دانلود تحقیق آشنایی با انواع شبکه های توزیع

-1) آشنایی با انواع شبکه های توزیع
برای توضیح بحث شبکه های توزیع مناسب است مختصرا مقدمه ای را بیان نماییم امروزه به علت بالا بودن مقدار انرژی الکتریکی مصرفی و فاصله تولید این انرژی که به دلایل متعدد( رعایت محیط زیست و وجود منبع کافی آب و نزدیکتر بودن به جاده های بین المللی جهت حمل مواد سوختی و وجود زمین مناسب برای نصب تاسیسات سنگین نیروگاههای حرارتی) در خارج از شهرها با فاصله ای نسبتا زیاد ایجاد و الزاما از این فاصله انتقال انرژی الکتریکی زیاد به نقاط دور دست به خاطر مقاومت هادیها نیاز به افزایش ولتاژ و سپس نزدیک مصرف کننده ها به علت نیاز به ولتاژ فشار ضعیف مجددا احتیاج به کاهش ولتاژ می‌باشد.
لذا انتخاب ولتاژ و توزیع انتقال و توزیع متناسب با میزان بار (انرژی) و فاصله ی انتقال این انرژی تا محل مصرف انجام می گیرد و طراحی پستهای انتقال و توزیع و سپس ساخت و نصب و بهره برداری آغاز می گردد.

1- بحث پخش انرژی الکتریکی (توزیع) DISTRIBUTION و ارائه انواع شبکه های توزیع مطلب این پروژه می باشد.
برای پخش انرژی بطور کلی چهار گروه اصلی هادی توزیع انرژی می شناسیم.
1-1) سیمهای با روپوش عایقی که تا ولتاژ 1000 ولت درجه عایقی آن می باشد در ساختمانها بیشتر استفاده می شود.
2-1) سیمهای با روپوش عایقی برای ولتاژهای تا 1000 ولت برای رساندن انرژی برق به مصرف کننده‌های متحرک و سیار استفاده می گردد.
3-1) کابلهای روپوش دار روغنی و خشک با تحمل درجه عایقی برای 1000 تا ولتاژهای بالاتر برای استقرار در زیر زمین و کانالها یا زیر آب برای هدایت انرژی فشار ضعیف تا فشار قوی.
4-1) هادیهای بدون روپوش مسی و آلومینیومی بای انتقال یا توزیع انرژی فشار ضعیف 380 ولت تا ولتاژهای فشار قوی بالا تا 750 کیلو ولت می باشد.
لازم به ذکر است که انتخاب هر یک از چهار گروه مذکور برای پخش یا انتقال انرژی بستگی به میزان انرژی و فاصله محل تولید تا مصرف و ولتاژ انتخابی و شرایط محلی و نوع مصرف کننده می باشد.
شبکه های با ولتاژ تا 1000 ولت را فشار ضعیف و از 1000 تا 63 کیلو ولت را فشار متوسط و بالاتر را فشار قوی می نامند.

2- ساختمان و کاربرد هادیهای جریان
بدیهی است که برای هدایت انرژی در شبکه های توزیع و انتقال نیاز به استفاده از هادیهایی از نوع مس یا آلومینیوم خواهد بود.

این هادیها دارای مشخصه استقامت مکانیکی – مقاومت مخصوص و مقاطع مختلف می باشد.
لذا برای انتخاب جنس هادی باید به نوع خط و شرایط محیطی که بر روی خط تاثیر خواهد گذاشت توجه داشته و به مهمترین خصائص هادی که هدایت الکتریکی – مقاومت مکانیکی- استقامت شیمیایی – وزن هادی و مقطع هادی دقت نمائیم.

3- عایق های بکار رفته در پوشش عایقی کابل و ساختمان آنها
برای پوشش عایقی سیمهای برق غالبا از موادی بنام پلاستیک یا لاستیک و مشتقات آنها در لایه های متعدد متناسب با نیاز استفاده می گردد.
در شبکه‌های فشار ضعیف بیشتر از کابل (POLIVINIL CHOLORID) PVC
پلی ونییل کلرید و در مواردی که به نرمش بیشتری نیاز باشد از کابلهای با پوشش لاستیکی استفاده
می شود.

4- ساختمان سیمهای دارای پوشش عایقی
برای سیمهای با پوشش عایقی که مناسب نصب روی دیوارها می باشد و حداکثر تا مقطع 16 میلیمتر تک رشته برای سیمهای با پوشش عایقی که مناسب نصب روی دیوارها می باشد و حداکثر تا مقطع 16 میلیمتر تک رشته بیشتر ساخته نمی شود و برای مقاطع بالاتر از چند سیمه استفاده می گردد با علامت مشخصه F نمایش داده می شوند و برای حمل انرژی به دستگاه های متحرک بیشتر از سیمهای افشان روپوش دار استفاده می گردد.

5- کابلها
در ساختمان کابلها معمولا تا مقطع 16 میلیمتر مربع از تک مفتولی و برای مقاطع بالاتر از چند مفتول (چند سیمه) استفاده می گردد.
در بین سیمهای عایق دار و کابلهای با پوشش پلاستیکی بیشتر عایقهای آنها بر مبنای PVC می باشند لازم به توضیح است که عایق PVC در حالت خالص برای عایق بندی اصلا مناسب نبوده و در حرارتهای معمولی در موقع هدایت انرژی خشک و حالت نرمش خود را از دست می دهد.

و با اضافه نمودن مواد آلی به این عایق مانند PROTODUR پروتودور عایق مناسب و خوبی بدست می آید.
الف) کابلهای پلی اتیلن POLYATHYLEN (PET)
این نوع کابل در فشار ضعیف موارد استفده بسیاردارد و از لحاظ عایقی دارای خواص خوبی می باشد.

همچنین علاوه بر کابلهای لاستیکی از سایر عایقها مانند کائوچوی مصنوعی و سایر عایقهای صنعتی دیگر استفاده می گردد.
ب) طرز کار و ساختمان محل اتصال کابل و قطعه اتصالی
در یک شبکه توزیع یا انتقال انرژی به منظور امکان ارتباطات بین تاسیسات تولید و تبدیل و انتقال و توزیع انرژی به یکدیگر از لوازمی به نام اتصالات که در شبکه های کابلی سرکابل و مفصل و در هوایی کلمپها و کنکتور معروفند.
بسته به این تاسیسات در فضای باز یا بسته و کابلها روغنی یا خشک باشند قطعه ارتباطی متفاوت و همچنین در صورت این که سیم تک رشته یا چند غلافه باشد نوع آن فرق خواهد داشت.
ساختمان قطعه رابط اتصال کابل با ترانس یا کابل با کابل تابعی است از ولتاژ الکتریکی و نوع کابلها که می بایست به یکدیگر متصل گردند.

6- پایه های خطوط برق
انتقال یا توزیع انرژی از یک پست ترانسفورماتور تا مصرف کننده ها به علت مسائل اقتصادی و سهولت بهره برداری و رفع عیب تا جاهایی که مسیر باسد بهتر است به طریق هوایی انجام پذیرد.

برای استقرار هادیها نیاز به نصب پایه هایی با اشکال نمونه زیر با مصالح متفاوت مانند چوب ساده – چوب اشباع از مواد کروزوت – تیر سیمانی – برجهای فلزی مشبک – پایه های فایبر گلاس پایه های فلزی استوانه ای یا شش ضلعی و غیرو ساخته می شود.

2-1- شرایطی که در هر شبکه توزیع می باید مورد توجه قرار گیرد عبارتند از :
1.شرط اول جهت تامین انرژی الکتریکی مورد نیاز مشترکین این است که شرکتهای برق موظفند به طور دائم در طول شبانه روز آن مقدار قدرتی که مشترک درخواست نموده و مومرد توافق قرار گرفته در اختیارش قرار دهند بنابراین در انتخاب میزان قدرت و نوع شبکه و سیم کشی و اجرای عملیات آن بایستی دقت زیادی شود.
2.

شرط دوم جهت تامین انرژی مصرف کننده ها این است که وضعیت شبکه ها باید طوری باشد تا در مواقع خرابی یک قسمت از شبکه در تغذیه مصرف کننده ها وقفه ای حاصل نشود.
3.

عیب یابی سریع ناشی از عایق بندی (ایزولاسیون) شرط سومی می باشد که در توزیع انرژی الکتریکی بایستی مورد نظر باشد.

شبکه ها باید طوری باشند که بتوان معایب ناشی از عایق بندی و پاره گی خطوط و سایر معایب را فوری و به طور مطمئن پیدا کرده و به سرعت آنها را بر طرف نمود.
4.

با برقراری شرایط بالا، چهارمین شرط انتخاب شبکه ها، شبکه ایست که مناسبترین و ارزانترین روش توزیع انرژی را در بر داشته باشد.
عدم رعایت موارد فوق سبب می شود که اشکالات زیادی در شبکه های توزیع بوجود آید، از افت ولتاژهای فوق العاده زیادتر از حد مجاز گرفته تا تلفات زیاد انرژی و از اضافه بار روی ترانسفورماتورها گرفته تا خاموشیهای طولانی در سطوح وسیع.
یکی از مزیتهای انرژی الکتریکی بر سایر انرژی ها سادگی قابلیت انتقال و توزیع آن برای مسافتهای طولانی می باشد.

تحقق بخشیدن به چنین امری نیاز به وسایلی دارد تا به کمک آنها بتوان انرژی الکتریکی را از یک محل به محل دیگر انتقال دارد و یا در یک حوزه وسیع توزیع نمود.

بدون آنکه هیچگونه خطری شبکه و عوامل جانبی آن را تهدید نماید.

وسائلی که می توان جهت امر فوق از آنها استفاده نمود دو نوع هستند:
1.

سیم های هوایی با متعلقات مربوطه
2.

کابلهای زمینی با متعلقات
مربوطه.
کابلهای زمینی با متعلقات مربوطه.

انتخاب یکی از دو وسیله فوق به عوامل متعدد بستگی دارد که پس از جمع بندی آن عوامل یکی از دو وسیله فوق جهت انتقال و توزیع انتخاب می شود.

تعدادی از این عوامل عبارتند از: 1)مسیر خط انتقال(توزیع) الف- طول مسیر : اگر فاصله از پست (یا مرکز تولید) تا محل مصرف کم باشد کابلهای زمینی به سیم کشی هوایی ارجحیت دارد مخصوصا در مواردی که این طول کم با پیچ و خم های متوالی همراه باشد.

ولی اگر فاصله زیاد باشد و مخصوصا فشار الکتریکی شبکه هم قوی باشد.

از سیم کشی هوایی استفاده می شود.

ب- نوع مسیر : در بعضی از نقاط اجبارا از شبکه زمینی استفاده می شود.

مانند حریم باند فرودگاه در بعضی از نقاط دیگر اجبارا از شبکه هوایی استفاده می شود مانند حریم عرضی راه آهن.

ج- محدودیت عرضی مسیر: در بسیاری از موارد به علت کم بودن عرض مسیر و در نتیجه به علت عدم تامین حریم خوطوط هوایی کابل کشی زمینی جایگزین سیم کشی هوایی خواهد شد.

مخصوصا در مورد خطوط 400 ولت و 20 کیلو ولت در داخل شهرها و در داخل مجتمع های صنعتی زیاد به چشم می خورد.

2) ولتاژ خط انتقال هر اندازه که ولتاژ خطوط انتقال (یا خطوط ارتباطی پستهای برقی) قوی تر باشد سیم کشی هوایی به کابل کشی زمینی ارجعیت می یابد، عموما شبکه های فشار ضعیف را (با توجه به سایر عوامل) از کابلهای زمیتی می سازند، در شبکه های 20کیلو ولت نیز با توجه هب سایر عوامل کابل کشی زمینی به چشم می‌خورد ولی برای خطوط 63 کیلوولتی به بالا کابل کشی زمینی اصولی نمی باشد.

3) تراکم جمعیت اگر در محل توزیع و مصرف تراکم جمعیت زیاد باشد و بار در کیلومتر مربع از 1000 کیلو وات به بالا باشد کابل کشی زمینی به سیم کشی هوایی برتری دارد.

البته در مورد خیابانهایی که ساختمانهایشان بهم چسبیده و از دو طبقه به بالا هستند در هر صورت باید شبکه های از طریق کابل کشی زمینی مورد اجراء و بهره برداری قرار گیرند.

4) عامل اقتصادی اگر طراحی مقبول و مناسب باشد که هم به لحاظ فنی از شرایط نسبتا خوبی برخوردار باشد و هم به لحاظ اقتصادی به بودجه و تامین اعتبار کمتری نیازمند است.

در این گونه مورد سیم هوایی به کابل زمینی برتری دارد.

مخصوصا هر اندازه ولتاژ خط انرژی قویتر باشد این افزایش قیمت چشمگیر تر است، حدودا می توان گفت که در شبکه های فشار ضعیف 300 ولت هزینه شبکه زمینی دو برابر هزینه شبکه هوایی می‌شود ولی این نسبت افزایش در شبکه های 63کیلو ولت و 230کیلو ولت به ترتیب 7 و 11 برابر می‌شود.

5) زیبایی محیط اگر خطوط توزیع نسبت به هم زدن آرایش طبیعی محیط گردد و احیانا خواسته باشیم ضمن حفظ زیبایی محیط، انرژی الکتریکی را نیز توزیع کرده باشیم، کابل کشی زمینی را انتخاب می کنیم.

مثلا در شهرها به منظور حفظ زیبایی خیابانها معمولا از شبکه های زمینی استفاده می شود.

علاوه بر عوامل فوق، عومال متعدد دیگری نیز وجود دارد که کابلهای زمینی را به سیمهای هوایی و سیمهای زمینی (کابلهای زمینی) تبدیل کرده اند.

مثل عوامل جوی، عوامل اطمینان مصرف، عوامل عیب یابی سریع به هنگام اتصال و پاره گی خطوط.

البته کابل کشی زمینی دارای مزایای منحصر به فردی است.

به علت دفن بردن در زیر خاک از خطراتی مانند طوفان و یخ زدگی و رعد برق در امان است.

از این رو تسطیع جریان کمتر پیش می آید.

اما اگر کابل صدمه ببیند تعمیر و تویض آن مستلزم دقت و هزینه زیادی است.

همین اشکال در مورد انشعابگیری وجود دارد.

در صورتیکه گرفتن انشعاب از خطوط هوایی بدن زحمت و با مخارج کم و با سرعت انجام می پذیرد.

همچنین از نظر اصلاح ظریب قدرت تا اندازه ای استفاده از شبکه های زمینی بهتر است.

شبکه های هوایی و متعلقات آن شبکه های هوایی و لوازم آن باید بر اساس خواص الکتریکی و خواص مکانیکی مورد بررسی و مطالعه قرار گیرند.

شبکه از لحاظ خواص الکتریکی مورد بررسی و مطالعه قرار گیرند.

شبکه از لحاظ خواص الکتریکی باید از شرایطی برخوردار باشد که : 1- قادر به انتقال قدرت مورد نیاز باشد.

2- جهت انتقال یک توان مشخص افت ولتاژ زیادی در آن پدید نیاید.

3- لوازم شبکه مخصوصا مقره ها متناسب با ولتاژ آن باشد.

4- فاصله بین هادیهای ناز متناسب با ولتاژ شبکه از حد معینی کمتر نباشد.

بعد از خواص الکتریکی باید شرایط مکانیکی شبکه را در نظر گرفت.

به عنوان نمونه پایه ها و سیمها باید طوری باشند که در مقابل نیروهای مختلف وارده (نیروهای کششی و عوامل جوی) مقاوم بوده و بتواند مدت زیادی در خدمت شبکه قرار گیرد و بدون آنکه احتیاج به تعمیرانی داشته باشد.

به بیان دیگر، نیروی کششی وارده به سیمها نباید از حد مجاز داده شده تجاوز نماید که سبب پارگی آن گردد و احتمالا سبب خوابیدن تیر و یا شکستگی آن شود.

حداکثر نیروی کششی برای چند نمونه سیم هوایی عبارتند از :