پایان نامه اصول طراحي پستهاي فشار قوي و معيارهاي طراحي بهينه ست 2063230كيلو ولت تاكستان

مقدمه

نيروي برق در چهارم سپتامبر 1882 براي اولين بار در خيابان پرل1 در شهر نيويورك براي مصرف روشنايي استفاده شد. چند ژنراتورDC با توان مجموع 30 كيلووات و ولتاژ 110 ولت بكار گرفته شده بودن تا بتوانند نياز مصرفي 59 مصرف كننده را در مساحتي در حدود يك كيلومتر مربع برآورده سازند.

با گسترش سيستمهاي DC سه سيمه با ولتاژ 220 ولت و افزايش بار و طول خطوط مشكلاتي از قبيل تلفات و افت ولتاژ پيش آمد كه منجر به ساخت ترانسفورماتور توسط ويليام استنلي2 در مقياس تجاري در سال 1885 گرديد. با ساخت ترانسفورماتور قابليت انتقال انرژي با ولتاژ بالا و تلفات كم به وجود آمد و سيستمهاي AC جايگزين سيستمهاي Dc شدند. اولين خط AC تكفاز در سال 1889 در ارگن3 با ولتاژ كيلو ولت و طول 21كيلومتر مابين ارگن و پورتلند4 كشيده شد.[12]

صنعت برق ايران نيز از سال 1283 شمسي با برهره برداري از يك ژنراتور 400 كيلووات كه توسط حاج امين الضرب نصب و راه اندازي گرديد، آغاز شد.[1] مسير اولين شبكه در تهران از خيابانهاي لاله زار، ارك، سعدي و ناصرخسرو مي گذشت. محل مولد در خيابان چراغ برق در كوچه امين قرارداشت و بوسيله بخار با حركت نوساني كارمي كرد. ولتاژ مولد 400 ولت و فركانس آن 50 هرتز بود. شبكه آن در خيابانهاي  اصلي سه فاز با تيرهاي چوبي بلند و مقره هاي شترگلو و در كوچه هاي فرعي از يك فاز و نول تشكيل شده بود.

بعدها به علت توسعه و نداشتن ولتاژ واسط مولدهايي در اطراف ميدان شاه،خيابان فرهنگ، چهر راه سيدعلي و ميدان محمديه با سيستم جريان مستقيم داير گرديد.

طرز داير كردن انشعاب به اين ترتيب بود كه در خيابانهاي اصلي سيم را قلاب كرده و برروي شبكه مي انداختندو در كوچه هاي فرعي كه فاصله خط از زمين كمتر بود سيم را به خط وصل مي كردند.

با افزايش تقضا، دو واحد 500كيلوواتي در خيابان لاله زار نو نصب گرديد كه براي برق رساني از يك شبكه واسط 6 كيلوولتي استفاده مي كرد.اين شبكه در حدود 6هزار مشترك داشت.

پس از تشكيل اداره برق و بالاخره بنگاه مستقل برق تهران اين شبكه جمع شد و شبكه جديد جايگزين گرديد. شبكه جديد داراي يك مركز توليد نيرو در ميدان ژاله، شبكه واسط 6 كيلوولتي و 18 پست ترانسفورماتور بود.

كمبود برق، نبودن شبكه توزيع مناسب، گسترش شهر تهران و افزايش روز افزون تعداد متقاضيان برق باعث شد تا شركتهاي خصوصي اقدام به نصب مولد و توزيع انرژي برق كنند بطوريكه در مدت كوتاهي تعداد اين شركتهاي خصوصي به 34 شركت با 168 هزار مشترك رسيد. در اين فاصله شركت برق تهران با بهرهبرداري از نيروگاه آلستوم و توسعه شبكه فشار ضعيف با كابلهاي روغني تا سال 1342 تعداد مشتركين خود را به 128 هزار رسانيد. با تشكيل وزارت آب و برق در اسفند 1341 و ضميمه شدن شركت برق تهران به اين وزارتخانه و بالاخره با تصويب قانون ملي شدن صنعت برق، همه شركتهاي برق زير نظر اين وزارتخانه قرار گرفتند و وضعيت برق تا حدود زيادي از نابساماني رها گرديد.

وجود شبكه هاي شركتهاي خصوصي و شبكه دولتي در كنار هم در خيابانهاي تهران مشكلاتي از نظر توسعه، تعمير،نگهداري و تامين برق مشتركين به وجود آورده بود. براي همين شركت برق تهران تمامي مشتركين 34 شركت خصوصي را تحويل گرفت.

به تدريج با افزايش بار مصرفي پستهاي 6 كيلوولتي جاي خود را به پستهاي 20 كيلوولتي دادند بطوريكه تا سال 1351 تعداد بسيار كمي از اين پستها باقي مانده بود. در حال حاضر پستهاي 6كيلوولتي به طور كامل برچيده شده و كليه پستهاي موجود پستهاي 20 كيلوولتي مي باشند.

تعداد پستهاي 20 كيلوولتي در تهران تا سال 1342 بالغ بر 471 دستگاه بوده كه در سال 1350 به 3600 دستگاه رسيد.[2]

همچنين طرح و اجراي خطوط 63 كيلوولت و به دنبال آن 132 كيلوولت و احداث پستهاي مربوطه توسط شركت برق انجام گرفت. تا سال 1344 پستهاي 230 كيلو ولت نيز در كشور به بهره برداري رسيدند. در سال 1348 تعداد پستهاي 132/230 كيلوولت 20 دستگاه، تعداد پستهاي 63/132 كيلوولت 27 دستگاه وتعداد پستهاي 30/63كيلوولت 78 دستگاه بوده است.[3]

در سال 1350 شبكه رينگ 230 كيلوولت تهران توسط شركت برق تهران نصب و راه اندازي شد كه در حال حاضر نيز مورد بهره برداري است.[2]

درسال 1356 اولين پستهاي 400 كيلوولت در كشور با ظرفيت 400 مگاولت آمپر نصب و راه اندازي گرديدند.

با پيروزي انقلاب اسلامي، صنعت برق كشور و شبكه انتقال و فوق توزيع با سرعتي بيش از پيش به پيشرفت خود ادامه داد بطوريكه در مدت 10 سال (1357تا1367)ظرفيت شبكه هاي 400 و 230 كيلوولت به ترتيب 12و9 برابر گرديد.[3]

در سال 1380 تعداد پستهاي 230/400 كيلوولت 98 دستگاه و تعداد پستهاي 132/230 كيلوولت 438 دستگاه بود.[4]

در سي سال اخير متوسط رشد جهاني برق در حدود 3 درصد و در ايران حدود 10 درصد بوده است كه اين مطلب نشانگر رشد قابل ملاحظه صنعت برق ايران مي باشد.[19]

در زمان حاضر صنعت برق ايران به چنان مرتبه اي رسيده است كه بيش از 15 ميليون مشترك در بخشهاي مختلف صنعت و كشاورزي، تجاري ، خانگي و … دارد و تا پايان برنامه سوم توسعه سالانه 800هزار مشترك جديد به مشتركان قبلي افزوده خواهند شد بطوريكه نياز مصرف كننده ها در سال 81 در حدود 25 هزار مگاوات بوده است كه 31% از اين مقدار به صنايع اختصاص دارد.[8]

با توجه به اينكه ايران كشوري در حال توسعه مي باشد اين نياز روزافزون همچنان ادامه خواهد داشت. لازمه تامين اين نياز گسترش شبكه و به تبع آن افزايش تعداد و ظرفيت نيروگاهها،خطوط انتقال وپستهاست. از آنجا كه پستهاي 230/400 همواره در شبكه قدرت نقش مهمي دارند و قابليت اطمينان اين پستها تاثير زيادي در قابليت اطمينان شبكه و پايداري آن دارد مهمترين و حساسترين پستها به شمار مي روند و همين امر اهميت كارهاي تحقيقاتي در اين زمينه را بيش از پيش آشكار مي سازد.

در اين پروژه سعي بر آن بوده است كه موضوع طراحي پستهاي فشار قوي و بهينگي آن تا حد امكان مطرح گردد.

مطالبي كه در اين پروژه عنوان شده اند به ترتيب فصول به شرح زير مي باشند:

فصل اول، مقدمه، شامل تاريخچه مختصري از صنعت برق ايران و سير تحول پستها از آغاز تاكنون مي باشد. كلمات و اصطلاحات بكار رفته در اين پروژه نيز در آخر اين فصل تعريف شده اند.

فصل دوم، اصول طراحي پستهاي فشار قوي را مطرح مي سازد. در اين فصل مراحل طراحي پست و انواع طراحيها ذكر شده اند و درباره معيارهاي طراحي بهينه و تاثير آنها بر طراحي پست بحث شده است.

فصل سوم، اختصاص به معرفي انواع پستها دارد. پستها از نقطه نظرات مختلفي مي توانند تقسيم بندي شوند. در اين فصل، ابتاد بطور مختصر انواع پستها از نظر سطح ولتاژ، نحوه نصب و وظيفه اي كه در شبكه بر عهده دارند، توضيح داده شده اند و سپس بحث مفصل تري درباره انواع پستها از نظر آرايش شينه بندي، مزايا و معايب هر كدام و انتخاب آرايش شينه بندي بهينه مطرح شده است.

در فصل چهارم درباره عوامل موثر در انتخاب محل پست و همچنين درباره آرايش فيزيكي تجهيزات بحث شده است. قسمت آرايش فيزيكي تجهيزات پست شامل مطالبي راجع به تعيين فواصل اطمينان ، طرحهاي مختلف جانمايي، ترتيب و نحوه نصب تجهيزات ونيز نكاتي درباره ساختمان كنترل و رله مي باشد.

در فصل پنجم درباره برخي از تجهيزات پست و انتخاب بهينه آنها بحث شده است. انتخاب ترانسفورماتورهاي موجود در پست(قدرت،جريان،ولتاژ و زمين –كمكي) و كليدها(دژنكتورها، سكسيونرهاو تيغه هاي زمين ) مطالب اين بخش را تشكيل مي دهند.

در فصل ششم به سيستم هاي حفاظتي موجود در پستهاي فشارقوي مي پردازيم.نكاتي درباره طراحي سيستم زمين، معرفي برقگيرها و نحوه استفاده از برقگيرها و سيمهاي محافظ در سيستمهاي حفاظت از صاعقه در اين فصل گنجانيده شده اند. علاوه بر اين درباره رله گذاري و حفاظت قسمتهاي مختلف پستهاي فشار قوي (ترانسفورماتور، شينه، خط و …) مطالبي عنوان گرديده است. در اين بخش نگاهي اجمالي به وضعيت رله گذاري پستهاي 400و230 شبكه سراسري ايران نيز داشته ايم. قسمت پاياني اين بخش به معيارهاي بهينگي در مورد حفاظت برخي از تجهيزات پست اختصاص داده شده است.

در فصل هفتم، نمونه هايي از انتخاب برخي از تجهيزات، نمونه اي از طراحي سيستم زمين يك پست و همچنين نمونه اي از طراحي سيستم حفاظت از صاعقه در يك پست فشار قوي فرضي برپايه مطالب عنوان شده در فصلهاي قبلي انجام شده است.

فصل هشتم كه به جمع بندي مطالب و نتيجه گيري اختصاص دارد شامل بهره برداري و نحوه رسيدگي به شرايط اضطراري در پست هاي فشار قوي مي پردازد.

2-1-تعاريف و اصطلاحات

–  سوئيچگير1: به مجموعه اي از تجهيزات فشار قوي كه عمل ارتباط فيدرهاي مختلف را به شينه و يا قسمتهاي مختلف شينه را به يكديگر در يك سطح ولتاژ معين انجام مي دهد سوئيچگير مي گويند.

– بي2: به واحدهاي مجزاي فشارقوي كه در پست به صورت مشابه تكرار مي شوند اطلاق مي گردد. يك پست ممكن است داراي چندين بي باشد.

– اضافه ولتاژ موقت1: اضافه ولتاژهايي هستند كه بيش از 5 سيكل تداوم يابند و معمولا” پديده هايي نظير رزونانس، اتصال زمين و … باعث بوجود آمدن آنها مي شوند.- سطح عايقي نامي3: مقدار ولتاژي است كه استقامت عايق بندي يك وسيله را در رابطه با توانايي آن جهت تحمل تنشهاي دي الكتريك مشخص مي سازد.

– موج ضربه جريان يا ولتاژ: موجي يك طرفه است كه در مدت كوتاهي سريعا” به مقدار حداكثر خود افزايش يافته و سپس كمي كندتر به صفر مي رسد.

– بردن2: امپدانس  يا ادميتانس ديده شده از ترمينالهاي ثانويه يك ترانسفورماتور ولتاژ يا جريان را بردن مي گويند.

– افزايش پتانسيل زمين (GPR)3:حداكثر ولتاژي كه سيستم زمين يك پست در اثر عبور جريان زمين نسبت به زمين دور دست پيدا مي كند.

– ولتاژ گام4: اختلاف پتانسيل موجود بر سطح زمين كه بر پاهاي شخص با طول گام معين (مثلا” يك متر) اعمال مي گردد.

ولتاژ تماس5: اختلاف پتانسيل بين افزايش پتانسيل زمين(GPR) و پتانسيل نقطه اي از سطح زمين كه شخص ايستاده است بطوريكه دست شخص بايك سازه زمين شده اتصال داشته باشد.

– ولتاژ مش6: بيشترين ولتاژ تماسي كه مي تواند در يكي از مشهاي شبكه زمين وجودداشته باشد.

–  ولتاژ انتقالي7: حالت خاصي از ولتاژ تماس است كه در اين حالت ولتاژ قسمت لمس شونده از بييرون پست به درون و يا برعكس منتقل مي شود.

– عايق خارجي: سطحي از عايق جامد تجهيزات كه در تماس با هوا بوده و تحت تنشهاي دي الكتريك و تاثير شرايط خارجي مانند آلودگي، رطوبت و…قرار مي گيرد.

– عايق داخلي: قسمت داخلي عايق تجهيزات كه شرايط محيطي روي آنها تاثير نمي گذارد.

فهرست مطالب

پایان نامه اصول طراحي پستهاي فشار قوي و معيارهاي طراحي بهينه