تحقیق- کاهش تلفات در خطوط فشار ضعیف 107 صفحه
| دسته بندی | برق |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 1628 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 107 |
107 صفحه همراه با فهرست
منابع دارد
فونت: نازنین 14
گزارش کاراموزی جریان الکتریکی در صنعت برق
| دسته بندی | کارآموزی |
| بازدید ها | 0 |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 274 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 60 |
گزارش کاراموزی جریان الکتریکی در صنعت برق در 60 صفحه ورد قابل ویرایش
فهرست
عنوان صفحه
جریان الکتریکی 1
تاریخچه برق و الکتریسته 2
مشخصات جریان الکتریکی 2
سرعت رانش 4
چگالی جریان الکتریکی 4
اشکال مختلف جریان الکتریکی 5
اندازه گیری جریان الکتریکی 6
قانون اهم 7
آمپر متر چیست؟ 9
طرز کار آمپر متر 10
بکار بردن آمپر متر 12
مقاومت 14
تولید 16
تعاریف الکتریکی 17
تاریخچه تولید جریان الکتریسته 19
منابع انرژی اولیه بکار رفته در تولید برق 22
اتصال کوتاه برقی 24
برق اضطراری 26
انتقال توان الکتریکی 28
ورودی شبکه برق 29
خروجی شبکه 30
تولید 32
ژنراتور برقی(الکتریکی) 36
دیناموی گرام 38
مولدهای جریان مستقیم 42
ماشین های الکتریکی جریان مستقیم 43
جریان متناوب 44
توزیع برق و تغذیه خانگی 45
فرکانسهای AC در کشورها 49
تولید برق 55
لرزش دیوارها هم برق تولید می کند 66
نتیجه گیری 68
منابع 69
جریان الکتریکی در برق
جریان الکتریکی در برق ، جریان سرعت عبور الکترونها در یک سیم مسی یا جسم رسانا است. جریان قراردادی در تاریخ علم الکتریسته ابتدا به صورت عبور بارهای مثبت تعریف شد. هر چند امروزه می‌دانیم که در صورت داشتن رسانای فلزی ، جریان الکتریسته ناشی از عبور بارهای منفی ، الکترون ها ، در جهت مخالف است. علیرغم این درک اشتباه ، کماکان تعریف قراردادی جریان تغییری نکرده است. نمادی که عموما برای نشان دادن جریان الکتریکی (میزان باری که در ثانیه از مقطع هادی عبور می‌کند) در مدار بکار می‌رود، I است.
تاریخچه برق و الکتریسیته
تاریخ الکتریسیته به 600 سال قبل از میلاد می‌رسد. در داستانهای میلتوس (Miletus) می‌خوانیم که یک کهربا در اثر مالش کاه را جذب می‌کند. مغناطیس از موقعی شناخته شد که مشاهده گردید، بعضی از سنگها مثل مگنیتیت ، آهن را می‌ربایند. الکتریسیته و مغناطیس ، در ابتدا جداگانه توسعه پیدا کردند، تا این که در سال 1825 اورستد (Orested) رابطه‌ای بین آنها مشاهده کرد. بدین ترتیب اگر جریانی از سیم بگذرد می‌تواند یک جسم مغناطیسی را تحت تأثیر قرار دهد. بعدها فاراده کشف کرد که الکتریسیته و مغناطیس جدا از هم نیستند و در مبحث الکترومغناطیس قرار میگیرد.
مشخصات جریان الکتریکی
از نظر تاریخی نماد جریان I ، از کلمه آلمانی Intensit که به معنی شدت است، گرفته شده است. واحد جریان الکتریکی در دستگاه SI ، آمپر است. به همین علت بعضی اوقات جریان الکتریکی بطور غیر رسمی و به دلیل همانندی با واژه ولتاژ ، آمپراژ خوانده می‌شود. اما مهندسین از این گونه استفاده ناشیانه ، ناراضی هستند.
آیا شدت جریان در نقاط مختلف هادی متفاوت است؟
شدت جریان در هر سطح مقطع از هادی مقدار ثابتی است و بستگی به مساحت مقطع ندارد. مانند این که مقدار آبی که در هر سطح مقطع از لوله عبور می‌کند، همواره در واحد زمان همه جا مساوی است، حتی اگر سطح مقطعها مختلف باشد. ثابت بودن جریان الکتریسیته از این امر ناشی می‌شود که بار الکتریکی در هادی حفظ می‌شود. در هیچ نقطه‌ای بار الکتریکی نمی‌تواند روی هم متراکم شود و یا از هادی بیرون
ریخته شود. به عبارت دیگر در هادی چشمه یا چاهی برای بار الکتریکی وجود ندارد.
سرعت رانش
میدان الکتریکی که بر روی الکترونهای هادی اثر می‌کند، هیچ گونه شتاب برآیندی ایجاد نمی‌کند. چون الکترون ها پیوسته با یونهای هادی برخورد می‌کنند. لذا انرژی حاصل از شتاب الکترونها به انرژی نوسانی شبکه تبدیل می‌شود و الکترونها سرعت جریان متوسط ثابتی (سرعت رانش) در راستای خلاف جهت میدان الکتریکی بدست می‌آورند.
چگالی جریان الکتریکی
جریان I یک مشخصه برای اجسام رسانا است و مانند جرم ، حجم و ... یک کمیت کلی محسوب می‌شود. در حالی که کمیت ویژه دانستیه یا چگالی جریان j است که یک کمیت برداری است و همواره منسوب به یک نقطه از هادی می‌باشد. در صورتی که جریان الکتریسیته در سطح مقطع یک هادی بطور یکنواخت جاری باشد، چگالی جریان برای تمام نقاط این مقطع برابر j = I/A است. در این رابطه A مساحت سطح مقطع است. بردار j در هر نقطه به طرفی که بار الکتریکی مثبت در آن نقطه حرکت می‌کند، متوجه است و بدین ترتیب یک الکترون در آن نقطه در جهت j حرکت خواهد کرد.
اشکال مختلف جریان الکتریکی
در هادیهای فلزی ، مانند سیمها ، جریان ناشی از عبور الکترونها است، اما این امر در مورد اکثر هادیهای غیر فلزی صادق نیست. جریان الکتریکی در الکترون ها ، عبور اتمهای باردار شده به صورت الکتریکی (یونها) است، که در هر دو نوع مثبت و منفی وجود دارند. برای مثال، یک پیل الکتروشیمیایی ممکن است با آب نمک (یک محلول از کلرید سدیم) در یک طرف غشا و آب خالص در طرف دیگر ساخته شود. غشا به یونهای مثبت سدیم اجازه عبور میدهد، اما به یونهای منفی کلر این اجازه را نمی‌دهد. بنابراین یک جریان خالص ایجاد می‌شود.
جریان الکتریکی در پلاسما عبور الکترونها ، مانند یونهای مثبت و منفی است. در آب یخ زده و در برخی از الکترولیتهای جامد ، عبور پروتون ها ، جریان الکتریکی را ایجاد می‌کند. نمونه‌هایی هم وجود دارد که علیرغم اینکه در آنها ، الکترونها بارهایی هستند که از نظر فیزیکی حرکت می‌کنند، اما تصور جریان مانند 'حفره‌های (نقاطی که برای خنثی شدن از نظر الکتریکی نیاز به یک الکترون دارند) مثبت متحرک ، قابل فهم تر است. این شرایطی است که در یک نیم هادی نوع p وجود دارد.
تاریخچه تولید جریان الکتریسیته
در تاریخ 1800 م در پی یک اختلاف حرفه ای بر سر واکنش گالوانیکی که از سوی لوییجی گالوانی حمایت می شد، الساندور ولتا پیل ولتایی خود را که مقدمه ابداع باتری بود، اختراع کرد که این پیل جریان الکتریکی پایداری را ایجاد می کرد. ولتا کشف کرده بود که موثرترین جفت فلز متفاوتی که جریان الکتریسته ایجاد می کنند، روی و نقره اند.
در دهه 1800 م کنگره بین المللی الکتریکی که الان به نام کمیسیون بین المللی الکترونیکی (IEC) معروف است، ولت را برای نیروی الکتروموتیو تصویب کرد. ولت به صورت اختلاف پتانسیل یک هادی وقتی که یک جریان یک آمپر توان یک وات را ایجاد می کند، تعریف شد.
تولید الکتریسته
تولید و توزیع الکتریسیته اغلب در دستان بخش خصوصی یا دولتی که خدمات رفاهی عمومی را در اختیار دارند، بوده است. در سالهای اخیر برخی دولت ها به عنوان بخشی از حرکتی برای اعمال فشار بازار به حقوق انحصاری، شروع به خصوصی سازی یا شرکتی کردن این خدمات رفاهی کرده اند. بازار الکتریسیته نیوزیلند مثالی از این نوع است. تقاضای الکتریسیته را می توان به دو صورت ارضاء کرد. روش اول که تا کنون برای خدمات رفاهی به کار می رفته است، ساختن پروژه های بزرگ تولید و ارسال الکتریسیته لازم به اقتصادهای سوختی در حال رشد، است. بسیاری از این پروژه ها دارای تاثیرات زیست محیطی نامطلوب نظیر آلودگی هوا یا آلودگی تشعشعی و آب گرفتگی بخش وسیعی از زمین، هستند. تولید پراکنده به عنوان روش جدیدی (روش دوم) برای برطرف کردن تقاضای الکتریکی، در نزدیکی مصرف کننده ها شناخته شده است. پروژه های کوچک تر پراکنده دارای خصوصیات زیر هستند:
ـ حفاظت در برابر خاموشی های برق ناشی از متوقف کردن نیروگاه های غیر متمرکز یا خطوط انتقال به منظور تعمیر، فریب بازار یا توقفهای اضطراری.
ـ کاهش آلودگی.
ـ اجازه دادن به بازیگران کوچک تر برای ورود به بازارهای انرژی.
روش های تبدیل توان های دیگر به توان الکتریکی
توربین های دوار که به ژنراتورهای الکتریکی متصل شده اند، اکثر الکتریسیته تجاری موجود را تولید می کنند. توربین ها عموماً توسط بخار، آب، باد یا دیگر مایعات به عنوان یک واسطه حامل انرژی، گردانده می شوند. پیل های سوختی که برای تولید الکتریسیته از مواد شیمیایی مختلفی استفاده می کنند، توسط برخی از مردم مناسب ترین منبع برق برای بلند مدت شناخته می شوند، خصوصاً اگر بتوان از هیدروژن به عنوان ماده تغذیه در این پیل ها استفاده کرد. اما به هرحال هیدروژن معمولاً تنها یک حامل انرژی است و بایستی توسط منابع توان دیگری ایجاد شود. ژنراتورهای کوچک قابل حمل نیز عموماً توسط موتورهای دیزل کار می کنند که خصوصاً در کشتی ها، مکان های مسکونی دور افتاده و برق اضظطراری استفاده می شوند.
منابع انرژی اولیه، بکار رفته در تولید برق
جهان امروز برای تولید انرژی بر زغال سنگ و گاز طبیعی تکیه می کند. هزینه های بالای مورد نیاز برای انرژی هسته ای و ترس از خطرات این انرژی، از دهه 1970م جلوی تاسیس نیروگاه های جدید هسته ای را در آمریکای شمالی گرفته است. توربین های بخار را می توان توسط بخارهای ناشی از منابع زمین گرمایی، انرژی خورشیدی، مایعات، سوخت های فسیلی گازی و جامد، به راه انداخت. راکتورهای هسته ای از انرژی ناشی از شکافت اورانیوم یا پلوتونیوم رادیواکتیو برای تولید آزمایش‌های مربوط به گرما استفاده می کنند. این راکتورها اغلب از دو مدار بخار اولیه و ثانویه تشکیل شده تا یک لایه حفاظتی اضافی را بین محل قرار گرفتن سوخت هسته ای و اتاق ژنراتور قرار دهد. نیروگاه های برق آبی از آبی که مستقیماً از توربین ها عبور می کند، برای راه اندازی ژنراتورها استفاده می کنند. کنترل جزر و مد از نیروی ماه بر روی بدنه آب دریاها برای گرداندن یک توربین استفاده می کنند. ژنراتورهای بادی از باد برای گرداندن توربین هایی که با یک ژنراتور مرتبط اند، استفاده می کنند. یروگاه برق آبی ذخیره شده با پمپ برای هم سطح کردن تقاضاها روی یک شبکه برق به کار می رود. تولید الکتریسیته توسط هم جوشی آزمایش‌های مربوط به گرما هسته ای به عنوان راه حلی ممکن برای تولید الکتریسیته پیشنهاد شده است. در حال حاضر برخی موانع فنی و مسایل زیست محیطی در مسیر این راه وجود دارد که اگر برطرف شوند هم جوشی، یک منبع انرژی الکتریکی نسبتاً تمیز و بی خطر را تامین خواهد کرد. پیش بینی می شود که یک راکتور آزمایشی بزرگ «ITER) در سال 2005-2006 شروع به کار کند.
تصویر
اولین ژنراتور هیدروالکتریک بزرگ در آبشار نیاگارای ایالات متحده (که تحت دیدگاه فنی ساخته و نصب شده بود) نصب شد و از طریق خطوط انتقال، الکتریسیته را برای بوفالو، نیویورک فراهم ساخت.
تلفات
به منظور کاهش درصد تلفات توان لازم است که الکتریسیته را در ولتاژهای بالا انتقال دهیم. هرچه که ولتاژ بالاتر باشد جریان کمتر خواهد بود که این امر اندازه ی کابل مورد نیاز و میزان انرژی تلف شده را کاهش می دهد. انتقال در طول خطوط بلند معمولاً در ولتاژهای 100 کیلو ولت و بالاتر صورت می گیرد. تلفات انتقال و توزیع در ایالات متحده در سال 2003م 2/7 و در انگلستان در سال 1998م 4/7 درصد تخمین زده شده است. وقتی لازم است که توان را در طول خطوط بسیار بلند انتقال دهیم، استفاده از جریان مستقیم برای انتقال، به جای جریان متناوب موثرتر ( و بنابراین اقتصادی تر) است. به دلیل اینکه این امر نیازمند هزینه کردن پول بسیار زیادی بر روی مبدل های توان AC/DC است، از این روش تنها در هنگام انتقال مقادیر بسیار زیاد توان در طول خطوط بسیار بلند یا برای موقعیت های خاص، نظیر یک کابل زیر دریا انجام می شود. همچنین به دلیل طبیعت بارهایی که به شبکه وصل می شوند، توان از بین می رود؛ این تلفات با نام ضریب توان بیان می شود. اگر ضریب توان کم باشد بخش زیادی از توان هدر می رود. شرکت های بهره بردار تلاش شایان توجهی را برای حفظ یک ضریب توان خوب صرف می کنند.
گزارش کاراموزی در آزمایشگاه الکتریکی
| دسته بندی | کارآموزی |
| بازدید ها | 0 |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 58 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 13 |
گزارش کاراموزی در آزمایشگاه الکتریکی در 13 صفحه ورد قابل ویرایش
آزمایش شماره :1
موضوع آزمایش: بررسی قانون اهم ، قوانین ولتاژها وجریانهای کرشهف ، قوانین تقسیم ولتاژوتقسیم جریان
1-1: بررسی قانون اهم
مدارشکل 1-1 را روی برد بسته وبا تغییر منبع ولتاژ مطابق جدول زیر جریان را توسط آمپرمتر اندازه گیری کرده و در جدول یادداشت کنید. منحنیتغییرات جریان بر حسب ولتاژ را رسم کنید.
روش آزمایش:
مقاومت یک کیلو اهم را درمدار قرار میدهیم و در ولتاژهای 1 تا 10 امتحان می کنیم که جریان آن را روی آمپرمتر به دست می آوریم.
:2-1 بررسی تقسیم ولتاژ و ولتاژ کرشهف ((KVL
مدار شکل2-1 را ببندید.ولتاژ دو سر هر یک از مقاومت ها را توسط ولتمتر اندازه گیری نمایید و در جدول یادداشت کنید . سپس افت ولتاژ هر یک از مقاومت ها را با افت ولتاژ بدست آمده از قانون تقسیم ولتاژ مقاومت های سری مقایسه نموده و قانون ولتاز کرشهف را تحقیق نمایید.
:3-1 بررسی تقسیم جریان در شاخه های موازی و قانون جریان کرشهف((KCL
مدار شکل 3-1 را ببینید . جریان هر کدام از مقاومت ها را توسط آمپر متر اندازه گیری نمایید و در جدول یادداشت کنید . سپس جریان هر یک ازمقاومت ها را با جریان بدست آمده از قانون تقسیم جریان مقاومت های موازی مقایسه نموده و قانون جریان کرشهف را تحقیق نمایید.
آزمایش شماره :3
موضوع آزمایش:بررسی قانون جمع آثار و قضیه انتقال حداکثر توان
:1-3بررسی قانون جمع آثار
مدار شکل 1-3 را ببندید و جریان های را اندازه گرفته و یادداشت نمایید . سپس یک بار منبع ولتاژ 5ولتی را از مدار خادج کرده و جریان های را اندازه گیری نمایید . و بار دیگر منبع ولتاژ 10ولتی را از مدار خارج کرده و جریان های را دوباره اندازه گیری کرده و در جدول یادداشت نمایید . در مورد قضیه جمع آثار تحقیق نمایید .
3 قضیه انتقال حداکثر توان
مدار شکل 2-3را ببندید. با تغییر پتانسیومتر جریان و ولتاژ مقاومت بار را اندازه گیری کنید و در جدول یادداشت نمایید(مقدار مقاومت های پتانسیومتر را حول مقاومت تونن تنظیم کنید ، برای اینکار با چرخش اهرم پتانسیومتر مقدار آنرا در بیرون مدار تنظیم و سپس در مدار قرار دهید).مقدار مقاومت پتانسیو را از تقسیم ولتاژ به جریان آن، بدست آورید.مقدار مقاومتی از پتانسیومتر که به ازای آن توان جذب شده به بیشترین مقدار رسیده است را بیابید.برای اینکار هم می توانید از طریق محاسبه آنرا بدست آورید و هم از روی منحنی و نقطه ای که توان حداکثر شده ، استفاده کرد.
آزمایش شماره :4
موضوع: بررسی سلف در جریان مستقیم و متناوب
:1-4ببسی سلف در جریان مستقیم
مدار شکل 1-5را ببندید. توسط مولتیمتر جریان های تا و ولتاژهای تا را اندازه گیری و در جدول زیر یادداشت نمایید سپس سلف را از مدار خارج کرده (آنرا با یک مدار اتصال کوتاه جایگزین کنید)و ولتاژها و جریان های فوق را دوباره اندازه گیری کنید و در جدول یادداشت نمایید.حضور یا عدم حضور سلف های در مدار های فوق چه تاثیری در مقادیر فوق داشته است؟ آیا میتوان سلف را در مدار های DCیک "مدار اتصال کوتاه" دانست؟
گزارش کارآموزی آشنایی با مشخصات کلی الکتریکی پست 63 کیلو ولتی کمال آباد کرج
| دسته بندی | کارآموزی |
| بازدید ها | 0 |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 123 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 194 |
گزارش کارآموزی آشنایی با مشخصات کلی الکتریکی پست 63 کیلو ولتی کمال آباد کرج در 194 صفحه ورد قابل ویرایش
خلاصه گزارش
در این گزارش سعی شده است که با رعایت اختصار گوشه ای از قسمت عظیم و گسترش انتقال الکتریکی تشریح شود .در مقدمه این گزارش آشنایی با مشخصات کلی الکتریکی پست 63 کیلو ولتی کمال آباد کرج آمده است . در بخش نخست گزارش دلایل وجود پستهای فشار قوی و همچنین انواع آنها با توجه به استانداردهای موجود شرح داده شده دربخش دوم گزارش مهمترین و اساسی ترین تجهیزات تشکیسل دهنده پست به تفصیل شرح و بررسی گردیده است . همچنین در مورد رله هایی که محافظت خطوط و ترانسفورماتورها و دیگر تجهیزات مهم یک مجموعه را عهده دارند توضیحاتی داده شده است دربخش بعدی اصول و روشهای بهره برداری بهینه از پستهای فشار قوی بطور اعم شرح داده شده است که این توضیحات در جهت بهره وری بیشتر و همچنین راندمان بالاتر و جلوگیری از بروز هر گونه خطر و یا اشال احتمالی به کلیه دست اندرکاران یک پست فشار قوی توصیه می شود . بخش بعدی مربوط به شرح و توضیح اشکالات احتمالی که ممکن است در پست 63کمال آباد بروز کند و همچنین شرح کارهایی که برای رفع این عیوب باید انجام شود . بخش آخر نیز مربوط به نحوة بهره برداری از مدارهای اینترلاک پست 63 کمال آباد می باشد که در آن نحوه برق دار کردن خط با در نظر گرفتن کلیه اصول فنی برای جلوگیری از بروز هر گونه نارسایی در سیستم و شبکه شرح گردیده است .
مقدمه
پست 63 کمال آباد در غرب تهران در 50 کیلومتری تهران واقع در کرج قرار دارد . پست توسط 4 ترانس اصلی التا ساخت آلمان هر یک بقدرت نامی 15MVA تغذیه می شود دارای 4 ترانس داخلی ساخت UNELEC هر یک بقدرت نامی 100KVA با گروه برداری PYNU یا پست تبدیل ولتاژ نامی 20/0.4KV با نسبت تبدیل ( جریان نامی )2.88/144.3,A می‌باشد .
و دارای ترانسفورماتور ولتاژ 63 کیلو ولت P.T خطوط سازنده کارخانه SPANNUN GSWANPLER می باشد با قدرت 250,VA و کلاس 0.5 می باشد . دارای دوبی ورودی63 از طریق پست 23 کیلو ولتی کمال آباد به فاصله 2 کیلومتری از پست به کدهای 606,605 و یک بی خروجی به پست اختصاصی بی‌سیم واقع در 1 کیلومتری پست که در مواقع مانور از این خط استفاده می شود . و در حال حاضر 12 خط خروجی به شرح ذیل می باشد:
ماهواره 20kv نان شهر 20kv بوستان 20kv
عرب آباد // استناد // فرهنگ //
پدم // قزوین // مردآباد //
علومی // زندان // پارک شهر //
هر بی ورودی شامل تجهیزات زیر می باشد :
1ـ برقگیر 2ـ ترانس ولتاژ 3ـ سکسیونر سرخط ( عمودی ) 4ـ سکسیونر زمین
5ـ ترانس جریان 6ـ بریکر 63 7ـ سکسیونر یا سیار 8ـ سکسیونر ارتباط با سیار 9ـ بریکر 63 10ـ ترانس جریان 11ـ ترانسفورماتور قدرت 12ـ سکسیونر اتصال زمین ترانس 13ـ ترانسفورماتور داخلی 14ـ ترانسفورماتور نوتر
دستگاههای اندازه گیری
این دستگاهها عبارتند از : ولتمتر ، آمپر متر ، واتمتر ، وارمتر ، کنتور اکتیو و راکتیووسازنده‌این‌دستگاههاB.B.Cمی باشد‌و‌دستگاههایشان الکترومغناطیسی می‌باشد .
رله های حفاظت خط
1ـ رله دیستانس اولیه ، ساخت آلمان B.B.C دارای سه زون
2ـ رله رکلوزتیک ( دوباره وصل کن ) ، ساخت آلمان B.B.C
3ـ رله جریان زیاد ، ساخت آلمان B.B.C
رله های حفاظتی خط 20c
1ـ رله اضافه جریان
2ـ رله اتصال زمین
ضمناً کلیه اتفاقات در پست توسط دستگاه ثبت می گردد و در حادثه ای که درخطهای خروجی رخ دهد توسط مودم ارسال و ثبت می گردد .
مشخصات باطریهای 127v
پست شامل 2 دسته باطری با مشخصات زیر می باشد که توسط دو دستگاه باتری شارژ که سازنده کشور آن آلمان غربی می باشد ، شارژ می شود .
این باطری از نوع باتری اسیدی و تهویه اش توسط فن انجام می شود تعداد هر ست آن 10 عدد است که هر کدام 12 ولت و 40 آمپر می باشد .
مشخصات باطریهای D.c 48v
همچنین این پست دارای یکدست باطری 48v است که توسط یک ست باطری شارژ 48v است که با Type 48 ساخت آلمان می باشد . مشخصات این باطری 48v به قرار زیر است از نوع اسیدی ظرفیت باطری آن 200 Ah و تعداد آن 4 عدد ولتاژ هر باطری 12V است .
1) مبانی و تعاریف مربوط به پست فشار قوی
با توجه به اینکه قدرت تولیدی نیروگاههای بزرگ تماماً در محل مصرف نخواهد شد به منظور انتقال انرژی تولید شده از محل تولید به مکانهای دیگر ، نیاز به انتقال انرژی توسط هادیهای الکتریکی می باشد . با توجه به اینکه ولتاژ خروجی ژنراتورها در ایران حداکثر20KV می باشد با توجه به قدرت تولیدی کل این نیروگاه ( مثلاً نیروگاه نکاء :440MW ) جریان انتقالی خیلی زیاد خواهد بود و دراین صورت سطح مقطع هادی مورد نیاز و افت ولتاژ و توان انتقالی خیلی زیاد خواهد بود .
بطور خلاصه می توان گفت از آنجاییکه انرژی الکتریکی بصورت متمرکز و به توسط نیروگاههای بزرگ با قدرت خیلی زیاد تولید می گردد و محل احداث این نیروگاهها بر حسب نوع نیروگاه ( آبی ، بخاری ، هسته ای ) از مراکز مصرف فاصلة زیادی دارند لذا انتقال این انرژی در فواصل زیاد با افت ولتاژ و تلفات خط غیر قابل قبول همراه می باشد . هرگاه این انرژی با سطح ولتاژ بالاتری منتقل گردد طبق رابطة : مقدار جریان‌الکتریکی که با ولتاژ مسبت عکس دارد کاهش می یابد در نتیجه مطابق روابط زیر افت ولتاژ و تلفات قدرت در طول خط کاهش می یابد :
امپدانس هادی :V=ZI ( Z ) : افت ولتاژ
مقاومت هادی : P= RI (R) : تلفات قدرت
از طرفی درخطوط انتقال فشار قوی ، بخاطر اندوکتیویته زیاد ، جریان کور زیادی وجود دارد که خود باعث تلفات زیاد حرارت می شود :
معمولاً تلفات را از نیروگاه تا مصرف کننده حدوداً 10% در نظر می گیرند و ای مقدار قابل نلاحظه می باشد مثلاً برای انتقال 500MW نیرو حدوداً 50MW آن تلف می شود .
بنابراین با کاهش جریان می توان سطح مقطع هادی را نیز کاهش داده و از این راه هزینه خط انتقال را کم نمود ولی از طرفی بالا رفتن ولتاژ نیز مستلزم عایق بندی بیشتر و استفاده از دکلهایی با ارتفاع بلندتر بمنظور رعایت فواصل مجاز با زمین و همچنین فاصله فازها از همدیگر می باشد و این موضوع بر هزینه احداث خط انتقال می افزاید .پس با توضیحات فوق روشن می گردد که میزان افزایش ولتاژ نیز حدی دارد و بالا بردن بیش از حد ولتاژ نیز عملاً مقرون به صرفه نخواهد بود بنابراین بمنظور انتخاب ولتاژ مناسب جهت انتقال میزان معینی انرژی الکتریکی به فاصله معینی می بایست محاسبات اقتصادی کامل انجام شده و مناسب ترین و اقتصادی ترین ولتاژ انتخاب گردد .
معمولاً در انتخاب ولتاژ انتقال موارد زیر مورد توجه و اهمیت قرار می گیرد :
1ـ ولتاژ خطوط مشابهی که قبلاً در شبکه و حوالی خط مورد نظر وجود داشته است .
2ـ طول خط
3ـ قدرت مورد نظر که می بایست انتقال داده شود .
4ـ افت ولتاژ و افت قدرت
3ـ1ـ3) انواع شینه بندی :
شینه ها بطور کلی به دونوع تقسیم می شوند : شین ساده و شین مرکب
الف ـ3ـ1ـ1) شینه بندی ساده :
شین ساده ، ساده ترین نوع جمع و پخش انرژی است در شینه بندی ساده به ازای هر فاز یک شین وجود دارد ( در شبکه سه فاز ، سه شین )
در این شینه بندی تقسیم برق با همان ولتاژ ژنراتور صورت گرفته است و هر یک از ژنراتورها و خطوط انتقال دارای دیژنکتور مخصوص بخود می باشد . در دو طرف کند شین 60kv نیز جهت انتقال به راه دور در نظر گرفته شده است . هنگامیکه ژنراتورها با تمام بار کار می کنند سکسیونر های طولی باز بوده و هر دسته از مولد ها مصرف کننده های خود را به طور مستقل تغذیه می کنند در هنگام بروز اتصالی جریان اتصال کوتاه نصف حالتی است که سکسیونرهای طولی بسته هستند و ژنراتورها موازی کار می کنند . در مواقعی هم که بار کم باشد با بستن سکسیونرهای ( وصل) طولی می توان ژنراتورهای اضافی را زا مدار خارج کرد پس در قطع شین توسط سکسیونرهای مقسم شین ، اشکال اول حل می شود ( با توجه به سیستم مشروحه فوق ) و برای حل مشکل دوم باید برای برقراری ارتباط بین شین ها از دیژنکتور استفاده کرد .
ب) قطع طولی شین بوسیله دیژنکتور :
همانطور که گفته شد برای رفع اشکال دوم در شینه بندی ساده در تقسیم شین از دیژنکتور استفاده می شود تا در هنگام بروز اتصالی در شین باعث قطع تمام ژنراتورها نمی شود . همچنین برای ارتباط طولی بین شین ها لزومی به بی بار کردن شین نمی باشد . این نوع دیژنکتورها به باس سکشن (Bus section) معروف
می باشد .
ب ـ 3ـ1ـ3) شینه بندی چند تایی یا مرکب :
نوع دوم شینه بندی ، شینه بندی مرکب می باشد . برای برطرف کردن معایب مربوط به شین ساده تز شین مرکی استفاده می شود . ساده ترین ومتداولترین گونه شین مرکب باسبار دوبل می باشد . در سیستم باسبار دوبل ( دوشین بازای هر فاز ) معمولاً یک شین زیر بار است و شین دیگر به عنوان رزرو بکار گرفته می شود . ارتباط ورودی و خروجی با هر یک از شین ها به کمک یک سکسیونر برقرار می گردد . لذا در حالت کار عادی شبکه ، نیمی از سکسیونرها باز و نیم دیگر بسته هستند باید توجه داشت که تعویض بار از یک شین به شین دیگر از طریق قطع و وصل سکسیونرها می‌بایست بدون بار انجام گیرد . لذا موقع تبدیل بار از یک شین به شین دیگر باید کاملاً مطمئن بود که شین تازه وارد با وصل کردن اولین سکسیونر جریان نمی کشد . به همین دلیل است که در سیستم شین دوبل ، ارتباط دو شین بوسیله یک کلید قدرت بنام کلید کوپلاژ ( کوپلاژ ارزی ) یا Bus coupler انجام میگیرد .
ترتیب کار بدین گونه است که برای تبدیل بار از یک شین به شین دیگر ابتدا کلید کوپلاژ بسته شده و دو باسبار هم پتانسیل می گردند و سپس سکسیونرهای باز را بسته و پس از آن سکسیونرهای بسته را باز می نماییم و در پایان کار کلید کوپلاژ را نیز باز می کنیم و با بکار بردن این روش هیچکدام از سکسیونرها زیر با قطع و وصل نمی شوند استفاده از سیستم شین دوبل و کلید کوپلاژ قسمت بیشتر معایب شین ساده را برطرف نموده و امکان تمیز کردن تأسیسات و گرفتن انشعاب جدید آنرا بدون قطع برق تمام یا قسمتی از پست میسر می سازد لکن برای تعمیر یا سرویس دیژنکتورها راهی جز قطع برق وجود ندارد . از اینرو برای رفع این نقیصه با استفاده از سکسیونر موازی با هر یک ازدیژنکتورها می توان اقدام کرد. هر دیژنکتور . دو سکسیونر وجود دارد . وجود این سکسیونر ها به این خاطر است که هرگاه بخواهیم دیژنکتوررا تعمیر یا سرویس بکنیم بطور کامل از شبکه خارج نمائیم البته گاهی در خطوط انتقالی که بصورت باز ( شعاعی ) باشد یک طرف دیژنکتور . سکسیونر نصب می شود . از مزایای این نوع شینه بندی می توان ارزانی و سهولت در بهره برداری را نام برد لکن دارای معایب زیر می باشد :
1ـ تعمیرات بر روی شین بدون قطع بار امکان ندارد .
2ـ توسعه پست بدون قطع بار عملی نمی باشد .
3ـ بروز اتصالی بر روی باسبار باعث قطع کامل برق می شود .
4ـ خراب شدن دیژنکتور یکی از خطوط باعث قطع برق آن خط می گردد .
بطور کلی دو عیب : عدم توانایی انشعاب گیری و جدا نمودن خط و قطع برق
کل باسبار هنگام بروز اتصال کوتاه از معایب مهم شینه بندی ساده می باشد که برای رفع اشکالات فوق مدارات زیر طرح شده است :
2ـ3)کلیدهای فشار قوی
کلیدهای فشار قوی علاوه بر اینکه وسیله ارتباط برقرار کردن بین مولدها و ترانسفورماتورها و مصرف کننده ها و سیستم های انتقال انرژی و جدا کردن آنها از یکدیگر است بلکه حفاظت دستگاهها و وسایل و سیستمهای الکتریکی را در مقابل جریان زیاد . بار زیاد و جریان اتصال زمین را یز بعهده دارد پس غیر از حالات استثنائی باید بتوانند هر نوع جریانی را اعم از جریان کوچک بار سیم ها ( جریان خازنی خطوط ) و یا جریان مغناطیسی ترانسفورماتور بدون بار را تا بزرگترین جریانی که ممکن است در شبکه بوجود آید ( جریان اتصال کوتاه ) از خود عبور دهند . بدون اینکه اثرات حرارتی یا دینامیکی این جریانها خطراتی برای کلید فراهم سازد . در ضمن نوعی از کلیدها ( کلید قدرت ) باید قادر باشند هر نوع جریان با هر شدتی را ( جریانهای عادی و اتصال کوتاه ) درکوتاهترین مدت قطع و وصل نماید و بالاخره کلیدهای فشار قوی باید قادر باشند در حالت قطع ( جدا بودن تیغه ها) هر نوع ولتاژی که بین دو سربز کلید ( دو تیغ باز کلید ) برقرار می شود بدون کوچکترین احتمال ایجاد قوس الکتریکی تحمل کنند .
اگر کلیدی هم مثلاً ارتباط دو شبکه ای را فراهم می سازد که نسبت به هم آسنکرون می باشد در حالت قطع نیز هر دو طرف زیر پتانسیل قرار دارد . همچنین درحالت بسته نیز اولاً باید در مقابل عبور جریان بار و یا حتی جریان اتصال کوتاه ازخود مقاومت قابل ملاحظه ای نشان ندهند درثانی در مقابل اثرات حرارتی و دینامیکی این جریان در یک زمان گسترده و طولانی باید کلیدهای فشار قوی دارای پایداری و ثبات قابل ملاحظه ای باشند . به عبارت دیگر باید کلیدهای فشار قوی از یک استقامت حرارتی ودینامیکی تعیین شده و مورد اطمینانی برخوردار باشند . در ضمن تمام قسمتهای کلیدهای فشار قوی چه در موقع قطع چه در موقع وصل باید کاملاً منسبت به زمین ایزوله و عایق باشند . شبنم و آلودگی های سطحی روی کلید و گازها و بخارات و مایعاتی که از خود کلید متصاعد می شود نیز نباید باعث نقصان بیش از حد مجاز قدرت عایقی قسمتهای مختلف کلید گردد . کلید فشار قوی باید بتواند مدار الکتریکی را زیر ولتاژ نامی ببندد و همچنین باید بتواند مدار الکتریکی را ضمن عبور جریان باز کند دو شرط مذکور مشکلات اصلی کلید های فشار قوی می باشد و ساختمان و مکانیسم قطع و وصل کلیدهای فشار قوی بر همین اساس می باشد . در ضمن کلیدی که دو شرط نامبرده را یکجا داشته باشد از لحاظ اقتصادی نقرون به صرفه نیست . با توجه به مطالب گفته فوق کلیدهای خاصی با شرایط مخصوص و محدودی طرح و ساخته می شوند که عبارتند از :
1ـ قطع کننده یا سکسیونر
وسیله ایست برای ارتباط دستگاهها و سیستمهای برقی و اصولاً در جائی بکار برده می شود که بدون ولتاژ کردن آن قسمت مورد نظر باشد و این کار نباید باعث قطع جریان یا برقراری جریان گردد . به عبارت دیگر قطع و وصل سکسیونر باید بدون ایجاد جرقه انجام گیرد .
2ـ کلید بار
کلیدیست که می تواند جریانهای کم و جریانهای بار و حتی چند برابر کوچکی از جریان نامی را نیز قطع کند و مورد استعمال آن در کلید موتوری و در انشعابهای کوچک و کم ارزش است . همچنین باید در هنگام عبور جریان اتصال کوتاه نباید باعث قطع مدار گردد . اگر این کلید در حالت قطع دارای قدرت عایقی بسیار خوب هم باشد و جریان خزنده و سطحی نیز با زمین نداشته باشد به آن کلید قطع بار یا سکسیونر قابل قطع زیر بار گفته می شود .
3ـ کلید قدرت
این کلید قادر است مدار الکتریکی را درضمن عبور هر نوع وهر شدت جریانی قطع و هر شبکه اتصالی شده را به مولد برق وصل کند .این کلید محدودیت جریانی ندارد و برای بزرگترین جریانهای اتصال کوتاه ساخته می شود و باید بتواند در مدارهای کاملاً اندوکتیو نیز بخوبی عمل کند .
اکنون پس از آشنایی مختصر با انواع کلیدهای فشار قوی و قبل از پرداختن به ساختمان داخلی و نحوه عملکرد انواع مختلف کلیدها ، قطع و وصل مدارات مختلف را مورد بررسی قرار می دهیم به ایندلیل است که قطع کامل جریان توسط کلید قدرت ، تنها بستگی به عوامل فیزیکی و مکانیکی کلید ندارد بلکه بیشتر بستگی به نوع و فرم جریان دارد برای اینکه بتوان این بررسی را به سادگی انجام داد تأثیر نوع گذشت جریان I(t) را روی دوام جرقه بین دو تیغه با دو قطب کلید مشخص کرد :
فرض می کنیم
الف ـ اختلاف سطح بین دو قطب کلید در حال جرقه کوچکتر از اختلاف سطحی باشد که باعث عبور جریان می شود اختلاف سطح بین دو قطب کلید در حال جرقه را به اختصار ولتاژ جرقه یا ولتاژ جرقه و اختلاف سطح که باعث عبور جریان می شود . ولتاژ جریان رسان می نامیم .
ب ـ بفرض اینکه جرقه خاموش شود این خاموشی و قطع جرقههمیشه در ضمن عبور جریان متناوب از صفر صورت می گیرد بدین جهت چون هیچگاه امکان ندارد در موقعی که جریان دارای شدتی غیر از صفر است غفلتاً صفر و یا بالاجبار قطع شود لذا قطع جریان باعث ازدیاد اختلاف سطح در مدار ، که اغلب اندوکتیو است نمی گردد در ضمن با قبول فرض (الف) جریانی که درضمن جرقه از کلید می گذرد نسبت به جریان مدار بسته قبل از شروع جرقه ، تغییر شکل پیدا می کند .
با قبول دو اصل فوق نی توان گفت که اگر جدا شدن کنتاکتهای کلید در زمانی ایجاد شود که جریان دارای شدتی غیر از صفر است جریان بدون تغییر شکل یافتن و بدون توجه به باز شدن کلید تا لحظه ای که طبق تغییرات طبیعی و عادی و نوسانی خودش به صفر نرسیده است به مسیر خود ادامه میدهد . در لحظه گذشت جریان از صفر ، جریان قطع و قویی خاموش می شود و اگر از این لحظه به بعد شرایط لازم برای خاموش ماندن جرقه درکلید فراهم باشد ، جرقه دیگر برنمی گردد . با این مقدمه که در مورد قطع مدارات گفته شد به بررسی عوامل قطع مدارات مختلف می پردازیم :