پست فشار قوی

بسمه تعالی

پست فشار قوی

تعریف پست فشار قوی:

یك‌پست فشار قوی مجموعه ای از تجهیزات می‌باشد كه به منظور تغییر سطح ولتاژ با بوجود آوردن امكان تغذیه نقاط مختلف و تقسیم انرژی الكتریكی بین آنها مورد استفاده قرار می گیرد .

انواع پستهای فشار قوی بر حسب نوع كار :

1ـ پستهای نیروگاهی یا بالا برندة ولتاژ (Step Up Substation) :

وظیفة این پستها افزایش ولتاژ خروجی ژنراتورها به سطح ولتاژ انتقال می‌باشد.

2ـ پستهای انتقال (High Voltage Substation) :

وظیفه پستهای انتقال ، كاهش ولتاژ الكتریكی به سطح ولتاژ فوق توزیع و همچنین تقسیم این ولتاژ به خروجی های متعدد می باشد .

3ـ پستهای توزیع(Distributio Substation) :

وظیفة این پستها پایین آوردن ولتاژ از سطح فوق توزیع به سطح توزیع بوده و انرژی الكتریكی در این سطح را زا طریق فیدرهای مختلف تحویل می دهد .

4ـ پستهای فشار ضعیف(Low Voltage Substation) :

كه وظیفه آن تبدیل ولتاژ توزیع به ولتاژ فشار ضعیف است كه قابل استفاده در مصارف صنعتی و خانگی باشد .

5ـ پستهای كلیدی یا كوپلاژ(Switching Substation) :

در این پستها سطح ولتاژ تغییر ننموده و صرفاً بعنوان یك تقسیم كننده ولتاژ ثابت را در فیدرهای مختلف و متعدد تغذیه می نماید .

در عمل ممكن است یك پست تركیبی از دو یا چند نوع فوق الذكر باشد كه هم

افزاینده و هم كاهنده و هم بصورت یك پست كلیدی باشد . انواع پستها از لحاظ استقرار فیزیكی :

پستهای فشار قوی از لحاظ وضعیت استقرار آنها به دو دسته تقسیم می‌گردند:

1ـ پستهای باز یا خارجی (Out door s/s) : در این گونه پستها تجهیزات فشار قوی در معرض شرائط جوی محیط از قبیل گرد و خاك ، باد ، باران ، رعد و برق و غیره بوده و عایقی بین آنها و هوا نمی باشد .

2ـ پستهای بسته یا داخلی (in door S/S) : در این گونه پستها تجهیزات فشار قوی در داخل اطاق یا سالن سر پوشیده قرار دارند . پستهای باز نیز به چند دسته تقسیم می شوند :

1ـ پستهای معمولی (conventional) :

این پستها در جاییكه محدودیت زمین وجود نداشته باشد احداث می گردد و عایق بین فازها و تجهیزات و زمین ، هوا می باشد و از این نظر می بایست فاصله ایمنی و مجاز كاملاً رعایت گردد . این پستها از نظر هزینه از بقیه پستها ارزانتر می باشد .

2ـ پستهای گازی یا (Gas Insulated Substation) :

كلیه تجهیزات فشار قوی در پستهای گازی در داخل محفظة فلزی قرار دارند كه بوسیلة گاز SF6 یا هگزافلوئور گوگرد كه دارای خاصیت عایقی خوبی می باشد تحت فشار معینی پر شده است و چون خاصیت عایق گاز SF6 تقریباً سه برابر هوا می باشد درنتیجه فضای پستهای گازی بمراتب كوچكتر از پستهای معمولی می‌باشد و در جاییكه محدودیت زمین مطرح باشد خیلی مناسب است .

از مزایای دیگر پستهای GIS اینست كه چون درمعرض مستقیم عوامل جوی نمیباشد لذا امكان آلودگی و رطوبت وجود نداشته و بروز اتصالی و حوادث دیگر به مراتب كمتر می باشد و از طرفی به علت ایزوله بودن قسمتهای برقدار وتحت ولتاژ از افراد ایمنی آن در حد بسیار بالایی می باشد . یكی از معایب پستهای گازی مایع شدن گاز به هنگام برودت هوا در درجه حرارتهای خیلی پایین می باشد از طرفی هزینه این پستها خیلی بالا می باشد .

3ـ پستهای سیار (Mobiel Substation) :

این پستها نیز بصورت GIS بوده تا از نظر حجم تجهیزات و وزن كل پست

كاهش پیدا نماید ترانسفورماتور و سایز تجهیزات بر روی یك یا دو تریلر كه می توان توسط یدك كش مخصوص حمل و جابجا كرد نصب گردیده است . قدرت این پستها كه درحدود 30 تا 40(MVA) می باشد و معمولاً بصورت 63.20, 132.20, 230.20, 230.63 كیلو ولت در ایران مورد استفاده قرار می‌گیرند .

مزیت این نوع پست در جابجایی سریع و استقرار آن در نقاط جدید و مورد نیاز می باشد .

پستهای بسته یا داخلی نیز خود به سه نوع تقسیم می گردد :

1ـ پستهای فشار قوی باز :

به پستهای اطلاق می شود كه علاوه بر شینها سكسیونرها و دیژنكتورها نیز پشت دربهای توری حداقل از یك طرف قابل رؤیت باشد .

2ـ پست فشار قوی نیمه باز :

در این نوع پستها قطعات زیر فشار تا ارتفاع دسترسی از هر جهت محفوظ و پوشیده هستند و از آنجا به بعد ( اغلب سكسیونرها و شین ها ) آزاد و قابل

رؤیت باشد .

3ـ پست فشار قوی بسته :

در این پست تمام قسمتهای زیر ولتاژ حتی شین ها در یك محفظه كاملاً بسته و پوشیده با دربهای فلزی نصب شده اند ( پستهای تابلویی و یا قفسه ای ) نظر به اینكه این پست از همه طرف كاملاً مسدود است . می توان حتی آن را تحت شرایطی در هوای آزاد نیز قرار داد ( مانند كیوسكهای فشار قوی توزیع برق شهری )

بد نیست در اینجا اشاره ای هم به انواع خطوط انتقال بكنیم این خطوط جهت انتقال انرژی الكتریكی از محل تولید كننده به مصرف كننده ساخته شده اند و چون در طی این مسافت زیاد افت ولتاژ به وجود می آید باید ولتاژ خطوط را بالا برد این خطوط همگی به صورت سه فاز می باشد و از نظر قرار گرفتن هادیها روی برج به سه دسته تقسیم می شود :

1ـ خطوط تك مداره (single circuit) :

در این نوع خطوط شكل دكل یا برج یا پیلون یا تاور طوری است كه در هر

فاز خط تنها یك هادی الكتریكی قرار گرفته است .

2ـ خطوط دو مداره (Double circuit) :

در این نوع خطوط دو مداره سه فازه و هر دو مدار روی یك برج قرار گرفته‌اند.

3ـ خطوط باندل (Bundle) :

در این نوع خطوط هر فاز مركب از چند هادی كه ازلحاظ اندازه كاملاً مساوی

هستند تشكیل می شود . بكاربردن سیستم باندل بخاطر ظرفیت انتقال زیادتر و پایین آوردن ولتاژ بحرانی كرونا می باشد .

بطور كلی پست ها یكی از قسمتهای مهم شبكه های انتقال و توزیع انرژی الكتریكی می باشند زیرا وقتیكه بخواهیم انرژی الكتریكی را از نقطه ای به نقطه دیگر انتقال دهیم برای اینكه بتوانیم از افت ولتاژ جلوگیری نماییم بایستی بطریقی ولتاژ تولید شدة ژنراتور را بالا برده و سپس آنرا انتقال داده تا به مقصد مورد نظر برسیم و در آنجا دوباره ولتاژها را پایین آورده تا جهت توزیع آماده شود كلیة این اعمال در پستهای انتقال و توزیع انجام می شود .

در یك پست فشار قوی وظیفه اصلی نبدیل ولتاژ می باشد كه وظیفه را المنت اساسی پست یعنی ترانسفورماتور قدرت انجام می دهد .

جهت اندازه گیری پارامترهای اساسی انرژی الكتریكی نیاز به مبدلهای جریان و ولتاژ می باشد (VT,CT) و همچنین جهت قطع و وصل مدار نیاز به كلیدهای فشار قوی نظیر سكسیونر و دیژنكتور می باشد بعلاوه یكسری وسایل دیگر نظیر برقگیر، لاین تراپ و… جهت حفاظت و … مورد نیاز می‌باشد . جهت حفاظت خطوط و وسایل نصب شده در پست نیاز به رله های حفاظتی و همچنین در مواقعی كه برق پست قطع می شود نیاز به یك ولتاژ ثابت و ذخیره شده می باشد كه آن توسط سیستم باطریخانه تأمین می شود .

1) تجهیزات پست

یك پست فشار قوی ممكن است شامل تمامی یا قسمتی از تجهیزات زیر باشد .

1ـ سوئیچگیر (switch hear)

2ـ ترانس قدرت (power tranformer)

3ـ ترانس زمین(Ground tr)

4ـ ترانس تغذیه داخلی (server tr)

5ـ جبران كننده (Compensa tors)

الف : خازنی Capacitor(s)

ب : سلفی Inductor (s) ابتدا توضیح مختصری در مورد هر كدام از موارد فوق داده می شود سپس نكات مهم به تفصیل شرح داده می شود .

1ـ2) سویچگیر :

عبارتست از مجموعه ای از عناصر و تجهیزات كه به منظور ارتباط فیدرهای مختلف در یك ولتاژ معین مورد استفاده قرار می گیرند و خود شامل اجزاء زیر می باشد :

1ـ باسبار یا شینه (Bus Bar) – [B.B]

2ـ كلیدهای قدرت (Circuit Breaker )- [D.S]

3ـ سكسیونر یا جدا كننده (Disconector Swich )-[D.S]

4ـ ترانسفورماتور جریان(C.T) (Current transformer)

5ـ ترانسفورماتور ولتاژ (T.V) (Noltage trnsformer)

6ـ برقگیر (P.I) (Post Insulation)

7ـ تكه موج (L.A) (Ligting Arestor)

8ـ تكه منطبق كننده خط Line trap) یا (Ware trap

9ـ مقره Post insukator P.I

ترانسفورماتور قدرت :

برای بالا بردن ولتاژ بمنظور انتقال انرژی الكتریكی به فواصل دور ( برای انتقال برق به فواصل دور ـ همانطور كه گفته شد ـ ولتاژ را بالا می برند تا تلفات خط انتقال پایین بیاید ) و همچنین برای پایین آوردن ولتاژ بمنظور رساندن آن به سطح قابل مصرف بوسیله مصرف كننده ها و همچنین برای اتصال دادن دو شبكه فشار قوی بكار می رود . ترانسفورماتور اول را افزاینده ، ترانسفورماتور دوم را كاهنده و ترانسفورماتور آخری را كوپلاژ می نامند . تفاوت ترانس یا ولتاژ با ترانس قدرت در آن است كه درترانس ولتاژ یا جریان نمونه ای از ولتاژ یا جریان مورد نظر گرفته می شود و مقدار آن كاهش داده می شود و در هر لحظه ولتاژ یا جریان ثانویه تابع ولتاژ یا جریان اولیه می باشد . ولی در ترانسفورماتور قدرت چون ثانویه به بار متصل است كه تعیین كننده است توان تأمین شده توسط اولیه ، بستگی به توان خواسته شده در ثانویه دارد .

3ـ2) ترانس زمین :

هرگاه شبكه ای از یك مثلث یك طرف ترانسفورماتوری تغذیه نماید برای ایجاد

نقطة نوترال و زمین نمودن آن از ترانسفورماتور زمین كه بصورت زیگزاك سیم پیچی شده است استفاده می گردد .

4ـ2) جبران كننده ها :

در جریان متناوب هادیهای منتقل كننده انرژی الكتریكی ، ترانسفورماتورها، مصرف كننده از قبیل موتورها ، كوره های الكتریكی لامپهای گازی و حتی بوبین ها كم و بیش یك نوع مصرف كننده سلفی هستند و باعث ایجاد اختلاف فاز بین جریان و ولتاژ می شوند . با بالا رفتن اختلاف فاز بین جریان و ولتاژ ( ) شبكه ، ضریب توان ( ) شبكه كم شده و كاهش ( ) تأثیرات زیر را برجای می گذارد .

1ـ درانتقال یك توان ثابت با كوچك شدن ضریب توان ، توان دواته بزرگ شده در نتیجه مقدار مؤثر جریان خط I افزایش پیدا می كند كه این افزایش جریان اثرات زیانباری بدنبال خواهد اشت : الف : بزرگ شدن سطح مقطع رسانه ها و كابلهای انتقال انرژی و در نتیجه بالارفتن هزینه ب: حجیم شدن دیگر تجهیزات از قبیل كلیدها و فیوزها ، دستگاههای امدازه گیری و وسائل حفاظتی و .. متعاقب آن افزایش هزینه .

2ـ عدم توانایی استفاده از تمام قدرت ترانسفورماتور ، زیرا برای تأمین توان دواته (pw) باید : ( ظاهری ) داشته باشیم كه هرقدر كمتر باشد نیاز به ps بیشتری داریم .

3ـ افزایش افت اختلاف سطح درترانسفورماتورها و در نتیجه مشكل شدن كار رگولاتور ولتاژ در ترانسفورناتور و ثابت نگهداشت ولتاژ در نیروگاه می شود .

4ـ افزایش تلفات در ترانسفورماتورها

5ـ كاهش راندمان ترانسفورماتورها و ضریب بهره تأسیسات الكتریكی

به دلیل فوق سعی بر این است كه تأسیسات الكتریكی با ضریب توان خوب و حتی الامكان نامی خودشان كار كنند برای تصحیح و اصلاح ضریب توان

راههای ذیل موجود است :

الف : محدود كردن توان دواته : در این روش قدرت موتورها متناسب با قدرت ماشینهای افزار انتخاب شوند . بعبارت دیگر قدرت موتورها بزرگتر از قدرت مكانیكی كه از موتور گرفته می شود و كاری كه انجام می دهد نباشد .

ب: جبران توان دواته توسط همفاز كننده دوار كه خود بردو نوع است . همفاز كننده سنكرون و همفاز كنندة آسنكرون كه هر دوی آنها قابل استفاده جهت بهبود بخشیدن به وضع ضریب توان در شبكه بدون بار یا با بار ـ استفاده كرد .

ج: جبران كننده توسط خازن : یكی از راههای فنی ـ اقتصادی جهت اصلاح ضریب قدرت شبكه استفاده از خازن می باشد بدین ترتیب كه بصورت موازی با بار قرار داده می شود .

بدنیست در اینجا اشاره ای هم به راكتورها شود اصولاً راكتورها در پستهای فشار قوی به دو صورت نصب می گردد :

1ـ سری : برای محدود كردن جریان اتصال كوتاه

2ـ موازی برای تغییر ضریب قدرت و اصولاً برای كاهش ولتاژ در شرایط اضطراری شبكه استفاده می شود . یا درمواقعیكه خطوط طولانی فشار قوی بدون بار بوده و بخاطر خاصیت خازنی ، ولتاژ شبكه بمقدار زیادی افزایش یافته باشد كه

در این حالت از راكتور استفاده می شود .

5ـ2) تأسیسات جانبی

تأسیسات جانبی پست شامل موارد زیر می باشد :

1ـ اطاق فرمان (Control room)

2ـ اطاق رله (Relay room)

3ـ اطاق باطریخانه (Battry room)

4ـ دیزل ژنراتور اضطراری (Emergency generator)

5ـ تابلوی توزیع AC (A.C distribution)

6ـ تابلوی توزیع DC (D.C distribution)

7ـ باتری شارژر (Battry charger)

8ـ روشنائی اضطراری (Emergency lighting)

9ـ روشنایی محوطه (Switch yard lighting)