الکترونیک و الکترو تکنیک

 

 

     فلسفه وجودی پستهای فشار قوی

 

   پستها یکی از قسمتهای مهم شبکه انتقال و توزیع انرژی الکتریکی می باشند ، زیرا وقتی که بخواهیم انرژی الکتریکی را از یک نقطه به نقطه دیگر انتقال دهیم ، برای جلوگیری از افت ولتاژ ، بایستی به طریقی ولتاژ تولیدی ژنراتورها را بالا برده و سپس آنرا انتقال داده تا به مقصد مورد نظر برسانیم و در آنجا دوباره ولتاژهای بالا را توسط ترانسفورماتورهای کاهنده پایین آورده تا جهت توزیع آماده نماییم . کاهش و افزایش ولتاژ در پستهای انتقال و توزیع صورت می گیرد .

 

  ترانسفورماتور قدرت

 

   ترانسفورماتور قدرت وسیله ای است که برای تبدیل کمیت های ولتاژ و جریان الکتریکی متناوب بکار می رود . ترانسفورماتور با جریان DC کار نمی کند بلکه ولتاژ جریان متناوب را با همان فرکانس و متفاوت از لحاظ مقدار تبدیل می نماید . بعبارت دیگر یک وسیله الکترومغناطیسی استاتیک یا ساکن است که می تواند انرژی جریان متناوب را از یک مدار به مدار دیگر فقط با حفظ اندازه فرکانس انتقال دهد ، بطوریکه انرژی با ولتاژ پايين را تبدیل به همان انرژی با ولتاژ بالاتر ( ترانس افزاینده ) نماید. نظر به تساوی انرژی (قدرت الکتریکی) در طرفین ترانسفورماتور با افزایش ولتاژ در یک طرف ترانسفورماتور در آن طرف جریان کاهش می یابد ، بطوریکه اگر از تلفات صرف نظر کنیم حاصلضرب ولتاژ در اولیه و ثانویه ترانسفورماتورها با هم برابر می باشند .

   بطور کلی اساس کار ترانسفورماتور به صورت زیر خلاصه می شود :

1- دستگاهی است که قدرت الکتریکی متناوب یا متغیر را از یک مدار به مدار دیگر انتقال می دهد .

2- انتقال قدرت بدون تغییر فرکانس می باشد .

3- عمل انتقال قدرت در ترانسفورماتور بوسیله القاء الکترومغناطیسی انجام می گیرد .

   مشخصات ترانسفورماتورهاي قدرت پست kv63/230  قائمشهر به شرح زير مي باشد :

 

 

   هسته ترانس

 

     فوران جاری ایجاد شده با جریان بوجود آورنده ی خود هم فاز است .

   سیم پیچها به ولتاژهایی وصل شدند که با هم اختلاف فاز 120 درجه دارند پس جریان آنها نیز با هم 120 درجه اختلاف فاز دارند .

   برای راحتی کار در هنگام جازدن سیم پیچها هسته ترانس را از قطعات ورق که در کنار هم قرار داده می شود می سازند .

   بنابر خواصی که در قابلیت نفوذ مغناطیسی آنها را در جهتی که نورد شده اند بیشتر است به همین خاطر قطعات ورق را طوری جوش داده و در کنار هم قرار می دهند که شار مغناطیسی همیشه در جهتی که ورق نورد شده از آن عبور کند ، در این صورت جریان بی باری ترانس کم می شود . یا در کنار هم قرار دادن قطعات ورق یک لایه از ورق ، هسته درست می شود ، حال بهمین ترتیب لایه های دیگر را روی لایه اول قرار می دهند تا هسته تشکیل شود .

 

    سیم پیچها

 

   معمولا سیم پیچهای فشار قوی و فشار ضعیف بر روی یک بازو پیچیده می شود تا ولتاژ اتصال کوتاه کوچک شده و پراکندگی کمتر شود .

   از آنجا که ولتاژ فشار ضعیف نسبت به زمین در مقایسه با ولتاژ فشار قوی پایین تر است ، بدین ترتیب سیم پیچ فشار ضعیف را در زیر و سیم پیچ فشار قوی را روی آن قرار می دهند ، یا بعبارتی سیم پیچ فشار ضعیف به هسته نزدیکتر است . سیم پیچهای ترانسفورماتور از سیم های لاکی و با عایق کاغذی پیچیده می شوند . در ترانسفورماتورهای روغنی اغلب سیم پیچهای فشار ضعیف با طراحی عایق کاغذی هستند و سطح مقطع آنها نیز چهارگوش یا گرد است .

   سیم پیچها اغلب بصورت لایه ای و یا بصورت بولینی پیچیده می شوند . در سیم پیچهای لایه ای ابتدا لایه اول پیچیده می شود ، سپس لایه بعدی روی آن قرار می گیرد. این عمل به همین ترتیب مانند قرقره نخ ادامه پیدا می کند . از سیم پیچهای بولینی اغلب بعنوان سیم پیچ ولتاژ بالا و اغلب در ترانسفورماتور قدرت متوسط استفاده می شود .

 

اتصال سیم پیچ ها

 

   اتصال سیم پیچ های ترانسفورماتور سه فاز در سمت فشار قوی یا فشار ضعیف می توانند بصورت ستاره و یا مثلث به هم وصل شوند. در ترانسفورماتورها اتصال ستاره سیم پیچ فشار قوی را با علامتY و اتصال مثلث این سیم پیچها را با حرف D نمایش می دهند .

   نحوه اتصال سیم پیچ های ترانسفورماتور مورد استفاده در پست قائمشهر بصورت ستاره- مثلث     می باشد . یعنی سیم پیچ فشار قوی آن بصورت ستاره و سیم پیچ فشار ضعیف بصورت مثلث می باشد. البته در ترانسفورماتورهای با قدرتهای متفاوت بسته به نوع کار و محل کار و نوع ولتاژ کاری از نحوه سیم پیچی و اتصالات مختلف استفاده می شود ، که می توان از آنها به اختصار به صورتهای Dd،Dz، Yd و Dy نام برد .

 

      تپ چنجر

 

   اغلب موارد در شبکه ها ، بار ترانسفورماتورهای سه فاز مرتب تغییر می کند . به همین دلیل ولتاژ خروجی ترانسفورماتورها با نوساناتی همراه می شود . اما می دانیم ولتاژ مصرف کننده در شبکه باید تقریبا ثابت بماند . پس باید بطریقی ولتاژ خروجی ترانسفورماتور را در بارهای مختلف ثابت نگه داشت . از طریق تغییر تعداد حلقه های سیم پیچها می توان ولتاژ خروجی ترانسفورماتور را تنظیم کرد . وظیفه این عمل در ترانسفورماتورهای قدرت بر عهده تب چنجر ( دستگاه تنظیم ولتاژ ) می باشد . در ترانس قدرت مورد بحث در پستهای 230kv و اغلب موارد مشابه آن تب چنجر بر روی سیم پیچ فشار قوی نصب می شود . برای اینکار از یک تنظیم استفاده می شود . این وسیله می تواند در هر تنظیم حدود 4% از حلقه ها را از مدار خارج یا در مدار وارد کند .

   بدیهی است برای تنظیم ولتاژ در زیر بار باید از حالتی استفاده کرد که بتواند با لغزش بر روی قسمتی از سیم پیچ تعداد دور را در زیر بار تغییر داد . کنترل این تنظیم کننده ها در ترانسفورماتور بصورت اتوماتیک انجام می گیرد.

 

مخزن روغن

 

   ترانسفورماتور قدرت مورد استفاده در پست دارای دو مخزن روغن می باشد :

1- مخزن روغن مربوط به هسته و سيم پيچ هاي ترانس

2- مخزن روغن مربوط به تپ چنجر ترانس

   اصولاً از روغن براي خنك سازي و عايق بندي بين سيم پيچها در ترانسفورماتورها استفاده مي شود . روغن چون داراي خاصيت عايقي بسيار خوبي است از نفوذ رطوبت و هوا نيز به داخل هسته ترانس جلوگيري مي نمايد .

   سطح خارجي ترانسفورماتور قدرت داخل پست بدين علت بزرگ و بصورت پره اي ساخته شده است كه روغن در داخل رادياتورها بيشتر گردش كرده و عمل خنك سازي بهتر انجام گيرد . بدين ترتيب كه هرگاه دما از حد مجاز تعريف شده بالاتر رود هر يك از گروه فن ها بطور اتوماتيك وارد مدار مي شوند و شروع به خنك سازي پره ها مي نمايند .

 

    سيليكاژل

 

   روغن ترانسفورماتور در اثر گرم شدن منبسط مي شود. در چنين حالتي روغن نبايد با هوا تماس پيدا كند ، زيرا در غير اينصورت خاصيت عايقي خود را از دست مي دهد. پس روغن توسط لوله هاي رابط مخزن روغن هدايت مي شوند و يا در مواقعي كه به هر علتي مقدار سطح روغن داخل ترانس در حال كم شدن باشد روغن جايگزين بايد فوراً از طريق ذخيره به داخل ترانس هدايت شود . به همين علت اين مخزن ذخيره روغن به دليل كم و زياد شدن روغن داراي يك مجراي تخليه هوا مي باشد.

   به منظور جلوگيري از نفوذ رطوبت به داخل روغن از يك فيلتر رطوبت گير به نام سيليكاژل كه تشكيل شده از دانه هاي آبي رنگ است استفاده مي شود كه در مجراي تخليه هوا تعبيه مي شود . اگر فيلتر به مدت زمان طولاني مورد استفاده قرار گيرد رطوبت هوا را به خود جذب كرده و رنگ ماده رطوبت گير را از بنفش به صورتي كم رنگ تغيير مي دهد . در اين صورت بايد فيلتر توسط همكاران گروه تعميرات تعويض گردد.

 

انواع ترانسفورماتور

 

   ترانسفورماتورها بصورت تكفاز و سه فاز ساخته مي شوند . توليد قدرت الكتريكي در مقياس بزرگ معمولاً سه فاز بوده و ولتاژهاي توليد شده 13.2 kv يا بعضي از مواقع بيشتر است . انتقال بطور كلي در ولتاژهاي 63 ، 110 ، 132 ، 230 ، 400 و 750 كيلو ولت مي باشد . براي اين منظور به ترانس   سه فاز نياز داريم تا بتوان ولتاژ توليد شده را به ميزان ولتاژ خط انتقال افزايش داد . و سپس در محل توزيع بار ( پستهاي فرعي ) ولتاژهاي انتقال به ولتاژهاي توزيع كاهش يابند . ترانسفورماتورها در ولتاژ زياد مثل 230 يا 400 كيلو ولت و در ظرفيت بالاي 200 مگا ولت آمپر معمولاً بصورت سه ترانسفورماتور تكفاز ساخته مي شوند .

 

اتصالات ترانسفورماتورهاي قدرت سه فاز

 

1- اتصال ستاره – ستاره ( λ-λ ) : در فشارهاي بالا اقتصادي ترين نوع اتصال است ولي در صورت متعادل نبودن خط نقطه صفر ترانس جابجا شده و از عيب آن همين مورد مي باشد . در صورتي مي توان از اين اتصال استفاده كرد كه بار متعادل باشد ، براي رفع اين عيب از صفر ژنراتور استفاده   مي شود كه اين عمل خودش مزيتي دارد و آن اينست كه دگرگونيها و اعوجاج را در ولتاژهاي فازهاي ثانويه از بين مي برد .

 

   2- اتصال مثلث – مثلث ( Δ-Δ ) : اين اتصال در ولتاژهاي ضعيف كاربرد دارد كه در آنها مسئله عايق بندي ، مسئله مهمي نمي باشند كه در آن اختلاف زاويه ي بين اوليه و ثانويه برطرف    مي شود .

 

 مزاياي اين اتصال عبارتند از :

 

الف : حالت سيركولاسيون وجود دارد ، چون هارمونيك سوم جريان مغناطيس كننده ترانس مي تواند در اوليه جريان يابد ، بدون اينكه در خطوط جاري شود.

ب : مشكلي از عدم تعادل بار وجود ندارد.

ج : اگر يكي از سيم پيچ فاز ترانس ها از مدار خارج گردد ، سيستم بصورت مثلث باز بكار خود ادامه خواهد داد كه توضيح آن از حوصله اين بحث خارج مي باشد.

  

3- اتصال ستاره – مثلث ( Δ- λ ) : كاربرد اين ترانس بصورت ملي و اصلي در پستهاي فرعي مي باشد . جائيكه ولتاژ پايين آورده مي شود . سيم بندي اوليه آن بصورت ستاره و نقطه صفر زمين شده مي باشند و سيم پيچهاي ثانويه به صورت مثلث به هم بسته شده اند .

 

   ترانسفورماتورهايي كه در پست هاي توزيع و انتقال استفاده مي شود بيشتر ترانس با اتصال      ستاره – مثلث مي باشند . اين بدان خاطر است كه فشار زياد اوليه روي دو سيم پيچ كه با هم سري شدند تقسيم شود و ولتاژ كمتري به سر هر يك از سيم پيچ ها برسد و بتوانيم اين سيم پيچ ها را با عايق كمتري ببنديم تا از نظر اقتصادي مقرون به صرفه باشد و همچنين براي اينكه بتوانيم افت ولتاژ خط را جبران كنيم در اوليه ترانسهاي قدرت اينگونه پستها به علت بالا بودن فشار و كم بودن جريان عبوري نسبت به ثانويه از تپ چنجر اينست كه با تغيير دورهاي ترانس افت ولتاژ را تغيير مي دهد كه در حقيقت با اينكار نسبت تبديل ترانس را تغيير مي دهد .

   به دليل بالا بودن قدرت ترانسها بايد سيستم خنك كنندگي آن نيز دقيق و حساس باشد . يعني به دليل استفاده از روغن در ترانس بايد روغن داخل ترانس نيز خنك شود و اينكار با استفاده از پمپ شدن روغن ، بهتر انجام مي گردد و توسط فن هاي تعبيه شده روي ترانس روغن خنك مي شود كه اينكار باعث خنك شدن سيم پيچ ها مي شود .

   ترانسها داراي دو ترمومتر هستند كه بر روي آنها نصب مي شوند و در صورت لزوم آلارم و يا فرمان قطع صادر مي نمايند . اين ترمومترها داراي چهار حالت مي باشند كه حالت 1 و 2 براي ورود و خروج بادبزن ها استفاده مي شوند كه با برنامه ريزي مسئولين و متخصصين مربوطه اين امر صورت مي گيرد و حالتهاي 3 و 4 بترتيب براي فرمان آلارم و قطع استفاده مي شود . ( بسته به اينكه مربوط به روغن است يا سيم پيچ ، متفاوت است .

   تابلو كنترل ترانس نيز داراي قسمت هاي مختلفي مي باشد كه از جمله آنها فيوزها ، فن ها ، موتور پمپ روغن و همچنين هيترها و روشنايي ها و غيره .

 

   انواع حفاظت هاي ترانس

 

   حفاظت هاي ترانس عبارتند از : حفاظت بوخهلتس ، حفاظت فشار روغن ، حفاظت ديفرانسيل ، حفاظت تپ چنجر ( بوخهلتس تپ چنجر ) و حفاظت صفر ترانس .

   نكته اينكه سيم پيچ فشار ضعيف به هسته نزديكتر است ولي سيم پيچ فشار قوي از هسته دور     مي باشد . ( يعني دورتر از هسته پيچيده مي شود )

   به دليل بالا بودن فشار الكتريكي سيم پيچ ها ، اين ترانسها بصورت استوانه اي پيچيده مي شود و بصورت مستطيل نيست . به دليل اينكه اولاً سيم پيچ ها به مرور زمان فرسودگي در آنها ايجاد نگردد و ثانياً جاي گذاري آنها ساده تر است . حال با توضيحاتي كه در مورد ترانسهاي قدرت و نحوه اتصالات و برخي از حفاظت هاي مربوطه ذكر نموده ايم ، بحث مربوط به ترانس قدرت را پايان داده و به بررسي ترانسهاي مصرف داخلي و زمين مي پردازيم .

 

   آتش نشاني

 

   اين دستگاه با تحريك شدن سنسور هاي حرارتي نصب شده بر روي ترانس ، در اثر ايجاد گرما در داخل ترانس و تحريك شدن بوخهلتس همزمان با آن ، وقوع آتش سوزي در داخل ترانس را اعلام نموده و شروع به كار مي نمايد كه در اثر عملكرد آن ترانس بطور خودكار از مدار خارج مي گردد . اين دستگاه پس از تشخيص آتش شروع به تخليه روغن ترانس ( در حد تشخيص ) نموده و بعد گاز نيتروژن به داخل ترانس تزريق مي نمايد و جهت جلوگيري از هدر رفتن روغن كنسرواتور بر سر راه آن شيري قرار دارد كه مانع از تخليه روغن كنسرواتور مي گردد .

 

   سنسور هاي حرارتي

 

   اين سنسور هاي حرارتي كه به تعداد 6 عدد بر روي ترانس قدرت نصب شده و به حرارت زياد حساس مي باشد ، بطوريكه در مواقع آتش سوزي اين سنسورها فعال شده و كنتاكت بسته را باز كرده و باعث فعال شدن كنتاكتور هاي داخل تابلوي كنترل شده و اين كنتاكتور مدار فرمان كنتاكتور فن ها و  پمپ هاي ترانس قدرت را بي برق مي كنند تا اين فن ها و پمپ ها كار نكنند و باعث فعاليت بيشتر آتش سوزي نشوند .

 

   ترانس مصرف داخلي و ترانس زمين

 

       ترانس مصرف داخلي

 

   در پستها به دليل وجود پمپها و موتورها و نياز به روشنايي و نيز دستگاههايي كه با ولتاژ 220 و 380 ولت AC كار مي كنند بايد ولتاژ فشار ضعيف وجود داشته باشد . بنابراين از ترانس مصرف داخلي استفاده مي شود . اين ترانس بايد به ثانويه ترانس قدرت وصل شود و ولتاژ فشار ضعيف را توليد نمايد .

   بدليل پايين بودن فشار و همچنين قدرت اينگونه ترانسها حفاظتهاي مربوطه مي تواند كمتر باشد ولي بسته به نوع پست از اهميت متفاوتي برخوردار است . مثل ترانس قدرت بايد داراي دو ترمومتر براي سيم پيچ و روغن باشد و نيز سيستم خنك كنندگي آن مشخص باشد .

 

 

        ترانس زمين

 

   به دليل اينكه خروجي ترانس قدرت در پستهاي موجود مثلث مي باشد بنابراين نقطه صفري ندارد . و اگر اتصال زمين در طرف ثانويه رخ دهد ، هيچگونه جرياني نمي تواند از زمين عبور كند ، بنابراين حفاظتها عمل نمي كند ، براي اين منظور از ترانس نول ساز استفاده مي شود كه به آن ترانس زمين نيز مي گويند . اين ترانس از يك سيم پيچ زيكزاك بوجود مي آيد و نقطه صفر آن به زمين وصل مي شود . ورودي اين خط صفر ، ترانس CT قرار مي گيرد و براي حفاظت اتصال زمين استفاده مي شود .

 

  مشخصات اين ترانس به قرار زير مي باشد :

 

1- اتصال آن بصورت زيكزاك – ستاره مي باشد كه نقطه ستاره آن از صفر به زمين وصل شده است .

2- ولتاژ اوليه آن 63kv و ثانويه آن 0.4kv ( 380 ولت ) مي باشد و داراي تپ چنجر Off-Load مي باشد كه در هنگام بي باري و خاموشي تغيير داده مي شود و هنگامي كه تپ چنجر آن افزايش   مي يابد ولتاژ خروجي كاسته مي شود و برعكس وقتي تپ آن كاهش مي يابد ولتاژ خروجي افزايش   مي يابد .

 

    ديزل ژنراتور

 

   همانطور كه در مورد مصرف داخلي گفته شد بايد موتورها و هيترها و پمپ ها و فن هايي كه در داخل پستها به دليل عملكرد كليد ها و قطعات و تجهيزات پست بكار گرفته مي شوند تغذيه AC داشته باشند و برق فشار ضعيف به آنها برسد . در موقع بي برق شدن كامل پست ، بايد از يك وسيله ديگري براي توليد برق استفاده نمود كه معمولاً از ديزل ژنراتور استفاده مي شود . به دليل وسيع بودن پست و زياد بودن باري كه ترانسهاي زمين و داخلي دارند نمي توان همه اين بارها را از ديزل ژنراتور تغذيه كرد . بنابراين اين بارها به دو يا سه بار مجزا از يكديگر تقسيم شده اند و توسط آن ، اين دو يا سه بار تغذيه مي شوند و به همين دليل بار روي ژنراتور را در مواقع اضطراري كمتر نموده و بار غير ضروري را از مدار خارج مي كنيم . براي اين منظور از دو شين حياتي و غير حياتي استفاده شده است كه در هر باس بر حسب ضرورت بارها تقسيم شده است . به عنوان نمونه روي باس حياتي تغذيه بارهاي شارژرها و تابلوهاي كليد و پمپها ، ترانسها و خطوط و حفاظت و نيز روشنايي اتاق ديزل پمپ آب ، تابلو 230kv و 63kv و غيره قرار گرفته و روي باس غير حياتي تغذيه بارهاي كولرهاي داخل اتاق فرمان و اتاقهاي ديگر ، روشنايي انبار تجهيزات ، روشنايي سردر ورودي و پست و غيره قرار مي گيرد .

   سيستم ديزل بگونه اي است كه چه دستي و چه اتوماتيك ، بعد از رفتن برق و بي برق شدن ترانسهاي مصرف داخلي به مدار وارد مي شود . به اين منظور سر راه همه اين ديزل ها و ترانسهاي زمين كنتاكتورهايي قرار دارد و نيز كليد هاي ريلي وجود دارد كه ابتدا ريلي قطع شده و سپس هر يك از ترانسها يا ژنراتور به مدار مي آيد . كنتاكتور ترانسهاي زمين و ديزل ژنراتور بطور مكانيكي به هم كوپل شده اند ( اينترلاكهاي مكانيكي ) ولي هر يك از ترانسهاي زمين ( 1 و 2 ) با هم اينترلاك الكتريكي شده اند و در صورت وجود يكي در مدار ، ديگري از مدار خارج مي گردد .

 

    برقگير

 

   گاهي از اوقات در پستهاي فشار قوي و شبكه هاي قدرت امواجي را بصورت ضربه اي با دامنه زياد خواهيم داشت ، كه به سمت تجهيزات پست و خطوط به حركت در آمده و بسيار خطرناك و زيان بار مي باشند . اين امواج معمولاً در دو حالت بوجود مي آيند :

 

1- به هنگام صاعقه يا رعد و برق

2- به هنگام كليدزني يا سوئيچينگ

 

   از آنجاييكه وجود اينگونه امواج با دامنه ولتاژ بالا در شبكه اجتناب ناپذير است ، پس براي آن بايد يك راه حل اصولي در نظر گرفته شود . اولين راه حلي كه به نظر مي رسد اينست كه تجهيزات پست را از نظر كلاس عايقي آنقدر قوي نماييم تا بتوانند در برابر برخورد با چنين موجي ايزوله باشند تا هيچگونه اشكالي در آنها بوجود نيايد . با كمي تأمل در مي يابيم كه چنين كاري از نظر اقتصادي مقرون به صرفه نمي شود و اجزاي آن غير ممكن مي باشند . پس بايد به دنبال راه حلي ساده تر با ضريب اطمينان بالاتري گشت . از اين رو طراحان و متخصصان امر، چاره اي بسيار اصولي براي اينكار در نظر گرفته اند تا بتوانند به نحوي سطح ولتاژ را كاهش داده تا ساخت تجهيزات با ايزولاسيون كافي در سطح پايين تري ممكن باشد . و آن ساخت و استفاده از دستگاهي به نام برقگير است . اين دستگاه در پستهاي فشار قوي نصب مي گردد و نحوه عملكرد آن بدين صورت است كه به محض دريافت ولتاژ بالاتري از ولتاژ تعريف شده طبق استاندارد هاي معين ، اين دستگاه از خود عملكرد نشان داده و آنرا به زمين هدايت مي نمايد . معمولاً اين دستگاه در ابتداي خطوط فشار قوي و ماقبل و مابعد ترانس نصب مي گردد .

 

   ترانسفورماتور ولتاژ

 

   ترانسفورماتور ولتاژ ترانسي با قدرت بالا مي باشد كه در آن نسبت ولتاژ اوليه به ثانويه مقداري ثابت و معين مي باشد . و يا تغييرات خيلي ناچيزي دارد . علاوه بر آن ولتاژ ثانويه دقيقاً هم فاز با ولتاژ اوليه است . اين ترانسفورماتورها جهت اندازه گيري و آگاهي دهنده ولتاژ خطوط انتقال و نيز عايق كردن دستگاههاي اندازه گيري در اين خطوط بكار مي روند. ساختمان ترانسفورماتورهاي ولتاژ شبيه ترانسفورماتورهاي معمولي مي باشد. ولي عايق بين سيم پيچ هاي اوليه و ثانويه بايد زياد باشد تا ثانويه بتواند ولتاژ قسمت HV را تحمل كند.

   ترانسفورماتور ولتاژ همواره بصورت موازي با مدار بسته مي شود . توان نامي ترانسفورماتور ولتاژ معمولاً كمتر از 500VA است . در نتيجه حجم عايقي مصرفي از حجم مس يا فولاد مصرفي بيشتر است. ترانسفورماتورهاي ولتاژ درخطوط فشار قوي همواره براي اندازه گيري ولتاژ خط به زمين ميباشد. ترانسفورماتورهاي ولتاژ داراي يك بوشينگ چيني بزرگ براي عايق كردن قسمت فشار قوي به زمين مي باشد . اين ترانسفورماتور در واقع در داخل اين قاب چيني قرار دارد.

 

   سكسيونر ( Disconnecting Switches )

 

   از اين كليدها براي عبور يا قطع جريان برق استفاده مي شود . كليدهاي فشار قوي بايد در برابر اثرات ديناميكي و حرارتي جريان ها مقاوم باشند . البته براي اينكه ساختمان كليد ساده تر و از نظر اقتصادي مقرون به صرفه باشد ، اغلب استقامت الكتريكي و ديناميكي و حرارتي كليد را توسط دستگاههاي حفاظتي تا حدودي محدود مي كنند .

   سكسيونرها وسيله قطع و وصل سيستم هايي هستند كه تقريباً بدون بار هستند ، به عبارت ديگر از اين كليد مي توان براي جداسازي وسائل و تجهيزاتي كه فقط زير ولتاژ هستند از شبكه استفاده نمود . البته در مواقعي كه جريانهاي بسيار ناچيز داريم مانند جريانهاي خارجي مقره ها و ماشين ها و تأسيسات برقي و كابل هاي كوتاه و همينطور جريان ترانسفورماتور ولتاژ را نيز قطع نمود . و يا حتي ترانسفورماتورهاي كم قدرت را نيز مي توان با سكسيونر قطع كرد . سكسيونرها بدين علت زير بار قرار نمي گيرند چون داراي سيستم خفه كن يا به اصطلاح جرقه خاموش كن نمي باشند و در هنگام قطع در زير بار در محل اتصال تيغه هاي آن جرقه بسيار شديد و ذوب شدن تيغه ها را خواهيم داشت . در صورتي كه از سكسيونر جرياني عبور كند ، ولي در موقع قطع اختلاف پتانسيلي بين دو كنتاكت آن موجود نباشد ، قطع كردن سكسيونر مجاز خواهد بود . از آنچه گفتيم نتيجه مي گيريم كه سكسيونر كليد نيست بلكه يك ارتباط دهنده يا قطع كننده مكانيكي بين سيستم هاست .

   از سكسيونرها معمولاً براي حفاظت اشخاص و گروههاي تعميرات در مقابل برق گرفتگي استفاده   مي شود . بدين جهت طوري طراحي و ساخته مي شوند كه حالت قطع يا وصل آن با چشم ديده      مي شود و عمل قطع شدگي در هواي آزاد صورت مي پذيرد .

   از آنجا كه سكسيونر باعث بستن يا باز كردن مدار الكتريكي نمي شود ، براي باز كردن و يا بستن هر مدار الكتريكي وفشار قوي احتياج به يك كليد قدرت خواهيم داشت كه قادر است مدار را تحت هر شرايطي باز كند و سكسيونر وسيله اي براي ارتباط كليد قدرت و يا هر قسمت ديگري از شبكه كه داراي پتانسيل است به شين مي باشد .

   طبق قوانين متداول الكتريكي جلوي هر كليد قدرتي كه از 1 كيلو ولت به بالا و يا از هر دو طرف داراي اختلاف پتانسيل مي باشد ، سكسيونر نصب مي گردد. مشخصات يك سكسيونر كه گوياي مشخصات فني و استقامت الكتريكي و ديناميكي آن مي باشد عبارتند از :

 

1- ولتاژ نامي

2- جريان نامي

3- جريان اتصالي كوتاه مدت  ( معمولاً به مدت 1 تا 3 ثانيه )

4- جريان اتصال كوتاه ضربه اي

 

  انواع سكسيونرها

 

 1- سكسيونر تيغه اي

 2- سكسيونر كشوئي

 3- سكسيونر دوراني

 4- سكسيونر قيچي اي ( پانتوگراف)

  مورد 1 و 2 بدليل آنكه در پست 63/230 كاربرد ندارد از بحث ما خارج مي شود اما مورد هاي 3 و 4 را به بحث مي گذاريم .

 

   سكسيونر دوراني

 

   براي ولتاژهاي فشار قوي ساخته مي شود و به جاي يك تيغه و يك كنتاكت ثابت داراي دو تيغه متحرك و دوراني مي باشد كه با برخورد آنها بهم ارتباط الكتريكي برقرار مي شود.

   در اين كليد حركت تيغه ها به موازات سطح افق و يا عمود بر سطح محور پايه ها انجام مي گيرد و داراي اين مزيت است كه با كوچك بودن طول بازوي تيغه فاصله هوايي لازم بين دو تيغه بوجود      مي آيد و چون تيغه ها با گردش پايه ها باز و بسته مي شوند ، عوامل خارجي مثل فشار باد و برف و غيره نمي تواند باعث وصل بي موقع آن گردد ، يا بعلت يخ زدگي كنتاكتها در زمستان احتياج به نيروي اضافي بر روي باز كردن آنها نيست .

   معمولاً فرمان اين كليدها كمپرسي بوده و در صورت اضطراري دستي نيز عمل مي نمايد. در هنگام عملكرد ( باز و بسته شدن ) پايه ها حول محور خود و در دو جهت خلاف يكديگر به اندازه 90 درجه مي چرخند و باعث قطع يا وصل كنتاكتها مي شوند .

 

  سكسيونر قيچي اي ( پانتوگراف )

 

   اين كليد براي ولتاژهاي زياد و خيلي زياد مناسب است. زيرا كنتاكت ثابت آنرا شين يا سيم هوايي تشكيل مي دهد. نياز به دو پايه ي عايق مجزا از يكديگر كه در فشار قوي باعث بزرگي ابعاد و سنگيني وزن آن مي شوند ندارند و فقط شامل يك پايه عايقي است كه تيغه قيچي مانند كنتاكت دهنده روي آن نصب مي شود و با حركت قيچي مانندي با شين يا سيم هوايي ارتباط پيدا مي كند . مورد استعمال آن در شبكه اي است كه داراي دو باس به ازاي هر فاز در سطوح و ارتفاع مختلف نسبت به زمين و بالاي هم بوده و سكسيونر ارتباط عمودي بين اين دو شين را فراهم مي سازد .

 

  سكسونر ارت

 

  نوعي ديگر از سكسيونرها هستند كه به سكسيونر خط متصل مي باشند و در واقع جزئي از آن هستند. اصول كار اين سكسيونر بدين صورت است كه هرگاه قرار باشد كه گروههاي تعميرات به دلايل مختلف در طول مسير خط مشغول به كار شوند و خط در حالت قطع باشد براي ايمني بيشتر و احياناً هدايت ولتاژهاي القايي موجود در خط ، اين سكسيونرها را در حالت بسته قرار داده تا ولتاژ احتمالي توسط تيغه هاي آن به زمين منتقل شود .

 

  ترانسفورماتورهاي جريان 

 

   ترانسفورماتورهاي جريان ترانسهاي با دقت بسيار بالايي هستند كه در آن نسبت جريان اوليه به ثانويه مقدار ثابت و معيني است كه با تغييرات جريان تغيير نمي كند . اختلاف فاز جريان اوليه و ثانويه مقدار خيلي كوچك معمولاً كمتر از يك درجه مي باشد . اين نسبت دقيق جريان ها و اختلاف فاز كوچك بين اوليه و ثانويه با كوچك كردن جريان تحريك انجام مي گيرد .

   ترانسفورماتور جريان براي اندازه گيري و يا آگاهي دهنده مقدار جريان خط مي باشد .

   CT ها در مدار بصورت سري نصب مي شوند. جريان نامي ثانويه ترانسفورماتور جريان بدون توجه مقدار نامي اوليه آن معمولاً 5A مي باشد . به دلايل اينكه از ترانسفورماتور جريان فقط در اندازه گيري و حفاظت سيستم استفاده مي شود توان آن كم است . از ترانسفورماتور جريان همواره در اندازه گيري جريان خطوط فشار قوي استفاده مي شود .

   نحوه عايق بندي ولتاژ اوليه و ثانويه آن بسيار زياد است تا بتواند ولتاژ خط زمين و ولتاژهاي اضافي را تحمل كند .

 

 كليد هاي قدرت

 

   همانطور كه مي دانيم از كليدها در مدارات الكتريكي براي قطع و وصل جريان استفاده مي شود. كليدهاي فشار قوي يا بريكرها در شبكه فشار قوي دو حالت دارند :

 

1- حالت بسته يا عبور جريان

2- حالت باز يا قطع جريان

 

   كليدهاي قدرت يا بريكرها

 

   اين كليد قادر است مدار را در ضمن عبور هرگونه جريان و با هر شدت قطع و هر شبكه را به مولد برق وصل كند ، به شرط اينكه اين جريان از جريان مجاز كليد عبور نكند و در حقيقت محدوديت جرياني ندارد و بايد بتواند در مدارهاي كاملا راكتيو ( اندوكتيو ) نيز به خوبي عمل نمايد .

 

    كليد قطع قدرت

 

   داراي تمام مشخصات كليد قدرت مي باشد ولي براي دلايلي خاص ، فقط جهت قدرت هاي كم ساخته مي شود ( كليد خصوصيات قطع كننده را نيز شامل مي شود )

 

مشخصات كليدها در حالات بسته و باز بودن

 

  1- در حالت قطع داراي استقامت الكتريكي كافي و مطمئن در محل قطع شده است .

   2- در حالت وصل بايد در مقابل جريانهايي كه امكان عبور آن در مدار است ، حتي جريان اتصال كوتاه مقاوم وپايدار باشد و اين جريانها و اثرات ناشي از آنها نبايد كوچكترين اختلالي در وضع كليد و هدايت صحيح جريان بوجود آورد .

   بدين ترتيب بايد كليدهاي فشارقوي در مقابل اثرات ديناميكي و حرارتي جريانها مقاوم باشند. براي اينكه ساختمان كليد ساده تر و از نظر اقتصادي مقرون به صرفه باشد ، اغلب استقامت الكتريكي و ديناميكي و حرارتي كليدها را توسط دستگاههاي حفاظتي تا حدودي محدود مي نمايند .

 

   انواع كليدهاي قدرت

 

  1- كليد روغني                                      2- كليد كم روغن

  3- كليد اكسپانزيون                                4- كليدهوايي

  5- كليد گاز سخت                                  6- كليد گازي ( SF6 )

  7- كليد خلاء ( وكيوم )

  موارد 3 ، 4 ، 5 و 7 از حوصله بحث ما خارج بوده و به باقي موارد مي پردازيم .

 

    كليد روغني

 

   در اين كليدها از روغن به عنوان عايق استفاده مي شود. بدين جهت هر چه فشار الكتريكي شبكه بيشتر باشد حجم روغن داخل كليد نيز زيادتر مي گردد . بطوري كه وزن روغن به عنوان عايق در كليد 220 كيلو ولت به 20 تن مي رسد . همين حجم زياد روغن يكي از بزرگترين معايب اين نوع كليد ، بخصوص در موقع آتش سوزي است. در اين كليد از مكانيزم خاصي براي خاموش كردن جرقه استفاده شده است. جرقه در اثر ازدياد طول بايد از بين برود و بدين جهت كنتاكتهاي كليد طوري ساخته     شده اند كه جرقه در دو نقطه متوالي شروع شده و با يك حركت قطع كليد ، مدار جريان در دو نقطه قطع گردد. بدين جهت اين كليد از دو كنتاكت ثابت كه به انتهاي دو مقره عبوري نصب شده تشكيل شده است و تيغه متحركي كه توسط اهرم عايق فرمان مي گيرد ، ارتباط دو كنتاكت ثابت را فراهم    مي كند.

   در موقع قطع كليد تراكم جريان در يك نقطه از كنتاكت زياد مي شود و باعث شروع جرقه در محل مي گردد. در اثر حرارت شديد جرقه ، روغن تجزيه شده و ايجاد گاز مي كند كه بصورت حبابي اطراف جرقه را مي پوشاند. با جدا شدن هر چه بيشتر تيغه از كنتاكت ثابت و طويل شدن جرقه ، حباب گازي نيز بزرگتر مي گردد . ضمناً مقداري از حرارت جرقه صرف بخار كردن و تجزيه روغن مي شود. در اثر ازدياد طول جرقه ، قوس مي شكند و جرقه قطع مي گردد . نظر به اينكه حجم حباب بستگي به شدت جرقه و شدت جرقه مستقيماً بستگي به شدت جرياني دارد كه كليد قطع مي نمايد بايد فضاي خالي بالاي روغن متناسب با شدت جريان اتصال كوتاه شبكه باشد. زيرا در صورتيكه شدت جريان اتصال كوتاه به حدي برسد كه جرقه قبل از رسيدن سطح روغن به زير درپوش منبع ، خاموش نشود امكان تركيدن منبع در اثر ازدياد فشار داخلي بسيار زياد است.

 

   كليد كم روغن ( نيمه روغني )

 

   در موقع جدا شدن دو كنتاكت كليد زير بار در محفظه روغني جرياني كه از آخرين نقطه تماس فلزي كنتاكتها مي گذرد باعث گداخته شدن و تبخير فلز ( مس ) مي شود و با آن پايه و اساس جرقه يا قوس الكتريكي بين دو كنتاكت جدا شده گذاشته مي شود . حرارت زياد جرقه ، روغن اطراف قوس را تبخير و ايجاد يك حباب گازي با فشار زياد مي كند كه اين حباب گازي داراي لايه هاي متفاوتي نسبت به محل جرقه مي باشد .

 

   كليد گازي ( SF6 )

 

   در اين نوع كليد از گاز SF6 به عنوان خاموش كننده جرقه و عايق بين دو كنتاكت و نگهدارنده ولتاژ استفاده شده است . طرز استفاده از اين گاز در كليدهاي فشار قوي عموماً بر مبناي پاشيدن گاز متراكم شده SF6 به محل قوس الكتريكي ( محفظه احتراق ) است .

 

    قسمتهاي مختلف يك كليد قدرت

 

  1- پايه و نگهدارنده : به منظور نگهداري قسمتهاي كليد و مقره ها و عايقها و نگهدارنده جعبه فرمان كليد.

   2- مقره ها و عايقها : ايجاد فاصله عايقي نسبت به زمين و نسبت به بدنه و مخزن روغن و يا مخزن ماده ي خاموش كننده جرقه .

   3- كنتاكتهاي ثابت و متحرك : كه عمل قطع و وصل كليد را انجام مي دهد .

    4- جعبه فرمان كليد : كه حاوي كنتاكتور قطع و وصل و موتور و هيتر و انواع قفل ها و كليدها در داخل ورودي آن مي باشد .

 

    نحوه عملكرد كليد قدرت kv 230

 

   عملكرد اين نوع كليدها بصورت هيدروليك انجام مي گيرد. نحوه خاموش كردن جرقه در آن نيز با گاز SF6 بوده كه گاز مربوطه در داخل لوله هايي مداوماً در حال جريان هستند ، ولي گاز به هدر   نمي رود و در صورت نشت گاز بايد با تزريق مجدد جايگزين گردد و فشار آن نبايد از حد معين كمتر شود .

1- در حالت قطع بايد داراي استقامت الكتريكي كافي در محل قطع شدگي باشد .

2- در حالت وصل بايد كليد در مقابل كليه جريانهايي كه امكان عبور آن در مدار است ، حتي جريان اتصال كوتاه مقاوم و پايدار باشند و اين جريانها و اثرات ناشي از آن نبايد كوچكترين اختلالي در وضع كليد و هدايت صحيح جريان بوجود آورد .

   بريكرها كليدهايي هستند كه مي توانند در مواقع لزوم جريان اتصال كوتاه ، جريان اتصال زمين يا بطور كلي هر جرياني با هر نوع اختلاف فازي را سريعاً قطع كنند . يكي از مشخصات مهم كليد ، زمان تأخير در قطع كليد است . اين زمان بر حسب تعريف عبارتست از حد فاصل زماني قطع ، توسط رله مربوطه و آزاد كردن ضامن قطع تا خاموش شدن كامل جرقه . اين زمان در كليدهاي امروزي به 05/0 ثانيه مي رسد كه تقريباً 02/0 ثانيه آن براي قطع جرقه مصرف مي شود . كليدهاي قدرت امروزي براي حدود 25000 دفعه قطع و وصل ساخته مي شوند و بايد ساليانه يكبار يا پس از هر 3000 هزار بار قطع و وصل يكبار سرويس و مورد بازديد و بررسي قرار گيرند .

 

    ترانسفورماتور مصرف داخلي ( SS )

 

   در تمام پستهاي فشار قوي احتياج به يك نيروي ولتاژ متناوب يا AC مي باشد . اين ولتاژ جهت كاربرد در دستگاههاي مختلفي مانند : موتورهاي الكتريكي ، چراغهاي روشنايي و مصرف داخلي ( تغذيه شارژر جهت يكسوسازي و ... ) به صورت 380 و 220 ولت مورد استفاده قرار مي گيرد. بديهي است كه اين ولتاژ در پستهاي 63/20 kv بايد توسط يك ترانسفورماتور كاهنده جداگانه اي به ثانويه ترانسفورماتور قدرت وصل گرديده تا ولتاژ را از مقدار 20 كيلو ولت خروجي به 380 ولت كاهش دهد . اين ترانسفورماتور كاهنده در پستهاي فشار قوي به ترانس داخلي معروف مي باشد .

   اين ترانسها در پستهاي مختلف بسته به ميزان نيروي AC مورد نياز با قدرتهاي مختلف مورد استفاده قرار مي گيرند . ترانسفورماتور مصرف داخلي پست  kv63 / 230 قائمشهر داراي مشخصات فني زير مي باشد .

 

 

 

   ترانسفورماتور زمين ( GT )

 

   معمولاً در ترانسفورماتورهاي قدرت نحوه سيم بندي ثانويه به صورت اتصال مثلث مي باشد . همانطوري كه مي دانيم در اين نوع اتصال نقطه صفر به طور معمول وجود ندارد . و براي آن بايد يك نقطه صفر ايجاد شود . براي اين منظور در پستهاي فشار قوي از يك ترانس به نام ترانس نول ساز يا ترانس زمين استفاده مي گردد . كه نحوه اتصال آن به صورت زيگزاگ مي باشد . حال حتماً پرسيده خواهد شد كه چرا اين نقطه صفر اصلاً بايد در پست فشار قوي و توسط يك ترانس ايجاد گردد ؟

   در جواب خواهيم داشت كه هرگاه به هر دليل در سمت ثانويه و خطوط انتقال سمت فشار ضعيف اتصالي رخ دهد ، اين جريان اتصالي بايد از زمين عبور كرده يا به اصطلاح از راه زمين مسير خود را ببندد تا توسط يك نقطه صفر خارجي كه در سمت ثانويه ترانسفورماتور قدرت قرار گرفته به CT مزبور كه به CT نوترال معروفند رسيده و از آنجا به سيستم حفاظت رسيده تا رله مربوطه فرمان قطع را صادر نمايد .

   پس نتيجه خواهيم گرفت كه اين نقطه صفر در سمت ثانويه توسط يك دستگاهي به نام ترانس زمين ايجاد گرديده تا سيستم هاي حفاظتي كه مهم ترين بخش هر پستي مي باشند بتوانند به انجام وظيفه محوله بپردازند .

 

   حفاظت ترانسفورماتور

 

   خطا هاي الكتريكي كه باعث بوجود آوردن اشكال بهره برداري از ترانسفورماتورهاي قدرت مي شود به طور كلي به دو دسته ، خطاهاي داخلي و خطاهاي خارجي تقسيم مي شوند.

 

الف : خطاهاي داخلي

 

  اين خطاها شامل موارد ذيل مي باشند :

1- اتصال كوتاه داخلي به علت ضعف عايق بندي يكي از سيم پيچ ها

2- اتصال زمين بين سيم پيچ ها و بدنه

3- خطاي فاز به فاز داخلي

 

   ب: خطاهاي خارجي

 

  1- اضافه بار

  2- خطاهاي شبكه

  3- ازدياد ولتاژ

   4- كاهش فركانس شبكه

 

    خطاهاي غير الكتريكي

 

    اين خطاها عبارتند از :

 

  1- كمبود روغن

  2- نقص فني دستگاه خنك كننده روغن

  3- نقص فني مكانيكي در تنظيم كننده ولتاژ ترانسفورماتور و غيره

 

   انواع حفاظتهاي ترانسفورماتور

 

  1- حفاظت جريان زياد و فاز نوترال

  2- حفاظت خطاي زمين محدود شده يا ( R.E.F )

  3- حفاظت ديفرانسيل

   4- حفاظت شار زياد

   5- حفاظت امپدانس

   6- حفاظت بوخهلتس

   7- حفاظت اتصال زمين تانك ( بدنه ترانسفورماتور )

   8- حفاظت دماي زياد سيم پيچ و روغن

   9- حفاظت در مقابل فشار و آزاد ساز فشار

 

 

      بقیه را در ضمیمه ی شماره ۲ بخوانید