بخشی از مقاله
مقدمه
نيروي برق در چهارم سپتامبر 1882 براي اولين بار در خيابان پرل1 در شهر نيويورك براي مصرف روشنايي استفاده شد. چند ژنراتورDC با توان مجموع 30 كيلووات و ولتاژ 110 ولت بكار گرفته شده بودن تا بتوانند نياز مصرفي 59 مصرف كننده را در مساحتي در حدود يك كيلومتر مربع برآورده سازند.
با گسترش سيستمهاي DC سه سيمه با ولتاژ 220 ولت و افزايش بار و طول خطوط مشكلاتي از قبيل تلفات و افت ولتاژ پيش آمد كه منجر به ساخت ترانسفورماتور توسط ويليام استنلي2 در مقياس تجاري در سال 1885 گرديد. با ساخت ترانسفورماتور قابليت انتقال انرژي با ولتاژ بالا و تلفات كم به وجود آمد و سيستمهاي AC جايگزين سيستمهاي Dc شدند. اولين خط AC تكفاز در سال 1889 در ارگن3 با ولتاژ كيلو ولت و طول 21كيلومتر مابين ارگن و پورتلند4 كشيده شد.[12]
صنعت برق ايران نيز از سال 1283 شمسي با برهره برداري از يك ژنراتور 400 كيلووات كه توسط حاج امين الضرب نصب و راه اندازي گرديد، آغاز شد.[1] مسير اولين شبكه در تهران از خيابانهاي لاله زار، ارك، سعدي و ناصرخسرو مي گذشت. محل مولد در خيابان چراغ برق در كوچه امين قرارداشت و بوسيله بخار با حركت نوساني كارمي كرد. ولتاژ مولد 400 ولت و فركانس آن 50 هرتز بود. شبكه آن در خيابانهاي اصلي سه فاز با تيرهاي چوبي بلند و مقره هاي شترگلو و در كوچه هاي فرعي از يك فاز و نول تشكيل شده بود.
بعدها به علت توسعه و نداشتن ولتاژ واسط مولدهايي در اطراف ميدان شاه،خيابان فرهنگ، چهر راه سيدعلي و ميدان محمديه با سيستم جريان مستقيم داير گرديد.
طرز داير كردن انشعاب به اين ترتيب بود كه در خيابانهاي اصلي سيم را قلاب كرده و برروي شبكه مي انداختندو در كوچه هاي فرعي كه فاصله خط از زمين كمتر بود سيم را به خط وصل مي كردند.
با افزايش تقضا، دو واحد 500كيلوواتي در خيابان لاله زار نو نصب گرديد كه براي برق رساني از يك شبكه واسط 6 كيلوولتي استفاده مي كرد.اين شبكه در حدود 6هزار مشترك داشت.
پس از تشكيل اداره برق و بالاخره بنگاه مستقل برق تهران اين شبكه جمع شد و شبكه جديد جايگزين گرديد. شبكه جديد داراي يك مركز توليد نيرو در ميدان ژاله، شبكه واسط 6 كيلوولتي و 18 پست ترانسفورماتور بود.
كمبود برق، نبودن شبكه توزيع مناسب، گسترش شهر تهران و افزايش روز افزون تعداد متقاضيان برق باعث شد تا شركتهاي خصوصي اقدام به نصب مولد و توزيع انرژي برق كنند بطوريكه در مدت كوتاهي تعداد اين شركتهاي خصوصي به 34 شركت با 168 هزار مشترك رسيد. در اين فاصله شركت برق تهران با بهرهبرداري از نيروگاه آلستوم و توسعه شبكه فشار ضعيف با كابلهاي روغني تا سال 1342 تعداد مشتركين خود را به 128 هزار رسانيد. با تشكيل وزارت آب و برق در اسفند 1341 و ضميمه شدن شركت برق تهران به اين وزارتخانه و بالاخره با تصويب قانون ملي شدن صنعت برق، همه شركتهاي برق زير نظر اين وزارتخانه قرار گرفتند و وضعيت برق تا حدود زيادي از نابساماني رها گرديد.
وجود شبكه هاي شركتهاي خصوصي و شبكه دولتي در كنار هم در خيابانهاي تهران مشكلاتي از نظر توسعه، تعمير،نگهداري و تامين برق مشتركين به وجود آورده بود. براي همين شركت برق تهران تمامي مشتركين 34 شركت خصوصي را تحويل گرفت.
به تدريج با افزايش بار مصرفي پستهاي 6 كيلوولتي جاي خود را به پستهاي 20 كيلوولتي دادند بطوريكه تا سال 1351 تعداد بسيار كمي از اين پستها باقي مانده بود. در حال حاضر پستهاي 6كيلوولتي به طور كامل برچيده شده و كليه پستهاي موجود پستهاي 20 كيلوولتي مي باشند.
تعداد پستهاي 20 كيلوولتي در تهران تا سال 1342 بالغ بر 471 دستگاه بوده كه در سال 1350 به 3600 دستگاه رسيد.[2]
همچنين طرح و اجراي خطوط 63 كيلوولت و به دنبال آن 132 كيلوولت و احداث پستهاي مربوطه توسط شركت برق انجام گرفت. تا سال 1344 پستهاي 230 كيلو ولت نيز در كشور به بهره برداري رسيدند. در سال 1348 تعداد پستهاي 132/230 كيلوولت 20 دستگاه، تعداد پستهاي 63/132 كيلوولت 27 دستگاه وتعداد پستهاي 30/63كيلوولت 78 دستگاه بوده است.[3]
در سال 1350 شبكه رينگ 230 كيلوولت تهران توسط شركت برق تهران نصب و راه اندازي شد كه در حال حاضر نيز مورد بهره برداري است.[2]
درسال 1356 اولين پستهاي 400 كيلوولت در كشور با ظرفيت 400 مگاولت آمپر نصب و راه اندازي گرديدند.
با پيروزي انقلاب اسلامي، صنعت برق كشور و شبكه انتقال و فوق توزيع با سرعتي بيش از پيش به پيشرفت خود ادامه داد بطوريكه در مدت 10 سال (1357تا1367)ظرفيت شبكه هاي 400 و 230 كيلوولت به ترتيب 12و9 برابر گرديد.[3]
در سال 1380 تعداد پستهاي 230/400 كيلوولت 98 دستگاه و تعداد پستهاي 132/230 كيلوولت 438 دستگاه بود.[4]
در سي سال اخير متوسط رشد جهاني برق در حدود 3 درصد و در ايران حدود 10 درصد بوده است كه اين مطلب نشانگر رشد قابل ملاحظه صنعت برق ايران مي باشد.[19]
در زمان حاضر صنعت برق ايران به چنان مرتبه اي رسيده است كه بيش از 15 ميليون مشترك در بخشهاي مختلف صنعت و كشاورزي، تجاري ، خانگي و ... دارد و تا پايان برنامه سوم توسعه سالانه 800هزار مشترك جديد به مشتركان قبلي افزوده خواهند شد بطوريكه نياز مصرف كننده ها در سال 81 در حدود 25 هزار مگاوات بوده است كه 31% از اين مقدار به صنايع اختصاص دارد.[8]
با توجه به اينكه ايران كشوري در حال توسعه مي باشد اين نياز روزافزون همچنان ادامه خواهد داشت. لازمه تامين اين نياز گسترش شبكه و به تبع آن افزايش تعداد و ظرفيت نيروگاهها،خطوط انتقال وپستهاست. از آنجا كه پستهاي 230/400 همواره در شبكه قدرت نقش مهمي دارند و قابليت اطمينان اين پستها تاثير زيادي در قابليت اطمينان شبكه و پايداري آن دارد مهمترين و حساسترين پستها به شمار مي روند و همين امر اهميت كارهاي تحقيقاتي در اين زمينه را بيش از پيش آشكار مي سازد.
در اين پروژه سعي بر آن بوده است كه موضوع طراحي پستهاي فشار قوي و بهينگي آن تا حد امكان مطرح گردد. مطالبي كه در اين پروژه عنوان شده اند به ترتيب فصول به شرح زير مي باشند:
فصل اول، مقدمه، شامل تاريخچه مختصري از صنعت برق ايران و سير تحول پستها از آغاز تاكنون مي باشد. كلمات و اصطلاحات بكار رفته در اين پروژه نيز در آخر اين فصل تعريف شده اند.
فصل دوم، اصول طراحي پستهاي فشار قوي را مطرح مي سازد. در اين فصل مراحل طراحي پست و انواع طراحيها ذكر شده اند و درباره معيارهاي طراحي بهينه و تاثير آنها بر طراحي پست بحث شده است.
فصل سوم، اختصاص به معرفي انواع پستها دارد. پستها از نقطه نظرات مختلفي مي توانند تقسيم بندي شوند. در اين فصل، ابتاد بطور مختصر انواع پستها از نظر سطح ولتاژ، نحوه نصب و وظيفه اي كه در شبكه بر عهده دارند، توضيح داده شده اند و سپس بحث مفصل تري درباره انواع پستها از نظر آرايش شينه بندي، مزايا و معايب هر كدام و انتخاب آرايش شينه بندي بهينه مطرح شده است.
در فصل چهارم درباره عوامل موثر در انتخاب محل پست و همچنين درباره آرايش فيزيكي تجهيزات بحث شده است. قسمت آرايش فيزيكي تجهيزات پست شامل مطالبي راجع به تعيين فواصل اطمينان ، طرحهاي مختلف جانمايي، ترتيب و نحوه نصب تجهيزات ونيز نكاتي درباره ساختمان كنترل و رله مي باشد.
در فصل پنجم درباره برخي از تجهيزات پست و انتخاب بهينه آنها بحث شده است. انتخاب ترانسفورماتورهاي موجود در پست(قدرت،جريان،ولتاژ و زمين –كمكي) و كليدها(دژنكتورها، سكسيونرهاو تيغه هاي زمين ) مطالب اين بخش را تشكيل مي دهند.
در فصل ششم به سيستم هاي حفاظتي موجود در پستهاي فشارقوي مي پردازيم.نكاتي درباره طراحي سيستم زمين، معرفي برقگيرها و نحوه استفاده از برقگيرها و سيمهاي محافظ در سيستمهاي حفاظت از صاعقه در اين فصل گنجانيده شده اند. علاوه بر اين درباره رله گذاري و حفاظت قسمتهاي مختلف پستهاي فشار قوي (ترانسفورماتور، شينه، خط و ...) مطالبي عنوان گرديده است. در اين بخش نگاهي اجمالي به وضعيت رله گذاري پستهاي 400و230 شبكه سراسري ايران نيز داشته ايم. قسمت پاياني اين بخش به معيارهاي بهينگي در مورد حفاظت برخي از تجهيزات پست اختصاص داده شده است.
در فصل هفتم، نمونه هايي از انتخاب برخي از تجهيزات، نمونه اي از طراحي سيستم زمين يك پست و همچنين نمونه اي از طراحي سيستم حفاظت از صاعقه در يك پست فشار قوي فرضي برپايه مطالب عنوان شده در فصلهاي قبلي انجام شده است.
فصل هشتم كه به جمع بندي مطالب و نتيجه گيري اختصاص دارد شامل بهره برداري و نحوه رسيدگي به شرايط اضطراري در پست هاي فشار قوي مي پردازد.
2-1-تعاريف و اصطلاحات
- سوئيچگير1: به مجموعه اي از تجهيزات فشار قوي كه عمل ارتباط فيدرهاي مختلف را به شينه و يا قسمتهاي مختلف شينه را به يكديگر در يك سطح ولتاژ معين انجام مي دهد سوئيچگير مي گويند.
- بي2: به واحدهاي مجزاي فشارقوي كه در پست به صورت مشابه تكرار مي شوند اطلاق مي گردد. يك پست ممكن است داراي چندين بي باشد.
- سطح عايقي نامي3: مقدار ولتاژي است كه استقامت عايق بندي يك وسيله را در رابطه با توانايي آن جهت تحمل تنشهاي دي الكتريك مشخص مي سازد.
- اضافه ولتاژ موقت1: اضافه ولتاژهايي هستند كه بيش از 5 سيكل تداوم يابند و معمولا" پديده هايي نظير رزونانس، اتصال زمين و ... باعث بوجود آمدن آنها مي شوند.
- موج ضربه جريان يا ولتاژ: موجي يك طرفه است كه در مدت كوتاهي سريعا" به مقدار حداكثر خود افزايش يافته و سپس كمي كندتر به صفر مي رسد.
- بردن2: امپدانس يا ادميتانس ديده شده از ترمينالهاي ثانويه يك ترانسفورماتور ولتاژ يا جريان را بردن مي گويند.
- افزايش پتانسيل زمين (GPR)3:حداكثر ولتاژي كه سيستم زمين يك پست در اثر عبور جريان زمين نسبت به زمين دور دست پيدا مي كند.
- ولتاژ گام4: اختلاف پتانسيل موجود بر سطح زمين كه بر پاهاي شخص با طول گام معين (مثلا" يك متر) اعمال مي گردد.
ولتاژ تماس5: اختلاف پتانسيل بين افزايش پتانسيل زمين(GPR) و پتانسيل نقطه اي از سطح زمين كه شخص ايستاده است بطوريكه دست شخص بايك سازه زمين شده اتصال داشته باشد.
- ولتاژ مش6: بيشترين ولتاژ تماسي كه مي تواند در يكي از مشهاي شبكه زمين وجودداشته باشد.
- ولتاژ انتقالي7: حالت خاصي از ولتاژ تماس است كه در اين حالت ولتاژ قسمت لمس شونده از بييرون پست به درون و يا برعكس منتقل مي شود.
- عايق خارجي: سطحي از عايق جامد تجهيزات كه در تماس با هوا بوده و تحت تنشهاي دي الكتريك و تاثير شرايط خارجي مانند آلودگي، رطوبت و...قرار مي گيرد.
- عايق داخلي: قسمت داخلي عايق تجهيزات كه شرايط محيطي روي آنها تاثير نمي گذارد.
- شينه سخت: شينه غير قابل انعطاف كه به شكل نبشي، ناوداني ، لوله و...ساخته مي شود و معمولا" نوع لوله اي آن از جنس آلياژ آلومينيوم، فولاد يا آلياژهاي آلومينيوم وبه صورت رشته اي ساخته مي شود و توسط زنجير مقره به گانتريها متصل مي شود.
- ميله زمين1 : ميله اي از جنس هادي است كه در زمين قرار مي گيرد و وظيفه تزريق جريان به زمين را برعهده دراد. طول ميله معمولا" 3 متر انتخاب مي شود.
- گانتري2: پايه هاي نگهدارنده مي باشند كه براي نگهداري مقره هاي كششي و شينه هاي نرم و ... بكار مي روند و از فولاد گالوانيزه ساخته مي شوند.
- بوشينگ3: مقره هاي ايستاده كه براي عبور هادي و ايجاد فاصله هاي عايقي بين هاديهاي برقدار و بدنه تجهيزات بكار مي روند.
- نوسانات مكانيكي4: با عبور جريان عادي 50 هرتز از مدارات، قسمتهاي هادي و مقره هاي متصل به آن با فركانس 100 هرتز نوسان مي نمايند به اين نوسانات ناشي از فركانس قدرت نوسانات مكانيكي مي گويند.[5]
فصل دوم
اصول طراحي پستهاي فشار قوي و معيارهاي طراحي بهينه
اصول طراحي پستهاي فشار قوي و معيارهاي طراحي بهينه
1-2-اصول طراحي پستهاي فشار قوي
براي طراحي پستهاي فشار قوي در ابتدا بايد نسبت به وظايف يك پست آگاهي كافي داشته باشيم. اين وظايف عبارتند از :
- حفاظت خطوط انتقال
- كنترل تبادل انرژي
- تامين پايداري حالت ماندگار و حالت گذرا
- كنترل بار،حفظ هم زماني1 سيستم ونگهداري فركانس سيستم در محدوده مورد نظر
- كنترل ولتاژ و كاهش توان راكتيو جاري بوسيله جبرانسازهاي توان راكتيو
- تامين اطمينان در برق رساني با كليدزني و تغيير مسير انتقال توان و تغذيه از چند جهت
- انتقال اطلاعات از طريق خطوط نيرو به منظور نظارت2
- تعيين مقداري انرژي انتقال يافته از طريق خطوط
- تحليل خطا و تعيين علت آن
- تامين توزيع بار اقتصادي[5]
بعد از آشنايي با وظايف يك پست ، به مسئله لزوم نصب پست در يك منطقه مي پردازيم. نكاتي كه در تعيين لزوم نصب پست مورد توجه قرار مي گيرند عبارتند از:
1- بررسي فني و اقتصادي با توجه به گسترش بار و برنامه هاي دولت طي ده سال آينده
2- بررسي دقيق توزيع بار و تعيين مركز ثقل بار
3- بررسي شبكه هاي موجود در منطقه
4- محاسبه دقيق افت ولتاژ و افت انرژي و بررسي اقتصادي آنها
5- بررسي امكان استفاده از پتانسيل هاي موجود در طبيعت
6- تعيين امكان توسعه پست و نيازهاي آتي كشور[13]
پس از اينكه لزوم نصب يك پست با توجه به معيارهاي مذكور بررسي و تصويب شد مراحل زير را براي طراحي پست به ترتيب دنبال مي نماييم.
- تعيين محل پست: مساله تعيين محل پست در فصل چهارم اين پروژه به صورت كامل بحث شده است.
- تعيين ظرفيت ترانسفورماتور قدرت: معيارهاي زيادي در انتخاب آن دخيل مي باشند كه در بخش انتخاب تجهيزات پست مطرح شده است. اصولا" براي انتخاب ترانسفورماتور قدرت بايد اطلاعات كافي در مورد بار مصرفي منطقه ومشخص كردن پيك بار ونيز پيش بيني پيك متوسطه بار در طول يكسال با توجه به برنامه ده ساله بدست آيد.
- انتخاب تجهيزات پست با توجه به فاكتورهاي مهم فني – اقتصادي : شامل طراحي باس بارها انتخاب ترانسفورماتور ولتاژ و جريان، كليدهاي قدرت،مقره ها،سيستم زمين، سيستم حفاظت از صاعقه و ... مي باشد.[13]
- طراحي سازه ها: در طراحي اين سازه ها بايد مقاوم سازي در برابر تنش هاي زير مورد توجه قرار گيرد:
1- نيروهاي الكتروديناميك تحت شرايط اتصال كوتاه
2- تنشهاي حرارتي تحت شرايط اتصال كوتاه
3- نوسانات مكانيكي كه ناشي از فركانس سيستم قدرت مي باشد
4- تنشهاي مكانيكي ناشي ازباد، يخ ،زمين لرزه
5- تنشهاي محيطي مثل تغييرات دمايي و ...[5]
- تعيين آرايش فيزيكي پست: كه در واقع شكل قرارگيري تجهيزات را بيان مي نمايد. در اين مرحله به عواملي از قبيل فواصل تجهيزات در پست شامل: فاصله عايقي، فاصله اطمينان و مساله توسعه پست توجه مي نماييم.[6]
- تهيه نقشه هاي اوليه پست شامل:
1- تهيه دياگرامهاي تك خطي تقريبي پست با توجه به نيازهاي ذكر شده.
2- تهيه نماهاي تقريبي افقي و قائم تجهيزات فشار قوي پست و طرح تقريبي سازه ها.
3- تعيين محل تقريبي تجهيزات پست با توجه به نماهاي تهيه شده مذكور.
4- تهيه نقشه هاي سه بعدي از پست در صورت لزوم
- تعيين حفاظت ها: اين بخش بطور مفصل در فصل ششم مطرح مي گردد.[13]
2-2-انواع طراحيها
درطراحي پستها معيارها و عوامل بسيار زيادي از جمله سرمايه گذاري اوليه، قابليت اطمينان، تعميرات و نگهداري و ... بايد مورد توجه قرار گيرند اما گاهي ممكن است در طراحي يك پست بعضي جنبه ها به دلايلي اهميت بيشتري بيابندوبه تبع آن معيار اصلي طراحي قرار گيرند. بطور مثال در طراحي پستهاي بسيار مهم، معيار قابليت اطمينان ارزش ويژه اي پيدا مي كند زيرا اگر اين پستها بر اثر خطاهاي اتفاقي از شبكه خارج شوند پايداري كل شبكه به خطر مي افتد. بنابراين در اين پستها با تدابيري كه انديشيده مي شود از قبيل افزودن بر لايه هاي حفاظتي ، دوبل كردن سيستم حفاظتي، افزايش ظرفيت رزرو تجهيزات و ... قابليت اطمينان پست را بالا مي برند.
در پستهاي كوچك كه مناطق كمي را تحت پوشش قرار مي دهند وقطعي هاي موقت نيز براي مصرف كننده ها قابل تحمل است معياري كه اهميت زيادي مي يابد جنبه اقتصادي است. با توجه به زياد بودن تعداد اين پستهاي كوچك در شبكه قدرت، صرفه جويي در سرمايه گذاري اوليه در طراحي اين پست ها مي تواند از نظر اقتصادي بسيار مطلوب باشد. ضمن اينكه سادگي پست هم مي تواند در كاهش هزينه هاي تعميرات و نگهداري تاثير گذار باشد.
در طراحي بهينه يك پست همه عوامل ومعيارهاي طراحي پست مورد توجه قرار مي گيرند و پس از تعيين اهميت هر كدام از عاملها و معيارها،طراحي پست با توجه به همه عوامل دخيل در بهينگي پست صورت مي گيرد. لازم به ذكر است كه براي رسيدن به طراحي بهينه، استانداردها مي توانند كمك شاياني بكنند. استانداردها با بررسي و مطالعه جنبه هاي مختلف در هر مساله بهترين حالت را براي شرايط مختلف تشخيص داده و به استفاده كنندگان پيشنهاد مي دهند.
براي تعيين بهينگي طراحي يك پست معيارهايي وجود دارد كه در زير به بررسي آنها مي پردازيم.
3-2-معيارهاي طراحي بهينه و اعمال اين ضوابط در طراحي پست
موضوعاتي كه در بررسي بهينگي پست مطرح مي شوند عبارتنداز :[9]
- ارتباط بهينگي و شرايط بهره برداري
- ارتباط بهينگي و موقعيت پست
- ارتباط بهينگي و مسايل زيست محيطي
- ارتباط بهينگي و امكان توسعه پست
- ارتباط بهينگي و نيروي انساني
- ارتباط بهينگي و تعميرات و نگهداري
- ارتباط بهينگي و سرمايه گذاري اوليه
- ارتباط بهينگي و هزينه هاي دوران بهره برداري
- ارتباط بهينگي و هزينه هاي ناشي از قطعيتها
- ارتباط بهينگي و ايمني
- ارتباط بهينگي و طرحها و مشخصات فني سيستم هاي مختلف پست
اكنون به چگونگي به كارگيري اين معيارها در طراحي پست ها مي پردازيم.
1-3-2-ارتباط بهينگي و شرايط بهره برداري
برخي از مواردي كه در بهره برداري از يك پست مي توانند معياري براي بهينگي پست باشند عبارتند از:
- قابليت اطمينان پست: تجهيزات پست بايد در طول عمر خود داراي كمترين خرابي و قطعي باشند كه به آرايش شينه بندي ، كيفيت تجهيزات (نرخ خرابي ، مدت رفع عيب، نرخ تعميرات ، مدت تعميرات).سادگي تجهيزات ، وجود لوازم يدكي و تجهيزات اضافي آماده به كار ، عدم وجود خرابي مشترك (يك خرابي باعث خرابي دستگاههاي ديگر نگردد)بستگي دارد.
- انعطاف پذيري در شرايط مختلف كاري: كه شامل انجام مانورها و با تقسيم كردن شينه ها در مواقع اظطراري است كه به آرايش شينه بندي ، تعداد فيدرهاي ورودي و خروجي ، جانمايي فيدرها و تجهيزات ، دوبل بودن تجهيزات فشار قوي و ضعيف، سيستم كنترل پست ، كليد قدرت و سكسيونرهاي تقسيم شينه بستگي دارد.
- پايداري پست وشبكه: كه شامل عدم خروج تعداد زيادي از مدارات و تجهيزات و يا در صورت خروج ، كوتاه بودن مدت اين خروج باشد كه به تعداد كليد قدرت براي خارج كردن وسيله معيوب، سيستم حفاظت و كنترل و وصل مجدد (انتخاب كنندگي، پوشش و هماهنگي)، آرايش شينه بندي ، جانمايي قيدرها و تجهيزات زمان عملكرد حفاظت و كليدهاي قدرت بستگي دارد.
- تحمل شرايط متغير و در حال توسعه سيستم: كه شامل تحمل تغييرات ناشي از افزايش بار و افزايش ظرفيت نيروگاهها مي باشد كه به جريان نامي تجهيزات و شينه ها ،جريان قابل تحمل اتصال كوتاه پست، وضعيت نوترال پست، آرايش شينه بندي ، جانمايي تجهيزات وسطوح عايقي تجهيزات بستگي دارد.
- هماهنگي با توجه بقيه تجهيزات سيستم برق رساني: كه شامل هماهنگي لازم با بقيه پستها از نظر پايداري و حفاظت و كنترل مي باشد و به حفاظت و پايداري،نوع حفاظت خطوط انتقال، نوع حفاظت خطاي كليدهاي قدرت ، سيستم مخابرات، زمان عملكرد رله هاي حفاظتي و كليدهاي قدرت بستگي دارد.
2-3-3-ارتباط بهينگي و موقعيت پست
موقعيت پست از نظر فني و اقتصادي و امور انساني و زيست محيطي از درجه اهميت فراواني برخوردار است. محل پست در تعيين طول خطوط انتقال، عدم نياز به ساخت جاده هاي دسترسي جديد به پست و قيمت زمين پست تاثير گذار مي باشد. از طرفي نزديك بودن پست به محل زندگي پرسنل، كم بودن ارتفاع محل احداث پست ( با افزايش ارتفاع از سطوح دريا تحمل عايقي بيروني تجهيزات كاهش مي يابد)، مسطح بودن زمين پست (حجم خاكبرداري و خاكريزي)،ميزان آلودگي منطقه ، زلزله خيزي منطقه، آبهاي زير زميني ، بارش ساليانه منطقه ، وزش باد در منطقه ، در مسير مهاجرت پرندگان نبودن منطقه و ... همه در بهينه بودن پست موثر مي باشند.
3-3-2-ارتباط بهينگي و مسايل زيست محيطي
با توجه به سر و صداي ترانسفورماتورها و كليدها، اختلالات راديويي و تلويزيوني ونيز خطرات ميدانهاي مغناطيسي پست ها ، عوامل مرتبط با بهينگي پست و محيط زيست شامل موارد زير مي باشد:
- محل پست در فاصله اي دور از تفرجگاههاي عمومي و محل زندگاني مردم و در ارتفاعات پايين ساخته شوند.
- در معماري پست از مصالح موجود در منطقه استفاده شود و نيز ظاهر پست هماهنگ با طبيعت اطراف بوده و نيز محوطه سازي و درختكاري صورت گيرد.
- سرو صداي ناشي از قطع و وصل كليدها، كرونا، فن ها ، ترانسفورماتورها در نظر گرفته شود.
- تدابيري براي آلودگي ناشي از نشتي روغن ترانسفورماتورها انديشيده شود.
- اختلالات راديويي و تلويزيوني و نيز ميدانهاي الكتريكي و مغناطيسي با استقرار پست در محل مناسب و نيز نحوه طراحي پست كاهش داده شود.
4-3-2-ارتباط بهينگي و امكان توسعه پست
با رشد بار مصرفي بالطبع نياز به توسعه پستها به وجود مي آيد. بنابراين براي امكان توسعه پست بايد موارد زير پيش بيني گردند.
- ابعاد و مساحت محوطه پست
- سيستمهاي تغذيه جريان متناوب با در نظر گرفتن ظرفيت سيستم LVAC ، سطح مقطع كابلها و فيدرهاي رزرو
- سيستم جريان مستقيم با در نظر گرفتن تعداد و ظرفيت باتريها و شارژها و سطح مقطع كابلها و فيدرهاي رزرو
- ظرفيت سيستم برق اضطراري و حجم كانالهاي كابل كشي و مساحت اتاق كنترل و رله
5-3-2-ارتباط بهينگي و نيروي انساني
در سيستمهاي با اپراتور اگر اپراتور در محيطي كاركند كه احساس خوبي داشته باشد راندمان كاري بالا مي رود. براي رسيدن به اين امر عوامل مهمي از قبيل نحوه معماري اتاق كنترل، سيستم تهويه اتاق كنترل، ايزولاسيون انتقال صدا ، فضاي سبز و ... مهم مي باشد.
6-3-2-ارتباط بهينگي و تعميرات و نگهداري
تعميرات در پستها دو دسته اند:
1- تعميرات برنامه ريزي شده يا دوره اي كه بر اساس توصيه سازنده دستگاه ها انجام مي گيرند.
2- تعميرات اضطراري كه علت آنها خرابيهاي اتفاقي مي باشند.
بنابراين ضرورت انجام تعميرات در پست اجتناب ناپذير است. از اينرو موارد عمده مرتبط با بهينگي پست از نظر تعميرات عبارتند از :
- ايمني حين انجام تعميرات با ايجاد فواصل الكتريكي كافي، علائم و وسايل نشان دهنده وضعيت باز با بسته بودن كليدها و برقدار بودن يا نبودن دستگاهها، نوع و مشخصات تجهيزات بدست مي آيد.
- ايزوله كردن تجهيزات براي انجام تعميرات كه به نوع شينه بندي و نحوه زمين كردن تجهيزات بستگي دارد.
- زمان لازم براي انجام تعميرات كه به نوع راههاي ارتباطي براي رسيدن وسايل تعميراتي و نيز پيچيدگي تجهيزات و نيز تجربه كادر تعميراتي بستگي دارد.
- هزينه انجام تعميرات كه به قطعيهاي ناشي از ايزوله كردن و نيز مدت انجام تعميرات و هزينه لوازم يدكي بستگي دارد.
- سهولت انجام تعميرات كه به آرايش تجهيزات و فواصل فيزيكي الكتريكي و كانال كابلها بستگي دارد.
7-3-2-ارتباط بهينگي و سرمايه گذاري اوليه
سرمايه گذاري اوليه از مهمترين عوامل بهينه بودن يك پست مي باشد و عوامل زير در آن دخالت دارند:
- آرايش شينه بندي: در شينه بندي هاي مختلف تجهيزات مورد نياز متفاوت است كه اين تفاوت تاثير زيادي در سرمايه اوليه دارد.
- مقاومت مكانيكي خاك زمين پست و پايين بودن سطح آبهاي زيرزميني، هرچه مقاومت مكانيكي بيشتر و سطح آبهاي زيرزميني پايينتر باشد هزينه ساخت فونداسيونها كاهش مي يابد.
- شدت زلزله: هرچه شدت زلزله كمتر باشد حجم عمليات ساختماني و فنواسيونها كاهش مي يابد.
- تعداد طبقات حفاظتي : كه بسته به درجه اهميت پست دارد و مي تواند حفاظتهاي اصلي و پشتيبان را شامل شود كه در تعداد تابلوها، رله ها وساير تجهيزات نقش مهمي دارد.
- ظرفيت رزرو سيستم هاي مشترك پست: از آنجا كه ظرفيت باطريها، شارژها و يا ديزل ژنراتورها به منظور ضريب اطمينان بيشتر، بيش از نياز پست مي باشد پيش بيني درست ظرفيت رزرو در هزينه پست موثر است.
- فاصله از جاده هاي اصلي: كه هزينه هاي ايجاد جاده هاي جديد را در بردارد.
- مقاومت الكتريكي زمين پست: كه مقدار اين مقاومت در طراحي سيستم زمين و نوع آن تاثير مي گذارد.
- ضرايب اطمينان در طراحي ها: اين ضرايب غالبا" در استانداردها داده شده است. انتخاب ضريب اطمينان نامناسب مي تواند باعث افزايش هزينه ها گردد.
8-3-2-ارتباط بهينگي و هزينه هاي دوران بهره برداري
اين هزينه ها در هنگام طراحي سيستم براي عمر مفيد پست پيش بيني و محاسبه مي گردد كه شامل دو نوع هزينه مي باشد:
1- هزينه هاي مستقيم دوران بهره برداري كه شامل هزينه هاي پرسنلي، تعميرات ، تلفات الكتريكي است.
2- هزينه هاي غيرمستقيم دوران بهره برداري كه شامل هزينه هاي قطعي هاي برنامه ريزي شده و اضطراري مي شود.
1-8-3-2-ارتباط بهينگي و هزينه هاي مستقيم
اين هزينه ها به دو دسته تقسيم مي شوند:
- هزينه هاي پرسنلي كه به تعداد پرسنل، مكانيزم ثبت اطلاعاتي (دستي، خودكار)، فاصله پست تا شهر بستگي دارد.
- هزينه تعميرات كه به كيفيت ساخت تجهيزات، موقعيت جغرافيايي پست و ابزار تعميرات و آزمون بستگي دارد.
2-8-3-2-ارتباط بهينگي و هزينه هاي غير مستقيم
از آنجائيكه قطع برق خساراتي هم به توليد كننده و هم مصرف كننده مي زند(مثلا" قطع يك كيلووات به مدت 1 ساعت خسارتي حدود 10 دلار به مصرف كننده صنعتي مي زند)بنابراين موارد زير در بهينگي و هزينه ناشي از قطعيها موثرند.[9]
- آرايش شينه بندي: كه بسته به پيچيدگي آن و تعداد تجهيزات آن ، ضريب اطمينان بيشتر ولي هزينه سرمايه گذاري بيشتري هم به دنبال دارد.
- مشخصات فني تجهيزات: كه اگر داراي ظرفيت و قدرت كافي باشند مي توانند تغييرات گذرا مثل اضافه بار و اتصال كوتاههاي لحظه اي را تحمل كنند و قطعي كمتري داشته باشند.
- كيفيت ساخت تجهيزات: هرچه اين كيفيت بالاتر باشد قطعي هاي اضطراري كمتري بوجود مي آيد به تبع آن تعداد تعميرات دوره اي هم كمتر مي شود.
- بار خطوط ورودي و خروجي: هرچه بار خطوط بيشتر باشد هزينه ناشي از قطعيها و خسارت به مصرف كنندگان بيشتر مي باشد.
- نوع مصرف كنندگان: اگر مصرف كنندگان صنعتي باشند خسارت بيشتر است بنابراين بايد نوع مصرف كننده را هم در نظر داشت.
9-3-2-ارتباط بهينگي و ايمني
در سيستمهاي فشار قوي به علت وجود ولتاژهاي گام و تماس و خطر آن براي افراد و نيز احتمال ايجاد جرقه و آتش سوزي بايد به موارد زير كه در ايمني پست موثر هستند توجه گردد:
- جداسازي تجهيزات برقدار: كه با سرپوشيده كردن يا ايجاد ديوارهاي حايل و يا محصور كردن تجهيزات امكان پذير است.
- فاصله تجهيزات برق دار از زمين و از يكديگر: كه با رعايت فاصله هاي عايقي براي سطوح ولتاژ مختلف با در نظر گرفتن هماهنگي عايقي و تصحيح اين فواصل با توجه به ارتفاع از سطح دريا و نيز فاصله مناسب از سطح زمين با ايجاد سازه هاي فلزي و نيز وجود تابلوهاي اخطاري بدست مي آيد.
- زمين كردن تجهيزات پست: به منظور جلوگيري از برق گرفتگي مي باشد كه مقاومت الكتريكي خاك پست، نوع و سطح مقطع هادي زمين ، فاصله طولي و عمق دفن هاديهاي زمين، ولتاژهاي گام و تماس ، و مقدار جريان اتصال كوتاه و زمان قطع جريان اتصال كوتاه و نيز وجود سكسيونر زمين در محل مناسب و تجهيزات زمين كردن موقت دربهينگي آن موثر مي باشند.
- چگونگي كار تجهيزات: كه بايد به نحوي باشد كه موجب به خطر افتادن جان افراد نگردد كه با ايجاد اينترلاكهاي الكتريكي و مكانيكي و نيز علائم و اخطارهاي مناسب اين امر ميسر مي باشد.
- حفاظت در مقابل آتش سوزي: كه با نصب سيستمهاي اعلام حريق و اطفاء حريق و نيز ديوارهاي حايل مابين ترانسفورماتورهاي قدرت ميسر مي باشد.
10-3-2-ارتباط بهينگي و طرحها و مشخصات فني سيستم هاي مختلف پست
در بررسي مشخصات فني يك سيستم نكات زير بايد مدنظر قرار گيرند:
محدوده كار سيستم، نيازهاي طراحي و اجرائي و نصب و راه اندازي سيستم ، مدارك و استانداردهاي مرجع، مرزها و نقاط ارتباط با ساير سيستم ها، روش كنترل كيفيت سيستم ، پارامترهاي فني مورد انتظار از سيستم.
حال كه به معيارهاي بهينگي يك پست اشاره نموديم و نيز چگونگي به كار گيري اين معيارها در طراحي پست پرداختيم در فصلهاي آينده به صورت تفصيلي در مورد اجزاء پست با به كارگيري معيارهاي بهينگي مي پردازيم وبه دنبال آن نمونه هايي از طراحي رانيز ارائه خواهيم كرد. نكته حايز اهميت اين است كه در مورد هر جزئي از پست معيارهايي از بهينگي كه در مورد آن جزء صادق باشد را به كار خواهيم برد براي مثال طراحي همه اجزاء پست معيارهاي محيطي و اقليمي نظير حداكثر و حداقل درجه حرارت محيط و ارتفاع از سطح دريا، سرعت باد، مقدار يخ و ... يكسان مي باشند. از طرفي اطلاعات الكتريكي پايه اي نظير ولتاژ نامي، ولتاژ حداكثر، جريان نامي ، جريان اتصال كوتاه، فركانس، سطح عايقي دستگاهها يكسان مي باشند ولي معيارهاي فني و مهندسي در انتخاب اجزاء متفاوت مي باشد كه جزء به جزء در فصلهاي آتي مورد بررسي قرار خواهد گرفت.
