دانلود مقاله اشنایی با شبکه های توزیع

بخشی از مقاله

اشنایی با شبکه های توزیع

فصل اول

1-1) آشنايي با انواع شبكه هاي توزيع
براي توضيح بحث شبكه هاي توزيع مناسب است مختصرا مقدمه اي را بيان نماييم امروزه به علت بالا بودن مقدار انرژي الكتريكي مصرفي و فاصله توليد اين

انرژي كه به دلايل متعدد( رعايت محيط زيست و وجود منبع كافي آب و نزديكتر بودن به جاده هاي بين المللي جهت حمل مواد سوختي و وجود زمين مناسب براي نصب تاسيسات سنگين نيروگاههاي حرارتي) در خارج از شهرها با فاصله اي نسبتا زياد ايجاد و الزاما از اين فاصله انتقال انرژي الكتريكي زياد به نقاط دور دست به خاطر مقاومت هاديها نياز به افزايش ولتاژ و سپس نزديك مصرف كننده ها به علت نياز به ولتاژ فشار ضعيف مجددا احتياج به كاهش ولتاژ مي‌باشد.
لذا انتخاب ولتاژ و توزيع انتقال و توزيع متناسب با ميزان بار (انرژي) و فاصله ي انتقال اين انرژي تا محل مصرف انجام مي گيرد و طراحي پستهاي انتقال و توزيع و سپس ساخت و نصب و بهره برداري آغاز مي گردد.

1- بحث پخش انرژي الكتريكي (توزيع) DISTRIBUTION و ارائه انواع شبكه هاي توزيع مطلب اين پروژه مي باشد.
براي پخش انرژي بطور كلي چهار گروه اصلي هادي توزيع انرژي مي شناسيم.

1-1) سيمهاي با روپوش عايقي كه تا ولتاژ 1000 ولت درجه عايقي آن مي باشد در ساختمانها بيشتر استفاده مي شود.
2-1) سيمهاي با روپوش عايقي براي ولتاژهاي تا 1000 ولت براي رساندن انرژي برق به مصرف كننده‌هاي متحرك و سيار استفاده مي گردد.
3-1) كابلهاي روپوش دار روغني و خشك با تحمل درجه عايقي براي 1000 تا ولتاژهاي بالاتر براي استقرار در زير زمين و كانالها يا زير آب براي هدايت انرژي فشار ضعيف تا فشار قوي.

4-1) هاديهاي بدون روپوش مسي و آلومينيومي باي انتقال يا توزيع انرژي فشار ضعيف 380 ولت تا ولتاژهاي فشار قوي بالا تا 750 كيلو ولت مي باشد.
لازم به ذكر است كه انتخاب هر يك از چهار گروه مذكور براي پخش يا انتقال انرژي بستگي به ميزان انرژي و فاصله محل توليد تا مصرف و ولتاژ انتخابي و شرايط محلي و نوع مصرف كننده مي باشد.

شبكه هاي با ولتاژ تا 1000 ولت را فشار ضعيف و از 1000 تا 63 كيلو ولت را فشار متوسط و بالاتر را فشار قوي مي نامند.

2- ساختمان و كاربرد هاديهاي جريان
بديهي است كه براي هدايت انرژي در شبكه هاي توزيع و انتقال نياز به استفاده از هاديهايي از نوع مس يا آلومينيوم خواهد بود.
اين هاديها داراي مشخصه استقامت مكانيكي – مقاومت مخصوص و مقاطع مختلف مي باشد.
لذا براي انتخاب جنس هادي بايد به نوع خط و شرايط محيطي كه بر روي خط تاثير خواهد گذاشت توجه داشته و به مهمترين خصائص هادي كه هدايت الكتريكي – مقاومت مكانيكي- استقامت شيميايي – وزن هادي و مقطع هادي دقت نمائيم.

3- عايق هاي بكار رفته در پوشش عايقي كابل و ساختمان آنها
براي پوشش عايقي سيمهاي برق غالبا از موادي بنام پلاستيك يا لاستيك و مشتقات آنها در لايه هاي متعدد متناسب با نياز استفاده مي گردد.
در شبكه‌هاي فشار ضعيف بيشتر از كابل (POLIVINIL CHOLORID) PVC
پلي ونييل كلريد و در مواردي كه به نرمش بيشتري نياز باشد از كابلهاي با پوشش لاستيكي استفاده
مي شود.

4- ساختمان سيمهاي داراي پوشش عايقي
براي سيمهاي با پوشش عايقي كه مناسب نصب روي ديوارها مي باشد و حداكثر تا مقطع 16 ميليمتر تك رشته براي سيمهاي با پوشش عايقي كه مناسب نصب روي ديوارها مي باشد و حداكثر تا مقطع 16 ميليمتر تك رشته بيشتر ساخته نمي شود و براي مقاطع بالاتر از چند سيمه استفاده مي گردد با علامت مشخصه F نمايش داده مي شوند و براي حمل انرژي به دستگاه هاي متحرك بيشتر از سيمهاي افشان روپوش دار استفاده مي گردد.

5- كابلها

در ساختمان كابلها معمولا تا مقطع 16 ميليمتر مربع از تك مفتولي و براي مقاطع بالاتر از چند مفتول (چند سيمه) استفاده مي گردد.
در بين سيمهاي عايق دار و كابلهاي با پوشش پلاستيكي بيشتر عايقهاي آنها بر مبناي PVC مي باشند لازم به توضيح است كه عايق PVC در حالت خالص براي عايق بندي اصلا مناسب نبوده و در حرارتهاي معمولي در موقع هدايت انرژي خشك و حالت نرمش خود را از دست مي دهد. و با اضافه نمودن مواد آلي به اين عايق مانند PROTODUR پروتودور عايق مناسب و خوبي بدست مي آيد.
الف) كابلهاي پلي اتيلن POLYATHYLEN (PET)
اين نوع كابل در فشار ضعيف موارد استفده بسياردارد و از لحاظ عايقي داراي خواص خوبي مي باشد. همچنين علاوه بر كابلهاي لاستيكي از ساير عايقها مانند كائوچوي مصنوعي و ساير عايقهاي صنعتي ديگر استفاده مي گردد.
ب) طرز كار و ساختمان محل اتصال كابل و قطعه اتصالي
در يك شبكه توزيع يا انتقال انرژي به منظور امكان ارتباطات بين تاسيسات توليد و تبديل و انتقال و توزيع انرژي به يكديگر از لوازمي به نام اتصالات كه در شبكه هاي كابلي سركابل و مفصل و در هوايي كلمپها و كنكتور معروفند.
بسته به اين تاسيسات در فضاي باز يا بسته و كابلها روغني يا خشك باشند قطعه ارتباطي متفاوت و همچنين در صورت اين كه سيم تك رشته يا چند غلافه باشد نوع آن فرق خواهد داشت.
ساختمان قطعه رابط اتصال كابل با ترانس يا كابل با كابل تابعي است از ولتاژ الكتريكي و نوع كابلها كه مي بايست به يكديگر متصل گردند.

6- پايه هاي خطوط برق
انتقال يا توزيع انرژي از يك پست ترانسفورماتور تا مصرف كننده ها به علت مسائل اقتصادي و سهولت بهره برداري و رفع عيب تا جاهايي كه مسير باسد بهتر است به طريق هوايي انجام پذيرد. براي استقرار هاديها نياز به نصب پايه هايي با اشكال نمونه زير با مصالح متفاوت مانند چوب ساده – چوب اشباع از مواد كروزوت – تير سيماني – برجهاي فلزي مشبك – پايه هاي فايبر گلاس پايه هاي فلزي استوانه اي يا شش ضلعي و غيرو ساخته مي شود.

2-1- شرايطي كه در هر شبكه توزيع مي بايد مورد توجه قرار گيرد عبارتند از :
1.شرط اول جهت تامين انرژي الكتريكي مورد نياز مشتركين اين است كه شركتهاي برق موظفند به طور دائم در طول شبانه روز آن مقدار قدرتي كه مشترك درخواست نموده و مومرد توافق قرار گرفته در اختيارش قرار دهند بنابراين در انتخاب ميزان قدرت و نوع شبكه و سيم كشي و اجراي عمليات آن بايستي دقت زيادي شود.
2. شرط دوم جهت تامين انرژي مصرف كننده ها اين است كه وضعيت شبكه ها بايد طوري باشد تا در مواقع خرابي يك قسمت از شبكه در تغذيه مصرف كننده ها وقفه اي حاصل نشود.

3. عيب يابي سريع ناشي از عايق بندي (ايزولاسيون) شرط سومي مي باشد كه در توزيع انرژي الكتريكي بايستي مورد نظر باشد. شبكه ها بايد طوري باشند كه بتوان معايب ناشي از عايق بندي و پاره گي خطوط و ساير معايب را فوري و به طور مطمئن پيدا كرده و به سرعت آنها را بر طرف نمود.
4. با برقراري شرايط بالا، چهارمين شرط انتخاب شبكه ها، شبكه ايست كه مناسبترين و ارزانترين روش توزيع انرژي را در بر داشته باشد.
عدم رعايت موارد فوق سبب مي شود كه اشكالات زيادي در شبكه هاي توزيع بوجود آيد، از افت ولتاژهاي فوق العاده زيادتر از حد مجاز گرفته تا تلفات زياد انرژي و از اضافه بار روي ترانسفورماتورها گرفته تا خاموشيهاي طولاني در سطوح وسيع.

يكي از مزيتهاي انرژي الكتريكي بر ساير انرژي ها سادگي قابليت انتقال و توزيع آن براي مسافتهاي طولاني مي باشد. تحقق بخشيدن به چنين امري نياز به وسايلي دارد تا به كمك آنها بتوان انرژي الكتريكي را از يك محل به محل ديگر انتقال دارد و يا در يك حوزه وسيع توزيع نمود. بدون آنكه هيچگونه خطري شبكه و عوامل جانبي آن را تهديد نمايد. وسائلي كه مي توان جهت امر فوق از آنها استفاده نمود دو نوع هستند:
1. سيم هاي هوايي با متعلقات مربوطه

2. كابلهاي زميني با متعلقات مربوطه.
انتخاب يكي از دو وسيله فوق به عوامل متعدد بستگي دارد كه پس از جمع بندي آن عوامل يكي از دو وسيله فوق جهت انتقال و توزيع انتخاب مي شود. تعدادي از اين عوامل عبارتند از:
1)مسير خط انتقال(توزيع)
الف- طول مسير : اگر فاصله از پست (يا مركز توليد) تا محل مصرف كم باشد كابلهاي زميني به سيم كشي هوايي ارجحيت دارد مخصوصا در مواردي كه اين طول كم با پيچ و خم هاي متوالي همراه باشد. ولي اگر فاصله زياد باشد و مخصوصا فشار الكتريكي شبكه هم قوي باشد. از سيم كشي هوايي استفاده مي شود.
ب- نوع مسير : در بعضي از نقاط اجبارا از شبكه زميني استفاده مي شود. مانند حريم باند فرودگاه در بعضي از نقاط ديگر اجبارا از شبكه هوايي استفاده مي شود مانند حريم عرضي راه آهن.
ج- محدوديت عرضي مسير:

در بسياري از موارد به علت كم بودن عرض مسير و در نتيجه به علت عدم تامين حريم خوطوط هوايي كابل كشي زميني جايگزين سيم كشي هوايي خواهد شد. مخصوصا در مورد خطوط 400 ولت و 20 كيلو ولت در داخل شهرها و در داخل مجتمع هاي صنعتي زياد به چشم مي خورد.
2) ولتاژ خط انتقال
هر اندازه كه ولتاژ خطوط انتقال (يا خطوط ارتباطي پستهاي برقي) قوي تر باشد سيم كشي هوايي به كابل كشي زميني ارجعيت مي يابد، عموما شبكه هاي فشار ضعيف را (با توجه به ساير عوامل) از كابلهاي زميتي مي سازند، در شبكه هاي 20كيلو ولت نيز با توجه هب ساير عوامل كابل كشي زميني به چشم مي‌خورد ولي براي خطوط 63 كيلوولتي به بالا كابل كشي زميني اصولي نمي باشد.

3) تراكم جمعيت
اگر در محل توزيع و مصرف تراكم جمعيت زياد باشد و بار در كيلومتر مربع از 1000 كيلو وات به بالا باشد كابل كشي زميني به سيم كشي هوايي برتري دارد. البته در مورد خيابانهايي كه ساختمانهايشان بهم چسبيده و از دو طبقه به بالا هستند در هر صورت بايد شبكه هاي از طريق كابل كشي زميني مورد اجراء و بهره برداري قرار گيرند.

4) عامل اقتصادي
اگر طراحي مقبول و مناسب باشد كه هم به لحاظ فني از شرايط نسبتا خوبي برخوردار باشد و هم به لحاظ اقتصادي به بودجه و تامين اعتبار كمتري نيازمند است. در اين گونه مورد سيم هوايي به كابل زميني برتري دارد. مخصوصا هر اندازه ولتاژ خط انرژي قويتر باشد اين افزايش قيمت چشمگير تر است، حدودا مي توان گفت كه در شبكه هاي فشار ضعيف 300 ولت هزينه شبكه زميني دو برابر هزينه شبكه هوايي مي‌شود ولي اين نسبت افزايش در شبكه هاي 63كيلو ولت و 230كيلو ولت به ترتيب 7 و 11 برابر مي‌شود.

5) زيبايي محيط
اگر خطوط توزيع نسبت به هم زدن آرايش طبيعي محيط گردد و احيانا خواسته باشيم ضمن حفظ زيبايي محيط، انرژي الكتريكي را نيز توزيع كرده باشيم، كابل كشي زميني را انتخاب مي كنيم. مثلا در شهرها به منظور حفظ زيبايي خيابانها معمولا از شبكه هاي زميني استفاده مي شود.
علاوه بر عوامل فوق، عومال متعدد ديگري نيز وجود دارد كه كابلهاي زميني را به سيمهاي هوايي و سيمهاي زميني (كابلهاي زميني) تبديل كرده اند. مثل عوامل جوي، عوامل اطمينان مصرف، عوامل عيب يابي سريع به هنگام اتصال و پاره گي خطوط. البته كابل كشي زميني داراي مزاياي منحصر به فردي است. به علت دفن بردن در زير خاك از خطراتي مانند طوفان و يخ زدگي و رعد برق در امان است. از اين رو تسطيع جريان كمتر پيش مي آيد. اما اگر كابل صدمه ببيند تعمير و تويض آن مستلزم دقت و هزينه زيادي است. همين اشكال در مورد انشعابگيري وجود دارد. در صورتيكه گرفتن انشعاب از خطوط هوايي بدن زحمت و با مخارج كم و با سرعت انجام مي پذيرد. همچنين از نظر اصلاح ظريب قدرت تا اندازه اي استفاده از شبكه هاي زميني بهتر است.
شبكه هاي هوايي و متعلقات آن
شبكه هاي هوايي و لوازم آن بايد بر اساس خواص الكتريكي و خواص مكانيكي مورد بررسي و مطالعه قرار گيرند. شبكه از لحاظ خواص الكتريكي مورد بررسي و مطالعه قرار گيرند. شبكه از لحاظ خواص الكتريكي بايد از شرايطي برخوردار باشد كه :
1- قادر به انتقال قدرت مورد نياز باشد.
2- جهت انتقال يك توان مشخص افت ولتاژ زيادي در آن پديد نيايد.
3- لوازم شبكه مخصوصا مقره ها متناسب با ولتاژ آن باشد.
4- فاصله بين هاديهاي ناز متناسب با ولتاژ شبكه از حد معيني كمتر نباشد.
بعد از خواص الكتريكي بايد شرايط مكانيكي شبكه را در نظر گرفت. به عنوان نمونه پايه ها و سيمها بايد طوري باشند كه در مقابل نيروهاي مختلف وارده (نيروهاي كششي و عوامل جوي) مقاوم بوده و بتواند مدت زيادي در خدمت شبكه قرار گيرد و بدون آنكه احتياج به تعميراني داشته باشد. به بيان ديگر، نيروي كششي وارده به سيمها نبايد از حد مجاز داده شده تجاوز نمايد كه سبب پارگي آن گردد و احتمالا سبب خوابيدن تير و يا شكستگي آن شود. حداكثر نيروي كششي براي چند نمونه سيم هوايي عبارتند از :
سيم مسي تك رشته اي معادل 12 كيلو گرم براي هر ميليمتر مربع.
سيم مسي چند رشته اي معادل 19 كيلو گرم براي هر ميليمتر مربع.
سيم آلومينيومي چند رشته اي معادل 8 كيلو گرم براي هر ميليمتر مربع.
سيم آلومينيومي چند رشته اي معادل 12 كيلو گرم براي هر ميليمتر مربع.
به طور كلي از نظر شرايط مكانيگي شبكه ها بايد طوري طراحي و اجرا شوند كه براي بدترين حالتهاي احتمالي مقاوم باشند. علاوه بر خواص فوق شبكه هاي هوايي بايد از لحاظ ايمني محيط و اشخاص تابع قوانين برق منطقه اي (استاندارد) باشند.

3-1) هاديهاي جريان الكتريكي
به طور كلي هر فلزي كه قادر باشد جريان برق را از خود عبور دهد هادي گفته مي‌شود، لذا هاديها را بر اساس درجه قابليت هدايتشان هادي تر نامند مانند نقره – مس- آلومينيوم و غيرو معهذا به دليل غير اقتصادي بودن مصرف نقره در احداث شبكه ها از دو فلز هادي ديگر (مس و آلومينيوم) در شبكه هاي توزيع و انتقال هوايي و زميني به مقتضي نياز به صورت هاديهاي بدون پوشش عايق يا با عايق ساخته و مصرف مي شود.
به دليل اختلاف خواص مس و آلومينيوم در احداث شبكه ها با ولتاژهاي مقاومت و باس بارها از هر كدام در جاي خود استفاده مي گردد.
لذا با توجه به اختلاف قابليت هدايت اين دو فلز براي جريان مساوي سطح مقطع آلومينيوم مي بايد 6/1 برابر مس انتخاب گردد.
مقدار افزايش طول شين هاي آلومينيوم براي هر متر طول در 60 درجه سانتيگراد 5/0 ميليمتر نسبت به مس بيشتر مي باشد.

1-3-1- سيم هاي هوايي
جنس سيم هاي هوايي معمولا از مس بوده و در مواردي نيز از آلومينيوم استفاده مي‌شود سيمهاي آلومينيومي بايستي داراي 5/99 درصد آلومينيوم خالص باشند اين درصد خلوص باعث جلوگيري از خورده شدن و از بين رفتن سيم مي ود به غير از اين نوع، سيم ديگري نيز از جنس آلومينيوم يا آلياژ مرغوب مصرف مي شود به نام آدري معروف است و از 7/98 درصد آلومينيوم خالص تقريبا 5/0 درصد منيزيم و 5/0 درصد سيلسيم و كمتر از 3/0 درصد آهن تشكيل شده است استحكام خاصيت انبساط و دوام سيم آلدري به طور نسبي بالا مي باشد اين سيم در مقابل خوردگي درست مانند آلومينيوم خالص مرغوب و مقاوم مي باشد.
براي فواصل زياد تا 45 متر از سيمهايي با جنس ديگر كه قدرت تحمل آن 222 كيلو پوند مي باشد استفاده مي شود.

با استفاده از برنز، مس، فولاد، آلومينيوم مي توان سيم هاي هوايي را با مقاطع كوچكتر از 6 ميليمتر مربع ساخته و مورد استفاده قرار داد.
سيمهاي مسي را مي توان از يك رشته يا چند رشته به هم تابيده شده ساخته ولي استفاده از سيمهاي مسي يك رشته فقط با سطح مقطع 16 ميليمتر مربع مجاز بوده و براي سطح مقطع بيشتر از آن بايستي حتما چند رشته ساخته شوند سيمهاي آلومينيومي بايستي هميشه چند رشته باشند.

حداقل سطح مقطع
حداقل سطح مقطع براي سيمهاي هوايي از جنس مسي 6 ميليمتر مربع مي باشد. استفاده از اين مقطع در مواردي مجاز مي باشد كه فاصله تيرهاي نگهدارنده از 45 متر بيشتر نشود. براي فواصل بيشتر از 45 متر بايستي حداقل سطح مقطع سيم 10 ميليمتر مربع باشد بجاي سيم 6 مي توان از سيم آلومينيومي 16 و بجاي سيم مسي 10 از سيم آلومينيومي 25 استفاده نمود ولي قانوناً حداقل سطح مقطع سيم هاي آلومينيومي مورد استفاده 25 مي باشد.

2-3-1- انواع كابلها
كابلها را به لحاظ مصارف مختلف از نظر نوع عايق و شكل هاديها به انواع زير تقسيم مي گردد.
از نظر شكل مقطع هادي كابل ها سه شكل 1- گرد 2- سكتور 3- بيضي ساخته مي‌شود.
از لحاظ نوع عايق پوشش كابلها به صورت كابل PVC (پي- وي - سي) و كابل روغني با غلاف سربي (آلومينيومي) كابل كراسلينگ – كابل كنتانتريك – كابل هاي با زره فولادي از تسمه هاي باريك و مفتولهاي گرد كه به كابل با آرمور معروف هست و كابلهايي كه براي هر فاز يك غلاف سربي ساخته شده به نام كابل سه غلافه مي نامند. نوع ديگر كابل پروتلين مي باشد.

كابلهاي PVC براي ولتاژهاي زير 1000 ولت فشار ضعيف بيشتر مورد استفاده قرار مي‌گيرد. كابل نوع كنتانتريك كه داراي عايق P.V.C و يك هادي در وسط و يك هادي به شكل شيلد يا شبكه آرموري اطراف هادي وسط جهت سيم نول به منظور استفاده براي دستكهاي مشتركين استفاده مي شود و نوع ديگر كابلهاي خود نگهدار ولي با عايق PVC مي باشد و كابل هاي روغني تك غلافه يا سه غلافه سربي و كابلهاي كراسلينگ و كابلهاي پروتلين در انتقال انرژي با فشارهاي متوسط و قوي از 1000 ولت به بالا استفاده مي گردد و براي تعيين جريان مجاز عبوري از كابلها در شرايط درجه حرارت نرمال 20+ درجه سانتيگراد در هواي آزاد و زير زمين جدا ولي در كتب مختلف و توسط وزارت نيرو ارائه شده كه مقادير تعيين شده در شرايط درجه حرارت 20 درجه سانتيگراد صادق هست. نكته اي كه لازم به ذكر مي باشد در هيچ قسمت از كابلها نبايد درجه حرارت از مقادير تعيين شده در ذيل تجاوز نكند.
براي كابلهايي كه تحت ولتاژهاي 1 تا 6 كيلو ولت كار مي كند 65 درجه سانتيگراد
براي كابلهايي كه تحت ولتاژهاي 10 تا 20 كيلو ولت كار مي كند 55 درجه سانتيگراد
براي كابلهايي كه تحت ولتاژهاي 30 تا 60 كيلو ولت كار مي كند 45 درجه سانتيگراد
در فشار قوي نوع ديگري كابل با نام كابل گازي وجود دارد، ضمنا كابلهاي روغني هم دو نوع كابل روغني با فشار كم و كابل روغني با فشار زياد وجود دارد.
از ماده PVC براي پوشش خارجي كابلهاي جامد استفاده مي گردد اين نوع كابلها نسبت به كابلهاي با غلاف سربي داراي مزايا و محاسي به شرح ذيل هستند:
1- وزن كمتر – سطح صاف و تميز تر – قابليت انعطاف بيشتر – قابليت نصب به طور عمودي معهذا كابهاي PVC تحمل ضربه پذيري و فشار زياد را ندارد.
با توجه به اينكه كابلهاي پروتيلن از استقامت الكتريكي خوبي برخوردار مي باشد و به خوبي اختلاف پتانسيل 20 كيلو ولت را مي تواند تحمل كند، لذا در فواصل كم مانند ارتباط بين تابلو تا ترانسفورماتور از نوعي كابل به نام پروتلين استفاده مي گردد به طور كلي براي شناسايي انواع كابلها از حروف الفباي انگليسي استفاده شده و هر حرف مشخصه لايه بخصوصي در كابل است غالبا روي پوسته خارجي كابلها نوع كابل و متراژ و تعداد رشته و ولتاژ مجاز كابل چاپ شده است، لذا جهت آشنايي با مشخصات كابلها به جدول ذيل مراجعه مي گردد.

جدول(1-1) شناسايي كابلهاي با عايق PE , PVC
رديف علامت ‌اختصاري شرح مربوط به علامت ملاحظات
1 N كابل نرم شده طبق استاندار VDE با سيم مسي (در اولين حروف علائم بايد باشد)

(به منظور محدود نمودن حوزه)
2 NA كابل نرم شده طبق استاندار VDE با سيم آلومينيومي
3 Y نوع عايق PVC (در صورتي كه اولين حرف در عللائم Y باشد).
4 2Y نوع عايق PE (در درجات حرارت مختلف قابليت نرمي بيشتر ولي با ضريب

دي الكتريك بالاتر مي باشد).

5 H ورقه هادي دور سيم (دور عايق سيم براي محدود نكردن حوزه).
6 C غلاف مسي به عنوان سيم مفرو يا محافظ.
7 CW غلاف از مفتول هاي نازك مسي كه به طور موجي دور تا دور كابل را پوشانده و يك نسخه نازك مسي به طور مارپيچ آنها را نگه مي دارد.
8 CE غلاف مسي در كابلهاي سر رشته اي و دور هر يك از عايق رشته ها
9 S حفاظ مسي از نسخه پهن و نازك مسي كه به دور عايق سيم پيچيده شده باشد .

10 SE حفاظ مسي در كابلهاي چند رشته اي دور هر يك از سيم ها و عايق سيمها
11 T سيم نگدارنده (در كابلهاي هوايي) از فولاد تابيده شده
12 F زره از سيم تحت فولادي قلع اندود(در كابلهاي فشار قوي كار حفاظ مسي را انجام مي دهد)

13 R زره از مفتول فولادي قلع اندود شده
14 GB تسمه فولادي مارپيچي براي محكم كردن و يا (در صورتي كه در دومين حرف از علامت گذاري باشد) به معناي عايق PVC در پوشش خارجي كابل مي باشد.
15 Y (در صورتي كه در دومين حرف از علامت گذاري باشد) به علامت عايق PE براي پوشش خارجي كابل است.

علائم درج در جدول ذيل به منظور تعيين مشخصات سيم (هاديهاي) به كار رفته از لحاظ شكل مقطع و تعداد رشته مي باشد.

رديف علامت اختصاري شرح
1
2
3
4 re

rm

se

sm گرد – تك رشته (يك لا)
گرد – چند رشته (چند لا)
سكتور – تك رشته (يك لا)
سكتور – چند رشته (چند لا)

جدول(2-1) شناسايي كابلهاي روغني به ولتاژ كم و غلاف سربي يا آلومينيومي
رديف علامت اختصاري شرح
1 Nö كابل روغني با سيم مسي
2 NöA كابل روغني با سيم آلومينيمو
3 K كابل با غلاف سربي

4 KL كابل با غلاف آلومينيومي پرس شده و صاف
5 KLD كابل آلومينيومي پرس شده موجي
6 U غير مغناطيسي
7 D بانداژ محافظ در مقابل فشار الكتريكي
8 E پوشش محافظ نايلوني
9 B بانداژ تسمه فولادي (زره فولادي)
10 F زره از سيم تحت فولادي
11 FO بانداژ فولادي از سيم تخت باز
12 R بانداژ مفتول گرد فولادي

13 RO بانداژ مفتول گرد فولادي
14 Gb نگهدارنده زره فولادي R و يا F كه به صورت تسمه مارپيچي دور رزوه پيچيده مي شود
15 Y غلاف يا پوشش PVC
16 A پوشش خارجي از آسفالت

17 AA پوشش دوبل (دولا قيرگوني)
18 rm سيم چند رشته (چندلا يا افشان)
19 rm/v سيم چند رشته (فشرده شده)
20 H سيم گرد لوله اي
21 SM سيم چند لاسكتوري (rm/v/14h)

22 Te غلاف سربي با آلياژ تلرر
جدول(3-1) مشخصات كابل روغني با ولتاژ بالا
رديف علامت اختصاري شرح
1 öI كابل روغني با فشار (ولتاژ) زياد و سيم مسي
2 öIA كابل روغني با فشار (ولتاژ) زياد با سيم آلومينيومي
3 GL سيم راهنما براي جلوگيري از صدمه جلوگيري از صدمه نزدن كابل روي هر يك از رشته ها
4 U سيم هاي طناب پيچ نشده در لوله فولادي (سيم تابيد نشده)
5 ST لوله فولادي
6 A غلاف محافظ لوله فولادي از پشم شيشه
7 2Y غلاف محافظ لوله فولادي از عايق

و به همين صورت براي انواع كابلهاي ديگر مانند گازي و غيرو علائمي تعيين و از روي علائم به مشخصات كابل پي خواهيم برد.

3-3-1- انتخاب مقطع كابل
براي تعيين مقطع كابلها عامل اصلي يعني جريان(بار) و ظرفيت باردهي كابل را مي توان ذكر نمود در كليه جداول ظرفيت كابلها را تحت شرايط استانداردي كه حاوي درجه حرارت محيط و محل مورد استفاده (در هوا و در زمين ) قرار گرفته مشخص نموده است، لذا چنانچه شرايط مذكور تغيير پيدا كند مسلما در ظرفيت عبور جريان كابل تاثير خواهد گذاشت.

از طرفي شرايط قرار گرفتن هاديهاي حامل جريان برق در كنار هم در كاهش ظرفيت اثر خواهد گذاشت وضعيت نوع خاك و درجه رطوبت خاك در افزايش يا كاهش ظرفيت كابل موثر مي باشد.

چنانچه همواره از كابل ها كمتر از 60 % درصد ظريت باردهي آن جريان عبور نمايد مقاومت حرارتي خاك ثابت خواهد بود در غير اين صورت به نسبت افزايش بار(عبور بيش از 60% درصد جريان) و استمرار اين بار در كابل موجب گرم شدن محيط اطراف كابل و خشك شدن رطوبت خاك هاي اطراف كابل شده بالنتيجه از ظرفيت كابل كاسته مي شود.

4-3-1- شرايط خواباندن كابلها در كانال
چنانچه كابل كشي به طور صحيح انجام گيرد مي توان انتظار داشت كه براي مدت زمان عمر كابل، از كابل بتوان بهره برداري نمود، لذا توجه به شرايط و نحوه كابل كشي ضروري است.

الف) ابتدا بايد جهت خواباندن كابل به وجود املاح در خاك مانند نمك- كلر- اسيد-آهك و غيره توجه نموده و در صورت وجود اين گونه املاح كه روي پوسته كابل خورندگي خواهد داشت از كابلهاي مخصوص كه داراي حفاظ در مقابل كروزيون مي‌باشند، استفاده نمود.
ب) كابلها را بايد با استفاده از چرخاندن قرقره كابل(چرخ كابل) به طور آهسته از دور قرقره باز تا هادي كابل تحت نيروي كششي قرار نگيرد.
پ) به فلش روي قرقره كابل توجه كرده و در جهت عكس فلش كابل را باز نماييد.

ت) در موقع كشيدن كابل بايد مانع خم شدن كابل شد و از باز شدن اضافي كابل جلوگيري كرد.
ث) در موقع كابل كشي درجه حرارت مي بايد بالاي 3+ درجه سانتيگراد باشد.

ج) براي كابلهاي روغني حتي الامكان مي بايد شيب كانال كمتر و در فاصله هاي زياد كمتر از 5% درصد باشد .
چ) جهت عبور كابل از روي لوله هاي آب و گاز يا كابل تلفن كابل از داخل لوله عبور داده شود.
ح) براي خواباندن كابل فشار قوي و ضعيف در يك كانال مي بايد كابل هاي فشار قوي در عمق 120 سانتيمتر و فشار ضعيف در عمق 80 سانتيمتري روي كابل فشار قوي خوابانده شود.

خ) براي عبور از عرض خيابانها و ميادين مي بايد كابلها از داخل لوله هاي فلزي عبور داده شود.
د) در موقع عبور كابل به داخل لوله جهت جلوگيري از ورور خاك و سنگريزه به داخل لوله مي بايد كف جلوي لوله را قدري گود كرده تا ضمن كشيدن كابل به داخل لوله سنگ ريزه ها در داخل گودال ريخته شود.

ذ) پس از اتمام كشيدن كابل در داخل لوله در ورودي و خروجي بالشتك لاستيكي يا عايق ديگري مانند پشم شيشه و غيرو مجراي ورودي لوله را بسته تا از ورود لجن و خاك به داخل لوله جلوگيري شود.

ر) قبل از خوابانيدن كابل بستر كانال را مي بايد 10 سانتي متر ماسه بادي نرم ريخته و پس از كابل كشي روي كابل را 10 سانتيمتر ماسه نرم ريخته و سپس با آجر چيني به صورت عرضي روي كابل و سپس 20 سانتيمتر ريختن خاك نرم تر و سپس پر نمودن كانال اقدام نمود.

4-1- سركابل
سركابل وسيله اي است كه در مواقع تغيير نوع حامل جريان الكتريكي بكار برده مي‌شود. مثلا وقتيكه بخواهند كابل زميني را به سيم هوايي وصل كنند و يا كابل زميني را به شين اتصال دهند از سر كابل استفاده مي‌كنند. سر كابل بايد طوري بسته شود كه رطوبت هوا و آب باران به هيچ وجه در آن نفوذ نكند و چنانچه كابل روغني باشد، روغن داخل كابل بيرون نريزد. ساختمان و نوع سركابلها متفاوت بوده و بستگي به نوع كابل و مكان نصب آن دارد. سركابلها در اندازه هاي مختلفي ساخته مي شوند. اندازه سركابل بستگي به ولتاژ شبكه دارد. سر كابلها در حالتي كه اتصال كوتاه در شبكه بوجود آيد بستگي به نيرويي دارد كه اين اتصال كوتاه ايجاد مي كند.
بايد سعي كرد كه سر كابل حتي المقدور كوچك باشد تا جهت نصب هم محل آن آسان باشد و هم فضاي كمتري را اشغال نمايد.
در بالاي مواد پركننده در اثر حرارت زياد همواره مقداري فضاي خالي موجود باشد تا هنگامي كه حجم مواد پر كننده در اثر حرارت زياد مي شود مايع از سركابل بيرون نريزد در سر كابلها ( مخصوصا سركابلهاي كيلو ولت 2 به بالا) بايد كاملا دقت شود كه رطوبت هوا وارد سر كابل نشود. به طور كلي بستن سركابل عملي

است حساس و چنانچه در موقع بستن سركابل است كه اگر دقت كافي نشود به هنگام عبور جريان از سر كابل اشكال بوجود مي آيد كما اينكه در تمام شبكه هاي زميني، اولين جائي كه به هنگام وقوع عيب مورد بررسي قرار مي گيرد، سر كابل و مفصل مي باشد. چون احتمال بوجود آمدن اتصالي در اين دو به مراتب بيشتر از احتمال بوجود آمدن اتصال در خود كابل مي باشد.

5-1- مفصل
در هنگام كشيدن كابهاي زميني اگر كابل كوتاه باشد و لازم باشد كه كابل ديگري در امتداد آن قرار گيرد جهت اتصال اين دو كابل به يكديگر از مفصل استفاده مي شود. همچنين در مواقع گرفتن انشعاب ، بايد كابل اصلي را در نقطه انشعاب قطع كرد و به كمك مفصل كابل فرعي را به كابل متصل نمود. علاوه بر اين به هنگام بروز عيب در يك كابل زميني پس از پيدا كردن محل عيب در كابل، آن نقطه از كابل را قطع كرده و پس از جدا كردن قسمت معيوب از قسمت سالم دو قطعه كابل را توسط مفصل بهم متصل نمود مفصل بايد كابل را در محل اتصال در مقابل رطوبت و نيروي مكانيكي محافظت نمايد. در داخل مفصل كابلها بايد طوري به مفصل وصل و محكم شوند كه با پيچ خوردن كابلها، سيمهاي داخل مفصل كوچكترين حركتي ننمايند و فشار به آنها وارد نشود.

همچنين مفصل در مقابل نيروي كششي زياد بايد محافظت شود. به همين منظور قبل از اينكه دو سر كابل وارد مفصل شوند. آن را خم كرده و به شكل S در مي آورند و پس از آن دو سر كابل را داخل مفصل قرار مي دهند. بدين ترتيب اگر كابل اندكي كشيده شود، نيرويي به مفصل وارد نخواهد شد. مفصلها معمولا از جنس چدن، فولاد، مواد عايقي مانند PVC مي باشد كه در اندازه هاي مختلف ساخته مي شوند.
براي پر كردن مفصل چدني (فولادي) بعد از بستن كابل و عايق كردن آنها از يكديگر از قير استفاده
مي كنند.

توجه شود كه بدنه مفصل (سر كابل) حتما بايد داراي سيم زمين باشد.

6-1- اشكال مختلف شبكه هاي توزيع نيرو
شبكه هاي الكتريكي بر حسب ولتاژ به فشار ضعيف- فشار متوسط- فشار قوي تقسيم بندي مي شوند كه در پخش (توزيع) انرژي شبكه با ولتاژ 380/220 ولت تا 63 كيلو ولت صحبت مي نمايد.
در طراحي يك شبكه توزيع بايد به نكات زير توجه خاص مبذول داشت.
الف: كمترين مقدار تلفات الكتريكي را دارا باشد.
ب: تامين وسايل حفاظتي با حداقل وسيله.
پ: حصول حداكثر درجه اطمينان.
ت : حداقل وسائل و لوازم بكار برده شود.
ث: سادگي و روشني پروژه.
لذا براي دسترسي به شرايط فوق اشكال مختلف شبكه ها طراحي كه هر يك داراي معايب و مزايايي خواهند بود.

1-6-1- شبكه باز (شعاعي)
در اين نو شبكه ها تغذيه انرژي از يك سو (جهت) انجام مي گيرد. بديهي است امكان تغذيه دو خط موازي به يك نقطه ميسر خواهد بود.
اين نوع شبكه بسيار ساده مي باشد و در صورت بروز اتصالي بسته نوع شبكه شعاعي متفاوت
مي باشد.
در صورتيكه مصرف كننده ها به طور هر يك انشعاب مجزا تغذيه گردند خاموشي فقط در خطي كه اتصالي بروز كرده ايجاد و اسير مصرف كننده ها آسيبي وارد نمي شود ولي در نوع شبكه هاي شعاعي كه چندين مصرف كننده از يك خط منشعب و تغذيه مي‌گردند وضع بگونه اي ديگر و خاموشي پيش آمده براي تمامني مصرف كننده ها خواهد بود.

(مزاياي خط شعاعي)
الف: شبكه هاي باز به آساني قابل فهم و به سهولت به اجزاء آن مي توان دست يافت.
ب: كليه نوا قص و معايب آنها را مي توان به طور سريع پيدا نمود.
پ: توان اتصال كوتاه به علت تغذيه شبكه از يك سو كمتر مي باشد.
ت: حفاظت شبكه آسان و با وسائل كمتر امكان پذير است.

معايب خط باز(شعاعي)
الف: ضريب اطمينان در حال كار كم است.
ب: تلفات انرژي در مقايسه با يك شبكه كه از دو سو تغذيه مي شود بيشتر است.
پ: به منظور محدود نگهداشتن تلفات انرژي بايد سطح مقطع بزرگتري را انتخاب نمود. لذا مصالح بيشتري بكار خواهد رفت.

2-6-1- شبكه هاي حلقوي بسته:
در اين نوع شبكه امكان تغذيه انرژي از دو سو مي باشد ضريب اطمينان كار اين نوع شبكه الكتريكي به مقدار قابل توجهي بالاتر خواهد بود چون در صورت از كار افتادن يكي از دو خط تغذيه كننده، شبكه از سمت ديگر انرژي تغذيه، خواهد شد.
در اين سبك شبكه براي محاسبه سطح مقطع هاديها مي بايست از يك سو تغذيه فرض و محاسبه را انجام داد.

3-6-1- شبكه هاي ستاره(شبكه هاي شانه اي شكل)
چنانچه شبكه‌اي كه‌از دو‌سو تغذيه‌شده را از نقطه پي‌تي نيز كنيم شبكه ساده‌ستاره شكلي بدست مي‌آيد.
لذا شبكه ستاره شكل از اتصال سه يا تعداد بيشتر خطوطي كه مستقلا تغذيه مي شوند، پديد مي آيد. از اين نوع شبكه ها براي توزيع انرژي با ولتاژ پايين در كارخانجات بزرگ مورد استفاده قرار مي گيرند.

4-6-1- شبكه هاي تار عنكبوتي و غربالي
اگر شبكه اي را كه از دو سو تغذيه كردند در ميانه با خطي عرضي ارتباط دهيم، صورت ساده اي از شبكه تار عنكبوتي (غربالي) به صورت شكل زير خواهد بود.
خطوط عرضي مي تواند از دو نقطه دو سمت شبكه را به يكديگر متصل كند بدون آنكه در اين خط مصرف كننده اي موجود باشد در چنين حالتي ارتباط عرضي شبكه تنها اين مزيت را دارد كه شبكه از لحاظ رساندن انرژي به مصرف كننده ها ضريب اطمينان بزرگتر خواهد شد.
در شرايطي كه ولتاژ در دو طرف خطوط عرضي يكسان نباشد جريان الكتريكي از خط هادي عرضي عبور خواهد كرد. بيشتر اين نوع شبكه براي شهرها در نظر گرفته شده است از خصوصيات چنين شبكه استقامت خوب آن در قبال شدت جريان اتصال كوتاه است.
بطور كلي دو نوع شبكه غربالي را از يكديگر تميز مي دهيم.
1- شبكه غربالي كه محلهاي انشعاب بر روي گره ها قرار گرفته اند.
2- شبكه هاي غربالي كه انشعاب ها در بين دو گره واقع شده اند.
فصل 2
حريم و ايمني و طريقه اتصال زمين

1-2- اتصال به زمين
هدف از اتصال زمين تامين حفاظت جاني براي انسانها و حيوانها و همچنين تامين حفاظت دستگاههاي برق در برابر خراب شدن است.
نصب اتصال به زمين داراي روش هاي مختلف مي باشند كه از جمله مي توان نسبت به حفر چاه اقدام و يا لوله هاي شبكه آب استفاده كرد ولي از آنجا كه اين دو روش بعلل مختلف با پيشرفت تكنيك صنعت برق همگام نيست روش استفاده از ميله هاي روكش شده مسي يا مغز فولاد روز به روز جاي خود را بيشتر در صنعت برق باز مي نمايد.
اتصال زمين را مي توان به دو نوع اتصال زمين الكتريكي و حفاظتي تقسيم نمود .
الف: اتصال زمين الكتريكي :
مانند زمين نمودن مركز فشار در ژنراتور يا ترانس توزيع (ثانويه) كه اين نوع اتصال زمين براي سيستم برق رساني مورد نياز است اين زمين كردن اولاً به خاطر كار صحيح دستگاهها و جلوگيري از ازدياد فشار الكتريكي فازهاي سالم نسبت به زمين در موقع تماس يكي از فازها با زمين مي باشد.
ثانيا اين زمين كردن (ثانويه)، فشار ضعيف، ترانس را در مقابل ولتاژهاي اضافي كه بر اثر عوامل خارجي بوجود مي آيد حفاظت مي كند زيرا اگر ثانويه زمين شده باشد در صورت شكست عايقي در ترانس يا قسمتهاي ديگر فشار قوي باعث مي شود كه فيوزهاي طرف اوليه سوخته و در نتيجه قسمت معيوب مدار از منبع تغذيه جدا گردد و آسيبي به ترانس وارد نيايد.
شكل(1-2) اتصال زمين سيستم فشار ضعيف

ب- اتصال زمين حفاظتي
كه خود بر دو نوع است : 1- اتصال زمين حفاظتي دائم . 2- موقت
1- اتصال زمين حفاظتي دائم: كليه تاسيسات كه در مجاورت هادي هاي برق دار قرار دارند و احتمال برق دار شدن آنها مي رود بايد به منظور پيشگيري از خطرات برق گرفتگي براي عابرين و يا مجريان زمين گردند.
مانند زمين نمودن كليه تاسيسات داخل پست، بدنه تابلهاي زير ترانس، بدنه جعبه تقسيم ها بدنه تيرهاي فلزي معابر و كليه تيرهاي فلزي و غيره كه اين نوع اتصال زمين به طور دائم بسته بوده و بايد كنترل نمائيم كه قطع نشده باشد و يا مقاومت از سطح قابل قبول حداكثر 5 اهم افزايش نيافته باشد، اندازه گيري مقاومت در خشك ترين فصل سال(مرداد و شهريور) بايد انجام گيرد.
2- اتصال زمين حفاظتي موقت: اين نوع نيز ممكن است ثابت يا متحرك باشد.
1. موقت ثابت:
هميشه در يك محل مشخص براي زمين نمودن يك تاسيسات معين نصب بوده و ارتباط را مي تواند بر قرار نمايد مانند سكسيونر زمين در پستها.
2. اتصال زمين موقت متحرك (يا با رابط)
وسيله اي است كه هميشه بايد همراه شخص مجري باشد و در محل كار از آن استفاده نمايد از اين وسيله مي توان روي شبكه هاي هوايي و زميني فشار ضعيف و فشار متوسط استفاده نمود. شكل آنها در سيستم هاي مختلف متفاوت است ولي نحوه كار يكنواخت است.
بايد توجه نمود كه حداقل فاصله دستگاه اتصال زمين در روي شبكه يك فاصله قبل از محل كار و حداكثر بايد در معرض ديد قرار داشته باشد.

طريقه بستن در شبكه فشار ضعيف
ابتدا خط را تست نموده و سپس دستگاه را به آنول معابر و سپس T , S , R وصل مي نماييم طريق بستن در شبكه فشار متوسط:
ابتدا خط را پس از خاموش كردن تست نموده، سپس تخليه الكتريكي مي نماييم.

1-1-2- نكات ايمني نصب اتصال زمين:
1- بايد بعد از قطع برق مدار يك شبكه يا دستگاه دو طرف محل كار اتصال زمين شود.
2- محل كار نبايد بيش از يك كيلومتر با اتصال زمين فاصله د اشته باشد و در هر حال بايد اتصال زمين از محل قابل رويت باشد.
3- هر گاه بيش از يك گروه بخواهند روي يك خط فشار قوي كار كنند بايستي هر يك از گروهها در بين اتصال زمين هاي مربوط به خود كار كنند.
4- در هنگام رعد و برق روي خطوط يا دستگاههايي كه اتصال زمين خوبي هم دارند كار نكنيد.
5- قبل از اتصال زمين، بي برق بودن شبكه را توسط تفنگ مخصوص امتحان كنيد. در صورت پاره بودن سيم بايد هر دو سر آن را آزمايش كنيد.
6- در هنگام بستن و باز كردن اتصالات زمين از دستكش عايقي استفاده كنيد.
7. دستگاه اتصال زمين معمولا داراي 4 رشته سيم مي باشد كه سه رشته آنها داراي چنگك فلزي (گيره) است كه به شبكه متصل مي گردد و سيم چهارم از طريق قرقره به ميله اتصال زمين وصل مي شود.
8- در صورتي كه پايه حامل مدارهاي ديگري نيز باشد كابل اتصال زمين را بايد چنان ببنديد تا از افتادن يا لغزيدن آن بر روي سيمهاي ديگر جلوگيري شود.

2-1-2- طريقه اتصال زمين
1- ميله اتصال زمين را در مرطوبترين نقطه زمين فرو مي كنند.
2- در شبكه هاي فشار ضعيف سيم اتصال زمين را ابتدا به ميله زمين وصل كرد و سپس سرهاي ديگر آن را توسط وسايل كار عايق به پايين سيم و سپس به ترتيب از بالا به پاين با وسايل كار عايق باز كنيد و بخاطر داشته باشيد كه بعدا سيم اتصال زمين را از ميله زمين جدا نماييد.
4- شبكه فشار قوي پس از اتصال كابل اتصال زمين به ميله زمين اول گيره وسطي را به فاز وسط وصل مي نماييم و سپس ديگر گيره ها را به دو فاز كناري.

2-2- ايمني
يكي از موارد هميشه مطرح جهت پيشگيري از حوادث در مهندسي برق استفاده از لوازم ايمني است. لوازم ايمني جهت كاربر شبكه هاي برق شامل لوازم ايمني فردي و گروهي مي باشد لوازم ايمني فردي عبارت است از لباس كار، كفش ايمني، كلاه ايمني، دستكش ايمني و .... و لوازم ايمني گروهي شامل تفنگ پرتاب كننده سيم (يا تفنگ آزمايش خط) دستگاه ارت موقت، فازمتر دوبل، فازمتر آژيردار، چوب پرچ و ... است.
حال در زير به تعريف ايمني و اينكه ايمني به چه اجزائي تقسيم مي شود مي پردازيم.

1-2-2- تقسيم بندي ايمني
1. ايمني افراد :
الف) افراد مجري . الف -1) لوازم ايمني. الف-1-1) انفرادي.
الف-1-2) گروهي . الف-2) مقررات ايمني. ب) افراد عادي.
2. ايمني تاسيسات.
الف: تاسيسات برق رساني. ب: تاسيسات برق خانگي