار فیزیکی بنحوی بوده که روبروی هم قرار داشته و دارای این خاصیت می باشد که زوجهای مختلفی از فیدرهای مجاور که هر فیدر از یک قسمت از باس بار تغذیه میشوند بدون تقاطع با یکدیگر میتوانند به پستهای مختلفی ارتباط یابند.
باین ترتیب با بروز اتصالی روی هر قسمت از باس بار فقط یکی از فیدرهای هر زوج بدون برق شده که در نتیجه هیچیک از پستهای تغذیه شونده از این فیدرها بدون برق نمیشوند.
این نوع شینه بندی در سوئیچگیرهای با تعداد زیادی فیدر خروجی که از نوع خط هوائی میباشند مناسبتر از نوع شینه بندی معمولی ساده میباشد.
عایقی تجهیزات را کاهش داد. پایین آوردن سحط عایقی تجهیزات از نظر اقتصادی و بهره برداری مهم میباشند. یکی ا زوسایل حفاظتی در داخل پست برقگیر (Lightning arrestor) میباشد که ساختمان آن در بخش مربوطه شرح داده خواهد شد. برقگیرها اضافه ولتاژهای ظاهر شده در پست را کنترل می نمایند. مشخصات برقگیر باتوجه به مقادیر اضافه ولتاژهای مختلف بدست می آید. باتوجه به مقدار اضافه ولتاژ موقت ولتاژ نامی برقگیر انتخاب میشود. در ولتاژهای زیر 300 کیلو ولت مقدار اضافه ولتاژ صاعقه و در بالای 300 کیلوولت مقدار اضافه ولتاژ سوئیچینگ تعیین کننده سطح ولتاژ حفاظتی در برقگیر میباشند. سطح تحمل عایقی تجهیزات بایستی بالاتر از سطح حفاظتی ولتاژ در برقگیر بوده که این اختلاف سطح بعنوان ضریب اطمینان میباشد. حداقل مقدار سطح تحمل عایقی تجهیزات بایستی 2/1برابر بزرگتر از سطح حفاظت شده توسط برقگیر باشد.
مقادیر تحمل سطح عایقی تجهیزات در جداول ضمیمه 3و 4و5 درج شده و مشخصات برقگیرها در بخش برقگیر آورده شده است.
سیستم شیشه اصلی و انتقالی Main and Transfer bus scheme
این نوع شینه بندی نسبت به شینه ساده دارای قابلیت اطمینان بیشتری است و معمولاً هنگامیکه تعداد فیدرها زیاد باشد مورد استفاده قرار میگیرد.
در این نوع شینه بندی همواره از یک شینه بعنوان شینه اصلی و از شینه دیگر بعنوان شینه انتقالی استفاده میشود.
مزیت این شینه بندی نسبت به شینه بندی ساده در این است که کلید کوپلاژ میتواند جای هر یک از کلیدهای فیدرها را بگیرد، باین معنی که در اثر خرابی کلید فیدر مربوطه را میتوان ا زطریق کلید کوپلان به باس بار اصلی متصل نمود.
عیب این نوع شینه بندی در این است که در صورت بروز عیب روی شینه اصلی کلیه فیدرهای بی برق میشوند که میتوان با نصب کلید جدا کننده شینه اصلی این عیب را کاهش داد. در شکل این کلید با خط چین نشان داده شده است.

شینه بندی دوبل Double (Duplicate) busbar
در این نوع شینه بندی همانطوریکه از نامش پیداست دو شینه وجود دارد که هر دو اصلی بوده و هر فیدر میتواند بسته به انتخاب اپراتور به هر یک از باس بار (شینه) ها متصل باشد.
در این نوع شینه بندی در اثر اتصالی روی هر شینه میتوان فیدرهای متصل بآنرا به شینه دیگر انتقال داده و نسبت به رفع اتصال یو یا تعمیر شین بدون بی برق شدن فیدرها اقدام نمود.
از مزایای دیگر این نوع شینه بندی اینست که اپراتور میتواند به نحو دلخواه فیدرها را روی دو باس با ر در حالت عادی متصل نماید.
در این نوع شینه بندی تعمیرات روی شینه و همچنین توسعه پست با حداقل قطعی برق قابل انجام میباشد.

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله  151  صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید