فهرست مطالب

خلاصه گزارش 1

مقدمه 2

ویزگی ها و موارد قابل توجه ترانسفورماتورهای گازی 3

ساختمان و اصول طراحی ترانسفورماتورهای گازی 7

متعلقات ترانسفورماتور 11

سیستم حفاظتی 15

مفاهیم ایمنی 21

اصول و روشهای ایمنی 24

حوادث ناشی از کار 27

اصول ایمنی در الکتریسیته 29

آشنایی با مختصات آتش سوزی 30

دستور العمل کنترل موارد ایمنی در پستهای انتقال نیرو 36

آمار حوادث در پست فریمان 41

فهرست منابع 42

خلاصه گزارش:

پستها یکی از قسمتهای مهم شبکه های انتقال و توزیع الکتریکی می باشند زیرا وقتیکه بخواهیم انرژی الکتریکی را از نقطه ای به نقطه دیگر انتقال دهیم برای اینکه بتوانیم از افت ولتاژ جلوگیری کنیم بایستی بطریقی ولتاژ تولید شده ژنراتور را بالا برده و سپس آنرا انتقال داده تا به مقصد مورد نظر برسیم و در انجا دوباره ولتاژ را پایین آورده تا جهت توزیع آماده شود کلیة این اعمال در پستهای انتقال و توزیع انجام می شود. در یک پست فشار قوی وظیفه اصلی تبدیل ولتاژ می باشد که این وظیفه را مهمترین دستگاه یعنی ترانسفورماتورهای قدرت انجام می دهد، لذا در این جزوه سعی شده است مطالبی جدید دربارة ترانسفورماتور قدرت از نوع گازی GIS که در استان خراسان هم نمی باشد آورده شده و همچنین در مورد ایمنی در انتقال که مهمترین مسئله قبل از شروع به کار می باشد. بحث شده است تا مورد استفاده همکاران علاقه مند قرار گیرد.

مقدمه :

در سالهای اخیر افزایش روز افزون مصرف انرژی الکتریکی ، گسترش شبکه های توزیع و فوق توزیع را در شهرها و مناطق صنعتی اجتناب ناپذیر نموده است با توجه به اینکه کمبود فضا و لزوم همسازی با محیط از یک طرف و جلوگیری از آثار آلودگی های مختلف از طرف دیگر پستهای گازی روز به روز کاربرد پیشتری می یابند ولی با این وجود به علت مسائل فنی موجود تاکنون ترانسفورماتورهای این پستها از نوع روغنی بوده و به منظور کنترل دامنة آتش سوزی احتمالی و مسائل مربوط به سیستم خنک کنندگی عمدتا در فضای باز نصب می شوند ولی اخیرا گاز sf6 نیز در طراحی و ساخت ترانسفورماتورهای با قدرت بالا مورد توجه قرار گرفته است و نسل جدیدی از ترانسفورماتورها را با عنوان ترانسفورماتورهای گازی مطرح نموده که در این جزوه مورد بررسی قرار می گیرد.

ویژگیها و موارد قابل توجه ترانسفورماتورهای گازی :

الف- از آنجا که گاز sf6در این ترانسفورماتورها جانشین روغن شده ، غیر قابل احتراق و انفجار بوده لذا در صورت بروز عیبهای متداول در ترانسفورماتور احتمال بروز آتش سوزی وجود ندارد لذا این ترانسفورماتورها برای کاربرد در فضاهای سر پوشیده بسیار مناسب می باشند و در هر صورت برای این ترانسفورماتورها ضرورت تعبیه سیستمهای اتوماتیک اطفاء حریق که بسیار گران و هزینه بردار می باشند وجود ندارد.

ب- با توجه به پایداری شیمیایی کامل گاز sf6 و عدم تاثیر شرایط محیطی بر روی عایق ترانسفورماتور در اثر ایزوله بودن کامل نسبت ب هوای محیط (نداشتن کنسرواتور) و پایداری حرارتی بالای این گاز امکان بروز عیب در این ترانسفورماتور به حداقل ممکن کاهش یافته و از آنجا این ترانسفورماتورها معمولا در پستهای با سوئیچگیرهای گازی مورد استفاده قرار می گیرند و ارتباط ترانسفورماتور با سوئیچگیرهای مربوطه از طریزق لوله های گازی ( GIB ) انجام می گیرد لذا امکان ایجاد اتصال کوتاه نیز در نزدیکی ترانسفورماتور به حداقل می رسد و لذا در مجموع قابلیت اطمینان سیستم به حداکثر می رسد.

ج- از انجاییکه این ترانسفورماتور به صورت کامل آب بندی بوده و قسمت اکتیو در داخل محفظه فلزی قرار دارد و حداقل دریچه برای بازدید و یا تعمیر در طرح ان در نظر گرفته می شود و با هوای محیط هیچ گونه ارتباطی ندارد لذا برای مناطق با آلودگی و رطوبت بالا مناسب می باشند.

د- انتقال صدا در گاز SF6کمتر از روغن و یا هوا بوده و لذا مقدار صدای ترانسفورماتورهای گازی نسبت به روغنی کمتر می باشد.

ه-گازSF6 به خاطر الکترونگاتیو بودن (جذب الکترونهای آزاد) از خاصیت عایقی خوبی برخوردار می باشد و به خاطر ویژگی خاص این گاز در مقابل اضافه ولتاژهای سوئیچینگ یا صاعقه طراحی ترانسفورماتور از نظر عایقی با اطمینان بالاتری صورت می گیرد.

و- مشخصات الکتریکی ترانسفورماتورهای گازی نظیر جریان بی باری و تلفات با نوع روغنی یکسان بوده ولی مقدار امپدانس این ترانسفورماتورها نسبت به نوع گازی کمی بیشتر از نوع روغنی به خاطر فواصل بیشتر بین سیم پیچها می باشد البته این پارامتر به سهولت قابل کنترل می باشد.

ز- با توجه به اینکه این ترانسفورماتور ها به صورت کاملا آب بندی شده حمل می شوند. لذا عملیات نصب و راه اندازی به علت عدم نیاز به پروسس خشک کردن و روغن زدن بسیار راحت تر بوده و در مقایسه با نوع روغنی به زمان کمتری نیاز می باشد. تعمیرات و بازدیدهای دوره ای در حین بره برداری نیز خیلی بندرت ضرورت پیدا می کند اما در صورت نیاز به بازدید داخلی از ترانسفورماتور بایستی توجه داشت که اگر چه گاز SF6سمی نمی باشد ولی چون وزن مخصوص آن بیشتر از هواست، در داخل تانک باقی مانده و ضروری است که قبل از وارد شدن به داخل تانک مقدار اکسیژن کنترل شده و در صورت لزوم اکسیژن نیز تزریق گردد.

ح- هدایت حرارتی گازSF6 اگر چه از هوا بیشتر می باشد ولی در مقایسه با روغن پایین تر بوده و لذا برای انتقال حرارت ناشی از تلفات ترانسفورماتور بایستی دقت لازم در طراحی سیستم خنک کنندگی صورت پذیرد و اصولا سیستمهای خنک کنندگی این نوع ترانسفورماتورها پیچیده تر از ترانسفورماتورهای روغنی می باشد.

ط- در این نوع ترانسفورماتورها امکان نشتی تدریجی گاز در حین بهره برداری وجودا داشته که به سهولت نوع روغنی نیز قابل رویت نمی باشد لذا بایستی طوری طراحی شوند که در صورت افت فشار گاز از نظر عایقی مشکل خاصی بوجود نیامده و ضمنا از انجا که افت فشار گاز به خاطر کاهش دانسیته ان درجه حرارت سیم پیچها را نیز افزایش می دهد لذا بایستی در چنین صورتی بار ترانسفورماتور نیز متناسبا کاهش داده شود که میزان ان بستگی به طرح سیستم خنک کننده دارد.

نمودارهای (1-9-2 )یک نمونه از تغییریات درجه حرارت سیم پیچی ترانسفورماتورها را نسبت به تغییر فشار گاز و بار ترانسفورماتور در دو حالت سیستم خنک کنندگی طبیعی و اجباری نشان می دهد.

2-9-2) ساختمان و اصول طراحی ترانسفورماتورهای گازی:

الف) سیم پیچی ها و عایقهای مربوطه : با توجه به اینکه مواد عایقی کاغذی مقاومت کافی را در مقابل عبور هوا و یا گاز ندارند عایق مناسبی در محیط گاز نمی باشند و به همین دلیل از عایقهای دیگری ماند فیلم پلی استر برای عایق کاری هادی های سیم پیچها استفاده می گردد و برای کنترل میدان الکتریکی و عایق بندی بین سیم پیچها و هر سیم پیچی با زمین کاربرد شیلدهای موسوم بهElectric field relaxing shield نیز ضروری می باشد.

ضمنا برای حفاظت بهتر ترانسفورماتور در مقابل اضافه ولتاژهای صاعقه و توزیع یکنواخت بتر این اضافه ولتاژ از سیم پیچی های موسوم به (High series capacitance)Hiser Cap برای سیم پیچی های فشار قوی که ظرفیت خازنی بین حلقه ها افزایش می دهد استفاده می شود.شکل (2-9-2 ) این نوع سیم پیچی را در مقایسه با نوع دیسکی نمایش می دهد

از آنجا که توزیع اولیه ولتاژ ضربه ای بوسیلة نسبت کاسیتانس سری و کاپاسیتانس با زمین تعیین می گردد با افزایش کاپاسیتانس سری این توزیع خطی تر می گردد و لذا نوسان ولتاژ اولیه کنترل شده و سیم پیچی در مقابل چنین اضافه ولتاژهایی مقاومتر می گردد. ضمنا تحقیقات اخیر پیشنهاد استفاده از سیم پیچهای ورقه ای از جنس آلومینیم را نیز مطرح ساخته است.

ب)هسته:هسته این ترانسفورماتورها مانند رانسفورماتورهای روغنی از ورقه های آهن سیلیس دارا ولی با کیفیت بسیار بالا تشکیل می گردد که با روش adhesiveو بدون استفاده از هر گونه سوراخ و یا پیچ بهم متصل می گردند. در ترانسفورماتورهای با قدرت بالا برای خنک کردن هسته علاوه بر استفاده از داکت های عبور گاز در اطراف هسته در داخل هسته نیز چنین داکت هایی پیش بینی می گردد.

ج) تانک: با توجه به اینکه فشار گاز داخل تانک معمولا در فشار kg/cm2 1 و در درجه حرارت C°20 درجه تنظیم می گردد و این فشار در درجه حرارت حداکثر کار ممکن است تا حدود kg/cm2 6/1 برسد. و علاوه بر آن سوپاپ تخلیه فشاری که معمولا در فشار 2 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع عمل می نماید نیز روی تانک نب می گردد. بنابراین احتیاجی نیست که تانک ترانفسورماتور مشخصات مورد نظر را برای محفظه های تحت فشار مطابق کلاس دو طبقه استاندارد تاسیسات تحت فشار دارا باشد. ولی به منظور رعایت کامل مسائل ایمنی بایستی تانک طوری طراحی گردد که فشارهای kg/cm2 5/2 را تحمل نموده و آزمایش نشتی گاز نیز با استفاده از اشکار سازهایی از قبیل گاز هلیوم و غیره انجام گیرد.

د) سیستم خنک کنندگی: گاز SF6 همانطور که گفته شده به عنوان یک مادة خنک کننده و یا انتقال دهندة حرارت از هوا خیلی بهتر است. ولی به خوبی روغن نمی باشد اما می توان با افزایش سرعت جریان گاز و در نتیجه افزایش خاصیت انتقال حرارت این مشخصه گاز را نیز تا حد روغن افزایش داد این کار به کمک انتخاب سیستم خنک کنده پیچیده ای مطابق شکل (2-9-2 ب )انجام می گیرد.

در این سیستم همانطوریکه ملاحظه می شود گاز به عنوان ماده منتقل کننده حرارت توسط پمپ های وزش گاز که در بین لوله ارتباطی تانک به مبدل حرارتی نصب می گردد به داخل قسمتی موسوم به Wind box که در زیر قسمت اکتیو قرار دارد فرستاده می شود و از انجا این گاز با فشار به داخل سیم پیچهای فشار قوی – فشار قوی – فشار ضعیف و هسته ارسال می گردد. معمولا کانالهای گاز نیز در داخل سیم پیچها تعبیه می گردد تا گاز به صورت زیگزاگ در داخل سیم پیچ هدایت شده و به این ترتیب هدایت حرارتی بهتری صورت می پذیرد.

خنک کننده ها در این ترانسفورماتورها از نوع مبدلهای حرارتی (Cross Flow Type ) می باشد که از لوله های آلومینیم ساخته می شود و هدایت حرارتی بسیار بالائی دارد. اخیرا تحقیقاتی وسیع به منظور کاهش ابعاد سیستم خنک کنندگی و پایین آوردن تلفات ترانسفورماتور در قدرتهای بالا (در حدود 300 مگاولت آمپر ) انجام گردیده که نتایج آن منجر به ارائه تکنیک جددی در طراحی ترانسفورماتورها با استفاده از سیستم خنک کنندگی با ماده واسطه کاملا جدا از گاز گردیده که موسوم به ترانسفورماتورهای (s/sGIT) Separate Cooling – Cooling – Sheet Winding GIT) می باشند.

در این طرح جدید ماده خنک کننده (پرفلوئورکربن (F4C می باشد. و از داخل لوله های عایق (لوله های قابل ارتجاع از جنس تفلون) که از داخل سیم پیچها و هسته عبور می نمایند و به پانلهای مبدل حرارتی اتصال می یابند عبور کرده و باعث خنک شدن ترانسفورماتور می گردد. نوع سیم پیچی در این طرح بجای هادیهای معمولی از نوع ورقه های آل ومینیم با عایق فیلم پولیمر بوده که دارای کاپاسیتانس سری بالائی نیز می باشد و قابلیت انتقال حرارتی بالایی دارد. شکل (2-9-2 ج)شمایی از این طرح را نشان می دهد.

بررسی طراحی پست KV 63 / 230 کرج و سیستم حفاظتی آن

مقدمه
امروزه می توان گفت که تمام وسایل صنعتی و خانگی و تجاری بطور مستقیم یا غیر مستقیم با انرژی الکتریکی سروکار دارند که نحوه تولید و توزیع این صنعت عظیم متضمن هزینه ها، نیروها و تخصص های مختلف است. یکی از مهمترین بخشهای صنعت برق همانا طراحی و احداث پست های فشار قوی می باشد که به علل گوناگون ضروری می نماید که از جملة این علتها :
1- مصارف صنعتی، خانگی و تجاری در تمام ساعات روز یکنواخت نمی باشند . بدین معنی‌که مصارف خانگی بیشتر در شبها مورد استفاده قرار می گیرند و مصارف تجاری بیشتر در ساعت روز و مصارف صنعتی به نسبه مصارف یکنواختی در طول شبانه روز دارند. این ناهمگونی مصارف در طول ساعات شبانه روز سبب می گردد که اگر بفرض شهری یا منطقه أی صنعتی باشد در تمام روز یکنواخت انرژی الکتریکی تولید می گردد. در حالیکه برای شهرها یا بخش هایی که عمدتاً مصارف روشنائی و خانگی دارند در ساعات شب، پیک تولید داشته باشند و در ساعات روز کمتر انرژی تولید گردد .
2- مراکز تولید برق (نیروگاهها) متضمن هزینه های ثابت و مخارج جاری که شامل هزینه های پرسنلی و استهلاک دستگاهها و سوخت مصرفی می باشد .
3- از آنجا که تولید انرژی الکتریکی بعواملی چون انرژی اولیه یعنی نیروی ( آب، سوخت، زغال، گازوئیل و غیره ) نیاز دارد بنابراین نیروگاهها برحسب میزان دسترسی به سوخت و انرژی های مختلف احداث می گردند. برای مثال نیروگاه آبی در جائیکه امکان ایجاد سد وجود دارد و نیروگاه بخار در نقاطی که نزدیک مراکز سوخت است ایجاد می‌گردد .
4- چون مراکز مصرف با توجه به آنچه که در مورد بند 3 توضیح داده شده عموماً در جوار مراکز تولید نیستند لذا لازم است برق بواصل دور منتقل شود. ولتاژ انتقالی با فاصله و قدرت مصرفی بستگی دارد. بطور کلی هر چقدر طول مسیر یا قدرت انتقالی بیشتر باشد ولتاژ بیشتر مورد نیاز است .
5- برای اینکه بتوان از انرژی الکتریکی که مورد نیاز مثلا"درنقطه A نمی باشد درمحل دیگری مانندB استفاده کرد لازم است که شبکه ارتباط دهنده ما مرکز تولید و مصرف مانند شبکه سراسری برق ایران وجود داشته باشد .
6- چون لازم است که از یک طرف در نقاط مختلف ( تولید، انتقال و توزیع ) ولتاژهای متفاوت داشته باشیم و از طرف دیگر شبکه ارتباطی وجود داشته باشد بنابراین مراکزی که این اعمال ( وصل کردن و تبدیل سطح ولتاژ هر نقطه با نقاط مختلف دیگر ) را بتوانند انجام دهند ضرورت پیدا می‌‌کند که این مراکز به پست های فشار قوی موسوم است .
تاریخچه صنعت برق
تولید الکتریسیته ساکن و تحقیقات اولیه توسط فیزیکدانی بنام کولن و پس از آن در سال 1799 تولید الکتریسیته جاری توسط الکساندر ولتا با ساخت یک نوع باطری به مرحله اجرا درآمد که با پیشرفت علم در سال 1882 در اشتوتگارت آلمان برای اولین بار نیروگاهی ساخته شد که فقط قادر بود روشنایی چند خانه را تامین نماید.
در سال 1891 اولین خط سه فازه به طول 175 کیلومتر با ولتاژ 15 کیلوولت کشیده شد که پس از گذشت 20 سال این ولتاژ به 110 کیلوولت و پس از 50 سال خطوط 400 کیلوولت مورد بهره برداری قرار گرفت و در همان سال در شوروی سابق خطوط 500 کیلوولت و در سال 1965 خط 735 کیلوولت در کانادا مورد بهره برداری قرار گرفت که با گذشت زمان و پیشرفت تکنولوژی ولتاژ انتقال پیوسته رو به فزونی بوده و در حال حاضر انتقال نیرو به وسیله سیستم سه فازه با امکانات موجود بیش از 1000 کیلوولت می باشد .
تولید برق در کشورمان در سال 1283 هجری – شمسی با بهره برداری از یک مولد 400 کیلوواتی که توسط یک تجار ایرانی بنام حاج امین تهیه و در خیابان چراغ برق تهران نصب گردید. و متعاقب آن در سال 1316 مدرسه برق تهران تحت نام دایره روشنایی تهران که زیر نظر بلدیه اداره می گردید به اداره برق تهران تغییر نام یافت و در همین سال مولد 6000 کیلوواتی زیر نظر شهرداری شروع بکار نمود و در سا 1332 این ارگان موفق به راه اندازی دو واحد دیزل 2 مگاواتی و در سال 1338 نیروگاه طرشت با 4 واحد توربین بخار بقدرت هر واحد 5/12 مگاوات مورد بهره برداری قرار گرفت و در سال 1343 بصورت معاونت برق در وزارت مذکور ادغام گردید و در سال 1345 وزارت آب و برق به وزارت نیرو تغییر نام یافت.

فهرست:

پیشگفتار
فصل اول شاخص های مهم در طراحی یک پست فشار قوی
فصل دوم پست و انواع آن
فصل سوم کدگذاری تجهیزات
فصل چهارم آرایش فیزیکی ودیاگرام تک خطی
فصل پنجم شینه بندی
فصل ششم ایزولاسیون ایستگاههای فشار قوی
فصل هفتم اجزاء تشکیل دهنده یک پست فشار قوی
فصل هشتم کلید قدرت
فصل نهم سکسیونر
فصل دهم ترانسفورماتور
فصل یازدهم ترانسفورماتور زمین
فصل دوازدهم ترانسفورماتور ولتاژ
فصل سیزدهم ترانسفورماتور جریان
فصل چهاردهم برقگیر
فصل پانزدهم طراحی سیستم زمین پستهای فشار قوی
فصل شانزدهم حفاظت
فصل هفدهم روشنایی