تحقیق در مورد شبکه و خطوط انتقال انرژی الکتریکی

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه: 27

شبکه و خطوط انتقال

هر سیستم انرژی الکتریکی از سه قسمت تشکیل شده است که عبارتند از :

1 ـ مرکز تولید نیرو یا نیروگاه

 2 ـ خطوط انتقال

 3ـ شبکه‌های توزیع نیروگاه‌ها به دلایل ایمنی ،اقتصادی و منابع انرژی در مسافت دور از مصرف کننده قرار دارند و بنا به دلایل تلفات خط و افت ولتاژ ،انرژی را ما با سطح ولتاژ بالا انتقال می‌دهیم. و مزایای آن سطح مقطع هادی کاهش پیدا می‌کند در نتیجه وزن سیم مصرفی نیز کاهش پیدا می‌کند. افزایش بیش از حد ولتاژ نیز معایبی را در بر دارد که عبارتند از:

 1ـ افزایش قیمت ترانسها در ابتدا و انتهای خط

 2ـ افزایش بین هادی های خطوط انتقال و در نتیجه بزرگتر شدن دکلها

 3 ـ افزایش تعداد مقره‌های دکلها جهت عایق سازی

 4 ـ افزایش قیمت تجهیزات ولتاژ سطح انتقال 400و230 کیلوولت و ولتاژ سطح فوق توزیع 132 و 63 کیلو ولت و ولتاژ سطح توزیع 20 کیلو ولت و 400 ولت می‌باشد. ولتاژ تحویلی به مصرف کننده های مختلف متناسب با قدرت مورد نیاز آن می‌باشد که در مصارف کم حداکثر تا 3 کیلووات با 220 ولت تکفاز و در مصارف تا 50 کیلو ولت آمپر با 380 ولت سه فاز و در مصارف تا 3 مگا وات برق 20 کیلو ولت سه فاز و در بیشتر از 3 مگا وات با 63 و 132 کیلوولت استفاده می‌شود. شبکه برق : هر گاه به کمک سیم‌کشی چندین مصرف کننده از جریان برق استفاده کنند این سیم کشی را شبکه گویندکه در طراحی شبکه توزیع انرژی باید نکاتی را در نظر گرفت که عبارتند از :

 1ـ تلفات توان الکتریکی کمتر باشد .

 2ـ اطمینان خوبی به نظر حفاظتی داشته باشد.

 3 ـ عیب یابی شبکه سریع باشد.

 4 ـ طرح تا حد امکان ساده باشد

. 5ـ ضریب بهره شبکه بالا باشد.

در احداث خطوط : 1ـ انتخاب سطح ولتاژ انتقال

 2ـ مسیر یابی خط انتقال

 3‌ـ نقشه برداری و تهیه پلان

 4ـ عملیات زمین شناسی

 5ـ طراحی هادی‌های انتقال

 6ـ سیم محافظ هوایی

 7ـ مقره‌ها

 8ـ انتخاب برج و محاسبات بارگذاری

 9ـ نحوه جابجایی فازها در خطوط انتقال

 10ـ فندانسیون برج‌ها

 11ـ زمین کردن برج‌ها الگوریتم جابجائی فاز در شبکه توزیع به منظور بالانس فاز جابجائی فازها در شبکه های توزیع با روشهای سعی وخطا و استادکاری انجام می پذیرد که پردردسر ، وقت گیر و غیر بهینه است . پیدا کردن الگوریتمی برای تعیین نحوه جابجائی فازها به گونه ای که تعادل فاز را به دنبال داشته باشد هدف این پروژه می باشد . ایجاد بالانس فاز در شبکه مهمترین مزیت فنی این پروژه است که کلیه مزایای اقتصادی و فنی سیستم متعادل را شامل می باشد از مهمترین نتایج :

 1- کاهش اتلاف انرژی

 2- کاهش افت ولتاژ

 3- آزاد کردن ظرفیت ترانس طراحی و ساخت کلید قابل قطع زیر بار که دارای رلة جریان وبی متال باشد با استفاده از عناصر نیمه هادی ، الکترونیک صنعتی هرگاه یکی از فازهای خط 20به هر طریق قطع شود ولتاژ ثانویه ترانسفورماتور نامتعادل ودر این هنگام است که به مشترکین شدیدترین صدمه وارد می شود . اگر دستگاهی ساخته شود که درهنگام فالت روی خط هر 3 فاز کت اوت فیوز را باهم قطع کند آنگاه عیب یابی خط بسیار مشکل می شود ولی اگر بتوان دستگاهی بوسیله نیمه هادیها منجمله تریستور – ترایاک و ساخت که هرگونه تغییرات ولتاژ را تشخیص دهد ، می توان از وارد شدن صدمه به مشترکین و همچنین تأسیسات روشنائی معابر و سایر تجهیزات جلوگیری نمود . با وجود این دستگاه دیگر نیازی به کلید اتوماتیک (‌ کلید کل ) که سیستمی مکانیکی دارد نبوده و قطع و وصل بدون هیچ گونه آرک و جرقه ای همراه است و از نظر اقتصادی قیمت این کلید حتی کمتر از کلید اتوماتیک مثلاً 630 آمپر می باشد . از طول عمر بسیار بالا نسبت به کلید اتوماتیک برخوردار بوده ومسئله بسیار مهمتر قطع سه فاز فشار ضعیف زیر بار در صورت قطع یک فاز ویا عدم تقارن فاز که می تواند در فشار متوسط 20  و یا در فشار ضعیف 400 اتفاق بیفتد .

 مزیت دیگر فرمان از راه دور اینگونه کلید ، که می توان به راحتی بوسیلة امواج بی سیم فرمان قطع و وصل کلید را صادر کرد می باشد . ساخت آمپر متر 20به روش نمونه برداری از دمای سیم با این روش می توان از دمای سیم ها نمونه برداری کرد و با قطر سیم که توسط دستگاه اندازه گیری می شود سایز سیم را بدست آورد و سپس با انجام محاسباتی با استفاده از دما و سایز و مقاومت سیم می توان جریان را بدست آورد ساخت این دستگاه ساده تر از آمپرمترهای فعلی است و ارزان تر تمام می شود و از لحاظ اقتصادی به صرفه خواهد بود وسایل تشکیل دهنده خطوط انتقال و توزیع انرژی الکتریکی:

1ـ خط هوایی

 2 ـ پایه‌ها

 3 ـ مقره‌ها

 4 ـ هادی‌ها شبکه‌های هوایی و لوازم آن بر اساس خواص الکتریکی و خواص مکانیکی طراحی می‌گردد.که خواص الکتریکی آن عبارت است از: قادر به انتقال قدرت مورد نیاز باشد.‌ ـ با انتقال یک توان مشخص افت ولتاژ زیاد نباشد ـ عایق بندی برای ولتاژ سیستم مناسب باشد. مشخصات مکانیکی:

نیروی کششی وارد بر سیم‌ها از حد مجاز تجاوز نکند ـ شبکه برای بدترین حالت احتمالی مقاوم باشد ـ علاوه بر ده شرط فوق از لحاظ ایمنی محیط و اشخاص تابع قوانین وزارت نیرو باشد. انواع پایه‌ها: چوبی ـ بتونی‌ ـ فولادی مزایای پایه های چوبی : برای شبکه ‌های فشار ضعیف و متوسط با اسپاین (فاصله متوالی دو پایه) تا حدود 30 تا 100 متر ـ به علت سبکی وزن در مسیرهای ناهموار کوهستانی نصب می‌شود. عیبها: پوسیدگی مخصوصا در مناطق مرطوب ـ نیروی کششی حداکثر تا 300 کیلو گرم مزایای پایه‌های بتونی نسبت به چوبی: عمر پایه‌ها بیشتر است و هزینه نگهداری ندارد ـ برای مناطق مرطوب بهتر از پایه‌های چوبی است .و عیب این پایه‌ها نسبت چوبی :به علت سنگینی هزینه حمل ونقل و نصب آن سخت است.

پایه‌های فولادی: پایه‌های فولادی از جنس فولاد و به صورت نبشی در محل مورد نظر سوار می‌شود.و از جنس گالوانیزه برای جلوگیری از زنگ زدگی. مزایای پایه‌های پولادی نسبت به چوبی: تحت تاثیر عوامل جوی مثل رطوبت قرار نمی‌گیرد ـ استحکام بیشتری دارد .

قابلیت انعطاف بیشتر مزایای پایه‌های فولادی :

 در هر اندازه ای به لحاظ ارتفاع می‌توان آن را ساخت ـ امکان حمل ونقل آن به صورت جزء و سوار کردن پایه‌ها در محل نصب امکان پذیر می‌باشد0 فاصله بین پایه‌ها در شبکه‌های فشار ضعیف بین 30 تا 100 متر و در شبکه فشار متوسط 70 تا 150 متر و از پایه‌های فولادی 250 تا 350 متر انواع هادی‌های الکتریکی: طلای سفید ـ نقره ـ مس ـ آلومینیوم مزایای مس : فراوان و ارزان ـ استحکام مکانیکی خوبی دارد ـ اکسیده نمی‌شود و در خطوط هوایی فشار ضعیف از مس استفاده می‌شود.و در کابلها نیز از مس استفاده می‌شود.

آلومینیوم در مقایسه با مس: هدایت کمتری دارد ـ وزن کمتری دارد ـ استحکام کمتر در شبکه‌های فوق توزیع و فشار قوی از آلومینیوم استفاده می‌شود.

عوامل مهم برای انتخاب سطح مقطع هادی‌ها

 1 ـ شدت جریان عبوری 2ـ افت ولتاژ مجاز مقره : در خطوط انتقال و توزیع، هادی‌های تحت ولتاژ باید به نحوی از برجها ایزوله گردند و برای این کار از مقره‌ها استفاده می‌شود مقره‌ها دو وظیفه عمده دارند:

1 ـ ایزوله کردن هادی‌ها از بدنه دکل یا برج ، باید بدون داشتن جریان نشتی ولتاژ زیادی را ایزوله نماید. 2 ـ تحمل نیروی مکانیکی حاصل از وزن‌ هادی‌ها و نیروهای اعمالی ناشی از رعد و برق انواع مقره‌ها:

1ـ مقره‌های چرخی 2ـ بشقابی 3 ـمقره سوزنی 4ـ مقره اتکایی( پست) 5 ـ مقره مهار 6 ـ مقره با لایه گرافیکی مقره چوبی: در ولتاژ توزیع ( ولتاژ پایین ) مقره بشقابی : در سطح توزیع (مقره‌های تیرهای ابتدایی و انتهایی و زاویه در سطح فشار قوی) مقره سوزنی : در ولتاژهای میانی تا 33 کیلوولت استفاده می‌شود و برای ولتاژهای فشار قوی قابل استفاده نیست مقره اتکائی: داخل پست‌های فشار قوی و تجهیزات را بر روی آنها سوار می‌کنند(مقره‌های پست همان مقره‌های اتکائی هستند) یراق آلات مقره‎ها : رابط گوشتکوبی: رابط گوشتکوبی از فولاد ساخته شده و طبق مشخصایت مربوط بهگرم گالوانیزه گردیده است . دیگر اسامی : گیرنده رکاب ، نر ، توپی چشمی گالوانیزه ، بال آی ، بال چشمی رکاب گیرنده: رکاب گیرنده ، مستقیم شکل ، فولادی ، تماما به صورت گرم گالوانیزه شده است. رکاب از فولاد ساخته شده و مطابق مشخصات مربوط بهگالوانیزه گردیده است. دیگر اسامی  شکل – زنجیر – رکاب گیرنده مستقیم رکاب انتهایی : رکاب انتهایی از فولاد ساخته شده و دارای میله و اشپیل برنزی است. از فولاد منطبق با مشخصات مربوط به ساخته شده و مطابق مشخصات گالوانیزه گردیده است.دیگر اسامی : زنجیر – شَیکل گالوانیزه – رکاب شَکل رکاب پیچیده : رکاب پیچیده فولادی تماما به صورت گرم بر طبق مشخصا مربوط بهگرم گالوانیزه گردیده است. بین میله رکای و انتهای قسمت شکل یک پیچش تدریجی به اندازه 90 درجه وجود دارد. رکاب گوشتکوبی: از فولاد ساخته شده و طبق مشخصات مربوط به گرم گالوانیزه گردیده است دیگر اسامی:

کلویس – بال کلویس قلاب گوشتکوبی : قلاب گوشتکوبی از فولاد ساخته شده و طبق مشخصات مربوط به گرم گالوانیزه گردیده است. گیره انتهایی: گیره انتهایی نوع رکابی ، برای هادی‎های و آلومینیومی به کار برده می‎شود. بدنه گیره آلیاژ آلومینیوم است . نگهدارنده و آداپتور از فولاد ساخته شده‎اند. تمام قسمت‎های آهنی مطابق با مشخصات مربوط به گرم گالوانیزه گردیده است. دیگر اسامی: سیم‎گیر – کلنپ انتهایی – گیره طپانچه‎ای شکل گیره انتهایی برای سیم آلومینیوم و آلومینیوم – فولاد گیره انتهایی برای سیم آلاومینیوم – فولاد ، بدنه از آلومینیوم با قدرت زیاد با دو پیچ  شکل فولادی می‎باشد تمام قسمت‎های آهنی بر طبق مشخصات مربوط به گرم گالوانیزه گردیده است. گیره انتهایی سیم مسی:

گیره انتهایی( مسیر مستقیم ) برای سیم مسی ، از آلیاژ مس مقاوم در مقابل زنگ زدگی ساخته شده و سه پیچ شکل برنزی دارد . میله رکاب انتهای آن از فولاد گالوانیزه می‎باشد. بر طبق مشخصات مربوط به گرم گالوانیزه گردیده است. گیره آویزی: گیره آویزی آلومینیومی نوع رکابی برای کابل‎های و آلومینیومی به کار برده می‎شود بدنه گیره مسی است و معادل  حرارت دیده است. نگهدارنده و آداپتور از فولاد منطبق با ساخته شده‎اند. قسمتهای آهنی منطبق با مشخصات مربوط به گرم گالوانیزه گردیده است. گیره با دو کرپی و نگهدارنده کامل می‎شود. گیره آویزی زاویه:

گیره آویز زاویه‎ای نوع رکابی از فولاد منطبق با مشخصا ساخته شده و مطابق مشخصات  مربوط به گرم گالوانیزه گردیده است. سیم با یک نگهدارنده پیچ T شکل گرفته می‎شود. مادگی چشمی:

مادگی چشمی (بست ارتباط مقره‎های بشقابی ) از فولاد ساخته شده و طبق مشخصاتمربوط بهگرم گالوانیزه گردیده است. دیگر اسامی : رابط گیره آویزی – رابط معمولی گیره انتهایی – ساکت چشمی – کله گاوی – چوپوقی مادگی رکابی: مادگی رکابی از فولاد ساخته شده و طبق مشخصاتمربوط بهگرم گالوانیزه گردیده است. رکاب دارای میله گالوانیزه فولادی مطابق و اشپیل می‎باشد. بازو یا میله جلوبر مقره ( لینک کششی): بازوی جلوبر مقره از فولاد گالوانیزه ساخته شده دارای یک پین فولادی گالوانیزه و یک اشپیل برنجی می‎باشد . طول آن حدود 45 سانتی متر ، قدرت تحمل نیروی مکانیکی آن به دو دسته 7000 و 12000 کیلوگرم نیرویی می‎باشد. از این وسیله برای جلو آورده فاز وسطی دداند 20 کیلوولت استفاده می‎شود. تا بهتر بتوان سیم جمپر آن را مانور داد تا به وسایل دداند نزدیک نشود. بخصوص اگر تیر دداند در زاویه باشد.

جلوبر مقره نوع رکابی از دو نوار فولادی به ابعاد 8 میلیمتر در میلیمتر و طول 450 میلیمتر تشکیل شده که در وسط به هم جوش شده‎اند. در یک انتها دارای رکابی با دهانه 19 میلیمتر و میله‎ای به قطر 16 میلیمتر و اشپیل برنجی است و در انتهای دیگر به فرم زبانه است . در انتهای زبانه‎ای شکل دارای سوراخی به قطر 5/17 میلیمتر می‎باشد. دیگر اسامیک دو شاخه ، پیچ شکل: پیچ شکل به قطر 16 میلیمتر و صول 5/90 میلیمتر که فاصله بین دو پایه آن 4/44 میلیمتر است از فولاد گالوانیزه با قدرت 4225 تا 5000 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع ساخته می‎شود. دارای 4 مهره شش گوش است و فولاد با مشخصات مربوط به تطبیق دارد و بر طبق مشخصات  مربوط به گرم گالوانیزه گردیده است. مهره چشمی بیضی: مهره چشمی بیضی ، برای پیچ به قطر 16 میلیمتر مناسب است. می‎تواند از فولاد مطابق با استاندارد 1115 و یا از میله فولادی منطبق با مشخصات مربوط به ساخته شود. ابعاد و ساخت مهره چشمی با مشخصا مربوط به گرم گالوانیزه گردیده است. صفحه گوشواره‎ای مقره: صفحه گوشواره‎ای مقره (بدون اتصالات) یک صفحه مثلثی شکل به طول 330 میلیمتر و به ضخامت 16 میلیمتر است که برای اتصال دو رشته مقره از نوع بال و ساکت برده می‎شود .و بر طبق مشخصات مربوط به گرم گالوانیزه گردیده است.و حداکثر قدرت آن 15450 کیلوگرم خواهد بود. رابط : رابط، از میله فولادی بقطر 7/12 میلیمتر ساخته شده و مطابق مشخصا  مربوط به گرم گالوانیزه گردیده است. و حداکثر قدرت آن 13600 کیلوگرم می‎باشد. کنسول یا بازو :

 به منظور نگهداری هادی‎ها و مقره‎ها بر روی تیر از کنسول استفاده می‎شود ساخت انواع کنسول با اشکال مختلف امکان پذیر خواهد بود ولی با منظور داشتن موارد ملاحظات اقتصادی و فنی در طرح ساخت آنان می‎توان تجدید نظر کرد .که انواع آن به شرح زیر است: 1ـ کنسول تاجی یا گنبدی در صورت نصب کنسول گنبدی در خطوط 20 کیلوولت هوایی ،ضمن اینکه ستفاده از مقره‎ آویز الزامی خواهد بود با توجه به طرح ساخت این نوع کنسول ، اجرای سیم‎کشی نیاز به دقت و ممارست کافی داشته و تا حدودی نیز مشکل می‎باشد.

 کنسول گنبدی در زوایا و انتهای مسیر (پایه کششی ) خطوط کاربرد ندارد.دادن حالت مثلثی به هادی‎های خطوط (تقارن الکتریکی) و نیز انتخاب اسپنهای طولانی‎تر و عبور از عوارض طبیعی حادث در مسیر با استفاده از این نوع کنسول امکانپذیر خواهد بود . کنسول گنبدی به دلیل داشتن فرم شیب‎دار در آن می‎تواند در مناطق برف خیز مورد استفاده قرار گیرد . در این صورت مشکل یخ‎زدگی مقره‎ها به علت سر خوردن برف و یخ منتفی می‎گردد . ضمنا این کنسول در مواقعی که ضرورت افزایش مجازی طول تیر مد نظر باشد مورد استفاده قرار می‎گیرد . از گونه‎های دیگر کنسول تاجی می‎توان به نوع مقره سوزنی آن اشاره نمود.

این کنسول در مواقع تقاطع خطوط هوایی 20 کیلوولت و یا عبور خط هوایی از خط هوایی(فیدر) دیگر اشاره نمود در این طرح که آرایش به صورت افقی می‎باشد از سه مقره سوزنی به فرم تاج در راس تیر استفاده می‎گردد. 2ـ کنسول جناقی یا کانادائی: نظر به طرح ساخت کنسول کانادایی که اولین بار از جوش دادن دو المان فلزی مورب ،همدیگر مشکل گردیده و به علت داشتن طرح آرایش مثلثی هادی‎ها در آن کاربرد فراوان پیدا نمود . از مزایای کنسول جناقی یا کانادایی حداقل بودن کاربرد پیچ و مهره و اتصال ساده وسریع آن بر روی پایه‎ها می‎باشد . از دیگر مزایای این کنسول سهولت گرفتن انشعاب از خطوط 20 کیلوولت احداث شده با این نوع کنسول خواهد بود که با نصب دو کنسول متقاطع (عمود بر هم) گرفتن انشعاب از خط موجود را به سهولت امکان‎پذیر می‎سازد. حداکثر اسپن خطوط 20 کیلوولت مجهز به کنسول جناقی یا کانادایی با مقره‎عای سوزنی حداکثر 90 متر می‎باشد و در صورت نصب مقره آویز بر آن در اثر وزش باد و یا داشتن زوایا ئر مسیر سیم در محل اتصال به مقره آویز به بدنه کنسول جناقی نزدیک گردیده ، احتمال آرک زدن افزایش پیدا می‎کند . کنسول شکل:

این طرح برای سیم‎کشی خطوط هوایی 20 کیلوولت با سطح مقطع بالاتر از 120 میلیمتر مربع با مقره بشقابی دارای اهمیت می‎باشد زیرا استفاده از سه زنجیر مقره بشقابی (برای سه هادی ، سه فاز ) بر روی یک پایه بتونی توسط آرایش کنسول  امکان پذیر می‎گردد . لذا به علت سهولت نصب سه فاز بر روی یک تیر کاربرد فراوان دارد . در آرایش کنسولشکل به علت وجود نواقص و معایب کنسول‎های جناقی برای آرایش مقره‎های بشقابی که به اختصار به شرح زیر است: الف ـ به علت قرار گرفتن زیر یکدیگر دو هادی واقع شده در یک طرف جناق امکان برخورد فازها به علت پدیده‎های شامل ریزش ناگهانی برف و یخ از یک فاز ونشست و برخواست ناکهانی و دسته‎جمعی پرندگان از روی هادی که باعث ایجاد ارتعاش سیم گردیده در موراد متعدد باعث برخورد فازها و ایجاد فالت نموده است . لذا در این طرح طول اسپن‎ها محدود می‎باشد . این پدیده مخصوصا در سیم‎های با سطح مقطع کم ( سبک) بیشتر به چشم می‎خورد . در طرح کنسول‎هایشکل پایه کششی و یا زاویه که توسط استفاده از کنسول دوبل

 ( استفاده از دو کنسول به صورت پشت به پشت ) و پیچ‎های دو سر رزوه برای ایجاد پایه‎های کششی و زوایا به سهولت اجرا می‎گردد. در اینگونه پایه لازم است به علت وجود چمبرهای هادی‎ها طول آنها با استفاده از دوشاخه‎ای (یا جلوبر ) کوتاه گردید تا از نزدیکی فازها به بدنه فلزی کنسول جلوگیری گردد . ضمنا در مسیرهایی که خطوط هوایی 20 کیلوولت با آرایش کنسول

شکل از مناطق کم تردد و مسیرهایی که از جاده ها عبور نمی‎نماید و امکان لانه‎سازی پرندگان در کنسولهای دوبل وجود دارد لذا ایجاد پایه کششی در این مناطق و استفاده از کرایی آرم‎های 44/2 دوبل کششی بهتر به نظر می‎رسد .

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