مقدمه:
انرژی الکتریکی در مقایسه با سایر انرژیها از محاسن ویژهای برخوردار است و همین محاسن است که ارزش و اهمیت و کاربرد آنرا فوقالعاده روز افزون ساخته است. بعنوان نمونه میتوان خصوصیات زیرا را نام برد:
1. هیچگونه محدودیتی از نظر مقدار در انتقال و توزیع این انرژی وجود ندارد.
2. عمل انتقال این انرژی برای فواصل زیاد بسهولت امکانپذیر است.
3. تلفات این انرژی در طول خطوط انتقال و توزیع کم و دارای راندمان نسبتاً بالائی است.
4. کنترل و تبدیل و تغییر این انرژی نسبت به سایر انرژیها به آسانی انجامپذیر است.
بطور کلی هر سیستم انرژی الکتریکی دارای سه قسمت اصلی میباشد:
1. مرکز تولید نیرو (نیروگاه)
2. خطوط انتقال نیرو
3. شبکههای توزیع نیرو
تولید که از دو قسمت تشکیل یافته است:
حلقه کنترل قدرت و فرکانس، که به صورت توربین میباشد.
حلقه کنترل ولتاژ، که مربوط به ژنراتور میباشد.
1. شبکه سراسری انتقال که شامل ترانسهای قدرت با نسبت تبدیل 11.5/230/400kvi,11.5kv و شبکهی فوق توزیع که شامل ترانسهای 132/63kv میباشد.
2. شبکه پخش انرژی الکتریکی که در انتهاییترین سیستم قدرت قرار میگیرد.
بمنظور تامین انرژی مورد نیاز مصرفکنندهها، شبکههای توزیع (فشار متوسط و ضعیف) در قسمتهای مختلف صنعتی و کشاورزی و مسکونی و عمومی (تجاری) دارای شرایط و خصوصیات معینی میباشند.
این شرایط که در هر شکبه توزیع میباید مورد توجه قرار گیرد، عبارتند از:
1. شرط اول تامین انرژی مورد نیاز مشترکین (بعنوان مصرفکننده)، این است که شرکت برق موظف است به طور دائم در طول شبانهروز آن مقدار قدرتی را که مشترک درخواست نموده و مورد توافق قرار گرفته در اختیارش قرار دهد. بنابراین در انتخاب میزان قدرت و نوع شبکه و سیمکشی واحدهای عملیات آن بایستی دقت زیادی شود.
2. شرط دوم جهت تامین انرژی مصرف کنندهها این است که وضعیت شبکهها باید طوری باشد تا در موقع خرابی یک قسمت از شبکه، در تغذیهی مصرفکنندها وقفهای حاصل نشود.
3. عیبیابی سریع ناشی از عایقبندی (ایزولاسیون) شرط سومی میباشد که در توزیع انرژی الکتریکی، باستی مورد نظر باشد. شبکهها باید طوری باشد که بتوان معایب ناشی از عایقبندی و پارگی خطوط و سایر معایب را فوری و بطور مطمئن پیدا کرده و بسرعت آنها را برطرف نمود.
4. با برقراری شرایط بالا، چهارمین شرط انتخاب شبکه اینست که مناسبترین و ارزانترین روش توزیع انرژی را داشته باشد، عدم رعایت موارد فوق باعث میشود که اشکالات زیادی در شبکههای توزیع بوجود میآید. از افت ولتاژهای فوقالعاده زیادتر از حدمجاز گرفته تا تلفات زیاد انرژی و از اضافهبار روی ترانسفورماتورها گرفته تا خاموشیهای طولانی در سطوح وسیع.
انواع شبکههای توزیع انرژی الکتریکی:
بخش از سیستم الکتریکی که بین پستهای2kv,43kv,20kv و ترانسفورماتورهای فشار متوسط قرار دارد، سیستم اولیه نامیده میشود. این سیستم از مدارهایی تشکیل شده که به آنها فیدرهای اولیه گفته میشود. هر فیدر شامل یک بخش اصلی یا «فیدر اصلی» که معمولاً یک مدل سه سیمه سه فاز است و شاخهها یا انشعابها که معمولاً از فیدر اصلی منشعب شدهاند، میباشند.
ممکن است در صورت لزوم انشعابهای فرعی از انشعابها جدا شده باشد. ترانسفورماتورهای توزیع فشار متوسط، سه فاز بوده وتوسط فیوز فشار متوسط (فیوز CutOut) در پستهای هوایی محافظت میشوند. برای حفاظت ترانسهای قدرت در پستهای زمینی از دژنکتور یا سکسیونر قابلقطع زیر بار استفاده میشود.
فیدرهای مذکور توسط رکوردها در نقاط مختلف مدار تقسیمبندی شدهاند تا حتیالامکان بخشی از مدار که دچار خطا شده است، به تعداد کمتری از مشترکین مرتبط باشد. این کارها با هماهنگی عملکرد تمام فیوزها و رکلوزرها امکانپذیر میباشد.
نواحی با تراکم بارزیاد توسط فیدرهای اولیه زیرزمینی که معمولاً کابلهای سه فاز شعاعی هستند، تغذیه میگردد. این روش، ظاهری بهتر داشته و کمدردسرتر میباشد، اما دارای هزینه بیشتر بوده و زمان تعمیر آن طولانیتر از سیستمهای هوایی است. در برخی حالات، میتوان کابل را بصورت معلق بر روی تیرکها بکار برد که در این نوع، هزینه از حالت سیستم هوائی (Open-Wire) ، بیشتر و از حالت بکارگیری تاسیسات زیرزمینی کمتر میباشد.
شبکههای شعاعی:
سادهترین، کمهزینهترین و رایج ترین شکل فیدر اولیه، نوع شعاعی آن میباشد. بطور کلی فیدرهای اصلی و فرعی Main&SubFuder بصورت سه فاز بوده و جریان رلههایی که از پست خارج میشوند، بیشترین مقدار را داشته و هرکدام در حین اینکه انشعابها و انشعابهای فرعی از فیدر جدا میگردند، در طول فیدر کاهش مییابد.
کافیست اطمینان تداوم سرویسدهی در مسیرهای اولیه شعاعی پائین است. چنانچه خطایی در هر نقطه از فیدر رخ دهد، قطع قدرت در همه مشترکین فیدر ایجاد میگردد، مگر آنکه توسط کلیدهایی نظیر فیوز، تقسیمکننده، سکسیونر یا دژنکتور آن را جدا نمائید.
شبکههای بسته سه فاز (خطوط پخش انرژی از دوسو تغذیه):
ضریب اطمینان کار چنین شبکهای بطور قابل توجهی بالا میباشد. زیرا از کارافتادن یکی از دو منبع و یا قسمتی از خط تغذیه کننده، شبکه همواره از سمت دیگری انرژی میگیرد. بدیهی است شرط اصلی محاسبه شبکه، تغذیه از یک سمت است. یعنی سطح مقطع سیمهای اصلی باید برای حالتی محاسبه گردد که شبکه از یک سو تغذیه میگردد.
شبکههای دو سوتغذیه، در قصبات و روستاهایی بیشتر کاربرد دارد که در قسمت طول گسترش یافته است.
شبکه با تغذیه از یک سو، برای چنین مناطقی افت انرژی زیادی در طول خط دارد و علاوه از چنین شبکهای برای تغذیه ماشینهای کارخانه که دارای سالنهای نسبتاً طویلی میباشد، نیز میتوان استفاده کرد.
شبکههای حلقوی
عملکرد شبکههای حلقوی غیر عملکرد شبکههای از دوسو تغذیه شونده میباشد، با این تفاوت که از یک شبکه حلقوی ابتدا و انتهای خط هادی یک نقطه (منبع) تغذیه کننده متصل میباشد. چنین شبکهای برای تغذیه نقاط با تراکم مصرف زیاد به کار میرود (تغذیه پستهای ترانسفورماتور). حفاظت شبکههای ازدوسو تغذیه شونده و شبکههای حلقهای احتیاج به وسایل حفاظتی حساس و دقیقی مانند رلههای جریان زیاد جهتدار دارد.
ساختار فیدرهای سیستم توزیع
اساس فیدرهای شعاعی یک سیستم توزیع، بخاطر عدم تداوم سرویسدهی سوال برانگیزند و یک خطر بر روی هر یک از فیدرها به خاموشی تعدادی از مصرفکنندگان میانجامد و در هنگام استفاده از این آرایش، وقفه در سرویسدهی به صورت اجتنابناپذیر وجود دارد. از اینرو استفاده از شبکههای حلقوی و یا رینگ مورد توجه قرار میگیرد. از نظر تعریف شبکه رینگ به مداری گفته میشود که از یک شینه آغاز میگرد و پس از متصل کردن چند شینه به یکدیگر به همان نقطه شروع برمیگردد.
به عبارت دیگر رینگ حلقهای است که میتواند بیشتر از یک پست را تغذیه کند و از طریق بیشتر از نقطه قابل تغذیه است. مزیت اصلی شبکه رینگ در قابلیت اطمینان مناسب و امکان گسترش آسان آن است، اما تعداد دیژنکتورها و کلیدهای مورد نیاز زیادو نیز رله گذاری مشکل و پرخرج میشود، لذا در شبکههای فعلی توزیع برق جهت استفاده از قسمتی از پستهای شبکه حلقوی بدلیل مشکلات جایگزینی و تجهیزات ذکر شده از سیستم حلقه باز یا شبکه با قابلیت تغذیه از دوسو دربین دو شینه یا پست توزیع استفاده مینماید.
عوامل مهم بسیاری در طراحی فیدرهای اولیه اثر میگذارد که مهمترین آنها عبارتند از: چگالی و رشد بار، نیاز به ایجاد ظرفیت خالی برای بهرهبرداری در حالت اضطراری، هزینه و ساختار مدار مورد استفاده طرح و ظرفیت پست فوق توزیع مربوطه به آن، سطح ولتاژدهی بر سایر استاندارهای سرویس دهی.
سطوح ولتاژ شبکههای توزیع
شبکههای فشار متوسط عمومی در ایران با ولتاژهای 18.20.23 کیلوولتی کار میکنند که در این میان ولتاژ 20 کیلوولت رایجترین آنهاست و امروزه ایجاد و توسعه شبکههای فشار متوسط اساساً با ولتاژ 20 کیلو ولت صورت میگیرد. حتی در برخی از شهرها هم که از قدیم ولتاژ 11 کیلوولت معمول بوده است، رفته رفته جای خود را به ولتاژ 20 کیلوولت میدهد. ولتاژ 33 کیلوولتی تنها در خوزستان رایج است و در ابتدا بعنوان ولتاژ برق توزیع بکار میرفت.
پستها (استگاههای) توزیع
این ایستگاهها در شبکه برق کشور به دو صورت زمینی (نصب شده در ساختمان) و هوایی (نصب شده در هوای آزاد بر روی پایههای برق) رایج است. پستهای زمینی اختصاص به محدوده داخل شهرها و بعضی از مشترکان مصارف سنگین دارد. ویژگی آنها نسبت به ایستگاههای هوایی، ظرفیت نامی بالاتر و قابلیت مانور روی شبکه از طریق تجهیزات موجود درآنهاست. در بیرون از محدودههای شهری، نوع رایج، پستهای هوایی است.
ترانسفرماتورهای توزیع اغلب تا قدرت 315-400VA بصورت هوایی و از این ظرفیت به بالا زمینی و در داخل ساختمان نصب شده و مورد بهرهبرداری قرار میگیرد.
پیکتاژ
برای انتقال انرژی الکتریکی از نقطهای به نقطه دیگر لازم است که عمل پیکتاژ صورت پذیرد. عمل پیکتاژ در واقع تعیین محل برجهای انتقال نیرو میباشد. در سطح ولتاژ توزیع 20kv از تیرهای بتونی به ارتفاعهای 12.13.15 متری و از قدرتهای مختلف 800, 600, 400 و حتی 1000 کیلوگرم نیرو استفاده میشود. برای عمل پیکتاژ لازم است ابتدا بازدید کلی از مسیرخط انتقال صورت پذیرد و با دیدن پست و بلندیها و چگونگی زمین از نظر جنس و همچنین موانع طبیعی مانند جنگل، کوه، دریا، سیل و … یک آشنایی کلی پیدا شود.
طراحی خط از دو بخش الکتریکی و مکانیکی تشکیل میشود. منظور از بخش الکتریکی سطح مقطه سیم از نظر قدرت عبوری و افت ولتاژ مجاز است و از نظر مکانیکی به مشخص کردن قدرت و ارتفاع تیر با توجه به قدرت کشش سیم و همچنین نوع زمین و شرایط جوی و حریم و مسائلی از این دست مربوط میشود.
بعد از انجام بازدید کلی اقدام به پیکتاژ مینمائیم. ابتدا لازمست در نقطه مناسبی از ابتدای خط تیر انتهایی قرار داده شود. سپس در نقطه شروع دوربین تئودولیت را قرار داده و آن را از نظر تعادل بر روی سه وجه تنظیم مینمائیم. سپس فردی که در پشت دوربین قرار دارد، آنرا تا نقطهای که به صورت مستقیم و بدون مانع قابل دید باشد، تنظیم میکند و به فرد دیگری که با او از طریق بیسیم در ارتباط است، علامت میدهد و او نیز اقدام به ژالونگذاری میکند. فاصله بین تیرهای توخطی حدود 60 الی 70 متر میباشد. شخصی که پیکتاژ میکند، لازم است تیرها را
(بسته به عبوری یا انتهایی بودن) بر روی کاغذ ثبت کند. همچنین فاصله بین تیرها را نیز یادداشت میکند. در مواقعی که موانعی چون دره، رودخانه و … وجود دارد امکان عبور خط به شرح بالا نمیباشد و لازمست از آرایش دوبله و سوبله استفاده شود. (بسته به فاصله مورد نیاز) و نیز در حالتهایی که خط به زاویه میرسد، لازمست زاویه خط برحسب درجه و با کمک دوربین مشخص و روی نقشه قید گردد. در مسیرهای مستقیم بعد از هر 10 تیر، لازمست که یک تیر به صورت انتهایی قرار داده شود تا از فشار بر روی تیرهای قبلی جلوگیری گردد. همچنین در زوایا لازمست از تیرهای با قدرت کششی 600 و 800 استفاده شود. آرایش فازها نیز با توجه به طراحی میتواند جناقی یا افقی در نظر گرفته شود که این آرایشها نیز بر اساس اجرایی تشخیص، علائم مخصوص به خود داشته و باید در کنار نقشه این علائم قید گردد.
طراحی الکتریکی خط 20kv
منظور از طراحی الکتریکی، انتخاب سطح مقطع خط براساس توان انتقالی و حداکثر افت ولتاژ مجاز میباشد. به عبارت دیگر یک هادی الکتریکی پس از آنکه از نظر عبوردادن جریان الکتریکی مورد نیاز یک ناحیه مورد تایید قرار گرفت، باید از نظر افت ولتاژ مجاز نیز مورد بررسی قرار گیرد. در جدول زیر مقادیر افت ولتاژهای مجاز آورده شده است:
حداکثر افت ولتاژ (به درصد) ولتاژ نامی و وضعیت شبکه
شبکه روستایی شبکه شهری
4%
4%
3%
1% 2%
4%
3%
1% شبکه توزیع 20kv
پست توزیع 20-0.4kv
شبکه توزیع 400 kv
انشعابات مشترکین
بنابراین برای محاسبه افت ولتاژ را داده فرض میکنیم و مقطع هادی را محاسبه مینمائیم (برای مسیرهای طولانی)، و یا مقطع سیم را با توجه به شدت جریان مجاز مورد نیاز و شدت جریان مجاز هادی انتخاب مینمائیم و افت فشار را محاسبه میکنیم (برای مسیرهای کوتاه).
برای محاسبه افت ولتاژ در صورتیکه مقدار مقاومت و راکتانس مورد احتیاج باشد، میتوان از راه حل زیر بهره برد:
مشخات بکاررفته شده در خطوط هوائی 20kv بایستی با گونهای باشد که علاوه بر وسایل الکتریکی مورد نیاز استقامت مکانیکی مناسب را نیز داشته باشد و نیز در مقابل رطوبت و گازهای شیمیایی موجود در هوا مقاوم بوده و دچار خوردگی نگردد. سیمهای هوایی بکاررفته در سیستمهای توزیع هوائی، اغلب از جنس آلومینیوم میباشند که در صفحهی بعد جدول مربوط به مشخصات این هادیها آورده شده است:
طراحی مکانیکی خط
هر خط انتقال انرژی علاوه بر داشتن مشخصات لازم برای پایداری الکتریکی باید دارای یک سری مشخصات مکانیکی نیز باشد تا در تمام شرایط هوایی، پایداری مکانیکی خود را حفظ کند.
با توجه به مشخصات پایههای بتونی استاندارد شده شبکه 20kv ایران که از نوع پایههای بتونی مقطع H شکل و گرد میباشند و به لحاظ قدرت کششی محدود این پایهها لازم است در طراحی مقدار کششی سیم هادی نیز ضریب اطمینانی برای پایههای بتونی در بدترین شرایط جوی در نظر گرفته شود. از طرف دیگر با توجه به مشخص و ثابت بودن ارتفاع پایهها (به میزان 12 و حداکثر 15 متر) فاصلهگذاری بین پایهها در عوارض مختلف زمین پروفیل طولی خط استخراج شده است (معمولاً پایههای 12 متر با اسپن متوسط 15 متر طراحی مدنظر قرار میگیرد).
در طراحی مکانیکی خط با استفاده از مسیریابی بهینه جهت احداث خطوط 20kv هوایی، کلیه جوانب اقتصادی، مشکلات حریم خطوط هوایی و استقامت مکانیکی پایهها مد نظر قرار میگیرد. لذا بعد از انجام نقشهبرداری و پیکتاژ مسیر، ارتفاع و قدرت کششی پایهها با استفاده از اسپنها و فاصلههای مجاز هادیها از زمین در گرمترین روز سال محاسبه میشودلازم به ذکر است که کلیه فواصل جهت حریمها بایستی با درنظرگرفتن استاندارد وزارت نیرو رعایت گردد.
انتخاب قدرت کششی پایههای بتونی
نیروهایی که در صفحه قائم بر پایه وارد میشوند، ناشی از برآیند نیروهای کششی سیمها در دو طرف پایه میباشد. نیروی وارد شده بر سیم نیز شامل بر روی وزن سیم، نیروی وزن یخ و فشار باد (شامل نیروی وارد بر پایه، مقره و سیم) خواهد بود. در پایههای توخطی برآیند نیروهایی کششی سیم در پایه نقطه مولفه قائم دارد، ولی پایههای زاویه این نیرو مولفه افقی نیز خواهد داشت.
انتخاب مناسب پایه به لحاظ جنبه فنی و اقتصادی حائز اهمیت میباشد. اصولاً بعد از تشکیل جداول بارگذاری و درنظرگرفتن ماکزیمم کشش ایجاد شده در بدترین شرایط و مشخص شدن اسپن و رعایت حداکثر تنش الکتریکی، تحمل و قدرت کششی پایهها بر حسب کیلوگرم نیرو (kgF) محاسبه میگردد. در این طرح با توجه به محدود بودن ارتفاع پایهها، فاصلهها و قدرت کششی پایهها برای عوارض مختلف زمین فرق میکند. ولی برای اسپنها معادل طراحی (65m) در زمینهای مسطح میتواند محاسبه گردد. بدیهی است پایههای قرارگرفته در زوایای بزرگتر از 6 الی 10 درجه با توجه به شرایط خاص خود و براساس میزان زاویه انحراف خط میباشد.
پایههای بتونی مورد استفاده شبکههای توزیع برق ایران توسط وزارت نیرو گردیده که قدرتهای موجود در آنها برحسب کیلوگرم نیرو به شرح ذیل است:
1200 - 1000 - 800 – 600 – 400 - 200
جدول تست استقامت مکانیکی برای تیرهای 12mm2 بصورت زیر میباشد:
ارتفاع (m) قدرت اسمی (kgF) قدرت و مرحله کششی (kgF) مقاومت نهایی (kgF) حداکثر نیروی ارتجاعی اعمال شده (kgF)
12 200 300 600 100 96.5
12 400 600 1200 200 993
12 600 900 1500 300 289.5
12 800 1200 2000 400 386
12 1200 1800 3000 600 579
در جدول فوق قدرت اسمی و ارتجاعی تیرها و حداکثر نیروی کششی وارد از طرف سیم به تیر نشان داده شده است. لازم به توضیح است در انتخاب پایههای بتونی قدرت ارتجاعی پایهها برای حالتهایی مدنظر گرفته شده است که نیروی کشش وارده از طرف سیمهای هوایی برتیرهای بتونی موقتی و گذارا باشد. مانند شرایط حداکثر طوفانی اما در شرایط یخبندان شدید روی سیمها چون نیروهای ناشی از بارگذاری ممکن است چندین ساعت ادامه یابد، قدرت اسمی تیرها مدنظر خواهد بود.
قدرت وارده برتیرهای توخطی (مماسی)
پایههای خطی (مماسی) مولفه قائم برآیند کششی در دوطرف پایه سوار بوده و مولفه افقی برآیند کششی سیم در دوطرف پایه مماسی تقریباً صفر بود، ولی نیروی ناشی از بار بر روی سیم و پایه توخطی قابل محاسبه خواهد بود. با توجه به حداکثر سرعت باد منطقه (40km/s) که متعادل فشار باد 100kg/m2 میباشد، میتوان کل نیروی افقی را که باد از طریق پایه، سیم و مقره به تیر وارد میکند محاسبه و در انتخاب پایه مورد، استفاده قرار داد. رابطه کلی به شرح زیر است:
نیروی باد روی مقره + نیروی باد روی سیم + فشار باد بر روی پایه = کل نیروی باد
WH = (h/H) WP + WHT + WS
WH = (h/H)(ksv) + (SW * WWXP + (PWXL * dj)
S
K
V
Sw
Ww
Pw
L
d
j سطح باد خود پایه بتونی
ضریبی که بستگی به سطح باد خود دارد. (مقطع دایره k=0.0625 و مقطع تخت k=0.0812
سرعت باد (km/h)
اسپن بادگیر
حداکثر نیروی باد روی یک متر از طول سیم
طول زنجیر مثقره
قطر مقره
ضریب فضای خالی بین مقره
نیرو در مرکز ثقل پایه وارد میشود. لذا اگر فاصله مرکز ثقل از زمین (h) فرض شود، نیروی وارده به خط نگهدارنده (کنسول) واقع در 60 cm پایینتر از راس تیر در این طرح خواهد بود. لذا از ارتفاع کل پایه (H) نگهدارنده نیروی باد با ضریب h/H وارد میشود.
به پایههای زاویه نیروی دیگری علاوه بر موارد فوق به شرح زیر اضافه میگردد که بایستی برحسب مقدار زاویه قدرت تیر موردنظر انتخاب گردد.
Ra = 2Hsinα/2
محاسبه فلش و کشش
در اجرای خطوط هوایی 20kv که ارتفاع متوسط پایهها 12m و سطح مقطع سیمها بالاتر از 120mm2 و فاصله بین پایهها 60 الی 80 متر باشد، در شرایطی که سطح زمین هموار باشد، رابطه بین کشش و فلش سیم وجود دارد:
F = (S2) / 8a = ws2 / 8H
F: فلش (شکم)
W: وزن واحد طول سیم
S: فاصله پایهها (اسپنها)
H: کشش سیم
a: پارامتر خطا به نسبت H/W هادی میباشد.
هرچهقدر کشش سیم بیشتر باشد، فلش کم شده و هرچه قدر کش کم باشد، فلش بیشتر میشود. مقدار کشش محدود به حداکثر کشش مجاز سیم در بدترین شرایط آب و هوایی با ضریب اطمینان خود میباشد. کم بودن فلش نیز باعث نزدیکی هادی به زمین در گرمترین دما در شرایط بهرهبرداری خواهد شد. لذا با تغییر دادن سه عامل: فاصله بین پایهها (اسپن)، کشش سیم و فلش آن و کنترل آنها باید مهمترین طرح استخراج گردد. بعنوان مثال در شرایطی که عوارض زمین اجازه دهد، مانند درهها، میتوان کشش سیم را کم نمود و با بیشترشدن فلش سیم، فاصله بین پایهها را بیشتر نمود و این افزایش تا جایی امکانپذیر میباشد که اولاً فاصله مجاز سیم از زمین رعایت گردد، ثانیاً در شرایط بارسنگین پایهها تحمل نیروهای وارده از سیم را داشته باشند.
محاسبه فاصله هادیها از همدیگر
طبق استاندارد VDE رابطهای بین حداقل فاصله فازها (PC) در وسط زمین و ماکزیمم فلش سیم (D) در حداکثر درجه حرارت وجود دارد که در شرایطی مثل بادهای شدید و نوسانات ناشی از آزادشدن برف و یخ از روی سیم، نباید سبب کم شدن فاصله فازها در وسط اسپن و برخورد سیمها در وسط دوپایه گردد.
فاصله هادیها از همدیگر طبق رابطه زیر قابل محاسبه است:
Pc: فاصله هادیها ار همدیگر
L: طول زنجیر مقره به متر
Ue: ولتاژ خط برحسب کیلووات
Ke: ضریب ثابت براساس نوع آرایش کنسول و فاصله سیمها و نوع سیم انتخابی در هر فاز که برای آرایش افقی Ke=0.6 و برای مثلثی Ke=0.62 است.
F: فلش سیم
با در نظر گرفتن فلش سیم در حدود 2.65m و طول زنجیره مقره 2 تایی به میزان L=0.45m حداقل فاصله افقی بین هادیها عبارت است از:
حفاظت شبکههای توزیع
تنظیم سیستمهای خفاظتی در شبکههای توزیع بدلیل اهمیت تامین مصرفکنندهها از یکسو و از سوی دیگر بعلت گستردگی و وقوع مانورهای زیاد آنها میبایست با دقت زیاد صورت گیرد. در این راستا مهندسین با استفاده از اطلاعات شبکه و مصرفکننده (جریانهای نامی، جریانهای اتصال کوتاه، قدرت نامی دستگاهها و … ) و با درنظر گرفتن وضعیتهای مختلف سیستم نهایی رلهها و سیستمهای حفاظتی را انجام دهد.
مشخصات سیستمهای حفاظتی:
1. تشخیص عیب یا خطا را بتواند انجام دهد.
2. فقط در مقابل خطا حساس باشد.
3. دارای سرعت و دقت عملکرد مناسب باشد.
4. منطقهای را که خطا در آن اتفاق افتاده از شبکه ایزوله کند.
5. دارای پشتیبان حفاظتی مناسب باشد.
6. از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشد.
سیستمهای حفاظتی
فیوزها:
در میان وسایلی که برای حفاظت تجهیزات الکتریکی بکار میروند، فیوز جایگاه خاص، بخصوص در ولتاژهای فشار ضعیف (زیر 100 ولت) دارد و بدلیل قیمت ارزان، سادگی ساختمان و مکانیزم قطع کاربرد زیادی نسبت به رلههای دیگر در حفاظت تجهیزات پستها و تابلوهای توزیع برق دارد.
رابطه حاکم برعملکرد فیوز:
Po: مقاومت مخصوص سیم فیوز در دمای مختلف
α: ِضریب افزایش مقاومت مخصوص
m: چگالی (g/mm)
C: گرمای ویژه فیوز
Tm: دمای مقطع ذوب سیم فیوز
To: دمای سیم فیوز در حالت عادی
S: سطح مقطع فیوز
i: جریان عبوری از سیم فیوز
Tpie: زمانی که احتیاج است تا سیم فیوز، به دمای ذوب خود برسد.
زمان عملکرد براساس رابطه زیر قابل محاسبه است:
tcperation= tpre + tare
tarc: مدت زمانی است که جرقه وجود دارد.
در زمان های فوق که tpre>0.15 و tpre>>tarc میباشد، میتوان topc = tpre در نظر گرفت.
پارامترهای انتخاب فیوز:
1. جریان بار الف: جریان دائمی ب: جریان گذرا
2. خاصیت محدود کنندگی جریان اتصال کوتاه
تقسیمبندی فوزها برحسب کلاس کار
کلاس g: فیوزهای عمومی (محدوده کار کافی )که بطور مداوم باندازه جریان نامیشان حمل میکنند و قادرند جریانها را از کمترین تعداد ذوبکننده تا ظرفیت قطعکنندگی نامیِشان قطع کنند.
کلاس a: فیوزهای اختصاصی (محدوده کار جزئی )که قادرند فقط جریانهای بالاتر از یک ضریب مشخص از جریان نامیشان را قطع کنند.
حروف نشاندهنده کاربرد فیوزها:
L: حفاظت خط M: حفاظت موتور R: حفاظت یکسوکنندهها
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 62صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
دانلود مقاله انرژی الکتریکی
