پست های فشار قوی

چکیده:
نیاز روز افزون به برق ومزایای انرژی الکتریکی باعث بوجود آمدن نیروگاههای بزرگ شده است. معمولأ به دلایل متعدد نیروگاهها درمناطق دور از مرکز مصرف ایجاد می شوند. درمورد نیروگاههای آبی شرایط خاص جغرافیایی ودرمورد سایر نیروگاهه نیاز به آب زیاد ومنابع سوخت ،ایجاد آلودگی محیط ،محدودیت هایی رادر انتخاب محل نیروگاه بوجود می آورد.

ازطرفی چون نصب نیروگاههای کوچک متفاوت برای جوابگویی مصرف درنقاط مختلف یک کشور مستلزم وجود واحدهای رزرو وخرج زیادبرای تعمیرات ونگهداری وسوخت رسانی می شود. لذا ترجیحأ یک یا چند نیروگاه بزرگ درنقاطی که شرایط مساعد دارندایجاد شده و سپس انرژی رابه نقاط مصرف انتقال می دهند. همچنین برای ارتباط بین نیروگاهها به منظور افزایش قابلیت اطمینان و نیزبرای بالا بردن پایداری سیستم و وجود اختلاف زمان پیک بار درنقاط مختلف یک کشور و سعی دربدست آوردن انرژی الکتریکی ارزانتر ، سراسری کردن شبکه انتقال نیرو را اجتناب ناپذیر می نماید .
در سیستم برق متناوب ( A.C )تبدیل ولتاژ توسط ترانسفورماتور انجام میشود.
درنیروگاه ولتاژخروجی ژنراتور توسط ترانسفورماتور افزاینده تا حدمورد نیاز بالا برده می شود و درمراکز مصرف ترانسفورماتورهای کاهنده با نسبت تبدیل مناسب بکار می روند تا ولتاژ را به میزان مورد نیاز کاهش دهند.
ترانسفورماتور و سا یر قطعات لازم برای اندازه گیری مقاد یر ولتاژ و جریان و قدرت (… V.T ,C.T ) و سایر پارامتر ها و سایر تجهیزاتی که برای حفاظت و کنترل رله ها وبریکر ها و …. بکار برده می شوند در سطحی به نام پست (SUB STATION ) نصب میشود. گاهی درشبکه لازم است خطوط درمحلی به یکدیگر ارتباط یابند ویا امکان مانور روی آنها بوجود آید، برای این منظور لازم است که در یک ایستگاه کلیدهایی نصب و باخطوط بنحوی ارتباط یابند که بتوان به این هدف رسید.این نوع پستها را پست سویچینگ مینامند. در بسیاری از پستها ترکیبی از دو حالت فوق با هم م

شاهده می شود.
مقدمه :
پستهای فشار قوی بعنوان مراکز کنترل و تغذیه شبکه برق از اهمیت خاصی برخوردار بوده و دارای ویژگی بخصوص می باشد که با بخشهای علم و صنعت ارتباط دارند .
در این مجموعه سعی بر اینستکه مختصری آشنایی با پستهای فشار قوی ارائه شده و تجهیزات مناسب هر بخش از شبکه و پارامترهای مؤثر در آن بیان شود .

با توجه به اینکه این نوشتار خالی از اشکال نبوده از شما سروران گرامی انتظار می رود که نظرات اصلاحی و تکمیلی خودتان را بیان فرمائید.

بحث علمی در زمینه ایجاد پستهای فشار قوی :
بدلیل آنکه همه قدرت تولیدی در محل نیروگاهها مصرف نشده و جهت تأمین مصرف کنندگان اقصی نقاط دیگر نیاز به انتقال قدرت هستیم بنابراین قدرت فوق توسط هادیهای الکتریکی بصورت شبکه انتقال قدرت الکتریکی به نقاط مورد نیاز منتقل می شود .
همچنین بعلت آنکه حداکثر ولتاژ تولیدی نیروگاهها در حال حاضر kv20 بوده و برای انتقال قدرت زیاد حدود چند صد مگاوات ، توسط این ولتاژ ، جریان انتقالی بسیار بالا می رود که عملاَباعث تلفات حرارتی زیاد ( با توجه به فرمول ۲P=R I تلفات توان متناسب با مجذور جریان است ) و همچنین استفاده از سطح مقطع بسیار بزرگ جهت عبور این جریان عظیم که عملا غیر معقول و غیر منطقی بوده و امکان برقراری شبکه با آنها میسر نمی باشد ، لذا با استفاده از فرمول توان انتقالی P=V.I که نشانگر وجود هر دو پارامترجریان و ولتاژ در استفاده از توان می باشد و عملا با کاهش یکی و بالا بردن دیگری در مقدار توان انتقالی تغییری ایجاد نمی شود لذا با توجه به مضرات فوق در انتقال جریان زیاد ، می توانیم ولتاژ را تا حد معقول و قابل اطمینان بالا برده و متناسب با آن جریان را به مقدار قابل ملاحظه ای کاهش دهیم البته باید در قبال بالا بردن ولتاژ ، متناسب با آن عایقی تجهیزات و فواصل عایقی آنها را رعایت کنیم بطور مثال اگر ولتاژ را تا ۲۰ برابر افزایش دهیم یعنی ولتاژKV 400 ایجاد کنیم عملا جریان انتقالی را ۲۰ برابر کاهش داده ایم که این امر برای شبکه های انتقال بسیار مفید به نظر میرسد
برای تبدیل ولتاژ از یک سطح به سطح دیگر از ترانسهای قدرت استفاده می کنیم که در نقاط تولید ( نیروگاهها ) این ولتاژ توسط ترانس قدرت افزاینده تا حد مورد نیاز افزایش یافته و در نقاط مصرف توسط ترانس قدرت کاهنده تا حد ولتاژ مورد مصرف کاهش می یابد .
به محلی که اینگونه ترانسها نصب گردیده پستهای فشار قوی می گویند .
همچنین در شکل زیر منحنی بین مخارج انرژی انتقالی و ولتاژ انتقالی بیانگر واقعیت موجود می باشد و معمولا حدود ۱۰% توان انتقالی در شبکه را افت توان آن تشکیل میدهد.
مخارج انرژی

ولتاژانتقالی
بطور کلی از نظر مهندسی سطح ولتاژ انتقالی به KV متناسب با طول خط انتقالی به Km بوده و فرمول رابطه قدرت انتقالی به Mw با ولتاژ انتقالی به Kv برابر است با :
V(kv)=20(P(Mw))
بنابراین در پست اسفراین که در حال حاضر حداکثر قدرت انتقالی به شبکه سراسری حدود۴۰۰Mw است طبق فرمول فوق از ولتاز ۴۰۰Kv استفاده شده است یعنی :

V(Kv)=20(400Mw)

مبانی نظری استانداردهای مرتبط :
استانداردهای مورد استفاده در پستهای فشار قوی متشکل از استانداردهای بین المللی و ملی می باشد .نظر با اینکه IEC در ایران در حال حاضر مورد استفاده قرار می گیرد اکثر تجهیزات ساخت داخل و یا وارد شده ازکشورهای دیگر با استاندارد IEC مطابقت دارد ودستورالعمل ها وپارامترها وکمیتهای مورد نظر ازاین استانداردپیروی می نمایند.
بطور مثال چند کد استاندارد از مجموعه استاندارد های IEC در زیر بیان می شود .
ولتاژ استانداردهای IEC IEC 38
جریان های نامی از استانداردهای IEC IEC 59
بوشینگهای ولتاژ متناوب بالاتر از ۱ KV IEC 137
راهنمای انتخاب کابلهای ولتاژ بالا IEC 183
ترانسهای جریان و ولتاز IEC 185 . 186
انواع ولتاژ های استاندارد سیستم قدرت نیز عبارتند از :
۱ ـ ولتاژ های بسیار ضعیف جهت مدارات الکترونیک شامل :
V110 ، ۴۸ ، ۲۴ ، ۱۲ ، ۶
۲ ـ ولتاژ های فشار ضعیف شامل V 380 ، ۲۲۰
۳ ـ ولتاژ های توزیع فشار متوسط شامل KV33 ، ۲۰ ، ۱۱٫۵
۴ ـ ولتاژ های تولیدی خروجی نیروگاهها شامل KV 18.5 ، ۱۰٫۵ ، ۶٫۳، ۳٫۳
۵ ـ ولتاز های فوق توزیع شامل KV 132 ، ۶۳
۶ ـ ولتاز های شبکه های انتقال شامل KV 1000 ، ۷۵۰ ، ۴۰۰ ، ۲۳۰
همچنین استاندارد IEEE برای وسایل حفاظتی رعد و برق و شبکه زمین پستها بکار می رود و استانداردهای AISC ، ASTM ، B.S ، DIS ، ISO برای پایه های فلزی و برجهای ساخت داخل و استانداردهای B.S ، ASTM جهت استانداردهای ساختمانی پستهای فشار قوی بکار برده می شود . در ذیل علامت اختصاری استاندارد های فوق تشریح شده است :
IEC:Internation electrotechnical commission
IEEE:Institue of electrical & electronic engineers
AISC:American institute of steel constroction
ASTM : American society for testing & materials
B.S: British standard
DIN :deutche industrie normen

 

انواع پستهاي از نظر عايق بندي
الف: پستهاي معمولي
پستهايي هستند كه هاديهاي فازها در معرض هوا قرار دارند و عايق بين آنها هوا مي باشند و تجهيزات برقرار و هاديها بوسيله مقره هايي كه بر روي پايه ها و استراكچرهاي فولادي قرار دارند نصب مي شوند اين پستها در فضاي آزاد قرار دارند در نتيجه عملكرد آنها تابع شرايط جوي مي باشد.
ب: پستهاي گازي يا پستهاي كپسولي ) G.I.S)
در اين پستها بجاي استفاده از عايق هاي چيني و شيشه اي p.v.c از گاز هگزا فلوئور سولفور به عنوان عايق استفاده مي شود اين گاز نقاط برقدار را نسبت به يكديگر و نسبت به زمين ايزوله مي كند در اين نوع پستها كليه تجهيزات درون محفظه قرار دارند و طوري طراحي شده اند كه گاز به بيرون نشت نكند از محاسن اين پستها اشغال فضاي كم مي باشد و چون در فضاي بسته قرار دارند تابع شرايط جوي نمي باشند و از معايب آنها به دليل تكنولوژي بالاي كه دارند تعمير و نگهداري آنها مشكل است.
اجزاء تشكيل دهنده پستها
۱- سوئيچگير(سوئيچ يارد):Switchgear
2- ترانسفورماتر قدرت:Power Transformer
3- ترانسفورماتور زمين:Ground Transformer
4- ترانسفورماتور مصرف داخلي:Staition Service T ) )
5- جبران كننده ها:Componsators
6- تاسيسات جانبي:

پستهای فشار قوی :
تعریف : به محل تبدیل سطح ولتاژ و یا اتصال یک یا چند سطح ولتاژ به یکدیگر پست فشار قوی می گویند .
انواع پستهای فشار قوی:
پستها عموماًبه سه دسته تقسیم میشوند
۱- پستهای افزاینده مانند پستهای نیروگاهی
۲- پستهای کاهنده مانند پستهای انتقالی و فوق توزیع و توزیع
۳- پستهای سوئیچینگ یا کلید زنی جهت اتصال چندین شیکه هم ولتاژ به یکدیگر

مراحل طراحی پستهای فشار قوی عبارتند از :
۱٫ تعیین لزوم نصب پست شامل :
بررسی فنی و اقتصادی با توجه به گسترش بار و برنامه های دولت در آینده
بررسی دقیق توزیع بار و تعیین مرکز با توجه به بردارهای مصرف
بررسی شبکه های توزیع با توجه به نیازهای منطقه
محاسبه دقیق افت ولتاژ و افت توان و بررسی اقتصادی آنها
بررسی شبکه های فشار قوی و فشار متوسط در منطقه مورد نظر
۲٫ تعیین محل پست شامل :
نصب پست در محل مرکز ثقل بارهای موجود
نصب پست در محلی که امکان تغذیه آن توسط شبکه های انتقال براحتی میسر باشد .
نصب پست در محلی که امکان تغذیه خطوط خروجی از آن ا مکانپذ

یر می باشد .
نصب پست در محلی که نزدیک به راههای ارتباطی موجود باشد .
محل پست در مسیر سیلاب قرار نداشته و احداث آن روند عادی زندگی در منطقه را تحت تأثیر قرار ندهد .
حریم های استاندارد رعایت شود مانند حریم فرودگاه : حداقل فاصله Km 6
حریم لوله های گاز و نفت و غیر
۳٫ تعیین ظرفیت ترانسها شامل :
تعیین بار مصرفی در ۲۴ ساعت و بار ماکزیمم ( پیک بار منطقه )
انتخاب ظرفیت ترانس حدود دو برابر پیک بار کل ( جهت انجام مانورهای لازم بدون خاموشی)
۴٫ تهیه نقشه های اولیه پست شامل:
تهیه دیاگرام تک خطی پست با توجه به نیازهای ذکر شده
تهیه نماهای افقی و قائم تجهیزات فشار قوی و فونداسیونها و استراکچرها
۵٫ تعیین حفاظتها شامل :
تعیین حفاظت مناسب جهت ترانسفورماتورهای قدرت
تعیین حفاظت مناسب جهت خطوط فشار قوی اولیه
تعیین حفاظت مناسب جهت خطوط فشار متوسط ثانویه
تعیین محل نصب تابلوهای حفاظتی در اتاق فرمان پست.
۶٫ محاسبات و تعیین مشخصات فنی تجهیزات شامل :
محاسبات اتصال کوتاه
محاسبه و طراحی باسبارهای مورد نیاز
محاسبات لازم جهت تعیین کلیدهای قدرت
طراحی و محاسبات مربوط به شبکه زمین پست.
تهیه مشخصات فنی ترانسفورماتور های قدرت و ترانسهای ولتاژ و جریان و غیره
بررسی و محاسبه خازن و راکتورهای مورد نیاز در صورت لزوم .

تشریح انواع پستهای فشار قوی :
الف : از نظر وظیفه آنها در شبکه :
پستهای افزاینده ولتاژ ( نیروگاهی ) مانند پستهای شریعتی ، طوس ، نیشابور و شیروان
پستهای کاهنده ولتاژ ( فوق توزیع و توزیع ) مانند پستهای KV63 و KV 20 و ….
پستهای سوئیچنگ (پستهای انتقال ) مانند پستهای KV 400 شادمهر و KV 63 مشهد
البته در اکثر پستهای فعلی تمام یا بعضی وظایف فوق ممکن است که

در یک پست متمرکز باشند .
ب : از نظر وضعیت استقرار تجهیزات
پستهای باز یا بیرونی OUTDOOR که تجهیزات در محوطه باز قرار دارند .
پستهای بسته یا داخلی INDOOR که تجهیزات در محل بسته مانند سالن سرپوشیده قرار دارند
پستهای باز نیز خود شامل :
پستهای معمولی ( AIS ) که عایق بین تجهیزات هوای آزاد می باشد .
پستهای گازی (GIS ) که عایق بین تجهیزات گازSF6 می باشد .
پستهای هوایی ( توزیع ) که روی تیرهای بتونی نصب شده و وظیفه آنها تأمین برق مصرف کنندهای کوچک است .پستهای موبیل ( متحرک ) که جهت انتقال به مراکز بار ضروری و فاقد پست در فاصله زمانی کوتاه استفاده می شود .

تاسيسات جانبي:
۱- اتاق فرمان.
۲- اتاق رله .
۳- باطريخانه.
۴- ديزل ژنراتور.
۵- تابلو توزيع AC
6- تابلو توزيع DC
7- باطري شارژر.
۸- روشنايي اضطراري.
۹- روشنايي محوطه.
۱۰- تاسيسات زمين كردن و حفاظت در مقابل صاعقه.
بي خط:
به موقعيت ست و تعداد وروديها و خروجيها بستگي دارد و به مجموعه اي از تجهيزات كه تشكيل يك خط ورودي يا خروجي را بدهند بي خط گفته مي شود كه شامل:
۱-ترانس جريان
۲-لاين تراپ
۳-سكسيونر ارت
۴-سكسيونر خط
۵-ترانس جريان
۶-سكسيونر
۷-بريكر

*تله موج يا تله خط يا موج گير:Line Trap, vawe Trap
از خطوط انتقال نيرو به منظور سيگنالهاي مختلف نظر سيگنال اندازه گير

ي و كنترل ار راه دور,مكالمات تلفني,تله تايپ,حفاظت جهت ارسال و دريافت فرمان از پست هاي ديگر نيز استفاده مي شود. جهت جلو گيري از تداخل اين سيگنالها كه داراي فركانس بالا مي باشند و جدا كردن آنها از فركانس سيستم قدرت و هم چنين به منظور جلو گيري از انتقال سيگنال به قسمتهاي ديگر و امكان ايجاد عملكرد صحيح از موج گير استفاده مي شود.موج گيربايد طوري باشد كه بتواند حداكثر جريان نامي و جريانهاي اتصال كوتاه را تحمل نمايد, موج گير بطور سري در انتهاي خطوط انتقال نيرو و در ايستگاهها نصب مي شود و بعد از ترانسفورماتورهاي ولتاژ قرار مي گيرد) در انتها و ابتداي خطوط قرار مي گيرد).
سيگنالهاي p.L.c داراي فركانس بالا بوده و در شبكۀ ايران از ۳۰khz تا۵۰۰khz تغيير مي كند.موج گيرها معمولا از يك سلف كه داراي هسته مي باشد و يك مجموعه خازن و مقاومت كه مجموعا بطور موازي با هم قرار گرفته اند تشكيل مي شود از سلف(سيم پيچ) جريان خط بطور مستقيم عبور نموده و مجموعه خازن و مقاومت معمولا در داخل سيم پيچ نصب مي گردند.
در يك موج گير براي تغيير فركانس و پهناي باند مسدود كننده فقط با تعويض خازن و تغيير ظرفيت آن اين عمل صورت مي گيرد. به منظور حفاظت لاين تراپ در مقابل اضافه ولتاژهاي ناگهاني كه ممكن است در دو سر لاين تراپ پديد آيد از برقگير استفاده مي شود.
*موج گيرها در پستهاي فشار قوي به سه طريق نصب مي شوند:
۱- بصورت آويزي
۲- نصب موج گير بر روي مقره اتكايي
۳- نصب موج گير بر روي ترانسفورماتور ولتاژ.(مزيت اين طرح صرفه جويي در زمين پست است.)
*تذكر :موج گيرها فقط در دو انتهاي خطوطي كه سيستم P.L.C بين دو پست برقرار باشد نصب مي گردد و معمولا بر روي دو فاز نصب مي شوند.( گاهي بر روي يك فاز ويا هر سه فاز نيز نصب مي گردند.)
۱ ـ سوئیچینگ : به مجموعه ای از تجهیزات فشار قوی که عمل ارتباط بین چند فیدر و باسبار را در یک سطح ولتاژ را انجام می دهد سوئیچینگ می گویند .
هر سوئیچگیر متناسب با موقعیت آن در سیستم ممکن است از تمام یا تعدادی از تجهیزات زیر تشکیل شود که به ترتیب عبارتند از :
باسبار ـ بریکر یا دژنکتور ( کلید قابل قطع زیر بار و اتصال کوتاه ) ـ سکسیونر خط ـ سکسیونر زمین ، ترانس ولتاژ ، ترانس جریان ـ لاین تراپ یا تله موج ـ برقگیر و غیره
۲ ـ ترانسفورماتورهای قدرت ـ زمین و مصرف داخلی
۳ ـ سیستمهای جبران کننده ولتاژ مانند خازنها و راکتورها

۴ ـ تأسیسات جنبی الکتریکی مانند : سیستم روشنایی ـ لاین گارد ـ شبکه زمین و غیره
۵ ـ ساختمان کنترل شامل اتاق فرمان ـ اتاق رله ـ اتاق ولتاژهای کمکی AC و DC و باطریخانه
۶ ـ تأسبسات جنبی ساختمانی مانند نگهبانی مانند نگهبانی ـ انبار ـ پارکینگ و غیره

باسبارها و انواع آن
تعریف : به محلی که مکان تلاقی بارهای ورودی و خروجی یک سطح ولتاژ در پست بوده را باسبار می گویند .
انواع باسبار :
۱ ـ باسبار تک شینه شامل تک شینه ساده و تک شینه شکل
۲ ـ باسبار شین دوبل شامل یک شین اصلی و یک شین یدکی و یا دوشین اصلی
۳ ـ باسبار دو کلیدی
۴ ـ باسبار یک ونیم کلیدی

تعریف انواع باسبار :
۱ ـ باسبار ساده : که معمولترین و متداولترین باسبار برای پستهای تا ۶۳ می باشد و ساده ترین و ارزانترین نوع باسبار بوده که دارای مزایای سهولت در امر بهره برداری می باشد ولی معایب آن خاموشی کلی در هر بار تعمیرات و حوادث احتمالی و توسعه مورد لزوم است .
۲ ـ باسبار ساده شکل : که همان باسبار ساده بوده ولی از نظر فیزیکی فیدرهای ورودی و خروجی مقابل یکدیگر قرار دارند و باسبار به دو قسمت تقسیم شده که توسط یک بریکر به هم متصل می شوند در نتیجه در میزان بروز اتصالی فقط یک طرف باسبار بدون برق شده و طرف دیگر برقدار باقی مانده و ارتباط لازم را با فیدرهای مربوطه برقرار ساخته خاموشی به حداقل می رسد .
۳ ـ باسبار اصلی و انتقالی : که نسبت به دو نوع قبلی از قابلیت اطمینان بیشتری برخوردار بوده و هنگامیکه تعداد فیدرها زیاد باشد مورد استفاده قرار می گیرد و دارای یک کلید بریکر کوپلاژ بوده که اگر بریکر هر کدام از فیدرها معیوب و از مدار خارج می شود فیدر مربوطه از طریق سکسیونر و باسبار انتقالی و بریکر کوپلاژه به باسبار اصلی متصل شده و از خاموشی بی مورد جلوگیری می نماید .
باسبار دوبل با دوبل سکسیونر :
در این حالت هرکدام از فیدرها چه ورودی و چه خروجی می توانند توسط مانور روی هر سکسیونر متصل به باسبار مربوطه به آن باسبار منتقل شوند و از باسبار دیگر جدا شوند .
در این جابجایی باسبارها بدلیل آنکه کلید مانور کننده از نوع سکسیونر ( غیر قابل قطع زیر بار ) بوده و همچنین جهت جلوگیری از خاموشی بیمورد به فیدرهای مربوطه لازم است که ابتدا سکسیونری که باز است بسته شده و به عبارتی در یک لحظه فیدر مربوطه به هر دو با

سبار متصل شود و سپس سکسیونری که قبل از مانور بسته باز شود و بدین ترتیب از یک باسبار به باسبار دیگر منتقل می شود . مانند پست مشهد KV 63
5 ـ باسبار ۵/۱ کلیدی :
این نوع باسبار با قابلیت اطمینان بالا بوده ولی از نظر اقتصادی گرانترین نوع می باشد .
علت ۵/۱ ( یک و نیم ) کلیدی نامیدن آن اینستکه به ازای هر دو فیدر ورودی و یا خروجی از سه کلید بریکر استفاده می شود وقابلیت مانور در همه حالتهای مورد لزوم و بدون خاموشی را دارد .مانند پست شریعتی باسبار KV132 و پست KV 400 اسفراین .
باسبار دوبل با دوبل بریکر :
اینحالت مانند باسبار دوبل با دوبل سکسیونر بوده ولی چون بجای هر فیدر خروجی و یا ورودی از هر دو کلید بریکر استفاده گردیده است قابلیت قطع زیر بار و اتصال کوتاه را داشته ولی چون از نظر اقتصادی بسیار گران تمام می شود لذا از آن به ندرت استفاده می شود .