برق(شبکه های انتقال وتوزیع)

 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