مقاله کامل در مورد سیستم توزیع برق

اختصاصی از فایل هلپ مقاله کامل در مورد سیستم توزیع برق دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه: 123

مقدمه:

قدرت الکتریکی در نیروگاههای مختلف آبی، حرارتی، اتمی و غیره تولید می شود که این منابع تولید معمولاً در مجاورت مصرف کننده ها نیستند. مثلاً سدها که نیروگاههای آبی محسوب می شوند معمولاً در نقاط کوهستانی دور از شهرها و مناطق صنعتی واقع می باشند از این رو قدرت الکتریکی لازم است توسط خطوط انتقال که معمولاً هوایی هستند از منابع تولید به نزدیکی مصرف کننده ها برده شود.

از نقطه نظر فنی و اقتصادی معمولاً تولید و انتقال جریان متناوب سه فاز مناسب تر از سایر انواع( مثلاً یک فاز و یا جریان مستقیم) می باشد و برای کم کردن افت ولتاژ، تلفات قدرت و وزن سیم مصرفی، انتقال قدرت با ولتاژهای بالا انجام می گیرد. هرچه برای انتقال یک قدرت معین ولتاژ را زیاد کنیم  جریان داخل سیم های انتقال کمتر گشته و در نتیجه تلفات خط
() و نیز افت ولتاژ که مناسب با جریان است و همچنین مقطع سیم و در نتیجه وزن سیم مصرفی کمتر می گردد.

از آنجا که ساختن مولدهای برق با ولتاژ تولیدی زیاد ( بیش از 15 کیلوولت) از نظر فنی دشوار و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست برای انتقال با ولتاژ زیاد در ابتدا خط یک ترانسفورماتور افزاینده ولتاژ قرار می دهند. البته زیاد کردن بیش از حد ولتاژ نیز معایبی دارد که عبارتند از:

افزایش  قیمت ترانسفورماتورهای ابتدا و انتها خط لرزم ازدیاد فاصله بین سیمها در نتیجه بزرگتر شدن دکلها ، بزرگتر کردن مقره ها و در نتیجه افزایش قیمت دکلها و مقره ها  به طور کلی تجهزات انتقال.

ولتاژ خطوط بستگی به قدرت انتقال و نیز مسافت دارد ، با ازیاد قدرت انتقالی ولتاژ های بالاتری را باید انتخاب نمود ولتاژ های استاندارد برای خطوط انتقال در ایران عبارتند از  380،230،132،63 کیلو ولت .

پس از انتقال قدرت توسط خطوط هوایی چون از نظر ایمنی نمی توان خطوط فشار قوی (ولتاژ بالا) را به نقاط مختلف  شهر برد معمولاً در یک یا چند محل در نزدیکی  شهر بنام    (( پست فشار قوی )) ولتاژرا توسط ترانسفورماتورها  پایین آورده سپس توسط کابلهای  زیر زمینی و با خط هوایی  با ولتاژ کمتر به پستهای فشار قوی دیگر در نقاط مختلف شهری می برند . که این امر سبب لزرم ترانسفورماتور توزیع در شبکه های قدرت می شود .

ترانسفورماتور توزیع یکی از اجزاءاساسی شبکه توریع بوده که در پستهای 20KV/400KV مورد استفاده قرار می گیرند . ترانسفورماتور توزیع تا قدرت 1600KV/A از نظر طرح به سه نوع تراسنفر ماتور های روغنی ، خشک و رزینی تقسیم می شوند. به دلیل موجود بودن   تکنولوژی ساخت ترانسفورماتورهای روغنی در داخل کشور این ترانسفورماتورهای در        شبکه های توزیع کاربرد وسعی دارند . از ترانسفورماتورهای رزینی نیز به دلیل غیر قابل احتراق بودن در مناطق مواجه با خطرات آتش سوزی و یا در ساختمانهای عمومی و مسکونی استفاده می شوند.

فصل اول : سیستمهای توزیع

1-1- کلیاتی در مورد شبکه های توزیع :

در شبکه های توزیع  نیز مثل خطوط انتقال چون مصرف کننده های مختلف ( خانه ها ،    مغازه ها ، خیابان ها ، کارگاه ها و غیره ) واقع در یک شهر پراکنده و فاصله اکثر آنها از منابع قدرت ( نیروگاه های داخل شهر و یا خطوط توزیع فشار قوی مجاور شهر ) زیاد است ، لذا برق را با ولتاژ نسبتاً زیادی توسط خطوط توزیع فشار قوی که معمولاً کابلهای زیر زمینی هستند به ایستگاه های بنام (( پست توزیع)) برده و در آنجا پس از پایین آوردن ولناژ توسط ترانسفورماتور برق را به مصرف کننده های اطراف پست توزیع پخش می کند، در شهرهای بزرگ با قدرت مصرفی زیاد دو نوع پست توزیع یکی اصلی و دیگری فرعی وجود دارد.

پستهای توزیع اصلی ، برق را از نیروگاههای واقع در شهر و با خطوط انتقال اطراف شهر در یافت کرده و سپس خطوط توزیع اصلی با ولتاژ نسبتاً زیاد ( مثلاً63KV) برق را به پستهای فرعی می برند. این پستهای فرعی ممکن است فقط بصورت واحد های ترانسفورماتورها 20KV/280V  بوده و در نقاط مختلف یک منطقه قرار داشته باشند. از این ترانسفورماتورها

برای تغذیه خانه ها ، مغازه ها و روشنایی معابر استفاده می شود .

 یک شبکه خوب باید طوری طرح شده باشد که در زمانهای حداکثر مصرف ،افت ولتاژ در هیچ یک از مصرف کننده ها از درصد معین تجاوز نکند ( افت ولتاژ مجاز بین %3 تا %5     می باشند.)

لازم به تذکر است که در شهر ها و یا مناطق کوچکتر که فاصله مصرف کننده ها از منابع زیاد نیست و نیز قدرت مصرفی زیاد نیست خطوط فوق توزیع 63KV نه اقتصادی است ونه از نظر فنی لازم می باشد . لذا توزیع معمولاً با ولناژ های کمتر مانند  380V و20KV  انجام میشود .

باید توجه داشت که ولتاژ تحویلی  به مصرف کننده های مختلف همیشه سه فاز نیست ،بلکه متناسب با قدرت مورد نیاز ، ولتاژ تحویلی تفاوت می کند مثلاً در خانه ها با مصرف کم (حداکثر 3KW ) برق یک فاز 220 ولت کافی است برای مصرف کننده هایی با قدرت بالا برق سه فاز 380 ولت داده می شود.

1-2- طرح ریزی سیستم توزیع :

طرح ریزی سیستم اساساً برای اطمینان از آن است که بتوان افزایش تقاضای برق را با توسعه سیستم توزیعی پاسخ گفت که از نظر فنی مناسب و از نظر اقتصادی خردمندانه باشد. گر چه در گذشته زمان کوششهای فراوانی در بکارگیری نوعی روش اصولی در طرح ریزی تولید و انتقال صورت گرفته است، اما متأسفانه کاربرد آن را در طرح ریزی سیستم های توزیع تا حدی نا دیده گرفته اند. در آینده سیستم برق رسانی، بیش از گذشته ، به یک ابزار برای طرح ریزی سریع و اقتصادی نیاز داردتا نتایج شقوق پشنهادی مختلف و اثر آنها را بر بقیه سیستم ارزیابی کند وانرژی الکتریکی لازم و اطمینان بخش ، اقتصادی و ایمن را برای مشترکان فراهم کند .

هدف طرح ریزی سیستم توزیع، کسب اطمینان از پاسخ گویی بهینه به افزایش تقاضای برق است که به صورت آهنگ رشد فزاینده و چگالی بر زیاد نمود دارد . این کار از طریق ایجاد سیستمهای توزیع دیگری بین هادیهای دومین و پستهای قدرت اصلی است بطوری که هم از دیدگاه فنی مناسب وهم از نظر اقتصادی معقول باشد همه این عوامل وعوامل دیگر مانند کمبود زمینهای موجود در حوزه های شهری و ملاحظات بوم شناسانه، حل و مسئله طرح ریزی سیستم توزیع اقتصادی را ورای قدرت ذهنی صرف انسان قرار می دهد.

طرح ریزان سیستم توزیع باید مقدار بار و موقعیت جغرافیایی آن را معین کنند. سپس اندازه و مکان پستهای توزیع را چنان برگزینند که خدمت رسانی به بار از طریق کمینه کردن اتلافهای خوراننده ها( فیدرها) و هزینه های ساخت، و با توجه به محدودیتهای اطمینان بخشی کار، در با صرفه ترین بها صورت گیرد.

پیش از این طرح ریزی بخشهای مختلف سیستم منبع قدرت برق و سیستم توزیع را عموماً مقامات شرکتهای برق رسانی، بدون باز نگری یا هم آهنگی با طرح های دراز مدت صحه می گذاشتند. افزایش بهای انرژی، تجهیزات و نیروی کار، بهبود طرح ریزی سیستم را به کمک تکنیکها و روشهای مؤثر طرح ریزی ناگزیر و الزامی می کند. سیستم توزیع به دلیل:

• نزدیکی کاملش به مشترکان
• هزینه سرمایه گذاری بالایش اهمیت ویژه ای در برق رسانی دارد.

چون در هر سیستم منبع قدرت، سیستم توزیع به مشترک نزدیکتر است، بنابراین خرابیهای آن تأثیر مستقیم تری بر خدمت رسانی به مشترک دارد تا مثلاً خرابیهای سیستمهای انتقال و تولید که معمولاً موجب قطع خدمت رسانی به مشترک نمی شود.

بنابراین طرح ریزی سیستم توزیع از سطح مشترک شروع می شود. تقاضا، نوع، ضریب بار و دیگر مشخصه های بار مشترک، نوع سیستم توزیع لازم را معین می کنند. وقتی بارهای مصرفی تعیین شد آنها را برای خدمت رسانی از خطوط دومین متصل به ترانسفورماتورهای توزیع کاهندة ولتاژ گروه بندی می کنند. سپس بارهای ترانسفورماتورهای توزیع را ترکیب می کنند تا تقاضای بار سیستم توزیع یکمین بدست آید. آنگاه بارهای سیستم های توزیع یکمین به پستهای کاهندة ولتاژ زیر انتقال ( فوق توزیع) تخصیص می یابد. بارهای سیستم توزیع به نوبة خود، اندازه و مکان سیستمها نیز مسیر و ظرفیت خطوط زیر انتقال مربوط را تعیین می کنند به عبارت دیگر هر مرحله از این روند، ورودی مرحلة بعدش را فراهم می آورد.

1-3- انواع  شبکه های توزیع:

بر حسب اینکه چگونه و از چه طریق به مصرف کننده موجود در یک شبکه برق رسانی گردد، شبکه های مختلفی وجود دارد که در زیر سه نوع اصلی که مورد استفاده بیشتری دارند ذکر می شود:

1-3-1-  شبکه شعاعی یا درختی:

مشخصه اصلی شبکه های شعاعی آن است که هر مصرف کننده فقط از طریق یک مسیر به پست توزیع و یا منبع متصل شده است. یک نمونه شبکه شعاعی در شکل نشان داده شده است چنانچه در شکل زیر ملاحظه می شود در خطوط با ولتاژ زیاد از کلیدهای خودکار فشار قوی
( کلید K ) و در مسیرهای با ولتاژ کم از فیوز (F علامت فیوز است) استفاده شده است.

مزایای شبکه های شعاعی عبارتند از:

آسانی محاسبات مربوط به افت و انتخاب سطح مقطع، تعداد کم فیوزها و کلیدهای خودکار مورد لزوم و آسانی بهره برداری به جهت سادگی تعیین محل عیب.

معایب این شبکه ها عبارتند از:

کم بودن قابلیت اطمینان کار شبکه در صورت بروز عیب( چه مثلاً اگر عیبی در نقطه X رخ دهد کلیه مصرف کننده های بعد از X قرار دارند بدون برق می مانند) عبور تمام جریان مصرف کننده های بعد از هر خط از خط نامبرده که باعث افت ولتاژ بیشتر در شبکه شعاعی می شود. موارد استفاده از این نوع شبکه ها در محل توزیع فشار ضعیف و تراکم کم بار مانند روستاها و شهرکها می باشد.

1-3-2-  شبکه توزیع حلقوی:

مشخصه اصلی این نوع شبکه آن است که هر مصرف کننده از دو مسیر با پست ترانسفورماتور و یا منبع دیگر تغذیه ارتباط دارد.

یک نمونه از شبکه حلقوی در شکل زیر نشان داده شده است. معمولاً در ابتدا و انتهای تمام خطوط کلیدهای قطع و وصل وجود دارد بدین ترتیب اگر به عللی عیبی در یکی از نقاط شبکه رخ دهد می توان آن قسمت را جدا نموده به سایر قسمتها برق رساند.

به عنوان مثال اگر اتصال کوتاه و یا قطع کابلی در نقطه X صورت گیرد می توان توسط کلیدهای  و  این قسمت را از شبکه خارج نموده به رفع عیب پرداخت در این صورت فقط مصرف کننده  برای مدتی بی برق می ماند. به این ترتیب اطمینان برق رسانی این نوع شبکه بیش از شبکه های شعاعی است. امتیاز دیگر شبکه حلقوی آن است که چون در حال عادی هر مصرف کننده از دو طریق جریان می گیرد، جریان عبوری در سیمها نسبت به شبکه های مشابه شعاعی کمتر و در نتیجه برای سطح مقطع سیم معین افت ولتاژ و تلفات نیز کمتر خواهد بود. ولی به علت وجود تجهیزات پیشرفته و بیشتر قیمت اولیه شبکه های حلقوی بیش از شبکه های شعاعی است.

موارد استفاده این نوع شبکه بیشتر در توزیع فشار قوی KV20 و KV63 و نیز شبکه های فشار ضعیف V380 با تراکم بار زیاد می باشد.

1-3-3- شبکه های توزیع غربالی:

مشخصه این نوع شبکه آن است که مانند شبکه های حلقوی هر مصرف کننده از دو سو تغذیه می شود و علاوه بر آن هر مصرف کننده با تمام پستها توزیع مربوط می شود این طرز اتصال باعث می شود که شبکه قابلیت اطمینان بسیار زیادی داشته باشد و تلفات حداقل گردد. قسمتی از یک شبکه غربالی در شکل صفحه بالا نشان داده شده است. تمام خطوط در دو انتها دارای فیوز و یا کلید می باشند در صورت بروز عیب در یک قسمت می توان آن قسمت را از بقیه شبکه جدا نمود و چون تمام شبکه به هم متصل است در صورت برداشتن قسمتی از بار
(به علت عیب و یا هر علت دیگر) از روی یکی از پستهای ترانسفورماتور این پست بدون استفاده نخواهد شد زیرا که قدرت خود را صرف کمک به پستهای دیگر می نماید.

یکی از مزایای این شبکه آسانی توسعه آن است که چه می توان بسادگی با اضافه نمودن پستهای ترانسفورماتور جدید در داخل شبکه و اتصال این ترانسفورماتور به شبکه غربالی بارهای تازه را تغذیه نمود. همچنین در مواقع یا ساعاتی که بار کم است می توان یک یا چند ترانسفورماتور را از خط خارج نمود و بار را بین سایر پستها تقسیم کرد و به این ترتیب تلفات ترانسفورماتور را کاهش داد.

مخارج اینگونه شبکه ها خیلی بیشتر از شبکه های شعاعی است ولی در حدود و یا کمی بیشتر از شبکه های حلقوی است. تعیین محل عیب در آنها کمی دشوار است زیرا به فرض آنکه خطی قطع شد ولی تمام مصرف کننده های خط نامبرده از سایر مسیرها تغذیه می شود.

موارد استفاده این نوع شبکه توزیع در تراکم بار زیاد و ولتاژ کم و در مواقعی است که قابلیت اطمینان کار شبکه باید زیاد باشد. در ساختمانهای بزرگ و قسمتهایی از کارگاههای صنعتی که قطع برق سبب خسارت زیاد می شود استفاده از این شبکه معقول می باشد.

1-4- پستهای توزیع:

بر مبنای تجربه پیشین، طرح پست توزیع تا حدی استاندارد شده است هر چند که استاندارد سازی روندی همیشگی است.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید