مهندسی برق قدرت

در این قسمت کلیات عمومی در ساختار پست های داخلی و بیرونی را بیان می کنیم.

ساختار پست های داخلی باز و نیمه باز:

در این نوع پست ها که در سالن های سرپوشیده نصب می شوند شین ها و بریکر ها به طور آزاد در سالن نصب می شوند تا از مراقبت و دید بهتری برخوردار باشند.همچنین ترانسفورماتورهای قدرت در اتاق های جداگانه ای نصب می گردند تا در بروز هرگونه خطری برای آنها حادثه به دیگر قسمت های پست سرایت نکند.بعلاوه دیگر تجهیزات هر فیدر از قبیل بریکر- دیسکانکت ها- ترانسفورماتورهای اندازه گیری ولتاژ و جریان و دیگر وسایل مورد نیاز در قسمتی مشخص و محدود به نام سلول قرار می گیرند.این سلول ها در کنار دیواره های سالن یا در وسط سالن نصب می شوند.هر سلول از سلول های مجاور خود به وسیله ی تیغه  آجری صفحات فلزی یا عایقی نسوز مجزا می شوند.همچنین هر سلول به دو بخش مربوط به تجهیزات قدرت و بخش مربوط به تجهیزات کنترل و حفاظت تقسیم می شود.قسمت مربوط به بخش کنترل و حفاظت در قسمت جلوی سلول قرار می گیرد تا به راحتی در دسترس بهره برداران قرار گیرد.ضمنا در پست های داخلی به منظور جلوگیری از تماس سهوی افراد با قسمت های برق دار وسایل تحت ولتاژ را با ایجاد فاصله ی کافی و نصب حفاظ های نرده ای یا توری فلزی و... از سایر قسمت های دیگر جدا می کنند.

در پست های داخلی بسته کلیه تجهیزات قدرت و وسایل مربوط به سیستم های کنترل و حفاظت پست در تابلو های فلزی نصب می شوند.عموما در هر تابلو وسایل یک انشعاب از شین قرار داده می شوند که عموما شامل بریکر- دیسکانکت زمین و ترانسفورماتور های اندازه گیری ولتاژ و جریان می باشند.بریکر این نوع پست ها به صورت ثابت و کشویی می باشد.از جمله مزایای بریکر های کشویی نصبت به بریکر های ثابت آن است که دیگر نیازی به دیسکانت وجود ندارد.به عبارت دیگر با بیرون کشیدن بریکر کشویی از تابلو عمل قطع دیسکانکت ها نیز خود به خود انجام می شود.همچنین تعویض بریکر های کشویی به راحتی انجام می گیرد.

در ساختمان این نوع تابلو ها باید نکاتی در نظر گرفته شود:

1-اول آنکه ساختار باید به گونه ای باشد که برخورد جرقه به تابلو های دیگر و پیشروی آن در شین های دیگر امکان پذیر نباشد

     -٢ همچنین باید اتصال کوتاه در داخل تابلو باعث بالا رفتن فشار هوا در داخل تابلو نشود.برای جلوگیری از برخورد جرقه به تابلو های مجاور دو روش زیر متداول است:

الف)- جلوگیری از گسترش جرقه با بکار بردن شین و کانکت های عایق شده با مواد عایقی PVC یا دیگر مواد عایقی

ب)- تقسیم تابلو به چند بخش و چند قفسه فلزی به طوری که هریک از اعضای تابلو در یک قفسه مستقر شوند.

همچنین برای جلوگیری از زیاد شدن فشار داخلی تابلو (که در اثر تخلیه الکتریکی و شدت جرقه به وجود می آید)باید در سقف تابلو ها دریچه هایی به اسم دریچه های فشار شکن نصب گردد.

این دریچه ها در هنگام ازدیاد فشار خود به خود باز شده تا مانع انفجار تابلو و خسارت دیدن آن شود.

از مزایای این تابلو ها می توان به موارد زیر اشاره نمود:

1-     از مزایای بسیار خوبی در مقابل تماس سهوی افراد و برخورد جرقه با آنها برخوردار است.

2-     به علت اینکه کلیه وسایل در یک قفسه سرپوشیده نصب می شوند می توان فاصله ی بین دستگاهها را نسبت به هم قدری کوچکتر از فاصله ی لازم در سلول های باز و نیمه باز انتخاب کرد.در نتیجه پست های بسته ابعاد تابلو ها به مراتب کوچکتر از ابعاد سلول های مشابه می باشد.

3-     بسته بودن تابلوها مانع کثیف شدن مقره ها شین ها و دیگر تجهیزات الکتریکی می شود.بدین جهت کاربرد آنها در مناطق آلوده و کارخانجات دودزا- معادن- کارخانجات ذوب فلزات و.... بسیار مناسب است.

4-     نصب و راه اندازی و بهره برداری اینگونه پست ها آسان بوده و در مدت زمان نسبتا کوتاهی وارد مدار می شوند.همچنین از نظر قیمت بسیار مناسب می باشند.

از معایب پست های بسته می توان به عدم امکان نظارت عینی و مستقیم بر دستگاهها و همچنین عدم امکان تعویض آنها با وسایل ساخت کارخانجات دیگر نام برد.

به طور کلی با توجه به مزایای پست های بسته نسبت به پست های باز و نیمه باز در حال حاضر و در اکثر موارد از پست های بسته (بخصوص با بریکر های کشویی) استفاده می شود.معمولا این نوع پست ها تا سطح 33 کیلو ولت ساخته می شوند.

ساختار پست های GIS (داخلی و بیرونی):

این ونوع پست ها با دو نوع ساختار داخلی و بیرونی به کار  می روند که نوع داخلی آنها بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.همانگونه که قبلا نیز بیان نمودیم به منظور عایق کردن تجهیزات و نزدیک کردن فواصل شین ها به یکدیگر از گاز هگزا فلوئورید گوگرد SF6 استفاده می شود.از خصوصیات مهم این گاز می توان به موارد زیر اشاره کرد:

-         استقامت الکتریکی آن در حدود سه برابر استقامت الکتریکی هوا در فشار یک اتمسفر می باشد.

-         گاز SF6 گازی الکترو نگاتیو است به این معنی که با جذب الکترون های آزاد قادر به تبدیل شدن به یک یون منفی می باشد.با توجه به آنکه الکترون های آزاد عامل شکست الکتریکی هستند لذا استفاده از این گاز باعث خاموش شدن سریع جرقه ها می شود.

-         این گاز غیر قابل اشتعال می باشد و تاثیر چندانی بر بدن انسان ندارد.

-         گاز غیر سمی و بیرنگ و بی بو است.

-         از نظر شیمیایی پایدار بوده و میل ترکیبی پایینی دارد.

-         وزن آن پنج برابر هوا است.

-         خاصیت خاموش کنندگی جرقه در آن بسیار بیشتر از هوا است.

از طرفی دیگر نحوه طراحی پست های GIS  از نظر ساختاری در دو وضعیت صورت می گیرد.

در وضعیت اول)- هر فاز و وسایل مربوط به آن در کپسول های جداگانه ای قرار می گیرند.یه این نوع ساختار سویچگیر های تک فاز(phase segregated switchgear) می گویند.

کپسول های سه فاز بگونه ای در کنار هم نصب می شوند که بتوان به راحتی از شین انشعاب سه فاز گرفت.

در وضعیت دوم)- هر سه فاز و وسایل جانبی آن در یک کپسول قرار می گیرند.لذا به این نوع ساختار سویچگیر های سه فاز (phase integrated switchgear) گفته می شود.شین های سه فاز در داخل یک کپسول و در سه راس یک مثلث متساوی الاضلاع قرار می گیرند که در داخل آنها گاز SF6 با فشار زیاد تزریق شده است.فشار گاز SF6 معمولا در حدود 4 تا 6 اتمسفر می باشد.همچنین برای قرار گرفتن سه شین در وسط کپسول از نگهدارنده های عایقی استفاده می شود.

با توجه به موارد مذکور از مهمترین مزایای این پست ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

-         عوامل محیطی و خارجی هیچ گونه تاثیری بروی عایق ها ندارند زیرا تجهیزات در داخل محفظه های پر شده از گاز SF6 قرار می گیرند.لذا این پست ها برای مناطق آلوده بسیار مناسب می باشد.

-         پست های گازی GIS دارای قابلیت اطمینان بالایی در کارکرد هستند.بالا بودن این قابلیت اطمینان

با توجه به خصوصیات مطلوب شینه بندی در این گونه پست ها و خصوصیات گاز SF6 می باشد.

-         به خاطر قدرت عایقی بالای گاز SF6 فاصله ی مورد نیاز بین تجهیزات تحت ولتاژ به حداقل مقدار ممکن خود می رسد.در نتیجه ابعاد پست های GIS در مقایسه با پست های معمولی بسیار کم می باشد.

-         معمولا زمین مورد نیاز برای این گونه پست ها معادل 10 تا 15 درصد از زمین مورد نیاز پست های معمولی (با همان خصوصیات فنی) می باشد.لذا در صورتی که در مکان پست ها هزینه ی زمین مورد نیاز بسیار زیاد باشد هزینه ی تمام شده ی پست های گازی می تواند از پست های معمولی نیز کمتر گردد.

-         پست های گازی GIS به تعمیرات دوره ای(سرویس و نگهداری)کمتری نیاز دارند که معمولا این مقدار 6/1 پست های معمولی می باشد.

-         در این نوع پست ها امکان تماس سهوی پرسنل بهره بردار با تجهیزات تحت ولتاژ فشار قوی وجود ندارد.به عبارت دیگر با توجه به آنکه محفظه های فلزی تجهیزات همگی در سطح پتانسیل زمین قرار دارند لذا ایمنی رفت و آمد در اینگونه پست ها به مراتب بیشتر از پست های معمولی می باشد.

-         عدم وجود تداخل در امواج رادیویی و بی صدا بودن آنها از دیگر مزایای پست های گازی می باشد.

-         با توجه به اینکه حفظ زیبایی محیط زیست در مناطق شهری از اهمیت خاصی برخوردار است لذا استفاده از این نوع پست ها در ایجاد هماهنگی با زیبایی محیط زیست بسیار اهمیت دارد.

-         از جمله اصلی ترین معایب این پست ها بالا بودن هزینه سرمایه گذاری آنان نسبت به پست های معمولی می باشد.البته با پیشرفت تکنولوژی پست های GIS این هزینه ی بالا روز به روز در حال کاهش است.

    ساختار پست های معمولی بیرونی:

در این نوع پست ها تمام تجهیزات اساسی در فضای آزاد نصب می شوند و به خاطر آنکه تحت تاثیر عوامل جوی از قبیل حرارت- برودت- شبنم –باران- برف- طوفان و حتی گرد و خاک و آلودگی شدید قرار دارند لذا باید از کیفیت خاصی برخوردار باشند.همچنین کلیه تجهیزات باید در ارتفاعی نصب شوند که قسمت زمین شده ی آنها (قسمت های فلزی تجهیزات) از سطح تمام شده ی زمین  پست حداقل 230 سانتی متر فاصله داشته باشند.

بدین ترتیب امکان تماس سهوی با قسمت های تحت ولتاژ فشار قوی از بین خواهد رفت.در این نوع پست ها برای ایجاد این ارتفاع تجهیزات را روی پایه ها یا اسکلت فلزی با ارتفاع مناسب در هوای آزاد نصب می کنند.البته به خاطر نصب تجهیزات در فضای آزاد این نوع پست ها به فضای بیشتری نیاز دارند .لذا در مناطقی که از نظر وسعت و یا شکل زمین مورد نیاز برای پست دارای محدودیت هایی هستند مناسب نمی باشند.همچنین در صورت وجود آلودگی در محیط در طراحی این نوع پست ها باید ملاحظاتی در نظر گرفته شود تا پست مورد نظر با مشکلات عایقی روبرو نگردد.