بخشی از مقاله
نقش طراحی شبکه های توزیع برق بر زیبایی و مبلمان شهری و بررسی اثرات ایمنی ، زیست محیطی و بهداشتی آنها به هنگام احداث و بهره برداری
چکیده
زندگی در جوامع شـهری و روسـتایی امروزه نیاز و وابسـتگی شدیدی به برق و زیرساخت های مرتبط با توزیع این انرژی دارد . اصول شـهرسـازی و زیباسازی شهری ارتباط تنگاتنگی با رعایت اصول ایمنی و زیست محیطی در حوزه طراحی شبکه های توزیع برق دارد . در این پژوهش که به صـورت بررسـی مروری منابع در دسـترس و نتایج تحقیقات میدانی بر روی شـبکه توزیع برق انجام گرفته است ، سعی گردیده که با بررسـی و گردآوری عوامل موثر در طراحی ، احداث و بهره برداری از شبکه های توزیع برق ، از دیدگاه فنی ، ایمنی و زیست محیطی و مداخلات آنها با موضوع زیباسازی شهری ، گامی در جهت کاهش فرسایش منابع طبیعی ، کاهش آلودگی ، کاهش تلفات مربوط به شـهروندان ، و سـایر جانداران و همچنین ارتقاء سطح بحث زیباسازی برداشته شود . که در متن به بررسی شبکه های زمینی ، هوایی ، کابل های خودنگهدار ، بررسـی معایب و مزایای آنها ، چگونگی احداث شـبکه های روشنایی و ایمن سازی آنها ، مزیت های سیستم ارت ، پرداخته شـده اسـت . و در قسمت نتیجه گیری ، به تعامل طراحی بهینه شبکه برق و مسائل ایمنی و زیست محیطی اشاره گردیده است . امید اسـت بکارگیری اصـول ایمنی و زیست محیطی ، گامی در جهت کاهش خسارات به محیط زیست و همچنین رعایت اصول زیباسازی شهری باشد .
واژه های کلیدی
شبکه های برق ، زیبایی شهری ، ایمنی ، محیط زیست
1. مقدمه
بی تردید برق و شبکه های توزیع نیروی برق ، یکی از موثرترین عوامل در گسترش جوامع شهری و روستایی و از کارامدترین ابزار جهت حفظ و توسعه پایدار می باشد . قطعا طراحی مبلمان شهری ، علاوه بر تامین نیاز های اساسی مردم به ضروریات زندگی از جمله برق ، بر پارامتر های زیبایی شهر نیز تاثیر گذار است . هرچند احداث شبکه های برق به روش های گوناگون موجب رفع و پاسخگویی به نیاز ها خواهد شده ، چه بسا طراحی نامناسب علاوه بر خطر آفرینی ، چهره جامعه شهری و روستایی را زشت و ناهمگون خواهد کرد . با کمی دقت می توان دریافت که رعایت اصول طراحی و مهندسی نوین احداث شبکه های برق نه تنها عامل ناهمگونی را بر چهره شهر تحمیل نخواهد کرد ، موجب تقویت زیبایی و نوازش دیداری خواهد گردید. در گذشته به دلیل عدم توجه به این موضوع ، طراحی نامناسب شبکه ها ، به موازات رفع نیاز های بشری ، مخاطرات جدی مانند قطع عضو ؛ سوختگی و حتی مرگ را برای شهروندان در مجاورت شبکه های توزیع نیروی برق فراهم آورده است . همچنین به دلیل در مسیر احداث ساخت و ساز قرار گرفتن شبکه های توزیع نیروی برق و عدم نظارت و اطلاع کافی بر نحوه ساخت و ساز ها ، بعضا به دلیل ادامه فرایند ساخت وساز بناها ، موجب تغییر شکل استاندارد بناها و ناهمگونی و تغییر زیبایی شهر نیز گردیده است . عدم توجه کافی به نحوه احداث شبکه های برق قدیمی و سنتی موجب قطع درختان ، تخریب منابع طبیعی
، به خطر افتادن موقعیت مناظر طبیعی چشم نواز و حساس ، وتیجتان آسیب به محیط زیست گردیده است .
.2 روش مطالعه
مطالعه اخیر بر اساس مطالعات کتابخانه ای ، میدانی ، و پژوهش های قبلی در زمینه احداث و توسعه شبکه های برق شهری انجام پذیرفته است . جهت این مطالعه بر روی فرآیند های احداث ، بهره برداری شبکه های توزیع نیروی برق پژوهش و بررسی لازم صورت گرفته و در زمینه های مختلف مرتبط با زیباشناختی شهری و مبلمان شهری و اثر متقابل این شبکه ها بر روی این امر و بحث زیست محیط مرتبط با آن ها ایده گرفته شده است . هدف از این مطالعه و پژوهش ، جلب توجه متصدیان و طراحان و ذینفعان مرتبط با شبکه های توزیع نیروی برق به بحث اثرات زیباشناختی شهری ، مسائل زیست محیطی ، ایمنی شبکه بوده و مشارکت کلیه سازمان ها در کاهش اثرات منفی آنها را خواستار می گردد. هرچند تاکنون اقداماتی نسبتا پراکنده در زمینه مسائلی زیباشناختی ، زیست محیطی و ایمنی مرتبط با احداث
شبکه های توزیع نیروی برق صورت پذیرفته است ، ولیکن تحقق اهداف مذکور ، نیاز به بررسی ، ممارست ، و تلاش مضاعف در این زمینه دارد.
.3 نتایج و بررسی متون . 1-3 اثرات زیبایی ؛ ایمنی و زیست محیطی طراحی شبکه های توزیع برق
طراحی شبکه های توزیع برق به صورت زمینی علاوه بر حذف شبکه های ناهمگون و بعضا با جلوه های نامانوس با زیبایی دیداری ، مخاطرات زیست محیطی که برای پرندگان و سایر جانوران و همچنین انسان را خذف خواهد کرد. قطع درختان و یا قطع شاخه آنها یکی دیگر از عواقب ناشی از احداث شبکه های برق هوایی در مسیر درختان است که تبدیل شبکه های برق هوایی به زمینی این مشکل را رفع خواهد کرد. به طور کلی معایب عمده شبکه های هوایی را می توان بدین بیان کرد :
-1 قطعی های برق بیشتر ناشی از عوامل جوی، اجتماعی و سوانح. -2 آسیب بیشتر به محیط زیست ناشی از شاخه زنی و قطع درختان، مرگ ومیر پرندگان، ایجاد آتش سوزی در مراتع و جنگها. -3 افزایش نشتی برق و برق دزدی. -4 صدمه به زیبایی محیط و شهرها. -5 خاصیت خازنی کمتر و اندوکتانس سلفی بیشتر. -6 نیاز به رعایت حریم های قانونی. -7 آسیب پذیری در مقابل شرایط جوی. -8 خطرات برق گرفتگی ناشی از تماس مستقیم و غیر مستقیم افراد.
باوجود موارد بالا اکثر طول شبکه های توزیع فشار متوسط و فشار ضعیف را در کشورهای مختلف شبکه های هوایی به خود اختصاص می دهند. به عنوان مثال طول شبکه فشار متوسط ایران ( بر اساس آمار سال ( 1384 معادل 338 کیلومتر است که 115 کیلو متراز آن را شبکه زمینی 292 هزار و 3 کیلو متر را ( بیش از 26 برابر) شبکه هوایی تشکیل می دهد. آمار مزبور در مورد شبکه های فشار ضعیف کشور که 249 هزار و 2 کیلومتر هستند شامل 29 هزار و 4 کیلومتر شبکه زمینی و 2198 کیلومتر( بیش از 8 برابر ) شبکه های هوایی است. مقایسه اعداد مذکور نشان می دهد که سهم شبکه های زمینی در شبکه های فشار ضعیف نسبت به شبکه های هوایی کمتر از
سهم آنها در شبکه های فشارمتوسط است. به نظرمی رسد دلایل عمده این موضوع عبارت است ازقیمت مناسب تر شبکه های زمینی در ولتاژ های کمتر و کاهش قطعیهای ناخواسته بوده و درنهایت افزایش ایمنی در مقابل برق گرفتگی شبکه های فشار ضعیف را شامل باشد که درنزدیکی مصرف کننده ها است. [6]
.2-3 مشکلات ایمنی و فنی هادی های هوایی بدون روکش شبکه های توزیع
مشکلاتی که در شبکه های فشار ضعیف وجود دارد به علت گستردگی این شبکه ها و در دسترس همگان بودن آنها، شاید خطرآفرین و با احتمال بروز حادثه بوده، از نظرآمار نیز خسارت بیشتری را به خود اختصاص می دهند. نزدیک بودن سیمهای لخت شبکه های عمومی به پنجره های منازل با پشت بامها و بطور کلی عدم رعایت فاصله استاندارد، کج شدن پایه ها، پارگی سیمهای برق دار در برابر عوامل مختلف و عبور سیمهای شبکه های هوایی از میان شاخه های درختان و احتمال نزدیکی کارگران درهنگام کاردرمجاورت آنها، بستن داربست در زیر یا کنار خطوط و برداشتهای غیر مجاز از سیمهای لخت از جمله رایج ترین حوادث مربوط به شبکه های فشار ضعیف است که با روکش دار کردن آنها به دلیل ولتاژکم سیستم کاملا قابل رفع هستند. لذا از جمله روشهای اولیه و ابتدایی که برای حفاظت در تماس مستقیم مورد استفاده است، می توان به عایق بندی قسمتهای برقدار اشاره کرد. استفاده از پوششهایی نظیر وارنیش، لاک، کاورهای لاستیکی، شیلنگ اندازیی، روکشهای حرارتی MVLC است. لایه روکش XLPE با ترکیبات کربن سیاه رنگ، استقامت کافی در برابر اشعه فرابنفش خورشید و عوامل جوی را در مدت عمر مفید بهره برداری 3) ساله ) دارا بوده و نوع ضخیم آنها (CCT) حتی در شبکه های فشار متوسط دارای پایداری و دوام بیشتری هستند. هادی های بکار رفته نیز از نوع آلومینیوم آلیاژی یا آلومینیم فولاد است. گر چه بیش ازچند دهه ازنصب هادیهای هوایی کشورهای پیشرفته جهان نمی گذرد اما مزایای فنی، اقتصادی و کاهش حوادث این نوع خطوط موجب استفاده های روز افزون ازآنها در شبکه های برق اکثر کشورها شده است. [1]
.3-3 مزایای هادیهای هوایی روکش دار
استفاده از خطوط هوایی روکش دار ، دارای مزایای متعددی است که اهم موارد آن عبارتند از:
کاهش قطعی های ناخواسته انرژی الکتریکی و کاهش میزان انرژی های توزیع نشده است، کاهش باند حریم خط و هزینه های آزاد سازی آن،
کاهش ابعاد کراس آرم خطوط و کمپکت سازی خطوط و کاهش نشتی برق و برق دزدی از دیگر امتیازات آن است. جلوگیری ازخوردگی وفرسایش سیم ها در مناطق خاص
افزایش قابلیت اطمینان شبکه
افزایش ظرفیت جریان دهی هادی های روکش شده کاهش هزینه های تعمیرات ونگهداری خط
افزایش ایمنی شبکه برای مصرف کنندگان وکارگران صنعت برق وافراد جامعه استفاده از تجهیزات از دیگر مزایای آن به شمار می رود.
کاهش قطع درختان و شاخهای در مسیر عبور شبکه های برق
کاهش مهاجرت پرندگان ناشی از بروز حریق های جنگل ها و مناطق مشجر
کاهش تخریب زیستگاه های طبیعی جانوران و گیاهان و تعدی به حریم طبیعی حیوانات وحشی کاهش صدمه به زیبایی محیط و شهرها
یراق آلات وپایه های خطوط فعلی دراین طرح، استفاده ازهادی های روکش دارهوایی ضمن افزایش ایمنی برای مناطق پردرخت و جنگلی از نظر جلوگیری ازآتش سوزی می تواند ایمنی لازم را نیز برای مناطق پرنده خیز افزایش دهد. از طرف دیگر کاهش باند آزاد سازی خطوط فشار ضعیف و فشار متوسط ناشی از بکار گیری هادی های هوایی روکش دار به دلیل کاهش ابعاد کراس آرمها و کمپکت سازی خطوط و برخورداری از تخفیف 6 سانتی متری آن است از دیگر مزایای آن است.
با بکار گیری هادی های روکش شده شبکه های برق فشار متوسط، فشار ضعیف و روشنایی معابر عملا می توان دیگر تاسیسات خدمات شهری از جمله تلویزیون کابلی، شبکه های مخابراتی فیبر نوری و ... را بر روی پایه های مشترک احداث کرد. این موضوع عملا در دیگر کشورها به صورت فراگیر درحال اجرا است. [1]
.4-3 بررسی های اقتصادی هادیهای هوایی روکش دار
میزان سرمایه گذاری اولیه هرکیلومتر خطوط هوایی توزیع سه فاز فشارمتوسط به سطح مقطع (3 ×7) میلیمتر مربع با هادی آلومینیومی درجدول آمده است. باید توجه داشت که قیمت های مندرج درجدول مذکور صرفا سرمایه گذاری اولیه مورد نیاز نبوده و مواردی همچون آزاد سازی حریم، هزینه های تعمیرات ونگهداری، خسارت خاموشیها، هزینه های پرسنلی و غیره را شامل می شود، بدیهی است لحاظ کردن عوامل مذکور اعداد این جدول را تحت تاثیر قرار می دهد. به عنوان نمونه با در نظر گرفتن موارد فوق هزینه تمام شده خطوط هوایی با هادیهای روکش دار درایران و با قیمت های سال 84 حدود 85 در صد خطوط هوایی رایج با هادیهای لخت خواهد بود.
بررسی ها نشان می دهد که هزینه سالیانه خسارات خاموشی درخطوط روکش دار 1 درصد هادی لخت می گردد. همچنین نسبت ارزش حال هزینه های بهره برداری وتعمیرات سالانه خط هوایی فشارمتوسط با هادی روکش دار به ازای هر کیلومتر تقریبا معادل نصف هزینه های خط با هادی لخت است.
به منظور مقایسه اقتصادی ارزش حال احداث یک کیلومتر خطوط با هادیهای لخت و خطوط با هادیهای روکش دار، مجموع ارزش حال " سرمایه گذاری احداث"، " آزاد سازی حریم"، " خسارت خاموشی" و " بهره برداری و نگهداری" را به عنوان ملاک مقایسه اقتصادی دو طرح مذکور معرفی کرده است. مجموع این چهار هزینه به صورت ارزش فعلی آنها برای 3 سال دوره بهره برداری تبدیل شده است. مشاهده می شود صرفه جوئی ناشی از خسارت خاموشیها بیشترین نقش را دراقتصادی بودن خطوط با هادیهای روکش دار نسبت به خطوط با هادیهای لخت دارد. با این وجود صرفه جوئی های دیگر مانند هزینه های آزاد سازی حریم و همچنین هزینه های تعمیرات و نگهداری نیز در این مورد مهم می باشند.
بررسیهای اقتصادی صورت گرفته حاکی از آن است که نسبت مجموع ارزش کنونی احداث یک کیلومتر خطوط با هادیهای روکش دار به خطوط با هادیهای لخت 87 درصد است. این موضوع نشان می دهد که به رغم سرمایه گذاری اولیه بیشتر در مورد احداث خطوط با هادیهای روکش دار نسبت به خطوط رایج، خطوط روکش دار در طی مدت بهره برداری از نظر اقتصادی شرایط بسیار بهتری را نسبت به خطوط رایج دارند. به علاوه خسارات غیر مستقیم ناشی از بهره برداری توس هادی های بدون روکش برای محیط زیست و و محیط زیست انسانی هرچند در این محاسبات ذکر نگردیده است ولی تحقیقات نشان می دهد گاهی آتش سوزی ها و برقگرفتگی های ناشی از تماس اتفاقی درختان و انسان ها با شبکه های توزیع نیروی برق ، خسارات مالی و آلودگی های زیست محیطی و تخریب منابع بسیار هنگفتی را بدنبال داشته است
.
ضمنا با توجه به این که کاهش حوادث شهروندی که جزئی از محیط زیست انسانی محسوب می گردد ، هزینهای مستقیم و غیر مستقیم ناشی از حوادث را کاهش می دهد ، آمار نشان می دهد که هزینه های مربوط به برقگرفتگی و فوت شهروندان هزینه های سنگینی را بر دوش شرکت های توزیع و بیمه ها تحمیل کرده است.
ایمنی همواره به عنوان یکی از سخت ترین و مهمترین محدودیت های مورد نظر در ارائه طرحها درنظرگرفته می شود، علاوه برموضوع تخصص ایمنی پرسنل بهره بردار درحین کا ر، تامین ایمنی مردم عادی که در اطراف تأسیسات برقدار زندگی می کنند از اهمیت ویژه ای برخوردار است، همین امر سبب تصمیم گیری های بسیار محتاطانه و ملاحظه کارانه در مورد تعیین میزان حریم و رعایت آن ها می شود . این موضوع بخصوص در مورد تأسیسات بخش توزیع که درمحیط های شهری و در مجاورت محل زندگی و تردد مردم عادی گسترده شده اند قابل توجه است .همین امر اتخاذ تصمیم در مورد تدوین قوانین کلی توسعه شبکه توزیع درمحل های شهری را دشوار و پیچیده می سازد .به طور کلی عدم رعایت حریم شبکه های برق (که در شبکه های قدیمی زیاد به چشم می خورد) به یکی از دلایل زیر اتفاق می افتد.یکی بواسطه بی توجهی و عدم دقت طراح یا مجری یا ناظر ایجاد می گردد و دیگری به لحاظ رفع مشکلات به طریق روز مرگی و عدم آینده نگری مسئولان در شهر و روستاها انجام می پذیرد. در نوع اول طراح پارامترهای طراحی را در طرح لحاظ نکرده و یا دقت لازم را به خرج نمی دهد وتنها به زمان حال اکتفا می کند که این مورد درحال حاضر بسیار کم اتفاق می افتد. در مورد دوم که درحال حاضر بیشتر با آن مواجه هستیم، مسئولین خدمات رفاهی در
