اصول طراحی پست های فشار قوی و معیارهای طراحی بهینه

اصول طراحی پستهای فشار قوی و معیارهای طراحی بهینه

250 صفحه در قالب word

فهرست مطالب

فصل اول: مقدمه   
1-1-مقدمه 2
2-1-تعاریف و اصطلاحات 7

فصل دوم: اصول طراحی پستهای فشار قوی و معیارهای طراحی بهینه 10
1-2-اصول طراحی پستهای فشار قوی 11
2-2-انواع طراحیها 14
3-2-معیارهای طراحی بهینه و اعمال این ضوابط در طراحی پست 15
1-3-2-ارتباط بهینگی و شرایط بهره برداری 15
2-3-2-ارتباط بهینگی و موقعیت پست 17
3-3-2-ارتباط بهینگی ومسایل زیست محیطی 17
4-3-2-ارتباط بهینگی و امکان توسعه پست 18
5-3-2-ارتباط بهینگی و نیروی انسانی 19
6-3-2-ارتباط بهینگی و تعمیرات و نگهداری 19
7-3-2-ارتباط بهینگی و سرمایه گذاری اولیه 20
8-3-2-ارتباط بهینگی و هزینه های دوران بهره برداری 21
9-3-2-ارتباط بهینگی و ایمنی 23
10-3-2-ارتباط بهینگی و طرحها و مشخصات فنی سیستم های مختلف پست 24

فصل سوم : انواع پستها 26
1-3-تقسیم بندی پستها بر اساس سطح ولتاژ 27
2-3-تقسیم بندی پستها بر اساس وظیفه ای که در شبکه دارند 27
3-3-تقسیم بندی پستها از نظر نحوه نصب 28
1-3-3- انواع پستهای باز 28
2-3-3-انواع پستهای بسته 29
3-3-3-پستهای ترکیبی 29
4-3-3-پستهای سیار 29
4-3-انواع پستها از نظر آرایش شینه بندی  29
1-4-3-مزایا و معایب آرایشهای مختلف شینه بندی 31
1-1-4-3-شینه ساده 31
2-1-4-3-شینه اصلی و فرعی 32
3-1-4-3-شینه دوبل 34
4-1-4-3-شینه دوبل اصلی با شینه فرعی 35
5-1-4-3-شینه دوبل دوکلیدی 36
6-1-4-3-شینه یک ونیم کلیدی 36
7-1-4-3-شینه حلقوی 37
2-4-3- بررسی مقایسه ای برای انتخاب شینه بندی بهینه[9] 39
3-4-3-نگاه آماری به وضعیت شینه بندی های موجود در پست های 230و400کیلوولت ایران 43
4-4-3-آرایش پیشنهادی برای شینه بندی پستها 44

فصل چهارم: انتخاب محل پست و جانمایی تجهیزات 45
1-4-انتخاب محل پست 46
2-4-جانمایی تجهیزات پست 49
1-2-4-تاثیر نوع شینه ها و سکسیونرها در آرایش فیزیکی تجهیزات 52
2-2-4-ترتیب و نحوه نصب تجهیزات 54
3-2-4-محل احداث ساختمانها و جاده های ارتباطی 55

فصل پنجم: انتخاب تجهیزات پست 57
1-5-انتخاب ترانسفورماتور قدرت 58
2-1-5-معیارهای انتخاب بهینه ترانسفورماتور قدرت 59
1-2-1-5-نوع ترانسفورماتورقدرت 60
2-2-1-5-سیستم خنک کنندگی ترانسفورماتور 62
3-2-1-5-تلفات ترانسفورماتور 64
4-2-1-5-توان نامی سیم پیچهای ترانسفورماتور 64
5-2-1-5-ولتاژ نامی سیم پیچ 65  
6-2-1-5-نحوه اتصالات سیم پیچها و گروه برداری 65
7-2-1-5-تنظیم ولتاژ و مشخصات تپ چنجر 66
8-2-1-5-تاثیر زمین نمودن نوترال در عایق بندی 67
9-2-1-5-حداکثر ولتاژ هر یک از سیم پیچها 67
10-2-1-5-تعیین سطوح عایقی داخلی و خارجی و نوترال 68
11-2-1-5-میزان افزایش مجاز درجه حرارت روغن وسیم پیچ 68
12-2-1-5-امپدانس ولتاژ و امپدانس اتصال کوتاه 68
13-2-1-5-میزان مجاز صدا 69
14-2-1-5-مقادیر جریانهای اتصال کوتاه سیستم 69
15-2-1-5-اضافه بار در ترانسفورماتور 70
16-2-1-5-استفاده از محفظه کابل در طرف فشار ضعیف 70
2-5-انتخاب ترانسفورماتور جریان 70
1-2-5-اطلاعات مورد نیاز جهت انتخاب ترانسفورماتورجریان 71
2-2-5-معیارهای انتخاب بهینه ترانسفورماتورجریان 72
1-2-2-5-نوع ترانسفورماتورجریان 72
2-2-2-5-حداکثر ولتاژ سیستم   73
3-2-2-5-سطوح عایقی 74
4-2-2-5-فاصله خزشی مقره 74
5-2-2-5-جریان نامی اولیه 74
6-2-2-5-جریان نامی ثانویه 75
7-2-2-5-نسبت تبدیل 75
8-2-2-5-جریان نامی حرارتی کوتاه مدت 76
9-2-2-5-جریان نامی دایمی حرارتی 76
10-2-2-5-محدودیت افزایش درجه حرارت 76
11-2-2-5-ظرفیت نامی خروجی 77
12-2-2-5-کلاس دقت 77
3-5-انتخاب ترانسفورماتور ولتاژ 80
1-3-5-اطلاعات مورد نیاز جهت انتخاب ترانسفورماتور ولتاژ 80
2-3-5-معیارهای انتخاب بهینه ترانسفورماتور ولتاژ 81
1-2-3-5-نوع ترانسفورماتورولتاژ 81
2-2-3-5-حداکثر ولتاژ سیستم   83
3-2-3-5-سطوح عایقی 84
4-2-3-5-فاصله خزشی مقره 84
5-2-3-5-ولتاژ نامی ثانویه 84
6-2-3-5-ضریب ولتاژ نامی [9] 85
7-2-3-5-مشخصات خازن ترانسفورماتور ولتاژ خازنی 86
8-2-3-5-محدودیت افزایش درجه حرارت 87
9-2-3-5-ظرفیت خروجی 88
10-2-3-5-کلاس دقت[22] 88
4-5-انتخاب  ترانسفورماتور زمین- کمکی 89
1-4-5-اطلاعات مورد نیاز جهت  ترانسفورماتورزمین-کمکی[14] 89
2-4-5-معیارهای انتخاب بهینه ترانسفورماتور زمین-کمکی 90
1-2-4-5-نوع ترانسفورماتور زمین –کمکی 92
2-2-4-5-سیستم خنک کننده 92
3-2-4-5-ظرفیت نامی 92
4-2-4-5-مقدار نامی ولتاژ سیم پیچ ها 93
5-2-4-5-حداکثر ولتاژ سیم پیچ ها 93
6-2-4-5-امپدانس ولتاژ[9] 94
7-2-4-5-استقامت عایقی بوشینگ ها و ترمینال های فاز و نقطه صفر سیم پیچ اولیه 94
8-2-4-5-افزایش دما پس از بارگذاری جریان کوتاه مدت 95
9-2-4-5-افزایش دمای مجاز 95
10-2-4-5-تپ چنجر 96
11-2-4-5-فاصله خزشی بوشینگها 96
12-2-4-5-سطح صدا 97
13-2-4-5-ترمینال بندی طرف اولیه وثانویه 97
5-5-انتخاب کلید قدرت 97
1-5-5-اطلاعات مورد نیاز جهت انتخاب بهینه کلید قدرت 98
2-5-5-معیارهای انتخاب بهینه کلید قدرت 100
1-2-5-5-نوع کلید 100
2-2-5-5-نوع مکانیسم قطع و وصل 101
3-2-5-5-ولتاژ نامی 104
4-2-5-5-سطوح عایقی نامی 104
5-2-5-5-جریان نامی 104
6-2-5-5-جریان نامی قطع اتصال کوتاه 105
7-2-5-5-جریان نامی قطع شارژ خط 106
8-2-5-5-جریان نامی قطع بار اندوکتیو 106
9-2-5-5-ضریب افزایش ولتاژ فاز سالم 106
10-2-5-5-جریان نامی اتصال کوتاه وصل 107
11-2-5-5-مدت زمان تحمل اتصال کوتاه 107
12-2-5-5-زمان قطع نامی 107
6-5-سکسیونر و تیغه زمین 108
1-6-5-اطلاعات مورد نیاز جهت انتخاب بهینه سکسیونر 109
2-6-5-معیارهای انتخاب بهینه سکسیونر 109
1-2-6-5-نوع سکسیونر یا تیغه های زمین 109
2-2-6-5-نوع مکانیسم عملکرد 110
3-2-6-5-ولتاژ نامی 111
4-2-6-5-سطوح عایقی نامی 112
5-2-6-5-جریان نامی (فقط برای سکسیونر) 112
6-2-6-5-جریان نامی اتصال کوتاه 112
7-2-6-5-جریان نامی وصل اتصال کوتاه(فقط برای تیغه های زمین) 113
8-2-6-5-مدت زمان تحمل جریان اتصال کوتاه 113
9-2-6-5-نیروی مکانیکی نامی ترمینالها 113

فصل ششم : سیستمهای حفاظتی پست 114
1-6-سیستم زمین 115
1-1-6-اطلاعات موردنیاز برای طراحی سیستم زمین 116 
2-1-6-آزمونهای زمین پست 118
3-1-6-موارد مهم در آزمونهای سیستم زمین 120
4-1-6-پارامتر ها و موارد حائز اهمیت در طراحی بهینه سیستم زمین 122
1-4-1-6-انتخاب هادی زمین و میله های زمین 122
2-4-1-6-اتصال تجهیزات به زمین  122
3-4-1-6-محاسبه جریان اتصال کوتاه وحداکثرجریان شبکه زمین 123
4-4-1-6-ولتاژانتقالی ونقاط خطرناک 125
5-4-1-6-تداخل با کبلهای مخابراتی و کنترل 126
6-4-1-6-اتصال زمین سیستم تغذیه فشار ضعیف 126 
5-1-6-نصب سیستم زمین 126
6-1-6-روش قدم به قدم طراحی 128
2-6-سیستم حفاظت از صاعقه 136
1-2-6-سیستم حفاظت از صاعقه 138
1-1-2-6-اطلاعات مورد نیاز جهت طراحی سیستم حفاظت از صاعقه 139
2-1-2-6-سیستم حفاظتی پست با استفاده از روش الکتریکی-هندسی[9] 139
3-1-2-6-حداکثر ولتاژ قابل تحمل توسط پست 141
4-1-2-6-امپدانس موجی 141
5-1-2-6-محاسبه جریان بحرانی  وفاصله جذب بحرانی S 141 
6-1-2-6-محاسبه ارتفاع هادیهای حفاظتی 142 
7-1-2-6-حفاظت در مقابل صاعقه هایی که در خارج از سطح محاط
دو هادی حفاظتی فرود می آیند 144
8-1-2-6- استقامت مکانیکی وحرارتی هادیهای حفاظتی و میله های برقگیر 147 
2-2-6-برقگیر و محل نصب آن 148
1-2-2-6-انواع برقگیر[18] 148
2-2-2-6-مقایسه اجمالی بین برقگیرهای ZnO و برقگیرهای مرسوم 150
3-2-2-6-محل نصب برقگیر 150 
3-6-سیستم حفاظتی و رله گذاری 152
1-3-6-اصول اساسی در رله گذاری حفاظتی 153
2-3-6-سیستمهای حفاظتی معمول[9] 153
3-3-6-معیارهای طراحی بهینه سیستم حفاظت ورله گذاری 160
1-3-3-6-حفاظت خطوط انتقال 161
2-3-3-6-حفاظت شینه 165
3-3-3-6-حفاظت ترانسفورماتور 167

فصل هفتم: نمونه طراحی 172
1-7-مشخصات مفروض برای پست 173
2-7-انتخاب تجهیزات 174
3-7-طراحی سیستمهای  187
4-7-روش قدم به قدم طراحی جانمایی تجهیزات 190

فصل هشتم: بهره برداری  195
1-8-مشخصات فنی پست مذکور 196
2-8-طریقه بهره برداری 199
3-8-دستورالعمل عملیاتی و و بهره برداری پست های انتقال و فوق توزیع 202
4-8-دستورالعمل بازدید اپراتور از برخی از تجهیزات پست 214
5-8-قواعد اساسی ایمنی 215
منابع

پیوستها 217
پیوست 1:سیستم آلارمهای حفاظتی 218
پیوست 2: نقشه های سیستم های حفاظتی و ارتینگ و ... 226

مقدمه

نیروی برق در چهارم سپتامبر 1882 برای اولین بار در خیابان پرل1 در شهر نیویورک برای مصرف روشنایی استفاده شد. چند ژنراتورDC با توان مجموع 30 کیلووات و ولتاژ 110 ولت بکار گرفته شده بودن تا بتوانند نیاز مصرفی 59 مصرف کننده را در مساحتی در حدود یک کیلومتر مربع برآورده سازند.

با گسترش سیستمهای DC سه سیمه با ولتاژ 220 ولت و افزایش بار و طول خطوط مشکلاتی از قبیل تلفات و افت ولتاژ پیش آمد که منجر به ساخت ترانسفورماتور توسط ویلیام استنلی2 در مقیاس تجاری در سال 1885 گردید. با ساخت ترانسفورماتور قابلیت انتقال انرژی با ولتاژ بالا و تلفات کم به وجود آمد و سیستمهای AC جایگزین سیستمهای Dc شدند. اولین خط AC تکفاز در سال 1889 در ارگن3 با ولتاژ کیلو ولت و طول 21کیلومتر مابین ارگن و پورتلند4 کشیده شد.[12]

صنعت برق ایران نیز از سال 1283 شمسی با برهره برداری از یک ژنراتور 400 کیلووات که توسط حاج امین الضرب نصب و راه اندازی گردید، آغاز شد.[1] مسیر اولین شبکه در تهران از خیابانهای لاله زار، ارک، سعدی و ناصرخسرو می گذشت. محل مولد در خیابان چراغ برق در کوچه امین قرارداشت و بوسیله بخار با حرکت نوسانی کارمی کرد. ولتاژ مولد 400 ولت و فرکانس آن 50 هرتز بود. شبکه آن در خیابانهای  اصلی سه فاز با تیرهای چوبی بلند و مقره های شترگلو و در کوچه های فرعی از یک فاز و نول تشکیل شده بود.

بعدها به علت توسعه و نداشتن ولتاژ واسط مولدهایی در اطراف میدان شاه،خیابان فرهنگ، چهر راه سیدعلی و میدان محمدیه با سیستم جریان مستقیم دایر گردید.

طرز دایر کردن انشعاب به این ترتیب بود که در خیابانهای اصلی سیم را قلاب کرده و برروی شبکه می انداختندو در کوچه های فرعی که فاصله خط از زمین کمتر بود سیم را به خط وصل می کردند.

با افزایش تقضا، دو واحد 500کیلوواتی در خیابان لاله زار نو نصب گردید که برای برق رسانی از یک شبکه واسط 6 کیلوولتی استفاده می کرد.این شبکه در حدود 6هزار مشترک داشت.

پس از تشکیل اداره برق و بالاخره بنگاه مستقل برق تهران این شبکه جمع شد و شبکه جدید جایگزین گردید. شبکه جدید دارای یک مرکز تولید نیرو در میدان ژاله، شبکه واسط 6 کیلوولتی و 18 پست ترانسفورماتور بود.

کمبود برق، نبودن شبکه توزیع مناسب، گسترش شهر تهران و افزایش روز افزون تعداد متقاضیان برق باعث شد تا شرکتهای خصوصی اقدام به نصب مولد و توزیع انرژی برق کنند بطوریکه در مدت کوتاهی تعداد این شرکتهای خصوصی به 34 شرکت با 168 هزار مشترک رسید. در این فاصله شرکت برق تهران با بهرهبرداری از نیروگاه آلستوم و توسعه شبکه فشار ضعیف با کابلهای روغنی تا سال 1342 تعداد مشترکین خود را به 128 هزار رسانید. با تشکیل وزارت آب و برق در اسفند 1341 و ضمیمه شدن شرکت برق تهران به این وزارتخانه و بالاخره با تصویب قانون ملی شدن صنعت برق، همه شرکتهای برق زیر نظر این وزارتخانه قرار گرفتند و وضعیت برق تا حدود زیادی از نابسامانی رها گردید.

وجود شبکه های شرکتهای خصوصی و شبکه دولتی در کنار هم در خیابانهای تهران مشکلاتی از نظر توسعه، تعمیر،نگهداری و تامین برق مشترکین به وجود آورده بود. برای همین شرکت برق تهران تمامی مشترکین 34 شرکت خصوصی را تحویل گرفت.

به تدریج با افزایش بار مصرفی پستهای 6 کیلوولتی جای خود را به پستهای 20 کیلوولتی دادند بطوریکه تا سال 1351 تعداد بسیار کمی از این پستها باقی مانده بود. در حال حاضر پستهای 6کیلوولتی به طور کامل برچیده شده و کلیه پستهای موجود پستهای 20 کیلوولتی می باشند.

تعداد پستهای 20 کیلوولتی در تهران تا سال 1342 بالغ بر 471 دستگاه بوده که در سال 1350 به 3600 دستگاه رسید.[2]

همچنین طرح و اجرای خطوط 63 کیلوولت و به دنبال آن 132 کیلوولت و احداث پستهای مربوطه توسط شرکت برق انجام گرفت. تا سال 1344 پستهای 230 کیلو ولت نیز در کشور به بهره برداری رسیدند. در سال 1348 تعداد پستهای 132/230 کیلوولت 20 دستگاه، تعداد پستهای 63/132 کیلوولت 27 دستگاه وتعداد پستهای 30/63کیلوولت 78 دستگاه بوده است.[3]

در سال 1350 شبکه رینگ 230 کیلوولت تهران توسط شرکت برق تهران نصب و راه اندازی شد که در حال حاضر نیز مورد بهره برداری است.[2]

درسال 1356 اولین پستهای 400 کیلوولت در کشور با ظرفیت 400 مگاولت آمپر نصب و راه اندازی گردیدند.

با پیروزی انقلاب اسلامی، صنعت برق کشور و شبکه انتقال و فوق توزیع با سرعتی بیش از پیش به پیشرفت خود ادامه داد بطوریکه در مدت 10 سال (1357تا1367)ظرفیت شبکه های 400 و 230 کیلوولت به ترتیب 12و9 برابر گردید.[3]

در سال 1380 تعداد پستهای 230/400 کیلوولت 98 دستگاه و تعداد پستهای 132/230 کیلوولت 438 دستگاه بود.[4]

در سی سال اخیر متوسط رشد جهانی برق در حدود 3 درصد و در ایران حدود 10 درصد بوده است که این مطلب نشانگر رشد قابل ملاحظه صنعت برق ایران می باشد.[19]

در زمان حاضر صنعت برق ایران به چنان مرتبه ای رسیده است که بیش از 15 میلیون مشترک در بخشهای مختلف صنعت و کشاورزی، تجاری ، خانگی و ... دارد و تا پایان برنامه سوم توسعه سالانه 800هزار مشترک جدید به مشترکان قبلی افزوده خواهند شد بطوریکه نیاز مصرف کننده ها در سال 81 در حدود 25 هزار مگاوات بوده است که 31% از این مقدار به صنایع اختصاص دارد.[8]

با توجه به اینکه ایران کشوری در حال توسعه می باشد این نیاز روزافزون همچنان ادامه خواهد داشت. لازمه تامین این نیاز گسترش شبکه و به تبع آن افزایش تعداد و ظرفیت نیروگاهها،خطوط انتقال وپستهاست. از آنجا که پستهای 230/400 همواره در شبکه قدرت نقش مهمی دارند و قابلیت اطمینان این پستها تاثیر زیادی در قابلیت اطمینان شبکه و پایداری آن دارد مهمترین و حساسترین پستها به شمار می روند و همین امر اهمیت کارهای تحقیقاتی در این زمینه را بیش از پیش آشکار می سازد.

در این پروژه سعی بر آن بوده است که موضوع طراحی پستهای فشار قوی و بهینگی آن تا حد امکان مطرح گردد. مطالبی که در این پروژه عنوان شده اند به ترتیب فصول به شرح زیر می باشند:

فصل اول، مقدمه، شامل تاریخچه مختصری از صنعت برق ایران و سیر تحول پستها از آغاز تاکنون می باشد. کلمات و اصطلاحات بکار رفته در این پروژه نیز در آخر این فصل تعریف شده اند.

فصل دوم، اصول طراحی پستهای فشار قوی را مطرح می سازد. در این فصل مراحل طراحی پست و انواع طراحیها ذکر شده اند و درباره معیارهای طراحی بهینه و تاثیر آنها بر طراحی پست بحث شده است.

فصل سوم، اختصاص به معرفی انواع پستها دارد. پستها از نقطه نظرات مختلفی می توانند تقسیم بندی شوند. در این فصل، ابتاد بطور مختصر انواع پستها از نظر سطح ولتاژ، نحوه نصب و وظیفه ای که در شبکه بر عهده دارند، توضیح داده شده اند و سپس بحث مفصل تری درباره انواع پستها از نظر آرایش شینه بندی، مزایا و معایب هر کدام و انتخاب آرایش شینه بندی بهینه مطرح شده است.

در فصل چهارم درباره عوامل موثر در انتخاب محل پست و همچنین درباره آرایش فیزیکی تجهیزات بحث شده است. قسمت آرایش فیزیکی تجهیزات پست شامل مطالبی راجع به تعیین فواصل اطمینان ، طرحهای مختلف جانمایی، ترتیب و نحوه نصب تجهیزات ونیز نکاتی درباره ساختمان کنترل و رله می باشد.

در فصل پنجم درباره برخی از تجهیزات پست و انتخاب بهینه آنها بحث شده است. انتخاب ترانسفورماتورهای موجود در پست(قدرت،جریان،ولتاژ و زمین –کمکی) و کلیدها(دژنکتورها، سکسیونرهاو تیغه های زمین ) مطالب این بخش را تشکیل می دهند.

در فصل ششم به سیستم های حفاظتی موجود در پستهای فشارقوی می پردازیم.نکاتی درباره طراحی سیستم زمین، معرفی برقگیرها و نحوه استفاده از برقگیرها و سیمهای محافظ در سیستمهای حفاظت از صاعقه در این فصل گنجانیده شده اند. علاوه بر این درباره رله گذاری و حفاظت قسمتهای مختلف پستهای فشار قوی (ترانسفورماتور، شینه، خط و ...) مطالبی عنوان گردیده است. در این بخش نگاهی اجمالی به وضعیت رله گذاری پستهای 400و230 شبکه سراسری ایران نیز داشته ایم. قسمت پایانی این بخش به معیارهای بهینگی در مورد حفاظت برخی از تجهیزات پست اختصاص داده شده است.

در فصل هفتم، نمونه هایی از انتخاب برخی از تجهیزات، نمونه ای از طراحی سیستم زمین یک پست و همچنین نمونه ای از طراحی سیستم حفاظت از صاعقه در یک پست فشار قوی فرضی برپایه مطالب عنوان شده در فصلهای قبلی انجام شده است.

فصل هشتم که به جمع بندی مطالب و نتیجه گیری اختصاص دارد شامل بهره برداری و نحوه رسیدگی به شرایط اضطراری در پست های فشار قوی می پردازد.

ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است

متن کامل را می توانید در ادامه دانلود نمائید

چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه برای نمونه در این صفحه درج شده است ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه همراه با تمام ضمائم (پیوست ها) با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند موجود است