آشنایی کلی با پست های فشار قوی

از نظر ساختار کلی پست های فشار قوی از قسمت های اصلی زیر تشکیل شده اند:

۱)- تجهیزات کلید خانه یا سویچگیر(switchgear)

۲)- ترانسفورماتورهای قدرت(power transformer)- ترانسفورماتورهای زمین

و ترانسفورماتورهای تغذیه داخلی

۳)- سیستم جبران کننده بار راکتیو از قبیل راکتور یا خازن (VAR compensation systems)

۴)- ساختمان کنترل (control building)

۵)- سیستم کنترل و حفاظت (control and protection systems)

۶)- تاسیسات جنبی الکتریکی مانند سیستم روشنایی محوطه-سیستم های حفاظتی رعد و برق

سیستم زمین – سیستم تغذیه داخلی

۷)- تاسیسات جنبی ساختمانی مانند اتاق دیزل ژنراتور – انبار – کارگاه تعمیرات – ساختمان نگهبانی

پارکینگ

۸)- سیستم های مخابراتی

البته در بعضی از پست های فشار قوی و بسته به نوع پست ممکن از بعضی از اجزای فوق وجود نداشته باشد.به عنوان مثال در پست های کلید زنی نیازی به ترانسفورماتورهای قدرت وجود ندارد.
در ادامه به تشریح هریک از موارد فوق خواهیم پرداخت.

تجهیزات کلیدخانه یا سویچگیر:

به مجموعه ای از تجهیزات فشار قوی که عمل ارتباط فیدر های مختلف را به شین ها بر عهده دارند

و یا قسمت های مختلف شین ها را به یکدیگر وصل می کنند (ودر سطح یک ولتاژ معین) ارتباط دهند

سویچگیر می گویند.در پست های فشار قوی ممکن است یک یا دو یا سه سویچگیر با سطح ولتاژ های مختلف وجود داشته باشد.به عنوان مثال در یک پست ۶۳/۲۳۰/۴۰۰ کیلو ولت سه عدد سویچگیر ۴۰۰ و ۲۳۰ و۶۳

کیلو ولت وجود خواهد داشت.

معمولا اجزاء و تجهیزات یک سویچگیر به قرار زیر می باشد:

الف)- شینه بندی پست(busbar)

ب)- بریکر یا کلیدهای قدرت(circuit breaker)

ج)- دیسکانکت ها یا کلیدهای جداکننده(disconnect switch)

د)- ترانسفورماتورهای اندازه گیری ولتاژ و جریان(instrument transformer)

ه)-تله موج و متعلقات مربوطه(line trap)

و)- برق گیر ها(lighting arrester)

ز)- جبران کننده های بار راکتیو

ح)- مقره های نگهدارنده و عایق کننده – اسکلت فلزی پایه ها(support insulator- insulator)

معمولا سویچگیر ها از قسمت های مشابه متصل به هم در جهت شینه بندی تشکیل می شوند که به هر قسمت یک bay گفته می شود.هرbay در سویچگیر های مختلف می تواند یک دو یا چهار فیدر را به خود اختصاص دهد.

ترانسفورماتورهای قدرت – ترانسفورماتورهای زمین و تغذیه محلی:

در پست های نیروگاهی (افزاینده ولتاژ) ویا پست های توزیع و فوق توزیع(کاهنده ولتاژ)دستگاههای اصلی تبدیل ولتاژ ترانسفورماتورهای قدرت می باشند که معمولا ارتباط دهنده بین سویچگیر های با سطح ولتاژ مختلف می باشند.بنابر این در طراحی موقعیت فیزیکی تجهیزات سویچگیر ها باید محل مناسبی برای نصب ترانسفورماتورهای قدرت و اتصال آنها به فیدر های مربوطه در هر سویچگیر در نظر گرفته شود.

ترانسفورماتورهای زمین برای ایجاد نقطه ی زمین (خنثی) مصنوعی در شبکه های با اتصال مثلث به کار برده می شوند.در چنین مواقعی ترانسفورماتورهای تغذیه داخلی هم به صورت یک سیم پیچ ثانویه در ترانسفورماتور زمین ترکیب شده و بدین ترتیب ترانسفورماتور زمین وتغذیه داخلی به صورت واحد ساخته می شوند.در غیر این صورت معمولا ترانسفورماتورهای زمین و یا تغذیه داخلی نیز در کنار ترانسفورماتورهای قدرت نصب می شوند.

سیستم های جبران کننده توان راکتیو:

معمولا برای تولید یا مصرف توان راکتیو در شبکه های قدرت در مواقع لزوم و ایجاد پایداری ولتاژ سیستم لازم است در بعضی از موارد در داخل پست ها تجهیزاتی مثل راکتورهای موازی در انتهای خطوط فشار قوی ویا خازن های موازی (جهت تصحیح ضریب قدرت) روی شین ها نصب گردند.تجهیزات راکتور ها و خازن های موازی با توجه به نیاز شبکه ممکن از در بعضی از مواقع در مدار بوده و در مواقع دیگری از مدار خارج شوند.لذا ممکن است مانند ترانسفورماتورهای قدرت احتیاج به فیدر ی جهت اتصال به شین یا خط فشار قوی داشته باشند.

نوع دیگری از راکتورها و خازن ها به طور سری در ابتدای خط انتقال و در داخل پست ها قرار می گیرند.

راکتورهای سری به منظور کنترل قدرت اتصال کوتاه در سطح مجاز تجهیزات مورد استفاده قرار می گیرند.

وخازن های سری نیز به منظور افزایش قدرت انتقالی خطوط مورد استفاده قرار می گیرند.

ساختمان کنترل:

اصولا حفاظت و کنترل تجهیزات پست (اعم از سویچگیر- ترانسفورماتورهای قدرت و یا سیستم های جبران کننده) و اندازه گیری پارامتر های مورد نیاز پست توسط وسایلی که از طریق کابل های مناسب به سیستم های فرمان تجهیزات و ترمینال های فشار ضعیف ترانسقورماتورهای اندازه گیری ارتباط دارد انجام می شود.

کلیه وسایل مذکور به همراه سیستم های تغذیه جریان متناوب و مستقیم در داخل ساختمانی قرار می گیرند که به آن ساختمان کنترل می گویند.این ساختمان دارای کلیه تجهیزات جانبی برای کار اپراتورهای پست نیز می باشد.به طور کلی یک ساختمان کنترل از قسمت های مختلف زیر تشکیل می شود:

الف)-اتاق فرمان(control room):

این اتاق محل استقرار اپراتورها و انجام عملیات کنترل تجهیزات پست می باشد.معمولا کلیه فرمان ها- تنظیم ها – مراقبت ها- اندازه گیری ها در این قسمت انجام می گیرد.در سیستم های کنترل معمولی تابلوهای کنترل به شکل منظمی در این اتاق پهلوی هم چیده می شوند.هر تابلو(یا هر چند عدد تابلو)که معمولا به یک فیدر (یا چند فیدر در یک بی)اختصاص دارند حاوی تمام دستگاههای نمایش دهنده ی کمیت های اندازه گیری شده در حالت عادی – سویچ های کنترل و در صورت لزوم علائم هشدار دهنده یا خبر دهنده می باشند.

بعلاوه دیاگرام میمیک(mimic diagram) نیز به طور مناسبی بر روی هر تابلو نقش بسته است.به طوری که دیاگرام تمام تابلو ها معرف شمای تک خطی پست می باشد.همچنین در این اتاق تابلو های کنترل ولتاژ-

تابلوی سنکروسکوپ – تابلوی مجتمع علائم هشدار دهنده- و تابلو های مربوط به ثبت وقایع و حوادث (در صورت وجود) قرار دارند.

لازم به ذکر است که در پست های فشار قوی پیشرفته کنونی از سیستم های فرمان از نوع میکروپروسسوری استفاده می شود و دیگر نیازی به تابلو های مذکور نمی باشد.در اینگونه پست ها کلیه علائم- هشدار دهنده ها و کمیت های اندازه گیری از طریق یک میکروکامپیوتر و به کمک صفحه نمایش در اختیار اپراتور قرار گرفته و متقابلا فرمان های لازم نیز از طریق اپراتور و صفحه کلید کامپیوتر به تجهیزات مختلف هدایت می گردد.بنابراین اتاق کنترل این نوع پست ها فقط حاوی یک میز و صفحه نمایش بوده و سایر تجهیزات کنترل در دید اپراتور نمی باشد.همچنین مکان این اتاق در پست به گونه ای در نظر گرفته می شود که نظارت بر تجهیزات سویچگیر ها از طریق پنجره های شیشه ای به نحوی مطلوبی صورت گیرد.

ب)- اتاق حفاظت:

در این اتاق کلیه رله ها و وسایل حفاظتی قرار می گیرند که این وسایل در تابلوی مخصوصی جاسازی می شوند.البته در پست های کوچک ممکن است این تابلوهای حفاظتی در داخل اتاق فرمان و در گوشه ای از آن و به صورت مجزا قرار گیرند.بعلاوه دستگاه هایی مثل تابلوی توزیع DC-

تابلوی مربوط به شارژ باطری ها- و احیانا تابلوی توزیع AC نیز در این اتاق می توانند نصب گردند.

ج)- اتاق باتری:

در پست های فشار قوی برای تغذیه بعضی از رله ها و دیگر سیستم های کنترلی نیاز به باتری خانه می باشد تا با سری و موازی کردن باتری ها ولتاژ های DC در سطوح مختلفی ایجاد شود.ترمینال های باتری ها پس از اتصال به جعبه فیوز به باتری شارژها ( که در داخل اتاق باتری و معمولا در اتاق حفاظت قرار دارند) متصل می گردند.

د)- اتاق تغذیه:

در این اتاق تابلو های مربوط به سیستم های تغذیه قرار می گیرند.کابل های ارتباطی وظیفه دارند تا تابلو های موجود در این اتاق را از طریق کانال های بتونی به تجهیزات موجود در سویچگیر ارتباط دهند.

ه)- تاسیسات وابسته جانبی:

مانند اتاق استراحت- اتاق کنفرانس- اتاق بایگانی مدارک- انبار- آشپزخانه-دستشویی و….

سیستم کنترل و حفاظت:

پست های کنترلی و حفاظتی و ظیفه ی کنترل و حفاظت قسمتی از سیستم قدرت به نام پست های فشار قوی را بر عهده دارند.این کار به کمک اندازه گیری پارامترهای مورد نیاز درهنگام کار عادی و یا وقوع خطا صورت می گیرد که عمدتا توسط تجهیزاتی از قبیل رله های کمکی – سویچ ها – کنتاکتورها و دیگر وسایل انجام می شود.این تجهیزات اطلاعات مورد نیاز خود را از طریق ترانسفورماتورهای جریان و ولتاژ و سیستم های اینترلاک اخذ نموده و فرمان های لازم را از طریق سیستم های کنترل و حفاظت به مکانیزم عملکرد تجهیزات انتقال می دهند.

اکثر وسایل سیستم های حفاظتی از قبیل رله ها_ کنتاکتورها_ترانسفورماتورهای کمکمی جریان و ولتاژ و …

به علت حساس بودن به صورت نصب داخلی در ساختمان کنترل قرار می گیرند تا از طریق کابل های ارتباطی به ترانسفورماتورهای ولتاژ و جریان و همچنین به مکانیزم های کنترلی تجهیزات ارتباط یابند.

تاسیسات جنبی الکتریکی:

این تاسیسات مانند سیستم روشنایی محوطه(در مورد پست های بیرونی) سیستم حفاظت از رعد و برق_

شبکه ی زمین_سیستم تغذیه داخلی و….می باشد.سیستم روشنایی به منظور امکان دید اپراتور در شب می باشد و روشنایی متناسب با محوطه ایجاد می شود.

همچنین سیستم حفاظت از رعد و برق از طریق ارتباط مناسب پایه های فلزی به وسیله ی سیم های مخصوصی به نام سیم های زمین (shield wires) صورت می گیرد.

بعلاوه در پست های فشار قوی به منظور ایجاد ایمنی برای افراد داخل و اطراف محوطه ی پست و حفاظت تجهیزات در مقابل اضافه ولتاژ های در شرایط غیر عادی (مثل وقوع اتصال کوتاه ها_برخورد امواج صاعقه با پست ها و خطوط انتقال و …) از شبکه ی زمین استفاده می شود.این شبکه در زیر زمین ایجاد می گردد تا نقطه ی خنثی (نوترال) دستگاهها و بدنه ی فلزی تجهیزات به آن ارتباط پیدا کنند.ایجاد شبکه ی زمین باعث می شود تا در مواقع بروز خطا ایمنی پرسنل به طور کامل تامین گردد.

از دیگر تاسیسات جنبی الکتریکی پست ها سیستم تغذیه داخلی می باشد.به منظور تامین مصارف داخلی جریان متناوب و مستقیم پست ها (اعم از سیستم های کنترل و حفاظت_مکانیزم های عمل کننده تجهیزات_سیستم های تاسیسات روشنایی_گرمکن های داخل تابلو ها_سیستم های خنک کننده_سیستم های حفاظتی و غیره) باید انرژی مورد نیاز با ولتاژ مناسب تامین گردد.لذا دو سیستم مستقل از هم با نام های سیستم جریان متناب و سیستم جریان مستقیم در هر پست ایجاد می شود.این سیستم ها شامل ترانسفورماتور های تغذیه داخلی_شارژ باتری ها_دیزل ژنراتور اضطراری_و تابلو های توزیع مربوطه می باشد.

تاسیسات جنبی ساختمانی:

از مهمترین تاسیسات ساختمانی می توان به ساختمان کنترل اشاره نمود.این ساختمان از قسمت های مختلفی از قبیل اتاق فرمان_اتاق رله ها_اتاق باتری_و…تشکیل می شود.

دیگر تاسیسات ساختمانی از قبیل اتاق نگهبانی _اتاق دیزل ژنراتور _پارکینگ_انبار_ساختمان های اداری و مسکونی_تعمیرگاه و غیره می باشد که بسته به مورد و موقعیت هر پست در نظر گرفته می شود.به عنوان نمونه در پست های بزرگ و با اهمیت برای موارد اضطراری از یک دیزل ژنراتور برای تامین برق مورد نیاز جهت کارکرد دستگاهها وتجهیزات استفاده می شود که در ساختمان جداگانه ای نصب می شود.

همچنین در پست های بزرگ محلی به عنوان کارگاه برای نگهداری وسایل و لوازم یدکی و نیز امکان انجام تعمیرات کوتاه مدت منظور می شود.

سیستم های مخابراتی:

به کمک این سیستم ها می توان سیگنال های مخابراتی را به منظور کنترل از راه دور ویا حفاظت از راه دور به نقاط دیگر شبکه ارسال نموده ومتقابلا سیگنال های مشابه را دریافت نمود.این سیگنال ها عمدتا در انواع زیر وجود دارند:

الف)- سیستم ماکروویو:

به کمک این سیستم می توان انتقال اطلاعات را برای کنترل از راه دور و همچنین کنترل بار انجام داده وبعلاوه سیگنال های لازم را برای حفاظت تجهیزات ارسال یا دریافت نمود.در ضمن با این سیستم می توان مکالمات تلفنی را با دیگر مراکز کنترلی انجام داد.

ب)- سیستم PLC:

به کمک این سیستم می توان سیگنال های مخابراتی را جهت انجام مکالمه و یا حفاظت از راه دور انتقال داد.این سیگنال ها بر روی خطوط فشار قوی و از طریق مدولاسیون دامنه ارسال و یا دریافت می شوند.این سیستم همانند سیستم ماکروویو می باشد ولی تعداد کانال های آن کمتر می باشد.

ج)- سیستم رادیو تلفنیVHF:

معمولا این سیستم برای انجام تعمیرات خطوط انتقال و همچنین اخذ اطلاعات محیطی مورد استفاده قرار می گیرد.

د)- سیستم انتقال با سیم های فیبر نوری:

امروزه با افزایش حجم اطلاعات مخابراتی در شبکه ها کاربرد های سیستم های انتقال اطلاعات با استفاده از فیبر نوری بسیار زیاد شده است .با استفاده از این سیستم امکان استفاده از سیستم های مخابراتی با ظرفیت و قابلیت اعتماد بالا ایجاد می شود.لذا این سیستم ها جایگزین مناسبی برای سیستم های PLC می باشند.