فهرست مطالب

عنوان صفحه

تعریف شبکه............................................................................................................... 1

شبکه توزیع................................................................................................................. 1

شبکه های الکتریکی از نظر طبیعت............................................................................ 1

شبکه های الکتریکی از نظر تعداد سیم........................................................................ 1

شبکه توزیع 20 کیلو وات (فشار متوسط)................................................................... 3

سیک های هوائی و کابلهای زمینی و متعلقات مربوطه................................................ 4

هادیها.......................................................................................................................... 4

مس............................................................................................................................. 5

آلومینیوم..................................................................................................................... 6

انواع سیم گیر.............................................................................................................. 10

قطعات یک سیم گیر................................................................................................... 10

پایه ها......................................................................................................................... 11

پایه های چوبی............................................................................................................ 11

انواع پایه های چوبی................................................................................................... 12

اشباع پایه های چوبی.................................................................................................. 13

طبقه بندی پایه های چوبی.......................................................................................... 13

گام پایه های چوبی..................................................................................................... 14

برش........................................................................................................................... 15

پایه های بتنی.............................................................................................................. 16

تقسیم بندی تیرهای بتنی............................................................................................ 16

پایه های فولادی......................................................................................................... 18

نصب پایه ها............................................................................................................... 19

جنس زمین................................................................................................................. 19

عمق چاله.................................................................................................................... 20

ابعاد گودها.................................................................................................................. 20

طریقه نصب پایه در گودال.......................................................................................... 21

مقره ها........................................................................................................................ 22

انواع مقره از نظر جنس.............................................................................................. 23

علل شکست الکتریکی مقره........................................................................................ 25

انواع مقره های مورد استفاده در شبکه های توزیع...................................................... 14

مقره چرخی................................................................................................................ 25

مقره سوزنی (میخی یا ثابت) ...................................................................................... 28

مقره اتکائی................................................................................................................. 31

مقره آویزی (بشقابی).................................................................................................. 33

مقره کششی................................................................................................................ 36

انواع پایه مقره............................................................................................................. 40

یراق آلات................................................................................................................... 41

بریس با بازوی کراس آرم........................................................................................... 46

راک............................................................................................................................. 47

جلوبر.......................................................................................................................... 48

مهار و انواع آن............................................................................................................ 49

مهار ساده یا معمولی................................................................................................... 49

مهار اسپان................................................................................................................... 50

مهار پیاده روئی یا زانویی............................................................................................ 51

مهار مرکب................................................................................................................. 52

مهار حائل فشاری (تودلی).......................................................................................... 53

مهار بادگیر.................................................................................................................. 53

مهار سر...................................................................................................................... 54

متعلقات مهارها........................................................................................................... 55

میله مهار..................................................................................................................... 55

صفحه مهار................................................................................................................. 55

سیم مهار، طول آن و محاسبه نیروی کشش آن........................................................... 55

محاسبه نیروی کشش در مهار و تعیین قطر آن........................................................... 58

انواع کابلهای مورد استفاده در شبکه های توزیع و متلقات مربوطه.............................. 60

عایق کابل ها............................................................................................................... 61

عوامل مؤثر در عیوب به وجود آمده در کابلها............................................................. 63

خرابی های کابل......................................................................................................... 63

سر کابل...................................................................................................................... 64

مفصل......................................................................................................................... 65

خلاصه مطالب ........................................................................................................... 67

فصل اول :

تعریف شبکه

هرگاه به وسیله سیم کشی ، چند مصرف کننده یا چند دسته از آنها از جریان برق استفاده کنند سیم کشی را شبکه نامند.

شبکه توزیع :

شبکه توزیع ، انرژی مورد نیاز مشترکین خانگی ، تجاری و برخی از صنایع کوچک را تأمین می‌کند.

شبکه های الکتریکی از نظر های مختلف

شبکه های الکتریکی از نظر طبیعت ، از نظر تعداد سیم ، از نظر نوع اتصال و از نظر ساخت به شرح زیر تقسیم بندی می شوند:

شبکه های الکتریکی از نظر طبیعت

شبکه های الکتریکی از نظر طبیعت به شبکه های جریان متناوب (AC) و شبکه های جریان مستقیم (DC) تقسیم می گردند.

شبکه های الکتریکی از نظر تعداد سیم

تقسیم بندی شبکه های الکتریکی از نظر تعداد سیم به طور متداول به شرح زیر است:

الف- شبکه های توزیع جریان مستقیم

شبکه های توزیع جریان مستقیم مطابق شکل های(..........) به ترتیب دو سیمه و سه سیمه می باشند در شبکه سه سیمه جریان مستقیم ، اختلاف پتانسیل بین دو سیم خارجی دو برابر اختلاف پتانسیل بین یک سیم خارجی و سیم میانی است .

شکل – شبکه دو سیمه جریان مستقیم شکل- شبکه سه سیمه جریان مستقیم

ب- شبکه های توزیع جریان متناوب فشار ضعیف (220 ولت تک فاز یا 380 ولت سه فاز )

شبکه های توزیع فشار ضعیف به صورت دو سیمه‌، سه سیمه ، چهار سیمه واغلب به صورت پنج سیمه مطابق شکل های ( ........) احداث می گردند.

شکل – شبکه دو سیمه‌جریان متناوب (220ولت ) شکل– شبکه سه سیمه‌جریان متناوب

شکل – شبکه فشار ضعیف چهار سیمه شکل – شبکه فشار ضعیف پنج سیمه

در شبکه پنج سیمه ترتیب قرار گرفتن سیم ها زا بالا به پایین سیم نول ،سیم معابر و پس از آن سه فاز است به دلیل وجود صاعقه ( رعد و برق ) سیم نول را بالاتر از همه قرار می دهند تا توسط سیم نول رعد و برق ایجاد شده به زمین منتقل گردد و صاعقه اثری روی فازهای دیگر نگذارد. اختلاف پتانسیل بین دو فاز در شبکه فشار ضعیف 380 ولت و اختلاف پتانسیل بین یک فاز و نول 220 ولت می باشد

شبکه های توزیع 20 کیلو ولت ( فشار متوسط )

شبکه های توزیع 20 کیلو ولت به صورت سه فاز مطابق شکل (...) می باشند حداقل ارتفاع شبکه 20 کیلو ولت تا زمین 4/5 متر است ولی برابر استاندارد وزارت نیرو مقدار آنرا 5/6 تا 5/7 متر در نظر می گیرند زیرا احتمال نصب شبکه فشار ضعیف زیر شبکه فشار متوسط وجود دارد و همچنین به خاطر عبور و مرور زیاد بایستی فاصله آزاد سیم تا زمین بیشتر شود .

شکل – شبکه توزیع 20 کیلو ولت

فصل دوم :

سیم های هوائی و کابلهای زمینی و متعلقات مربوطه

در این فصل سیم های هوائی و متعلقات مربوطه همچنین کابلهای زمینی و متعلقات مربوطه به شرح زیر مورد بررسی قرار می گیرند.

هادی ها

ارتباط مولد و مصرف کننده فقط از طریق اجسام هادی ( فلزات ) امکان پذیر می باشد بنابراین هادیها یکی از اجزاء اصلی شبکه محسوب می گردند یک هادی خوب بایستی دارای مشخصات زیر باشد :

• · دارای قابلیت هدایت الکتریکی بالا ( یا مقاومت ویژه کم ) باشد
• دارای استحکام مکانیکی زیاد باشد
• انعطاف پذیر باشد
• استقامت شیمیایی داشته باشد .
• اقتصادی بوده و فراوان باشد .

مس و آلومینیوم از جمله فلزاتی هستند که دارای مشخصات فوق می باشند .

-مس

چون چگالی جریان هادی مسی زیاد است برای یک جریان نامی معین سطح مقطع کوچکتری داشته و در نتیجه در خطوط هوائی سطح کمتری در برابر فشار باد خواهد داشت .

استقامت کششی آن را می توان با افزودن مقدار کمی ( حدود 1%) کادمیوم بالا برد سه نوع سیم مسی در شبکه های برق به شرح زیر مورد استفاده قرار می گیرد .

الف – مس سخت یا زده شده که دارای مقاومت مکانیکی بالا بوده و حداقل مقاومت کششی آن می باشد بار مکانیکی مجاز مس سخت 14 تا است

ب- مس نیمه سخت دارای مقاومت مکانیکی و قابلیت هدایت نسبتاً‌خوبی بوده و مقاومت مکانیکی آن در حد گسیختگی می باشد در شبکه های فشار ضعیف با توجه به اینکه جریان زیاد می باشد مقرون به صرفه تر است که از مس سخت و یا مس نیمه سخت به صورت هادیهای لخت استفاده شود .

پ- مس نرم که از آن برای محکم کردن سیم روی مقره َ( اصلی نمودن سیم روی مقره ) استفاده می گردد.

هادی های مسی بصورت افشار یا مفتولی بوده که سطح مقطع نوع مفتولی آن معمولاً تا حداکثر 10 میلی متر مربع است .

آلومینیوم

آلومینیوم هادی دیگری است که در شبکه های الکتریکی از آن استفاده می شود از آنجائیکه وزن مس نسبت به آلومینیوم بیشتر است مس در اسپانها فلش ( شکم ) بیشتری ایجاد نموده و در نتیجه هزینه پایه ها را بالاتر می برد بنابراین در خطوط انتقال انرژی اقتصادی تر است که از آلومینیوم استفاده گردد.

قابلیت هدایت الکتریکی آلومینیوم از مس کمتر ولی قیمت آن ارزانتر است تأثیر عوامل جوی و رطوبت بر روی آن به مراتب بیشتر از مس بوده و در هوای مرطوب زود اکسیده می شود .

استحکام مکانیکی آلومینیوم از مس کمتر است حداکثر مقاومت کششی آن بوده و بار مکانیکی مجاز آن می باشد از این رو برای افزایش استحکام مکانیکی آلومینیوم آن را به صورت آلیاژ با آلومینیوم فولاد به شرح زیر بکار می برند:

الف _ آلملک

این فلز که در آلمانی به آلدرای معروف است از آلیاژی به مقدار 3/98% آلومینیوم و بقیه از منیزیم و سلیسیم تشکیل می شود قابلیت هدایت الکتریکی آلملک 10% از آلومینیوم خالص کمتر ولی استحکام مکانیکی آن خیلی زیادتر می باشد .

ب- آلومینیوم فولاد (ACSR)

هادی الومینیوم فولاد از یک یا چند مغز فولادی تشکیل شده که اطراف آن رشته های آلومینیومی قرار دارند. مغز فولادی برای افزایش استحکام مکانیکی و رشته های آلومینیومی به منظور هدایت الکتریکی است بمنظور جلوگیری از زنگ زدگی و همچنین خوردگی بین سیم های فولادی و آلومینیومی بایستی از فولاد گالوانیزه استفاده شود لازم به ذکر است که هادی آلملک نسبت به هادی آلومینیوم فولاد دو عیب دارد :

• اول اینکه قابلیت استنباط آن بیشتر است بنابراین مجبوریم پایه های بلندتری انتخاب کنیم
• دیگر اینکه سبکتر از الومینیوم فولاد می باشد در نتیجه در مقابل باد انحراف بیشتری داشته و بنابراین بایستی از اسپان های ( فاصله افقی بین دو پایه ) کوتاه تری استفاده گردد. در جدول () برخی از پارامترهای سیم های آلومینیوم و مس با یکدیگر مقایسه شده اند.

جدول (1) مقایسه سیم های مسی و آلومینیوم با یکدیگر

در زیر نکاتی چند آمده است :

نکته 1- برای بالا بردن قابلیت انعطاف پذیری هادیها‌( آلومینیوم مس ) آنهارا مخصوصاً در مقاطع بزرگ به صورت چند رشته ای می سازند جهت چرخش هر لایه در هادیهای چند رشته ای بر خلاف لایه های مجاور می باشد تا از باز شدن رشته ها جلوگیری شود تعداد رشته ها در هادیهای چند رشته ای از فرمول زیر محاسبه می گردد:

که معمولاً 61.37.19.7 و غیره خواهد بود در فرمول فوق A تعداد رشته ها و k تعداد لایه ها می باشد .

نکته 2: برای اتصال سیم آلومینیوم و سیم مس باید از کلمپ بی متال استفاده شود در غیر اینصورت در اثر رطوبت یک پیل برقی با مدار بسته ای بوجود می آید که قطب مثبت آنرا مس و قطب منفی آنرا آلومینیوم تشکیل می دهد و در نتیجه باعث می گردد که پس از مدتی در اثر عبور جریان هادی آلومینیوم خرده شود .

نکته 3: اگر در موقع سیم کشی فشار قوی حلقه سیم ACSR کم بیاید و لازم شود مقداری سیم از قرقره دیگر به آن متصل شود و یا اینکه موقع تعمیر و نوسازی خطی در اثر چیدن خط مقداری از سیم کوتاه شود و به سیم گیر نرسد و یا بدلایلی نظیر باد و طوطفان سیم های شبکه بریده شود در اینصورت باید مقداری سیم به آن اضافه نمود بدین منظور ، جهت اتصال دو سیم از بوش اسپلایس استفاده می گردد.

ابزار کار عبارتست از :

• دستگاه پرس هیدرولیکی مخصوص فولاد و آلومینیوم
• فک های متناسب با مقطع سیم
• اره آهن بر ( یا لوله بر )
• برس سیمی نرم و پارچه آستری

وسایل مورد نیاز :

• بوش آلومینیومی
• بوش فولادی
• ظرف پلاستیکی محتوی ماده خمیری شکل مخصوص
• میخ پرچ های مربوطه بوش

تذکر 1- بوش اسپلایس ها تا سطح مقطع 70 میلیمتر مربع بدون مغز فولاد و خود دارای ماده خمیری شکل مخصوص می باشد .

تذکر 2- ماده خمیری شکل مخصوص ترکیبی است از 70% کرومات روی و 30% روغن برزک خالص

تذکر 3- بوش اسپلایس را متناسب با سطح مقطع سیم مربوطه انتخاب کرده و قبل از شروع سوراخ های هر دو بوش فولادی و آلومینیومی را تمیز کنید .

دستورالعمل استفاده از بوش اسپلایس در پیوست 1آمده است .

انواع سیم گیر

انواع سیم گیرعبارتند از :

الف- سیم گیر سه پیچ جهت سیم های آلومینیوم فولاد تا مقطع 70 میلیمتر مربع

ب- سیم گیر پنج پیچ جهت سیم های آلومینیوم فولاد از مقطع 70 میلیمتر مربع به بالا

- قطعات یک سیم گیر

قطعات سیم گیر عبارتند از :

الف – بدنه سیم گیر که جنس آن از آلومینیوم می باشد

ب – مغزی

پ – پیچ یو(U) شکل

ت-واشر فنری

ث – پین

ج – اشپیل

پایه ها

پایه ها وسایلی هستند که سیم های هوایی را از دسترس دور نگهداشته و برای حمل این سیم ها به کار می روند. طول پایه با در نظر گرفتن فاصله آزاد سیم از زمین انتخاب می شود واین فاصله نباید از مقدار استاندارد کمتر گردد. پایه بایستی دارای خواص زیر باشد .

• از نظر مکانیکی قوی بوده و دارای ضریب اطمینان 5/2 تا3 باشد .
• پایه باید بدون کم شدن مقاومت آن ، از نظر وزن سبک باشد .
• ارزان باشد
• دارای عمر طولانی ( بادوام ) باشد
• برای نصب یا مونتاژ تجهیزات خطوط ، دسترسی به آنها آسان باشد
• دارای شکل ظاهری خوبی باشد

پایه ها به سه دسته چوبی ، بتونی و فولادی تقسیم می شوند.

پایه های چوبی :

در شبکه های فشار ضعیف و فشار متوسط و درجائی که چوب فراوان است از این پایه ها می توان استفاده نمود در شبکه فشار متوسط که به استحکام و مقاومت بیشتری نیاز می باشد از بازوها یا بریس هائی ( بست ) که به شکل (×) می باشند بعنوان پشت بند استفاده می گردد همچنین در شبکه های بیست کیلو ولت در صورتیکه به دلیل دره های عریض و طویل اسپان بلندی انتخاب شده باشد پایه های چوبی را در دو طرف اسپان مربوطه به شکل H بکار می برند و معمولاً‌تیرهای هر دو طرف را دادند می نمایند.

پایه های چوبی دارای مزایای زیر می باشند :

• پایه های چوبی عایق طبیعی خوبی هستند
• در مناطقی که چوب فراوان می باشد ارزانتر تمام می شود
• بعلت سبکی آنها حمل و نقل آنها آسانتر است .

تذکر : پایه های چوبی باید راست و قوی و مخروطی شکل و بدون گره باشند .

انواع پایه های چوبی

سه نوع چوبی که در جهان و در ایران نیز برای پایه های خوبی استفاده می شود عبارتند از :

الف – درخت سور آزاد

با دوام ترین نوع پایه بوده و پر از گره های کوچک می باشد ولی سبک ، محکم و نسبتاً راست و مخروطی شکل است .

ب- درخت شاه بلوط

پایه ای محکم و با دوام و دارای گروه هائی کمتر از سرو بوده ولی کج و ناصاف می باشد چوب های سر و و شاه بلوط به کندی می پوسند

درخت کاج

درخت کاج معمولاً به رنگ زرد و مخروطی شکل است و به خاطر ظاهر خوب و استقامت کافی ، بیشتر از دو نوع چوب دیگر مورد استفاده قرار می گیرد .

اشباع پایه های چوبی :

وجود دائمی رطوبت هوا و مواد شیمیایی خورنده در زمین باعث می شود که پایه ها به تدریج پوسیده شوند برای جلوگیری از فساد پایه ها و خوردن موریانه و حشرات موزی داخل خاک، بایستی آنها را به وسیله یک ماده محافظت کننده به صورت اشباع در آورد برای اشباع پایه ها بیشتر از روغن قطران و یا پنتاکلروفنل استفاده می کنند این مواد به طور متوسط عمر پایه های چوبی را دو برابر می کنند

طبقه بندی پایه های چوبی

پایه های چوبی را بر حسب حداقل محیط یا قطر در 30 سانتیمتری از رأس تیر و حداقل محیط با قطر در 183 سانتیمتر ازانتهای تیر به هفت طبقه تقسیم می کنندجدول 2 برای اینکه تیری در یک طبقه قرار گیرد بایستی حتماً هر دو شرط را تواماًداشته باشد طبقه های 1و2 را تیر چوبی سنگین و طبق های 3و 4 را تیر چوبی نیمه سنگین و طبقه های 5و6و 7 را تیر چوبی سبک می نامند ضمناً یک سنگین ترین و طبقه هفت سبکترین یا لاغرترین تیر چوبی می باشد .

جدول 2 -مشخصات تیرهای چوبی 9 و 12 متری

گام پایه های چوبی

عمل تراش یا بریدن قسمتی از تیر بمنظور جا دادن کراس آرم را گام می گویند در بعضی موارد این گام از یک شکاف نسبتاً مقعر به عمل 5/12 میلیمتر درست شده که برای جلوگیریاز تکان خوردن کراس آرم ایجاد می شود .

شکل 1- گام در پایه های چوبی

برش

معمولاً سرپایه ها را قبل از اشباع برش می دهند این عمل برای جلوگیری از تراکم یخ و برف که باعث پوسیدگی تیر می شود انجام می گیرد این برش معمولاً به دو صورت مطابق شکل های (2 الف و 2 ب) انجام می شود .

شکل 2

پایه های بتنی

امروزه پایه های بتنی تقریباًجای پایه های چوبی را گرفته اند زیرا هم از نظر شکل جالب تر و هم با دوام تر می باشند این پایه هانسبت به پایه های چوبی سنگین تر بوده و حمل و نقل آنها گرانتر تمام می شود ولی از نظر مکانیکی بسیار قوی بوده و عمر بیشتری دارند. این پایه ها بخصوص در جاهائی که عمر تیر چوبی بدلیل مواد خورنده زمین کم می باشد مورد استفاده قرار می گیرند .

تقسیم بندی تیرهای بتنی

تیرهای بتنی به دو دسته تو پر و تو خالی به شرح زیر تقسیم بندی می گردند:

الف) پایه های بتنی توپر

پایه های بتنی تو پر از میله گردهای بلند و بتن تشکیل شده است و معمولاً به شکل H یا چهار گوش می باشند و پله هائی در قسمت های مادگی آن وجود دارد از نظر بلندی به دو دسته 9 متری و 12 متری و از نظر تحمل قدرت مکانیکی به سه دسته 200 و 400و 800 کیلوگرمی نیروئی تقسمی می شوند منظور از تیر بتنی 200کیلوگرمی این است که نیروی مجازی که می توان بر روی نری تیر در 30 سانتیمتری از رأس تیر (‌تقریباً محل اتصال کراس آرم به تیر ) وارد کرد 200 کیلوگرم نیرو می باشد که 40% نیروی نهائی تیر است .

ب) پایه های بتونی نوع توخالی

پایه های بتنی تو خالی بدین ترتیب ساخته می شوند که میله گردهای مقاوم و بتن را در داخل محفظه مخروطی شکل با طول مورد نظر می ریزند و سپس بوسیله یک ماشین مخصوص مناسبی برای مدت 10 تا 15 دقیقه آنرا می چرخانند این عمل باعث می شود که بتن بوسیله نیروی گریز از مرکز بطرف خارج فشرده گردد و در داخل تو خالی شود . پایه های بتنی تو خالی سبکتر از نوع تو پر می باشند پایه های بتنی تو خالی به شکل گرد بوده و از نظر تحمل نیروی مکانیکی به پنج دسته 200،400،600،800،1000 کیلوگرمی تقسیم می شوند در جدول (3) مشخصات پایه‌های سیمانی 9 و 12 متری داده شده است .

جدول 3- مشخصات پایه های سیمانی 9-12

در محل و نصب پایه های بتنی نکات ایمنی زیر باید رعایت شوند :

• هنگام بلند کردن پایه های بتنی بوسیله جرثقیل بایستی قلاب یا زنجیر در مرکز ثقل تیربسته شود .
• هنگام نصب پایه بتنی نبایستی تا زمانیکه عملیات کوبیدن اطراف پایه خاتمه نیافته است جرثقیل را رها کند .
• نبایستی پایه های بتنی را از سمت مادگی به روی زمین خواباند زیرا اگر زمین ناصاف باشد باعث شکستن تیر می شود .
• اگر از قلاب برای بلند کردن پایه استفاده شود نبایستی یک مرتبه پایه از جا برداشته شود زیرا باعث خرد شدن بتن در محل آویز قلاب می گردد.
• چون مادگی تیرهای بتنی قابلیت تحمل نریو را ندارند نبایستی از سمت مادگی در سر زوایای تند وانتهای خط استفاده شود .

پایه های فولادی

در جاهائی که به قدرت زیادی نیاز باشد از پایه های فولادی استفاده می شود معمولاً پایه های فولادی به دو نوع لوله ای و یا اسکلتی ساخته می شوند، نوع لوله ای آن شامل چند قسمت لوله ای شکل است که با قطرهای مختلف روی یکدیگر سوار می شوند و نوع ساختمانی ( اسکلتی ) از چندین نبشی فولادی تشکیل شده که به یکدیگر پیچ یا جوش شده اند عمر پایه های فولادی نسبتاً زیاد است و در معرض حمله حشراتی مانند موریانه قرار نمی گیرند این پایه ها بایستی گالوانیزه باشند .

نصب پایه ها

حفر چاله برای یک پایه باید به نحوی باشد که بتواند کلیه نیروها و لنگرهای وارد را تحمل کرده و پایه راهمچنین استوار در خاک نگهدارد برای حفر چاله بایستی عوامل زیر را در نظر گرفت .

• اندازه طول و قطر پایه
• جنس زمین
• وزن و نیروهای کششی

جنس زمین

به طور کلی ، وزارت نیرو زمین ها را از نظر جنس زمین به سه دسته به شرح زیر تقسیم می کند:

الف – زمین های سست که به راحتی با کلنگ کنده می شوند

ب – زمین های سفت که به سختی با کلنگ کنده می شوند

پ- زمین های سنگلاخ که برای کندن چاله احتیاج به دینامیت یا کمپرسور می باشد و از تخته سنگ سخت و یکپارچه تشکیل می گردند.

عمق چاله

عمق چاله به وسیله طول تیر ، جنس زمین ، وزن وعوامل کششی ، تعیین می گردد معمولاً عمق چاله ها را از طول تیر در نظر می گیرند ولی می توان از فرمول تجربی زیر نیز استفاده نمود. بطور کلی عمق چاله بایستی باندازه 10% طول کل تیر باضافه 60 سانتیمتر باشد

برای تیر 9 متری :(2-2)

برای تیر 12 متری :

البته بایستی توجه داشت که عمق چاله در زمین های بسیار سخت و تخته سنگها لازم نیست که به اندازه عمق چاله در زمین های خاکی باشد همچنین برای نصب تیر در زمین های شنی و باتلاقی بایستی عمق چاله را بیشتر در نظر گرفت .

ابعاد گودها

عمق گودال ها را می توان از فرمول تجربی زیر تعیین نمود.

که در آن h عمق گودال بر حسب سانتیمتر و l طول پایه بر حسب سانتیمتر است ابعاد گودها برای پایه های 9 متر و مهار فشار ضعیف در جدول 4) آمده است .

تحقیق بررسی شبکه توزیع و انتقال برق تا مصرف در 68 صفحه ورد قابل ویرایش

فهرست مطالب

شبکه قدرت از تولید تا مصرف............................................................................. 1

محدودیت تولید.................................................................................................. 1

انتقال قدرت ..................................................................................................... 1

توزیع و مصرف قدرت........................................................................................ 1

آرایش ترانسفورماتورهای قدرت .......................................................................... 2

اجزاء یک پست انتقال یا فوق توزیع .................................................................... 2

ضرورت اتصال به زمین – ترانس نوتر .................................................................. 2

تانک رزیستانس ................................................................................................. 3

ضرورت برقراری حفاظت ................................................................................... 3

انواع سیستمهای اورکارنتی ................................................................................... 4

سیستم حفاظت اورکارنتی فاز به زمین .................................................................. 4

حفاظت باقیمانده یا رزیجوآل ............................................................................... 5

هماهنگ کردن رله های جریانی زمان ثابت ........................................................... 5

اشکال رله های با زمان ثابت ................................................................................ 5

رله های اورکانت زمان معکوس ........................................................................... 6

انواع رله های جریانی با زمان معکوس و موارد استفاده هر یک ............................... 6

کاربرد رله های جریانی ....................................................................................... 7

رله های ولتاژی .................................................................................................. 7

حفاظت فیدر خازن ............................................................................................. 7

رله اتومات برای قطع و وصل بنکهای خازنی ........................................................ 8

حفاظت فیدر کوپلاژ 20 کیلوولت ....................................................................... 9

حفاظت فیدر ترانس 20 کیلوولت ....................................................................... 9

حفاظت جهتی جریان ......................................................................................... 9

حفاظت R.E.F .................................................................................................... 10

رله های نوترال ................................................................................................... 10

حفاظت ترانسفورماتور قدرت ............................................................................. 10

رله بوخهلتس ..................................................................................................... 11

رله های ترمیک یا کنترل کننده درجه حرارت ترانس .............................................. 12

رله دیفرنسیال ..................................................................................................... 13

چند نکته در رابطه با رله دیفرنسیال ...................................................................... 16

رله دیفرنسیل با بالانس ولتاژی ............................................................................ 17

رله بدنه ترانس ................................................................................................... 17

حفاظت جریانی برای ترانسفورماتور ..................................................................... 18

رله های رگولاتور ولتاژ ....................................................................................... 18

رله اضافه شار .................................................................................................... 20

حفاظت باسبار .................................................................................................... 21

نوع اتصالی های باسبار ....................................................................................... 22

خصوصیات حفاظت باسبار .................................................................................. 22

انواع حفاظت باسبار ............................................................................................ 22

حفاظت خط ...................................................................................................... 23

نکاتی در خصوص رله های دیستانس .................................................................. 25

نوسان قدرت و حفاظت رله دیستانس در مقابل آن ................................................ 27

رله دوباره وصل کن ........................................................................................... 29

کاربرد رله دوباره وصل کن ................................................................................. 31

ضد تکرار .......................................................................................................... 32

رله واتمتریک ..................................................................................................... 33

رله مؤلفه منفی .................................................................................................... 36

سنکرون کردن .................................................................................................... 39

رله سنکرون چک ............................................................................................... 41

رله سنکرونایزینگ ( سنکرون کننده ژنراتورها ) ..................................................... 43

رله فرکانسی – رله حذف بار ............................................................................... 44

سیستم اینتریپ و اینترلاک ................................................................................... 46










شبکه قدرت از تولید تا مصرف

یک شبکه قدرت از نقطه تولید تا مصرف،شامل اجزاء و مراتبی است که ژنراتور را بعنوان مولد و ترانسهاو خطوط انتقال را بعنوان مبدل و واسطه در بر می‌گیرد .

محدودیت تولید :

ژنراتورها معمولاً” جریانهای بزرگ را تولید میکنند اما به لحاظ ولتاژ محدودیت دارند،زیرا عایق بندی شینه ها حجم و وزن زیادی ایجاد می‌کند و به همین لحاظ ژنراتورها در نورم های ولتاژی 6،11،21 و حداکثر 33 کیلو ولت ساخته می‌شوند .

انتقال قدرت :

بر عکس تولید که به لحاظ ولتاژ محدودیت دارد، در انتقال قدرت،مشکل جریان مطرح است زیرا هر چه جریان بیشتر شود،مقطع سیمها بیشتر و در نتیجه ساختمان دکل ها بزرگتر و تلفات انتقال نیز فزونی می‌گیرد . به همین لحاظ سعی می‌شود که پس از تولید جریان،با استفاده از ترانسفورماتورهای افزاینده،سطح ولتاژ افزایش و میزان جریان کاهش داده شود . ضمنا” عمل انتقال سه فاز،توسط سه سیم صورت می‌گیرد ( به سیم چهارم نیازی نیست ) و برای تشخیص اتصال کوتاههای احتمالی فاز به زمین،از شبکه زمین و نوترالی که در پست مبدا ایجاد می‌کنند،سود می‌جویند .

توزیع و مصرف قدرت :

پس از انتقال قدرت تا نزدیکی های منطقه مصرف،سطح ولتاژ در چند مرحله پایین می‌آید تا قابل مصرف شود. در ایران درحال حاضر برای انتفال قدرت ازولتاژهای 400 و 230 کیلو ولت (فاز- فاز) استفاده می‌شود و در مناطق شهری نیز این ولتاژها به سطح 63 کیلو ولت ( شبکه فوق توزیع )کاهش پیدا می‌کند و با تبدیل 63 به 20 کیلو ولت،ولتاژ اولیه برای ترانسفورماتورهای توزیع محلی مهیا می‌گردد تا با ولتاژ 400 ولت ( فاز- فاز )،برق مورد نیاز مصرف کننده های عادی فراهم آید .




آرایش ترانسفورماتورهای قدرت :

ترانسفورماتورهای انتقال،از آرایش ستاره / مثلث برخوردارند . طرف ستاره به ولتاژ بالاتر و طرف مثلث به ولتاژ پایین تر متصل می‌شود تا در عایق بندی و حجم سیم پیچ ها صرفه جوئی شود . تپ چنجر نیز که بعنوان تنظیم کننده ولتاژ بکار گرفته می‌شود معمولاً در طرف فشار قوی تعبیه می‌گردد تا عمل تغییر تپ (Tap) را در جریانهای کمتری انجام دهد و جرقه کنتاکتها به حداقل رسد .

اجزاء یک پست انتقال یا فوق توزیع :

یک پست انتقال یا فوق توزیع، معمولاً شامل خط یا خطوط ورودی،بریکرها،سکسیونر ها، باسبار طرف فشار قوی،ترانس قدرت، ترانس نوتر،ترانس مصرف داخلی،باسبار فشار متوسط،فیدر های خروجی،فیدرهای خازن و غیرو می‌شود و در هر پست پانلهای رله ای و متیرینگ،عمل حفاظت و اندازه گیری را بعهده دارند . باطریخانه و شارژرها نیز وظیفه تولید سیستم D.C. را که لازمه غالب رله ها می‌باشد انجام می‌دهند .

ضرورت اتصال به زمین :

تا زمانی که اتصالی با زمین در شبکه اتفاق نیفتاده باشد،نیازی به برقراری اتصال نوترال با زمین نمی‌باشد، اما به لحاظ امکان وقوع اتصال کوتاه های با زمین و برقراری سیستم حفاظتی برای تشخیص آنها،ناچار به داشتن سیستم نوترال خواهیم بود،به این ترتیب که سه فاز شبکه را از طریق یک ترانس نوتر (معمولاً داری سیم پیچ زیگزاک ) به یکدیگر متصل و نقطه صفر یا خنثی (نول ) آنرا با زمین مرتبط می‌کنیم . این ترانس ضمن ایجاد نوترال برای شبکه،بدلیل راکتانسی که دارد ،جریان اتصال کوتاه با زمین را نیز محدود می‌کند .

تانک رزیستانس :

عبارت از یک تانک فلزی پر از الکترولیت بسیار رقیق کربنات سدیم است . خاصیت این محلول آن است که مقاومت الکتریکی آن به طور معکوس در برابر حرارت تغییر می‌کند . در صورت پیدا شدن جریان نشتی با زمین ایجاد حرارت در مایع و کاهش مقاومت آن،جریان عبوری افزایش یافته و به سرعت به حدی می‌رسد که رله نوتر را تحریک نماید . بنابراین خاصیت این مقاومت،آشکار نمودن جریانهای نشتی کم و غیر قابل تشخیص بوسیله رله نوترال اصلی می‌باشد تا از عبور جریان مداوم نشتی و داغ شدن ترانس نوتر و سوختن احتمالی آن جلوگیری بعمل آورد .

خواص تانک رزیستانس به همین مورد محدود نمی‌شود بلکه مقاومت حالت نرمال آن و راکتانس ترانس نوتر،مجموعا” به حدی انتخاب می‌شود که آمپر اتصال کوتاه را در حد مورد نظر محدود نماید . از مزایای دیگر آن،رزیستانس خالص آنست ( در نقطه مقابل ترانس نوتر که تقریبا 97% راکتانس خالص است ) و بنابراین در مواردی که انتخاب یک ترانس نوتر با راکتانس بالا به دلیل افزایش اندوکتانس سلفی پست،از بروز و ظهور هارمونیکها جلوگیری می‌کنند تا عملکرد سلکتیو رله ها مختل نشود .

ضرورت برقراری حفاظت :

پس از برپایی یک سیستم قدرت،اول چیزی که نیاز به آن احساس می‌شود،برخورداری سیستم از یک حفاظت اتوماتیک است . در اوایل پیدایش شبکه های قدرت،سعی می‌شد سیستم را در مقابل جریانهای اضافی ( Exess Currents) حفاظت نماید و اینکار توسط فیوز انجام می‌شد اما با گسترش شبکه ها و تمایل به داشتن حفاظتی انتخاب کننده ( Selective )،یعنی آن نوع از حفاظت که بواسطه آن برای هر خطا ( Fault) ئی در هر نقطه از شبکه،مناسبترین عمل قطع انجام شود، سیستم حفاظت Over current (که اصطلاحاً ماکزیمم جریان گفته می‌شود) مطرح شد و گسترش یافت .

البته نباید حفاظت اورکارنتی را با حفاظت over load ( اضافه بار )،که بر مبنای ظرفیت حرارتی مدار منظور می‌شود،اشتباه گرفت . در حفاظت اخیر اگر بار از مقدار معینی ( معمولاً 2/1 برابر جریان نامی‌خط ) بیشتر شود،فرمان قطع رله صادر می‌شود در حالیکه منظور عمده از طرح حفاظت اورکارنتی آنست که در صورت بروز خطا، رله ها به ترتیب نزدیکی به نقطه اتصالی در نوبت قطع بایستند و در صورت عمل نکردن یک رله،رله بعدی فرمان قطع صادر کند .

معمولاً در تنظیم گذاری رله های اورکارنت به گونه ای عمل می‌شود که هر دو منظور حاصل شود.

چند نکته در رابطه با رله دیفرنسیال :

به جهت آنکه در ترانس قدرت،جریان ثانویه مطابق با گروه برداری ترانس نسبت به اولیه می‌چرخد،بنابراین یکسان نمودن اندازه جریانهای طرفین رله دیفرنسیال، کفایت نمی‌کند و لازم است از ترانس واسطه یا ترانس تطبیق که همان گروه برداری ترانس قدرت را داشته باشد استفاده کنیم تا چرخش حاصله را جبران نماید .

در ترانس واسطه سرهای مختلفی وجود دارد و این امر به دلیل وجود تپ در ترانس قدرت است . به هنگام عملیات راه اندازی اولیه یک پست لازم است که جریانهای اولیه و ثانویه و اختلاف که همان جریان دیفرانسیال (I1-I2) می‌باشد،در پایین ترین . بالا ترین تپ اندازه گزفته شده و مناست ترین تپ برای ترانس ترانس واسطه انتخاب یشود تا حداقل جریان عمل کننده را داشته باشیم .

رله های دیفرنسیال مغناطیسی،مصرف زیاد تری دارند و مخصوصاً اگر ( I1-I2 ) بهنگام بار زیاد ترانس قابل توجه شود،گرمای زیادی را به رله تحمیل خواهد کرد و ضمناً بدلایلی که گفته شد، ناپایداری رله را افزایش خواهد داد .

بهنگام تحت تانسیون قرار دادن قدرت از آنجا که ثانویه باز بوده و جریان مغناطیس‌کننده فقط در اولیه جاری می‌شود،جریان ( I1-I2 ) افزایش می‌یابد که البته به دلیل کم بودن جریان مغناطیس کننده و تنظیم 25 % جریان ( ‍Pick Up) غالبا عملکردی نخواهیم داشت اما نکته قابل توجه آن است که در هنگام وصل،جریان هجومی‌( Inrush current ) در اولیه خواهیم داشت و این جریان در چند سیکل اول مقدار بالایی دارد و می‌تواند رله را تحریک نماید . اما با در نظر گرفتن آنکه این جریان حاوی هارمونیک های زوج ( بویژه 2 و 4 ) می‌باشد،می‌توان با قرار دادن یک واحد حساس به این هارمونیک ها و باز نمودن لحظه ای کنتاکت فرمان فطع ( از طربق یک کنتاکت که بر سر راه کنتاکت فرمان قطع واقع شده باشد )،از عملکرد بی مورد رله دیفرنسیال جلوگیری به عمل آورد . اجازه دا د تا ترانس برقدار شود . این واحد که به واحد هارمونیک گیر ( Harmonic trap ) معروف است در همه رله های دیفرنسیال تعبیه شده است .

رله دیفرنسیال با بالانس ولتاژی :

اساس کار این نوع رله، تقابل و رو در رو قرارگرفتن ولتاژ های آمده از ترانس جریانهای طرفین خط است . برای این کار اولاً مدار به صورت ضربدری بسته می‌شود تا قطب های همنام مقابل هم قرار گیرند و ثانیاً برای تبدیل جریان هر یک از C . T ها به ولتاژ – برای پرهیز از ایجاد افت در طول مدار – از ترانس اکتور ( Trans actor ) استفاده می‌شود این وسیله،جریان آمده از C.T را متناسباً به ولتاژ تبدیل می‌کند . در یک نمونه از آن جریان A 5 به v 125/ 0 تبدیل می‌شود که در سوکت دستگاه،قابل اندازه گیری است و با اندازه گیری ولتاژ مریوطه می‌توان مقدار جریان ورودی را دریافت . در هر حال،آنچه که بین رله های طرفین مبادله می‌شود ولتاژ و گاهاً یک فرکانس کد گذاری شده است که در صورت برابری جریانهای طرفین،در محدوده باند فرکانسی خاصی خئاهد بود و در صورت به هم خوردن بالانس جریانها ( به هنگام بروز اتصلبی کوتاه در مسیر )،فرکانس یا فزکانسهای متفاوتی به طرفین ترسال خواهد شد . معمولاً در هر طرف،واحد های Send , Receive وجود دارد و اطلاعات به سرعت مبادله می‌شود . طبیعی است که در خصوص حفاظت دیفرنسیالی کابل نیازی به ترانس واسطه نخواهد بود و واحد هارمونیک گیر نیز ضرورتی نخواهد داشت .

رله بدنه ترانس ( Transformer Body Relay ) :

در ترانس های قدیمی‌که معمولاً برای آنها از رله دیفرنسیال استفاده نشده است و به خاطر ایجاد حفاظتی در برابر برقدار شدن بدنه آنها که غالباً توسط پرندگان و غیره به صورت اتصال فاز به بدنه به وجود می‌آید از رله بدنه استفاده می‌شود . برای مشخص کردن جریان حاصل از اتصالی،چرخشهای ترانس قدرت از زمین عایق شده و بدنه فقط از یک نقطه زمین می‌گردد و بر سر راه آن ترانس جریان قرار داده می‌شود تا با واسطه یک رله آمپریک (با فرمان قطع سریع)،ترانس بی برق شود . اتصالی احتمالی ولتاژ هایD.C موجود در باکس های واقع بر ترانس با بدنه نیز به همین روش آشکار خواهد شد . در جائیکه از رله دیفرنسیال استفاده شود نیازی به ایزوله کردن ترانس از زمین و استفاده از رله بدنه نخواهد بود .


حفاظت جریانی برای ترانسفورماتور :

معمولاًدر هر دو طرف ترانس قدرت با استفاده از C.T ها رله های اورکانت (برای هر سه فاز) نیز تعبیه می‌شوند و البته این رله ها از جمله حفاظت های اصلی ترانس به حساب نمی‌آیند اما با سایر رله های اورکانت شبکه هماهنگ هستند و در صورت عمل نکردن رله‌های پیش روی خود و پس از گذشت زمان تنظیمی بعمل در می‌آیند . البته از آنجا که در غالب رله‌های اورکانت، واحد جریان زیاد لحظه ای هم وجود دارد،در صورت تنظیم دقیق این واحدها و افزایش ناگهانی جریان به طوری که از حدود تنظیمی‌آنها فراتر رود فرمان قطع سریع خواهند داشت .

کاربرد رلع دوباره وصل کن :

در شبکه های فوق توزیع این رله معمولاً در خطوط شعاعی ( که مرکز ثقل پایداری سیستم نیست ) به کار می‌رود و می‌تواند زمان خاموشی ها را به حداقل رساند . این مورد در پستهای تحت اسکن و فاقد اپراتور اهمیت بیشتری می‌یابد و از هزینه کارکنان اضافی بویژه در مناطق دور دست می‌کاهند . همچنین در شبکه هایی که حفاظت اورکارنت و واحد (جریان زیاد آنی) دارند، می‌نوان تنظیمات را برای اتصالی های شدید حساس تر نمود تا به واسطه آن،پس از وقوع اینگونه اتصالی ها قطع آنی و سپس وصل مجدد صورت گیرد . به این ترتیب زمان استمرار جرقه به حداقل رسیده و میزان خسارت اندک شده و در پاره ای موارد از توسعه یک اتصالی گذرا به یک اتصالی دائمی‌جلوگیری شود . البته قابل ذکر آن است که استفاده از حفاظت جریان زیاد آنی در شرایطی می‌تواند موجب به هم خوردن هماهنگی رله ها شود .

در شبکه های فشار قوی و فوق قوی همانطور که گفته شد از بریکر های تک فاز سود جسته می‌شود و مهم ترین دلیل این انتخاب و استفاده از رله های دوباره وصل کن حفظ پایداری سیستم می‌باشد . در این شبکه ها که معمولاً شعاعی نیستند در صورت بروز اتصالی بریکر های طرفین خط معیوب همزمان باز می‌شوند و همین هم مشکلاتی را برای طرح های وصل مجدد بوجود می‌آورد و ایجاب می‌کند که منحنی پایداری سیستم حتماً مد نظر قرار گیرد .و از جمله لازم می‌آید که در آنها از حفاظت های سریع و بریکر های با سرعت بالا استفاده شود . ضمناً در تنظیم رله های دوباره وصل کن لحاظ زمان کافی برای دی یونیزاسیون محیط جرقه ضروری است و همین مسئله باعث می‌شود تا سطح واتاژ مدار،سرعت باد و بسیاری موارد دیگر را در محاسبات منظور کنیم و همین جاست که نوع بریکر های مورد استفاده (روغنی،گازی،بادی و غیره) نیز مطرح می‌شوند و خلاصه آن که به کار گرفتن دوباره مصل کن‌ها در سطوح فشار قوی، تخصص بالا و امکانات ویژه ای می‌طلبد.

صد تکرار (Anti pumping) :

این وسیله که به آن Anti hunting نیز اطلاق می‌شود،عبارت از طرح مرکبی است که در رابطه با دوباره وصل کن ها و بریکر ها به کار گرفته می‌شود و به موجب آن در مواقعی که اتصال کوتاه دائمی‌رخ داده و قطع و وصل ها تکرار شده و در این تکرارها زمان انجام گرفتن وصل مجدد طولانی تر از مجموع زمان عملکرد رله حفاظتی مربوطه و زمان عمل مکانیکی بریکر شوند از تکرار عملیات بریکر جلوگیری می‌نماید . این تکنیک برای ممانعت از عملیات قطع و وصل بریکرها در زیر جریانهای اتصال کوتاه که گاها باعث انفجار آنها می‌گردد وضع شده است . گهگاه دیده می‌شود که در پستهای تحت اسکن – مورد کنترل از طرق سیستم های اسکادا- در اثر اختلاط فرامین از راه دور، بریکری به قطع و صل های پشت سر هم و منهدم کننده دچار می‌شود و در صورت تعبیه بودن این وسیله در آن بریکر قفل می‌شود و از تخریب و احیاناً انفجار آن ممانعت به عمل می‌آید .