تست انواع رله های حفاظتی با دستگاه تست Omicron CMC356 و وبکو

ستینگ گذاری و کانفیگ انواع رله های حفاظتی

تست کلیه فانکشن های رله های حفاظتی با استفاده از دستگاه تست Omicron CMC356 و وبکو

رضایی

09126430671

طراحی،تامین تجهیزات، نصب، ستینگ گذاری، تست و راه اندازی سیستم حفاظتی پست های فشارقوی

طراحی، تامین تجهیزات، نصب، ستینگ گذاری،  تست و راه اندازی سیستم حفاظتی پست های فشارقوی توسط مجرب ترین مهندسین رله و حفاظت

 

09126430671

اتوماسیون پست های فشار قوی

اتوماسیون پست های فشار قوی

كنترل از راه دور ايستگاهها از دهه 1960 شروع شد و در حدود دهه 70، جايگزيني وسايل الكترومكانيكي با ابزارهاي نيمه‌هادي در مرحله ابتدايي و مقدماتي بود.
يك طرح اتوماسيون پست، قبل از دهه 90 به طور معمول شامل سه ناحيه عملياتي اصلي بود: كنترل نظارتي و جمع‌آوري داده‌ها (Scada) كنترل پست شامل اندازه‌گيري و نمايش، حفاظت، نمايي از اين سيستم در جدول 1 ديده مي‌شود. تجهيزات اتوماسيون مورد استفاده در هر يك از نواحي به طور عمده شامل وسايل الكترومكانيكي نظير وسايل اندازه‌گيري، رله‌ها و وسايل حفاظت، زمان‌سنج‌ها، شمارنده‌ها و وسايل نمايش آنالوگ و ديجيتال بود. سيستم‌هاي آنالوگ و ديجيتال اطلاعات دراين سيستم‌ها را در محل وسايل و يا روي پانلهاي مدل سيستم نمايش مي‌دهند. همچنين دراين پانلها سوئيچهاي الكترومكانيكي قرار داشت كه اپراتورهاي پست براي كنترل وسايل اوليه داخلي پست استفاده مي‌كردند. معمولاً براي نمايش تجهيزات مربوط به هر يك از سه ناحيه عمليات اصلي قسمتي از پانل كنترل اختصاص داده شده بود.
با ظهور ريزپردازنده‌ها دردهه 70، شرايط عوض شد. سازندگان تجهيزات پست‌ها جايگزيني وسايل الكترومكانيكي ساخت خود را با وسايل نيمه‌هادي شروع كردند. اين وسايل مبتني بر ريزپردازنده‌ كه بعداً در صنعت به وسايل الكترونيكي هوشمند (IED) معروف شدند، مزاياي چندي نسبت به وسايل قديمي داشتند. آنها قابليتهاي اضافي نظير تشخيص خطا،‌خود چك كردن توانايي ذخيره داده‌ ها و ثبت وقايع، رابطهاي مخابراتي و واحد ورودي خروجي مجتمع با قابليت كنترل از راه دور داشتند. همچنين به خاطر اينكه چندين قابليت را مي‌توان در يك IED فشرده ساخت،‌مي‌توان وسايل جانبي را حذف كرد. براي مثال، وقتي IED به يك ترانسفورماتور ولتاژ و جريان در مدار وصل است. اين وسيله مي‌تواند همزمان وظيفه حفاظت، اندازه‌گيري و كنترل از راه دور را به عهده بگيرد. از امتيازات جالب توجه IED قابليت اطمينان، راحتي نگهداري و سرعت مشكل‌دهي و پيكربندي سيستم است.
دهه 70 و اوايل دهه 80 كه اين وسايل عرضه شدند به خاطر شك و ترديد در موردقابليت اطمينان آنها و همچنين هزينه زياد، از آنها استقبال نشد. اما با كمتر شدن قيمت و پيشرفت در قابليت اطمينان و اضافه شدن قابليتها، آنها پذيرش بيشتري پيدا كردند.
در همين حال، شركتهاي برق جايگزين كردن PLC را به جاي رله‌هاي الكترومكانيكي (كه درمنطقه رله‌اي و منطق كنترل حفاظت در تابلوهاي تجاري و معمول كنترل پستها به كار مي‌رفتند) شروع كردند. البته فروشندگان تجهيزات هنوز اين روند را متوقف نكرده‌اند.آنها همچنين زير سيستم رابط گرافيكي كاربر را گسترش دادند. به طوري كه اكنون روي يك سكوي كامپيوتري ارزان قيمت متكي به PC قابل اجراست. اين سكوهاي گرافيكي براي برقراري يك رابط انسان ماشيني (PMI) پيشرفته‌تر (نسبت به اندازه‌گيري‌هاي قديمي آنالوگ و صفحات نمايش ديجيتال) از واحدهاي كنترل از راه دور و PLC استفاده كردند. هر چه توابع و فعاليتهاي اتوماسيون پستها در يك دستگاه تنها فشرده‌تر مي شد، مفهوم يك IED گسترش مي‌يافت. اين كلمه هم‌اكنون در مورد يك وسيله مبتني بر ريزپردازنده‌ با يك درگاه ارتباطي (مخابراتي) كه همچنين شامل رله‌هاي حفاظت، اندازه‌گيريها، واحدهاي خروجي، PLCها، ثبت‌كننده‌ ها ديجيتالي خطا و ثبت‌كننده ترتيب وقايع نيز مي‌شود، به كار مي‌رود.


IED اولين سطح فشرده‌سازي اتوماسيون است. اما حتي با استفاده گسترده از آن نيز تنها جزيره‌هايي از اتوماسيون در بين پستهاي مختلف پراكنده مي‌شوند. صرفه‌جويي بيشتر موقعي حاصل مي شود كه تمام IEDها در يك سيستم كنترل ايستگاههاي متمركز (ISCS) قرار گيرند. تحقق سيستمهاي كنترل كاملاً مجتمع، هزينه‌هاي سيم‌كشي، تعمير و نگهداري، مخابراتي و عملياتي را كاهش و كيفيت برق و قابليت اطمينان سيستم را افزايش مي‌دهد.
اگر چه اين مزايا ارزشمند است اما مجتمع كردن سيستم اتوماسيون ايستگاهها (مثلاً در آمريكاي شمالي) پيشرفت كمي داشته است و دليل عمده آن اين است رابطهاي سخت‌افزاري و پروتكلها براي IED استاندارد نيستند. تعداد پروتكل‌ها برابر تعداد سازندگان وسايل و يا بلكه بيشتر، به خاطر اينكه توليدات يك كارخانه نيز اغلب پروتكلهاي مختلفي دارند.
يك راه‌حل براي اين مشكل نصب و برقراري يك gateway است كه به عنوان يك سخت‌افزار ورابط پروتكل بين IED و يك شبكه عمل مي‌كند. gateway به شركت برق اجازه مي‌دهد تا با اجزاي يك شبكه و پروتكل ارتباطي مشترك، وسايل مختلف را با هم روي يك ايستگاه مجتمع كند. gateway به يك رابط فيزيكي بين IED و استانداردهاي الكتريكي شبكه و همچنين به يك مبدل پروتكل بين آنها است.
Gateway باعث مي‌شود تمام IEDها ازديدگاه شبكه مورد استفاده در پست، از نظر ارتباطي يكسان به نظر برسند. از آنجا كه براي هر IED يك نرم‌افزار نوشته شده اين وضعيت نرم‌افزار نيز كار را پيچيده‌تر و مشكل‌تر كرده است. براي مثال ممكن است يك شركت بخواهد تعدادي رله حفاظت از نوع DEL، رله‌هاي حفاظت فيدر از نوع ABB، مونيتورهاي با كيفيت بالاي GE Multilim اندازه‌گيريهاي PML و يك PLC نوع Modicon را در سيستم كنترلي ايستگاهي خود مجتمع كند. رله‌هاي SEL براي ارتباط از يك فرمت ASCLL كه توسط SEL پشتيباني مي‌شود استفاده مي‌كند. رله‌هاي ABB و GE پروتكل ENP3.00 را مورد استفاده قرار مي‌دهند و اندازه گيري هاي PML نيز از همين پروتكل استفاده مي كنند. در حالي كه PLC براي ارتباط از پروكتل Modbus كه Modicon تهيه كرده است،استفاده مي كند. براي داشتن تمام اين IED ها و پروتكلهاي نامتجانس آنها روي يك سكوي كامپيوتري،استفاده از درگاه بهترين راه حل است.
درگاه نه تنها به عنوان يك رابطه بين لايه فيزيكي شبكه محلي و درگاههاي RS232/RS485 كه روي IED ها هستند عمل مي كند بلكه به عنوان يك مبدل پروكتل،پروكتلهاي خاص هر IED را (مانند SEL DNP3.0 يا Modbus) به پروكتل استاندارد مورد استفاده شبكه محلي نصب شده ترجمه
مي كنند.

درگاهها:
دو روش در استفاده از درگاه براي ارتباط دادن وسايل با شبكه ايستگاهي مورد توجه است. در يك روش براي وسيله هوشمند يك درگاه ارزان قيمت تك ارتباطي استفاده مي شود و در روش دوم از يك درگاه كه داراي چندين گذرگاه است براي ارتباط با چندين IED استفاده مي شود. اينكه كدام روش اقتصادي تر است به محل استقرار IED ها بستگي دارد. اگر آنها در يك محل مركزي جمع شده باشند روش استفاده از چند درگاه مطمئناً مناسبتر است.
يك مشكل ديگر كه هنگام مجتمع كردن IEDها بايد مورد توجه قرار گيرد پيكربندي تجهيزات است. تعداد زيادي از IEDها تنها يك درگاه ارتباطي دارند كه دو منظور را پشتيباني مي‌كند. يكي دريافت داده‌هاي گذشته و داده‌هاي زمان حاضر سيستم و ديگري خواندن و چندين كانال به صورت ترتيبي كار كند. اگر IEDها در تمام ايستگاه پخش شده باشند، هزينه كابل‌كشي ممكن است خيلي سنگين شود. همبند شدن قسمتهاي منطقي و هماهنگ عمل كردن، به يك كابل‌كشي مخرب نياز دارد. چرا كه معمولاً وروديها به صورت سخت‌افزاري به محلهاي مناسب وسيله متصل مي‌شوند. اين ارتباط مي‌تواند به صورت يك شبكه محلي (LAN) به عنوان يك نوع مسير ارتباطي خوب برقرار شود.
سرعت مسير ارتباطي براي انتقال اطلاعات حفاظت پست بايد بالا باشد (با زمان انتقال 2-4 ميلي‌ثانيه و اين مقدار اجباري است) يعني بدترين محدوديت قابل پيش‌بيني زمان انتقال منظور شود.
براي جايگزيني و تعويض كابل‌كشي شبكه بايد قابليتهاي اضافه‌تري در مواجهه با تغييرات محيطي (فيزيكي و الكتريكي) و تاخير در پردازش و فراخواني داده و قابليت سنكرون شدن داشته باشد. سنكرون شدن در شبكه‌هاي كنترل ايستگاهي، براي تحليل وقايع گذشته و تعيين ترتيب وقايع در يك سيستم حادثه ديده حياتي است. اما دقت در حد ميلي‌ثانيه كه مناسب اين نوع كارها باشد، به ندرت در پروتكلهاي شبكه‌هاي سطح بالا پيش‌بيني شده است. اگر چه به نظر مي رسد به خاطر اين مشكلات استفاده از LAN روش خوبي نيست، اما به كمك ماهواره مي‌توان به وسايل مورد نياز، سيگنال سنكرون كننده (زمان يكسان) ارسال كرد و مشكل سنكرون نبودن سيستم را برطرف كرد.
در سيستمهاي آينده مبتني بر استانداردهاي باز LAN دسترسي به قسمت سوم تجهيزات و مجموعه‌هاي مهارتي آسانتر است. استفاده گسترده‌تر و معمولتر از استاندارد باعث مي شود تا قسمت سوم تجهيزات به سازگار بودن محصولاتشان با محصولات يكديگر مطمئن شوند و به عنوان آخرين مزيت، اين براي سرمايه‌گذاران اشتغال خوبي است كه به سادگي تجهيزات خود را با يكي از تجهيزات بزرگ موجود و پايه‌سازگار كنند.
جدا از بحث مربوط به نيازهاي يك شبكه، در حال حاضر دو شبكه استاندارد وجود دارد. حداقل آنها در بين شركت‌ها و سازندگان آمريكا و اروپا بيشتر از همه مورد توجه هستند. اين دو عبارت‌اند از: اترنت و پروفيباس. هيچكدام از آنها تمام نيازهاي پيش‌گفته را برآورده نمي‌كنند، اما هر دو راه‌حلهاي تجاري خوبي هستند.
مزيت بزرگ، اترنت اين است كه سخت‌افزار و امكانات آن را سازندگان زيادي عرضه مي‌كنند، از كاربردهاي چند لايه پشتيباني مي‌كند،‌كيفيت مناسب دارد پشتيباني پروتكل شبكه مطابق با استانداردهاي صنعتي و كميت ناچيز وسايل آزمايش است. اما مهمترين نقص آن براي استفاده در پست، طبيعت احتمالي و غيرقطعي است كه در نسخه استاندارد استفاده شده است (البته روشهايي براي رفع اين مشكل ابداع شده است).
از شبكه پروفيباس براي فرآيندهاي صنعتي در اروپا خيلي وسيع استفاده مي‌شود و قطعي و غير احتمالي گزارش شده است. اما پروتكل‌هاي شبكه و لايه‌هاي كاربردي تنها به استانداردهاي تعريف شده پروفيباس محدود مي‌شود و تجهيزات و سخت‌افزار اضافي آزمايش خيلي بيشتر از آنهايي است كه براي اترنت در دسترس است.
به فرض اينكه تمام مشكلات و مباحث مربوط به سخت‌افزار IED، تكنولوژيهاي LAN و پروتكل IED و LAN حل شده باشد، سوال بعدي اين است كه تمام اين اطلاعات مجتمع را به چه روش اقتصادي و مناسبي براي اپراتور پست نمايش دهيم.

رابطه انسان – ماشين (PMI) شايد مهمترين قسمت در كل ISCS باشد. از طريق اين رابط است كه اپراتور پست بايد كل پست را نظارت و كنترل كند. داده‌ها بايد براي اپراتور با دقت و آشكار بيان شود. امكان خطا و يا ابهام نبايد وجود داشته باشد. چرا كه عمليات اپراتور روي تجهيزات سيستم مهم و حساس است، همان طور كه ايمني افراد اهميت دارد.
تكنولوژي انتخاب شده دراينجا PC است. PC يك مركز كامپيوتري قوي براي كاربردها فراهم مي‌كند. نرم‌افزارهاي گرافيكي براي ارتباط با كاربر PC را قادر مي‌كند كه به صورت يك وسيله پيشرفته نظارت و كنترل براي اپراتورهاي پست باقي بماند. كارت‌هاي شبكه زيادي براي ارتباط PC با شبكه LAN در دسترس است. همچنين محدوده انتخاب كامپيوترهاي قوي گسترده است. Pentium Pro, Pentium( و ...)
در يك دستگاه كامپيوتري، نرم‌افزارهاي كنترل نظارتي و ثبت اطلاعات،‌داده‌ هاي سيستم را از طريق اطلاعات،‌داده‌هاي سيستم را از طريق IEDهاي واصل به شبكه جمع‌آوري و در يك پايگاه داده مركزي ذخيره مي‌كند. سپس داده‌ها به راحتي توسط نرم‌افزارهاي كاربردي و رابطهاي گرافيكي در دسترس كاربر هستند. عمليات SCADA مي‌تواند هر دستور كنترلي اجرا شده به وسيله اپراتور را به IED مورد نظر بفرستد. در حال حاضر بسياري از نرم‌افزارهاي گرافيكي به اپراتورها كمك مي‌كنند تا كار نظارت و كنترل پستها را با راندمان بالايي انجام دهند. وضوح تصوير خوب و قابليت كامل گرافيكي بسياري از نرم‌افزارها به اپراتورها امكان مي‌دهد تا اطلاعات را به صورت‌هاي مختلف ببيند (به صورت جدولي، شماتيكي و يا هر نوع روش مناسب ديگر). حتي برخي بسته‌هاي نرم‌افزاري قوي توانايي اين را دارند كه بسياري از فرآيندهاي داخل يك پست را با متحرك‌سازي نمايش دهند.

طرح ISCS كه از IEDها، LANها، پروتكلها، رابط هاي گرافيكي كاربران (PMI) و كامپيوترهاي ايستگاهي تشكيل شده، پايه و اساس پستها و ايستگاهها خودكار است.اما بلوكهاي ساختماني كاربردي (كه متشكل از نرم‌افزارهاي عملياتي و نگهداري است). باعث سوددهي و توليد نتايج مطلوب شده و سرمايه‌گذاري در يك iscs را توجيه مي‌كند.
كاربردهاي در دسترس يا در حال توليد امروزي كه باعث افزايش ظرفيت و سود سيستم مي‌شوند تحت عناوين زيرند:
براي بازده عمليات: كاهش ولتاژ، كاهش VAR، متعادل كردن بار ترانسفورمرها و متعادل كردن بار فيدرها
براي قابليت اطمينان عملياتي: تشخيص خطا، مجزا كردن خطا و اصلاح سيستم، مديريت بار، بارزدايي، كليدزني راكتور و خازن و انتقال بار.
براي كاهش نگهداري: نظارت مدار شكن‌ها، نظارت ترانسفورمرها، ضبط ديجيتالي خطاها و ضبط ترتيب وقايع .
نگهداري بر اساس پيش‌بيني به كمك‌ قوانين

اين موارد آخري اگر چه هنوز يك تكنولوژي نوظهور است، اما قادر است آنقدر قابليت اطمينان سيستم را بالا ببرد كه به تنهايي سرمايه‌گذاري در يك ISCS را از نظر اقتصادي توجيه كند.

لزوم وجود پشتيبان براي سيستم :
هر چه تعداد عمليات بيشتري بر روي يك سيستم تنها متمركز شود، اهميت قابليت اطمينان سيستم افزايش پيدا مي‌كند. براي مثال مشكلات كامپيوتر با قطع برق، ممكن است اجزايي از سيستم را به طور موقت از كار خارج كند. در يك طراحي خوب براي سيستمهاي كنترل مجتمع ايستگاهي بايد امكان خرابي تجهيزات سيستم را در نظر داشت و سيستمهاي كنترلي و نظارتي پشتيبان كافي قرار داد. بنابراين بايد همه تجهيزات و عملياتهاي مهم از پشتيبان برخوردار باشند. يك سيستم كنترل و حفاظت پشتيبان كه به عمليات سيستم كامپيوتري وابسته نباشد، بايد براي انجام عمليات مناسب وجود و سيستم براي قطع ناگهاني برق آمادگي داشته باشد.
بررسي ساير موانع :

در مجموع يك iscs از يك سكوي كامپيوتري پشتيباني مي‌كند تا تمام فعاليتهاي يك پست برق در يك سيستم منفرد هوشمند و خودكار مجتمع شود. شركتهاي هماهنگ با اين محيط رقابتي به چند فايده دست پيدا مي‌كنند. صرفه‌جويي در هزينه‌هاي عمليات و نگهداري افزايش قابليت اطمنيان و معماري مدولار و قابل انعطاف كه در نتيجه به نيازهاي مشتري سريعتر پاسخ مي‌دهد و سرويسهاي مشتري بهتري فراهم مي‌كند.
با وجود اين قبل از پياده سازي اتوماسيون كامل پستها، مهندسان شركت با مشكلات چندي روبرو هستند. يك بررسي كه اخيراً شركت تحقيقي نيوتن – ايوان انجام داده است اين موارد را به ترتيب اهميت و اندازه به صورت زير فهرست مي‌كند. توجيهي نبودن كامل درستي پروژه، كمبود نقدينگي، عدم اعتقاد مديريت به فلسفه كار، كمبود مهارت مورد نياز در شركت، نبود تكنولوژي مناسب و اهميت هزينه‌هاي تغييرات مورد نياز سيستم براي بعضي از مديران.
معمولاً دو مانع اول وابسته هستند،‌به اين معني كه سرمايه‌گذاري موقعي انجام مي‌شود كه بتوان ثابت كرد نسبت سود به هزينه مثبت است. اما در شركتهاي كوچك شده امروزي پيدا كردن وقت و منابع مالي كافي براي توجيه اين كار بسيار سخت است. به خصوص اگر دانش داخلي مجموعه ناكافي باشد. دراين حالت تعدادي از مشاوران فني كار آزموده مي‌توانند درطرح و توسعه يك پروژه معقول و گويا كمك كنند. همچنين برخي از سازندگان رده اول تجهيزات اتوماسيون پستها مي‌توانند از نظر دانش فني نيز به خريداران براي توجيه و نصب سيستم كمك كنند.
مطالعه وضعيت اتوماسيون پستها در چند شركت برق

الف) شركت «انرژي استراليا»
اين شركت بزرگترين شركت خدمات انرژي در استراليا است و يك پنجم نياز انرژي برق استراليا راتامين مي‌كند. در حال حاضر اين شركت، شش سيستم اتوماسيون پست مبتني بر صفحه نمايش دارد و سه پست ديگر از اين نوع در دست اقدام دارد. سه شركت سازنده اين سيستم‌ها را پشتيباني مي‌كنند و اولين نمونه در سال 1993 فروخته شده است.
قبل از كامپيوتري كردن سيستم از يك تابلوي كنترل تركيبي (CCB) استفاده مي‌شد كه تمام قسمتهاي نمايش و كنترل بر روي آن سوار مي‌شد. بعضي از اين تابلوها از قسمتهاي كنترلي كوچكتر تشكيل مي‌شد كه براي تعمير قابل جابه‌جايي بود و برخي از آنها از تابلوهاي ثابت تشكيل مي‌شد. در هر دو صورت هزينه طراحي، ساخت وتعمير و نگهداري آنها بالا بود. درانرژي استراليا از چهار نمونه CCB استفاده شده بود.
در طرحي كه از RTUهاي پراكنده در سيستم استفاده مي شود، اگر چه RTUهاي اضافي و شبكه ارتباط به همراه آن يك هزينه اضافي است، اما اطلاعات اضافي كه از سيستم به دست مي‌آيد نظير عملكرد رله‌ها، خود نظارتي و ثبت خطاها جبران اين هزينه اضافي را مي‌كند.
در طراحي اتوماسيون پستها قوانين زير توسط «انرژي استراليا» به كار گرفته شده است.
سيم‌كشي براي سيستم اتوماسيون بايدحداقل ممكن باشد. يعني به طور معمول يك RTU ساده و ارزان قيمت درداخل تابلو قرار مي‌گيرد و به يك يا دو وسيله يا تابلوي ديگر وصل مي شود، يا حداكثر به پنج رله هوشمند محلي متصل به bus وصل مي شود.
تعداد صفحه رابط با كاربرد معمولاً دو تا نيست، اما طرح به گونه‌اي است كه صفحه نمايش مي‌تواند توسط هر يك از SMUها استفاده شود.
عمليات اتوماسيون براي هر كار عملياتي مناسب با سطح همان كار انجام مي‌شود.
اين قوانين ثابت نيستند، اما بر اساس پارامترهاي زير به صورت قابل انعطاف اعمال مي شوند:
اهميت ايستگاه
تجهيزات و امكانات فيزيكي موجود
تكنولوژي قابل دسترسي
يكي از فوايد سيستم PMI نسبت به سيستم CCB براي شركت انرژي استراليا اين بود كه هزينه آن كمتر از نصف هزينه يك سيستم مشابه CCB بود. با تركيب برخي وسايل براي PMI يك پشتيبان قرار مي‌دهند (چرا كه در صورت خرابي PMI كار عملياتي براي اپراتور روي تجهيزات كليدزني خطرناك خواهد بود). مثلاً از تابلوي mimic به عنوان پشتيبان استفاده مي شود.
سيستمهاي نمايش PMI معمولاً دوگانه نبوده بلكه منفرد است، چون قابليت اطمينان آنها بالا است و در ضمن به طور دايم استفاده نمي‌شود و در ساعات غيرضروري خاموش هستند.
ب) شركت «قدرت الكتريكي آمريكا»
قدرت الكتريكي آمريكا (AEP) در كلمبوواهايو تشكيل شده ودر هفت ايالت، با جمعيت حدود هفت ميليون نفر، فعاليت دارد. AEP تا سال 1997 ده سيستم اتوماسيون ايستگاهي نصب شده است.
فوايد مشاهده شده در اتوماسيون پستها كه شامل PMI هستند عبارتند از:
كاهش هزينه به خاطر كاهش تجهيزات و فضاي ساختماني
كمتر شدن هزينه طراحي و نگهداري
بيشتر شدن انعطاف و توان عمليات سيستم: آرايش PMI به راحتي مي‌تواند به گونه‌اي انتخاب شود كه داده‌هاي عملياتي را در فرمتهاي مختلف بيان كند يا با ديگر داده‌ها تركيب كند.
تمركز اطلاعات: داده‌هاي سيستم در يك محل قرار مي‌گيرد و استفاده از آنها را براي عمليات ساده مي‌كند.
در AEP مي‌توان حدود 20% كاهش هزينه در سيستم كنترل و حفاظت يك پست توزيع را نشان داد. بيشترين صرفه‌جويي از حذف تابلوهاي كنترل ناشي شده است. از روش مجتمع كردن اتوماسيون سيستم به طور وسيع استفاده شده است تا بسياري از فاكتورهاي هزينه‌اي مانند ساخت و نصب و نگهداري درازمدت سيستم كنترل ايستگاه كاهش داده شود. تقريباً پنج رله هوشمند (بسته به اندازه ايستگاه) نيازهاي عملياتي در يك ايستگاه توزيع را انجام مي‌دهند (اندازه‌گيري، اخطارها، حفاظت، كنترل و SCADA). اين رله‌ها به وسيله يك شبكه محلي و از طيق Modbus بر پايه پروتكل ارتباطي به يكديگر وصل هستند.
ايستگاههاي كامپيوتري رابطهاي اوليه اي تهيه ديده‌اند تا اطلاعات در يك روش معمول وسازماندهي شده بيان شوند. نمايشگرهاي رله‌اي پشتيباني براي سيستم كنترل و نمايش ايستگاه كامپيوتري است. هر قسمت از اطلاعات در دسترس روي ايستگاه PMI در قسمت جلوي يك IED نيز دردسترس است. اين روش براي پيدا كردن اطلاعات كمي سخت‌تر است و به اندازه سيستم گرافيكي مورد استقبال نيست.
IED هاي مورد استفاده قابل برنامه‌ريزي هستند. IED رابط كاربر AEP را به گونه‌اي طراحي كرده است كه اجازه تغيير موقعيت سوئيچهاي كنترل را مي‌دهد. رابط كنترلي IED به سادگي استفاده از ايستگاه فرعي PMI نيست، اما AEP اعتقاد دارد كه اين روش مي‌تواند به عنوان يك كنترل پشتيبان در صورت از دست رفتن ايستگاه فرعي PMI عمل كند.
پ) شركت ComEd آمريكا
اين شركت چهارمين شركت بزرگ برق در آمريكا است. طرح اتوماسيون پستها تنها روي دو پست جديد اجرا شده و براي بعضي پستها در دست انجام است. در اين شركت يك پروژه جديد به منظور جمع‌آوري داده‌هاي بادقت بالا (جهت حفاظت و تحليل جريان خطا) تعريف شده است. اگرچه (به عنوان قسمتي از شبكه WAN) كارهاي نظارت و كنترل از طريق مركز كنترل انجام مي‌شود اما حفاظت سيستم به پروژه اتوماسيون واگذار نشده است.
ComEd كنترلهاي محلي تجهيزات را برنداشته و آنها در زمان خرابي سيستم اتوماسيون پست به عنوان پشتيبان عمل مي‌كنند. رابط WAN براي ComEd كاربرد اصلي را دارد. اين شبكه اجازه مي‌دهد تا هر يك از محل‌هاي كامپيوتري بتواند اطلاعات خود را بامحل ديگر مبادله كند و در نتيجه امكان كاربرد اتوماسيون توزيع را فراهم كند. همچنين اين مساله در سطوح بالاتر باعث مجتمع‌تر شدن بين اپراتور محلي و مركزي مي‌شود.
اخيراً يك آزمايشگاه كاري ايجاد شده است تا تغييرات نرم‌افزاري قبل از نصب آن روي ايستگاه كامپيوتري، آزمايش شود.

تجهیزات ، عملکرد و آرایش پست های فشار قوی (HV SUBSTATION)

 

پست های فشار قوی(HV SUBSTATION)

 

 انواع پستهای فشار قوی از نظر عملکرد :1- پستهای از نظر وظیفه ای که در شبکه بر عهده دارند به موارد زیر تقسیم بندی می شوند :
الف: پستهای افزاینده ولتاژ

این پستها که به منظور افزایش ولتاژ جهت انتقال انرژی از محل تولید به مصرف بکار می روند معمولا در نزدیکی نیروگاهها ساخته می شوند.
ب: پستهای کاهنده ولتاژ:این پستها معمولا در نزدیکی مراکز مصرف به منظور کاهش ولتاژ ساخته می شوند.
ج: پستهای کلیدی:این پستهای معمولا در نقاط حساس شبکه سراسری و به منظور برقراری ارتباط بین استانهای مختلف کشور ساخته می شوندو معمولا رینگ انتقال شبکه سراسری را بوجود می آورند در این پستها تغییر ولتاژ صورت نمی گیرد و معمولا بخاطر محدود کردن تغییرات ولتاژ از یک راکتور موازی با شبکه استفاده می شود در بعضی از مواقع از این راکتورها با نصب تجهیزات اضافی مصرف داخلی آن پست تامین می شود.
د: پستهای ترکیبی تا مختلطاین پستها هم به عنوان افزاینده یا کاهنده ولتاژ و هم کار پستهای کلیدی را انجام می دهند و نقش مهمی در پایداری شبکه دارند.
 انواع پستهای از نظر عایق بندیالف: پستهای معمولیپستهایی هستند که هادیهای فازها در معرض هوا قرار دارند و عایق بین آنها هوا می باشند و تجهیزات برقدار و هادیها بوسیله مقره هایی که بر روی پایه ها و استراکچرهای فولادی قرار دارند نصب می شوند. این پستها در فضای آزاد قرار دارند در نتیجه عملکرد آنها تابع شرایط جوی می باشد.
ب: پستهای گازی یا پستهای کپسولی (GIS)در این پستها بجای استفاده از عایق های سرامیکی و شیشه ای و یا p.v.c از گاز هگزا فلوئور سولفور به عنوان عایق استفاده می شود این گاز نقاط برقدار را نسبت به یکدیگر و نسبت به زمین ایزوله می کند در این نوع پستها کلیه تجهیزات درون محفظه قرار دارند و طوری طراحی شده اند که گاز به بیرون نشت نکند از محاسن این پستها اشغال فضای کم می باشد و چون در فضای بسته قرار دارند تابع شرایط جوی  نمی باشند و از معایب آنها به دلیل تکنولوژی بالای که دارند تعمیر و نگهداری آنها مشکل است.

 

 اجزاء تشکیل دهنده پستها :

1- سوئیچگیرSwitchgear
2- ترانسفورماتر قدرت

3- ترانسفورماتور زمینGround Transformer
4- ترانسفورماتور مصرف داخلی (Staition Service) 

5- جبران کننده ها Componsators
6- تاسیسات جانبی
سوئیچگیر:به مجموعه ای از تجهیزات که در یک ولتاژ معین رابطه بین دو باس را برقرار می کند گفته می شود وشامل قسمتهای زیر است:
1- باسبار (شینه): Bas bar
2- کلیدهای قدرت:Circuit Breaker
3- سکسیونرها: Disconector Switch
4- ترانس جریان: Current Transformer
5- ترانس ولتاژ:Voltage Transformer 6

۶- مقره اتکایی: (P.I)
7- برقگیر:Lighting Arester
8- تله موج: Line Trap
9- واحد منطبق کننده:L.M.U= Line Matching Unit 

جبران کننده ها:1- خازنها
2-سلفها(راکتورها)

تاسیسات جانبی:1- اتاق فرمان
2- اتاق رله
3- باطریخانه
4- دیزل ژنراتور
5- تابلو توزیع AC
6- تابلو توزیع DC
7- باطری شارژر
8- روشنایی اضطراری
9- روشنایی محوطه
10- تاسیسات زمین کردن و حفاظت در مقابل صاعقه

بی خط:به موقعیت ست و تعداد ورودیها و خروجیها بستگی دارد و به مجموعه ای از تجهیزات که تشکیل یک خط ورودی یا خروجی را بدهند بی خط گفته می شود که شامل:
2- برقگیر
3- ترانس جریان
4- لاین تراپ
5- سکسیونر ارت
6- سکسیونر خط
7- ترانس جریان
8- سکسیونر
9- بریکر
10- سکسیونر
بی ترانس:به تعداد ترانسهای قدرت بستگی دارد و به مجموعه تجهیزاتی که ارتباط باسبار و ترانسفورماتور را برقرار می نماید بی ترانس گفته می شودو شامل:
1- سکسیونر
2- بریکر
3- سکسیونر
4- ترانس جریان
5- ترانس ولتاژ
6- برقگیر
تله موج یا تله خط یا موج گیر:Line Trap, vawe Trap

از خطوط انتقال نیرو به منظور سیگنالهای مختلف نظیر سیگنال اندازه گیری و کنترل ار راه دور,مکالمات تلفنی,تله تایپ,حفاظت جهت ارسال و دریافت فرمان از پست های دیگر نیز استفاده می شود. جهت جلو گیری از تداخل این سیگنالها که دارای فرکانس بالا می باشند و جدا کردن آنها از فرکانس سیستم قدرت و هم چنین به منظور جلو گیری از انتقال سیگنال به قسمتهای دیگر و  عملکرد صحیح از موج گیر استفاده می شود.موج گیرباید طوری باشد که بتواند حداکثر جریان نامی و جریانهای اتصال کوتاه را تحمل نماید, موج گیر بطور سری در انتهای خطوط انتقال نیرو و در ایستگاهها نصب می شود و بعد از ترانسفورماتورهای ولتاژ قرار می گیرد( در انتها و ابتدای خطوط قرار می گیرد).
سیگنالهای p.L.c دارای فرکانس بالا بوده و در شبکۀ ایران از 30khz تا500khz تغییر می کند.موج گیرها معمولا از یک سلف که دارای هسته می باشد و یک مجموعه خازن و مقاومت که مجموعا بطور موازی با هم قرار گرفته اند تشکیل می شود . از سلف(سیم پیچ) جریان خط بطور مستقیم عبور نموده و مجموعه خازن و مقاومت معمولا در داخل سیم پیچ نصب می گردند.
در یک موج گیر برای تغییر فرکانس و پهنای باند مسدود کننده فقط با تعویض خازن و تغییر ظرفیت آن این عمل صورت می گیرد. به منظور حفاظت لاین تراپ در مقابل اضافه ولتاژهای ناگهانی که ممکن است در دو سر لاین تراپ پدید آید از برقگیر استفاده می شود.
موج گیرها (لاین تراپ ها)در پستهای فشار قوی به سه طریق نصب می شوند:1- بصورت آویزی
2- نصب موج گیر بر روی مقره اتکایی
3- نصب موج گیر بر روی ترانسفورماتور ولتاژ.(مزیت این طرح صرفه جویی در زمین پست است)
تذکر :موج گیرها فقط در دو انتهای خطوطی که سیستم P.L.C بین دو پست برقرار باشد نصب می گردد و معمولا بر روی دو فاز نصب می شوند.( گاهی بر روی یک فاز ویا هر سه فاز نیز نصب می گردند.)

کلیدهای قدرت (بریکر):

کلیدهای فشار قوی تنها یک وسیلۀ ارتباطی بین مولدها و ترانسفورماتورها و مصرف کنندها و خطوط انتقال انرژی و یا مجزا کنندۀ آنها از یکدیگر نیستند,بلکه حفاظت تجهیزات و سیستمها الکتریکی را در مقابل جریان زیاد بار و جریان اتصال کوتاه به عهده دارند.

شرایط و مشخصات بریکرها:در حالت بسته: باید در مقابل عبور جریان بار و حتی جریان شدید اتصال کوتاه از خود مقاومت قابل ملاحظه ای نشان ندهند و نیز در مقابل اثرات حرارتی و دینامیکی این جریانها در یک زمان طولانی دارای پایداری و ثبات قابل ملاحظه ای باشند .

 
در حالت باز : بریکرها باید قادر باشند اختلاف سطح الکتریکی موجود بین دو کنتاکت باز را بطور کاملا مطمئن تحمل نماید.
- تمام قسمتهای کلید در شرایطی که هم پتانسیل فشار را الکتریکی شبکه هستند باید در موقع قطع و یا در حالت وصل بطور کاملا مطمئن نسبت به زمین و نسبت به قطبها و تیغه های دیگر ایزوله و عایق باشند.
- بریکرها باید قادر باشند مدار الکتریکی را در زیر ولتاژ نامی ببندند( بریکرها معمولا برای ولتاژ ماکزیمم شبکه طراحی می شوند).
- بریکرها باید قادر باشند مدار الکتریکی را در ضمن عبور جریان باز کنند.
- بریکر ها باید قابلیت سرعت عملکرد بالایی در قطع و وصل مدار الکتریکی را داشته باشند.
- بریکرها محدودیت جریانی ندارند و برای بزرگترین جریانهای اتصال کوتاه ساخته می شوند.
- یکی از مشخصات مهم بریکرهای قدرت زمان تاخیر در قطع کلید است. این زمان عبارت است از حدفاصله بین لحظه فرمان قطع توسط رله مربوط و آزاد کردن ضامن قطع کلید تا خاموش شدن کامل جرقه.

ویژگیهای مشترک بریکرها:1- داشتن مکانیزم عملکرد قطع و وصل : operating Mechanism
2- داشتن مکانیزم خاموش کردن جرقه در اتاق جرقه: Arcextinction Inarcing Chamber
3- داشتن کنتاکتهای اصلی بریکر(کنتاکتهای ساده و متحرک): Fixed& Moving Contacts
4- داشتن سیم پیچ های قطع و وصل: Triping coil& Closing Coil
5- داشتن کنتاکتهای فرعی: Auxiliary Contact
6- داشتن مدارات کنترل بریکر: Control Circuits Circuit Breaker

انواع بریکر از نظر محل نصب: 1- نصب در فضای آزاد:Out Door
2- نصب در تاسیسات داخلی: In Door

 

بریکرها بر اساس مکانیزم خاموش کردن جرقه بصورت زیر تقسیم بندی می شوند:
1- بریکر تانک روغن یا روغنی: Bulk Oil Circuit Breaker
2- بریکر کم روغن یا نیمه روغنی: Minimum Oil Circuit Breaker
3- بریکر گازی SF6 : Sulphur- hexafluoride(sf6) C.B
4- بریکر با محفظهء خلاء: Vacuum Circuit Breaker
5- بریکر هوایی: Air Circuit Breaker
6- بریکر هوای فشرده: Air Blast Circuit Breaker

بریکرهای روغنی:جرقه , روغن دی الکتریک را تجزیه می نماید و گازهای ناشی از این تجزیه باعث افزایش فشار درون محفظه ای که قطع کننده درآن نصب می شود می گردد. گازها از طریق سوراخ هایی درون محفظه هدایت می گردند و جرقه درون سوراخ ها کشیده شده و توسط جریان گاز خنک میگردد. هنگامیکه بریکر یک مدار فعال را قطع می نماید, روغن بخاطر گرمای شدید تجزیه شده و گازها و بخارات همچون گازH2 به مقدار 70 درصد C2H2به مقدار 20 درصد و CH2 به مقدار 10 درصدو مقدار کربن از روغن متصاعد می شود که از میان گازهای مذکور هیدوژن( H2 ) از قدرت دی الکتریک خوبی برای حذف و از بین بردن قوس الکتریکی برخوردار است , پس از قطع جرقه فضای کنتاکتها توسط روغن دی الکتریک تازه پر می گردد و قدرت عایقی کافی بین کنتاکتها تامین می گردد.

نقش روغن در بریکرهای روغنی:
1- برای عایق کردن کنتاکتها از بدنه تانک روغن و نیز از زمین.
2- برای آماده کردن یک واسطۀ عایقی در میان کنتاکتها بعد از خاموش شدن جرقه.
3- برای تولید هیدروژن در مدت بوجود آمدن قوس.
نکته: در این نوع کلیدها عموما یک کنتاکت متحرک و دو کنتاکت ثابت وجود دارد.
نکات ضعف بریکرها روغنی:
1- روغن باعث کربونیزه شدن و ایجاد رسوبات در داخل کلید می شود.
2- ترکیب هوا و هیدروژن باعث ایجاد انفجار و آتش سوزیهای خطرناک می شود.
3- ترشح و نشت از مخزن امکان آتش سوزی و انفجار را در بر دارد ,این محدودیت نیاز به یک تانک روغن بزرگ دارد که در ولتاژ و جریانهای خیلی زیاد امکان ساخت تانک روغن متناسب با آن جریان و ولتاژ وجود ندارد.
4- حجم بسیار زیادی را اشغال می نماید بخصوص در ولتاژ های بالا.
5- به سرویس و بازدید مرتب از کنتاکتها و روغن نیاز دارد.
6- برای کلید زنی های مکرر مناسب نیستند.
7- در بریکرهای روغنی هر سه فاز می توانند داخل یک تانک قرار داشته باشند و یا اینکه هر فاز تانک مخصوص به خود را داشته باشند.
دلایل خاموش شدن جرقه:
1- طولانی شدن قوس( ناشی از عملکرد بازوی مکانیکی).
2- خنک شدن جرقه.
با افزایش طول جرقه,سطح تماس جرقه با روغن بیشتر شده در نتیجه انتقال حرارت روغن بیشتر و قوس خنک تر می شود.

دسیکانکتور( سکسیونر): Disconnect

 

کلیدهای غیر قابل قطع و وصل در زیر بار و جریانهای اتصال کوتاه می باشند؛این نوع کلیدها فاقد محفظۀ خاموش کنندۀ جرقه هستند و تیغه ها کاملا قابل رویت می باشند و هدف از بکار گیری آنها در پست های فشار قوی جدا کردن دو قسمت پست از یکدیگر می باشند.
سکسیونرها در ولتاژهای متفاوت ساخته می شوند و از سه قسمت اساسی ساخته می شوند:
1- تیغه های حامل جریان
2- مقره های اتکایی
3- مکانیزم عمل کننده و اهرمهای مربوطه

مکانیزم عمل کنندۀ سکسیونرها:1-دستی: که در اینحالت مکانیزم عمل کننده توسط دست تحریک می شود.
2-موتوری: که مکانیزم عمل کننده توسط یک موتور الکتریکی که به یک سیستم گیربکس متصل است به اهرمهای عمل کننده نیرو وارد می کنند و باعث باز و بسته شدن سکسیونرها می شود.
انواع دیسکانکتورها:1- دورانی( دوستونی):
در ولتاژهای 132kv و بالاتر مورد استفاده قرار می گیرند و عملکرد آنها بصورت موازی با سطح زمین با زاویۀ 90 درجه صورت می گیرد.
2- دورانی( عمودی):
که در تمام سطوح ولتاژ مورد استفاده قرار می گیرند.( سکسیونر تیغه ای)
3- قیچی شکل( پاندو گراف):
در جاهایی که اختلاف ارتفاع دارند معمولابکار می رود.
4- دسیکانکتورهای زانوئی( چاقویی):
5- دیسکانکتور زمین: Earthing Switch & Grounding Switch
این دیسکانکتورها معمولا دارای یک اینترلاک الکتریکی و یا مکانیکی با سکسیونرهای خط و یا ترانسها,راکتورها, بانکها خازنی می باشند بدین مفهوم که تا سکسیونر سر خط یا ورودی به ترانس باز نباشد بسته نخواهد شد و تا زمانی که سکسیونر زمین بسته باشد سکسیونر مربوط بسته نخواهد شد.

 

شرایط باز و بسته شدن دیسکانکتورها:1- تنها در مدار جریانهای شارژ خازنی خطوط یا جریانهای مغناطیس کنندگی ترانسهای توزیع کوچک وجود داشته باشد.
2- با باز و بسته شدن کلید ولتاژ دو سر کلید تغییر نکند.
3- بعلت اینکه کلیدها در زیر جریان باز و یا بسته نمی شوند و جریان عبوری از آنها تقریبا صفر است زمان قطع و وصل در سکسیونرها خیلی بیشتر از بریکرها است.
4- برای اطمینان از عملکرد دیسکانکتها در ارتباط با بریکر مدارات فرمانی بنام اینترلاک سیستم در نظر گرفته می شود که این سیستم اینترلاک هم می تواند الکتریکی باشد و هم مکانیکی.

برقگیر  L.A Lighting Arester

 

 برای حفاظت تجهیزات در مقابل اضافه ولتاژهایی که می توانند توسط دو عامل زیر در شبکه قدرت ایجاد شود از برقگیر استفاده می شود:

1- عوامل بیرونی از قبیل صاعقه و رعدوبرق

2- عوامل داخلی که بر اثر اختلالات شبکه و مواردی نظیر سوئیچینگ,اتصال کوتاه و یا رزونانس ممکن است پیش آید.

خصوصیات تجهیزات حفاظتی در مقابل اضافه ولتاژ بطور کلی عبارتند از:
1- در مقابل ولتاژ نامی شبکه هیچ عکس العملی نشان ندهند.
2- در مقابل اضافه ولتاژهای بوجود آمده بسیار سریع عکس العمل نشان دهند تا به تجهیزات سیستم آسیب نرسد.
3- قابلیت عبور جریان های بسیار زیاد را داشته باشند.
4- پس از رفع اضافه ولتاژ و رسیدن ولتاژ به مقدار نامی عبور جریان از برقگیر قطع و مدارات کاملا باز گردد.

انواع برقگیرها:1- برقگیر میله ای
2- برقگیر سوپاپی
3- برقگیر اکسید روی zno

مشخصات برقگیر:
1- ولتاژ نامی : Rated Voltage
- که عبارت است از حداکثر مقدار مؤثر ولتاژی که برقگیر در دو سر خود می تواند داشته باشد و عملکردی نداشته باشد.

2- فرکانس نامی : Rated Fregaency

F=50 Hz or 60 Hz فرکانس شبکه ایکه برقگیر در آن نصب می شود .

3- ولتاژ جرقه با فرکانس صنعتی: Paver Frequency Spark Over Voltage
- عبارت است از حداقل مقدار ولتاژی که در فرکانس صنعتی و در صورت اعمال به برقگیر باعث ایجاد جرقه در دو سر آن می شود.

4- ولتاژ جرقه ای ناشی از موج ضربه ای: Impulse Spark Over Voltag
- مقدار پیک موج ضربه ای 1.2/50 میکرو ثانیه که در صورت اعمال به برقگیر باعث آن می شود.
5- حداکثر جریان تخلیه:Rated Discharge Current
- حداکثر جریانی که از برقگیر می تواند عبور نماید در هنگام تخلیه بدون آنکه به برقگیر صدمه ای وارد گردد.
6- ولتاژ باقیمانده:Residerad Voltage
- مقدار ولتاژی که در صورت عملکرد برقگیر در دو سر آن ظاهر می شود که بستگی به جریان برقگیر دارد.
۷-کانتر برقگیر:

-بمنظور تعداد دفعاتی را که برقگیر در اثر اضافه ولتاژها عمل کرده واز خود جریان عبور داده است از جهت کاربرد آن در طراحی های آینده و برداشتهای آماری داشته باشیم از کانتر استفاده می کنیم. به ازای هر بار عملکرد برقگیر کانتر یک شماره را ثبت خواهد کرد که با توجه به آن تعداد عملکردها در پایان هر ماه , فصل یا سال قابل قرائت و ثبت خواهد بود.

ترانسفورماتورهای اندازه گیری :

 

در شبکه قدرت ولتاژ و جریان بقدری زیاد هستند که نمی توان از آنها مستقیما برای عملکرد رله ها و دستگاههای اندازه گیری(آمپر متر و ولتمتر) استفاده کرد به همین دلیل از وسایلی به نام ترانسهای جریان و ولتاژ استفاده می شود تا کمیات الکتریکی را متناسب با ولتاژ و جریان شبکه در سطحی قابل استفاده برای رله ها و دستگاههای اندازه گیری در اختیار آنها قرار دهند.
بعبارت دیگر ترانسفورماتورهای اندازه گیری , ترانسفورماتورهای کاهنده ای هستند با قدرت خیلی کم که جریان و ولتاژ را به مقدار قابل سنجش برای دستگاههای اندازه گیری کاهش می دهند و وسایل اندازه گیری و حفاظتی(رله ها) از شبکه قدرت ایزوله و مجزا می گردند.

ترانسفورماتور ولتاژ: (P.T) ترانسفورماتوری است که در آن ولتاژ ثانویه متناسب و همفازی با ولتاژ اولیه بوجود می آید و
برای تبدیل ولتاژ یک سیستم به ولتاژی مناسب جهت وسایل اندازه گیری و یا حفاظتی بکار می رود و نیز مدارات اندازه گیری وحفاظتی را از مدار قدرت ایزوله می سازد.
این ترانسفورماتورها نیز نظیر سایر ترانسفورماتورها بر اساس القاء الکترومغناطیس عمل نموده و ولتاژ فشار قوی را به ولتاژهای استاندارد تبدیل می نماید.
P.T ها در ولتاژهای زیاد دارای مخزن روغن بوده که سیم پیچهای اولیه وثانویه را درون خود جای می دهد و شامل قسمتهای زیر است:
- سیم پیچ فشار قوی
- سیم پیچ فشار ضعیف
- مواد عایقی که در ولتاژهای بالا معمولا روغن و در ولتاژهای پایین از نوع خشک می باشد
- هسته
- جدار عایقی خارجی آن

ترانسفورماتورهای ولتاژ از نظر ساختمان به دو دسته تقسیم می شوند:
1- نوع تک بوشینگی:Single Bushing
2- نوع دو بوشینگی: Double Bushing
برای اندازه گیری ولتاژ فاز به زمین از P.T های تک بوشینگی استفاده می شود.
P.T های تک بوشینگی از نظر ساخت ارزان قیمت بوده و بصورت ستاره تهیه می شوند.
P.T ها کلا بصورت موازی در شبکه قدرت نصب می شوند.

P.T ها باید دارای خصوصیات زیر باشند:1- افت ولتاژ و افت توان در سیم پیچ های اولیه و ثانویه حداقل باشد.
2- فلوی پراکندگی بسیار کم باشد.
3- هسته به اشباع نرود.
نکته مهم: بهترین حات برای P.T این است که ثانویه آن باز باشد یعنی امپدانس بالایی داشته باشد تا جریان عبوری از آن بسیار محدود گردد.

تفاوت P.TوC.T :تفاوت آنها در پارامترهای مدار معادل یعنی:
1- تفاوت در مقاومت سیم پیچها
2- تفاوت در مشخصه هسته ها
نکته :عموما P.T ها بصورت تکفاز مورد استفاده قرار می گیرند.
کاربرد PT ها:- در سیستم حفاظت
- در سیستم اندازه گیری
که کاربرد P.T ها بصورت مشروح چنین است:
- اندازه گیری ولتاژ

- اندازه پیری فرکانس
- اندازه گیری توان
- اندازه گیری ضریب قدرت
- بهره گیری برای مدار سنکرون چک
- استفاده در حفاظتهای O/V---U/V---Directional

P.T باید در جایی نصب گردد که از بی برق بودن فیدر مطمئن شویم پس محل نصب PT:

- در دو سر خطوط انتقال ودر کنار Line Trap.
- در ورودی و خروجی ترانس قدرت.
- در زیر هر شین باید P.T وجود داشته باشد.
 ملاحظات عمومی در PT:

1- در ثانویه P.T می توان از چندین کر استفاده کرد که هر کر امکان دارد از چندین تپ تشکیل شده باشد. از یک دسته از کرها برای اندازه گیری واز دسته دیگر برای حفاظت استفاده می شود که کلاس دقت کرهای اندازه گیری باید بالاتر از کرهای حفاظتی باشد.
2- در بعضی از موارد امکان دارد که ثانویه PT اتصال کوتاه گردد که باعث می شود جریان زیادی از ثانویه PT عبور نماید که چون هسته PT در نزدیکی اشباع کار می کند باعث صدمه دیدن PT خواهد شد به همین منظور از فیوز (MCB) استفاده می شود و هر کر یک (MCB) برای خودش باید داشته باشد.

- ترمینالهای ثانویه در P.T با حروف کوچک و در طرف اولیه با حروف بزرگ مشخص می گردند. تپ ها در ثانویه در قسمت راست و تعداد کرها در ثانویه با رقم در سمت چپ مفهوم می شوند.

تعاریف و کمیات مهم در PT :- ولتاژ نامی 
- نسبت تبدیل و همیشه فاز به زمین مد نظر است 
- بار در ثانویه P.T( بردن)
- خروجی نامی ترانس 
- درصد خطای ولتاژ 
- خطای جابجایی فاز
- کلاس دقت

سطح عایقی:
ضریب ولتاژ نامی:مصرف میزان اضافه ولتاژ مجاز روی p.T است که این ضریب به مدت زمان اضافه ولتاژ بستگی داردمثلا:
pT ها بطور معمول10 درصد اضافه ولتاژ را تحمل می نماید.
PT ها بطور معمول 50 درصد اضافه ولتاژ را به مدت 60 Secتحمل می نماید.
pT ها بطور معمول 100 درصد اضافه ولتاژ را به مدت 30 Sec تحمل می نماید.

‍‍‍Capacitor Voltage Transformer Or C.V.T
ترانسفورماتور ولتاژ خازن عبارت است از یک وسیلۀ تقسیم کنندۀ ولتاژ با استفاده از خازن ویک ترانسفورماتور الکترومغناطیسی. دستگاه تقسیم کنندۀ ولتاژ از تعدادی خازن بصورت سری درست شده است با انتقال یک ولتاژ به دو سر مجموعۀ خازن بعلت وجود مقاومت خازن Xc افت ولتاژهایی در دو سر هر یک از خازنها بوجود می آید. در صورتی که خازنها را با ظرفیت یکسان انتخاب کنیم افت ولتاژ دو سر هر یک از خازن ها برابر خواهد بود.
در ولتاژهای بالاتر از 63 kv بعلت سهولت در طراحی و از نظر اقتصادی از C.V.T استفاده می نمایند. قدرت خروجی( بردن Burden ) C.V.T یا P.T ها به طریق استاندارد IEC یکی از مقادیر زیر است (160,200,350,500 Va) از ترانسفورماتورهای ولتاژ خازن در سیستم های مخابراتی پست موسوم به( P.L.C ) power line Carrier نیز استفاده می شود.


‍‍‍‍‍‍‍ Current TransFormer Or C.T
CT ها بصورت سری با شبکه قرار می گیرند و هدف عدم تاثیر ‍CT بر روی شبکه است و به همین دلیل باید:
1- امپدانسی مغناطیسی کنندگی CT بسیار کم باشد.
2- در حالت بی باری ثانویۀ C.T‍ باید حتما اتصال کوتاه گردد.

دلایل اتصال کوتاه شدن ثانویۀ ‍CT:
در ترانسهای جریان یا ‍CT ها جریان اولیه توسط شبکۀ قدرت تامین می شود و بار ‍‍C.T( امپدانسی که در ثانویۀ C.T قرار می گیرد نظیر آمپرمتر و رله) تاثیری بر روی جریان اولیه نداشته و جریان شبکۀ قدرت را تغییر نمیدهد زیرا این امپدانس در مقایسه با امپدانس بار شبکۀ قدرت مقدار ناچیزی است ,در حالتی که ثانویۀ C.T باز می باشد فلوئی که در هستۀ C.T بوجود می آید ناشی از جریان اولیه که همان شبکۀ قدرت است می باشد و بعلت اینکه جریانی در ثانویۀ ایجاد نمی شود که این ولتاژ می تواند سبب آسیب رساندن به عایقهای ‍‍C.T‍‍ و در نهایت سبب منهدم شدن ‍‍C.T می شود, علاوه بر این القاء ولتاژ زیاد در ثانویۀ C.T می تواند خطرات جانی برای اپراتور پست که در ارتباط با تابلوهای فرمان است ایجاد نماید.

نکتۀ :
در مورد ‍CT ها این است که همیشه یک سر سیم پیچ ثانویۀ کلیۀ ترانسهای جریان را باید زمین کرد, علت این امر این است که در شرایط مختلف احتمال القاء ولتاژ بسیار زیاد در سیم پیچ ثانویه وجود دارد, از طرف دیگر از بین رفتن عایق بین ثانویه و اولیه می تواند برای افرادی که در حال کار کردن با دستگاه می باشند خطرناک باشد به این ترتیب زمین کردن ثانویه موجبات حفاظت افراد را فراهم می نماید.

نکات عمومی در مورد CTها:

- از اولیۀCT جریان شبکه عبور می کند. 

- جریان ثانویه در ‍‍CT تابعی از جریان اولیه است.
-بار ‍CTوسایل اندازه گیری و حفاظتی است.
-از مهمترین مشخصات C.T lp/ ls است.
-جریان ثانویۀ‍‍‍CT ها معمولا یک و پنچ آمپر است.
-تعداد کرهای CT به شش تا هم می رسد.
-جنس هستۀ CT معمولا از سیلیکن ,آهن ,یا نیکل –آهن است.

عایق های بکار رفته در CT‍‍ ها:

عایق خشک Low Voltage
مقره چینی , عایق زرین قالب گیری شده Medium Voltage
روغن و کاغذ آغشته به روغن High Extera High Voltage

کمیات و مشخصات الکتریکی دقتی CT ها:
1- نسبت تبدیل جریان lp/ls
2- بردن, امپدانس در ثانوبۀ CT
3- درصد اختلاف بین جریان نامی و جریان واقعی
4- خطای جریان یا خطای نسبت تبدیل
5- جابجایی در فاز جریان, اختلاف فاز بین 1p/1s
6-خطای مرکب
7- حد دقت جریان اولیه
8- ضریب حد دقت نامی
9- کلاس دقت
10- سطح عایقی
11- ولتاژ نامی
12- حد حرارتی جریان کوتاه مدت) 1th)
13- حد جریان دینامیکی Idyn
14-ولتاژ شروع اشباع
دلیل عمدۀ خطا در CT :امپدانس مغناطیس کنندگی و موءلفۀ جریان بی باری 10 است.
تفاوت عمدۀ ‍C.T ها و ترانسها قدرت:در نقطۀکار آنها می باشد.
ترانسهای قدرت همیشه در زانوی منحنی کار می نمایند در حالیکهCT باید دور از زانوی منحنی ناحیۀ عملکرد قرار داشته باشد تا خطای اندازه گیری کم شود مخصوصا در کرهایی از CT که برای حفاظت استفاده می شوند نقطۀ کار ‍‍CT باید بسیار پایین باشد تا هنگام بروز فالت ‍CT به اشباع نرود.

نکته: CT باید دارای هسته ای با ضریب نفوذپذیری بالا باشد که در نتیجه مقطع هسته بزرگتر می شود.

مکان نصب ‍CT :

1- ملاحظات فنی برای اندازه گیری و حفاظت
2- طرح شینه بندی
3- سهولت انجام تعمیرات
5- ملاحظات اقتصادی

هر CT حداقل چهار کر دارد:

1- یک کر برای اندازه گیری
2- یک کر برای حفاظت اصلی
3- یک کر برای پشتیبان
4- یک کر برای حفاظت شین

می دانیم که روغن CT روغن بسته ای بوده که در طول عمر CT نیاز به تعویض ندارد, پس اگر ‍‍ CT دارای نشتی روغن گردد می بایستی در همان مراحل توسط اپراتور ایستگاه و در اسرع وقت به واحد تعمیرات اطلاع داد تا نسبت به برطرف کردن آن اقدام گردد. زیرا اگر قسمتهای عایقی CTبدون روغن باقی بماند، CTدر مدت کوتاهی منفجر و خسارات زیادی را به تجهیزات جانبی وارد می کند. پس اپراتورهای هر شیفت باید نسبت به روغن CTبسیار حساس و هر گونه نشتی را بلافاصله به واحدهای ذیربط اطلاع دهند.پس موارد زیر از وظایف اپراتور هر شیفت می باشد:

-در صورت وجود هر گونه نشتی از روغن ‍‍CT مخصوصا از قسمت زیر مقره ها و یا از ترمینال باکس ‍‍CT  می بایستی موضوع توسط اپراتور شیفت بدون درنگ به سرپرست واحد بهره برداری و واحد تعمیرات اطلاع تا در مورد تعمیر و یا خروج اضطراری آن اقدام گردد.
-چنانچه میزان نشتی روغن در حدی باشد که نمای ‍CT خالی از روغن گردد, اپراتور شیفت بایستی ضمن اطلاع به مرکز کنترل, بلافاصله C.T را از مدار خارج و آن را کاملا ایزوله نماید. سپس موضوع را به سرپرست واحد بهره برداری ایستگاه و گروه تعمیرات اطلاع و گزارش نماید.

روشهای تولید برق DC: 1- باطری
2- ژنراتور برق DC
3- مبدل AC-DC( یکسو ساز): Reactifair

مصرف کنندگان برق DC در پست:1- لامپها وآلامهای هشدار دهنده
2- رله های حفاظتی
3- سیستم و دستگاههای مخابراتی

4- بوبین قطع ووصل بریکر و سکسیونرها
5- روشنایی اضطراری: Emergency light
6- موتورهای بریکر و سکسیونر 125(voc)
7- زنگ اعلان خطر
8- موتور تپ چنجر ترانسهای قدرت.

-روشهای تامین برق DC در ایستگاه:1-استفاده از باطری.
2-استفاده از باطری شارژر. Battry Charger
-در صورتی گه برق AC مورد نیاز ایستگاه بهر دلیلی قطع گردد, باطریها برق DC مورد نیاز ایستگاه را به مدت زمان معینی تامین می نماید که این مدت زمان بستگی به آمپر ساعت باطریها و مقدار مصرف از باطریهاست.

موارد مصرف باطریها:
1- سیستم های مخابراتی و روشنایی اضطراری U.P.S
2- سکوهای نفتی درون دریا که از ساحل دورند و نیاز به انرژی دائمی دارند.
3- بیمارستانها و سیستم اعلان خبر.
4- تغذیۀ DC ایستگاهها و نیروگاههای برق.

انواع شارژرها:
1- استاتیک که از یکو سازها هستند.
2- دینامیک- موتور ژنراتور DC-کوپل موتور ژنراتورDC .
باطری و باطری شارژر:
در هر یک از ایستگاههای انتقال حداقل یک دستگاه باطری شارژر و یک سری (110,120,127)12Vdc برای حفاظت تجهیزات و یک دستگاه شارژر48 Vdc و یک سری باطری 48Vdc برای لامپهای سیگنال و سیستم P.l.C وجود دارد در بعضی از دستگاههای بزرگ دو دستگاه شارژر همراه با دو سری باطری و یا یک دستگاه باطری شارژر و دو سری باطری وجود دارد.
بهترین حالت استفاده از دو دستگاه باطری شارژر و دو سری باطری می باشد زیرا که حفاظت کلی پست یعنی عملکرد رله های حفاظتی و چراغهای آلام و سیستم P.l.C از طریق برق DC یعنی باطری تامین می گردد,لذا اگر بعضی باطری شارژر صدمه ببینند و یا برق AC پست قطع گردد.
اولا در صورت سالم بودن باطریها , نیز فقط چند ساعت دوام خواهند داشت و وقتی که ولتاژ آنها به 80% ولتاژ نامی برسد قطع و وصل بریکرها با مشکل مواجه خواهد شد, ثانیاچون که باطریها به صورت سری می باشند در صورتی که یکی از باطریها تخلیه یا صدمه ببینند مشکلاتی را ایجاد خواهند کرد که در صورت بروز فالت در شبکه و بر روی تجهیزات و یا خطوط می تواند عواقب وخیمی در پی داشته باشد پس باید:
- در کلیۀ ایستگاههای انتقال و حتی فوق توزیع مهم از دو دستگاه باطری شارژ و دو سری باطری استفاده کرد.
-حداقل یک دستگاه باطری شارژ و چند عدد باطری در پست و یا در محلی در دسترس وجود داشته باشد تا در هنگام بروز حوادث بتوان در اسرع وقت از آنها استفاده کرد.
- باید بطور مرتب و دقیق و بکارگیری دستورالعمل های مربوط در نگهداری باطریها نهایت تلاش را بعمل آوریم.
پس با توجه به نکات ذکر شده در بالا بطور مرتب و مداوم از باطریها بازدید و سرویس بعمل آورد که این مهم در سه قسمت صورت می گیرد:
1- از لحاظ ظاهری
-چک کردن Plag Vent( دریچه ها) اگر در پوش آنها بسته نمی شدند و یا معیوب بودن آنها را تعویض نمائیم.
- چک کردن کانکتورها از لحاظ استحکام اتصالات
-در صورت وجود شوره بر روی سلها و اتصالات آنها را با بورس سیمی تمییز کنیم( از حلال آلی و یا معدنی استفادن نکنیم).
- اتصالات نهایی باطری به شارژر را از طریق فیوز( کلید) چک کنیم.

2- چک کردن وضعیت الکترولیت و الکترودها:
-سطح الکترولیت را چک می کنیم که باید بین دو علامت MinوMax روی باطری و نزدیک
Maxباشد.
- غلظت الکترولیت را با غلظت سنج اندازه بگیریم که در حد نرمال باشد.
Kg/lite 1.24(+/-) 0.01 
- دمای الکترولیت را توسط دماسنج مخصوص اندازه می گیریم این دما باید بین 45 C –15C باشد.
- رنگ الکترودها را بازدید می کنیم اگر بیش از حد روشن شده باشند نشان دهندۀ وجود سولفات سرب بر روی الکترودها می باشد پس باید طبق دستورالعمل رفتار نمائیم.
3- چک کردن ولتاژ باطریها:
-ولتاژ کل سلهارا از زیر فیوزها چک نمائید.
- ولتاژ هر سل را اندازه بگیرید و دقت کنید در رنج مجاز خود باشند حدود2.2ولت در هر سل باشد.


تعریف پیل الکتروشیمیایی:تبدیل انرژی شمیایی به الکتریکی که از دو قسمت اساسی ساخته می شود:
1- قسمتهای اصلی پیل که از دو فلز مشابه ساخته شده اند.
2- الکترولیت که از مایع و جامد ساخته می شود
از نظر واکنش درونی پیل ها به دو دسته تقسیم می شوند:
1- پیل های گالوانی : در واکنش خودبخودی که در درون آن صورت می گیرد در اثر واکنش شیمیایی الکتریسیته تولید می شود.
2- پیل های الکترولیتی : پیل الکتروشیمیایی که از الکتریسیته منبع خارجی برای انجام واکنش غیر خودبخودی در داخل آن استفاده می شود. که این پیل را اصطلاحا باطری می نامند, همانطوری که می دانیم این منبع خارجی در ایستگاه برق شارژر است. عامل احیاگر الکترود دهنده (کاتد) و عامل اکسیدگر الکترود گیرنده( آند) است. الکترودی که در آن عمل اکسیداسیون صورت می گیرد آند و الکترودی که در آن احیا صورت می گیرد کاتد است. در پیل های گالوانی پتانسیل کاتد از آند بیشتر است یعنی مثبت تر است چون الکترودی که احیا می شود الکترونهای آن بخادج رفته و بار مثبتی روی آن باقی می گذارد.
در انداکسیداسیون باعث انتقال الکترون بدون الکترود گردیده و در آن ایجاد بار منفی می نماید.
در پیل های الکترولیتی باز هم اکسیاسیون در آند صورت می گیرد ولی چون فرایند بخودی خود انجام نمی گیرد الکترونها باید از آن قسمت خارج گردیده و کاتد ذخیرهای از الکترونها برای انجام واکنش احیا داشته باشد پس در باطریهای الکترولیتی پتانسیل آند از کاتد مثبت تر است.
*عملیات شارژر در چهار حالت صورت می گیرد:
1- حالت شارژر اولیه: Initial
از این حالت شارژر باطریها زمانی استفاده می شود که باطریها برای بار اول تحت شارژ گذاشته می شوند و کاملا خالی هستند. در این حالت شارژر مانند یک منبع عمل می کند. بعد از زمان کافی( مطابق با ظرفیت باطریهای نصب شده) شارژر را بطور دستی از حالت اولیه خارج می گردانیم, یاطریها بعد از اینکه یکبار شارژ شدند مجددا دشارژ می شوند و بعد از این عملیات مجددا باطریها شارژ می گردند در اینحالت ولتاژ هر سلول باطری 2.6v- 2.75v قرائت می گردد.
2- شارژ سریع: Boost Chang
در صورتی که از باطریها کار گرفته شده باشد و مدتی از برق DC باطریها استفاده شده باشد و نیاز است که مجددا باطریها حالت اولیه خود را بدست آورده از این نوع شارژ استفاده می شود.
3- شارژ اتوماتیک: Automatic Charg
در صورت قطع و وصل برق دستگاه شارژ AC بمدت بیش از ده دقیقه شارژر بصورت اتوماتیک به مدت بیست دقیقه به حالت Boost رفته و سپس بحالت Flating باز می گردد.
4- شارژ نگهداری یا شارژ آرام: Flating Charg
در این صورت باطریها بصورت آماده بکار نگهداری می شوند و اینوع شارژ اغلب در ضمن کار عادی باطری بطور خود به خود صورت می گیرد. می دانیم که باطری ایده آل دارای مقاومت درونی صفر و در نتیجه تافات درونی صفر می باشد در حالیکه باطریها ایده آل نبوده و نیاز به شارژ مداوم دارند به علت تلفات انرژی ناشی از مقاومت درونی باطری. ولتاژ نامی مورد نظر در اینحالت برای هر سل باطری 2.23v می باشد.

تعیین غلظت محلول باطری:بوسیلۀ یک دستگاه چگالی سنج غلظت محلول را اندازه گیری می کنند که غلظت مجاز را که بین 1.21-1.19 گرم بر سانتیمتر مکعب در بیست درجه سانتی گراد است بدست می آورند. جهت رسیدن مجاز با ریختن آب مقطر یا محلول پتاس بداخل محلول اینکار صورت می گیرد.

سیستم تغذیۀ ایستگاه اعم از ACوDC:1- حالت نرمال :
1- تامین برق AC مورد نیاز ایستگاه از طریق ترانس مصرف داخلی Station Service
2- باطری شارژر:که شارژر ضمن تولید برق DC مورد نیاز همزمان نسبت به شارژ باطریها نیز اقدام      می نماید.
2- حالت اضطراری:
1- برق AC قطع می باشد که در اینصورت در صورت موجود بودن دیزل ژنراتور برق AC تامین می گردد.
2- برق AC اعم از S.S و دیزل ژنراتور قطع است که در این صورت برق مورد نیاز ایستگاه را با باطریها تامین می نمایند.
روش تامین سه فاز AC در ایستگاه:1- ترانس مصرف داخلی:S.S
2-دیزل ژنراتور

مصرف کنندگان برق AC در ایستگاه:روشنایی محوطه , اتاقهای فرمان, رله, باطریها و سایر اتاقهای موجوددر ایستگاه.
سیستم تهویه ایستگاه, وسایل برودتی و حرارتی, فن های خنک کنندۀ ترانسهای قدرت, پمپ آب, پریزها و کلیدها, شارژرهای 48و125 ولت DC , موتورهای سه فاز مربوط به تعویض تپ ترانسهای قدرت , روشنایی پانلهای اتاق فرمان و رله و مارث لینگها تغذیه تریپ دیوایس بریکرهای 33Kv Trip Device)) شارژرهای بی سیم دستی و چراغ های روشنایی اضطراری دستی, تغذیۀ بی سیم ثابت گویا و غیره.

شینه بندی یا: Bus bar Arrangment
باس بار یا شینه عبارت است از یک هادی به شکل لوله ای یا سیمی و یا تسمه ای که انرژی الکتریکی از نیروگاهها, ترانسفورماتورها و یا خطوط انتقال و از طریق آن به مراکز مصرف منتقل می شود بعبارت ساده تر شینه یک هادی است که بوسیلۀ انشعابات متعدد به منابع تولید و مراکز مصرف متصل است.
شینه بندی : نحوۀ ارتباط الکتریکی فیدرهای مختلف را به یک باس و به یکدیگر و ایجاد ساختار و اتصالات بین تجهیزات را شینه بندی گویند.

عوامل مؤثر در شینه بندی:• قابلیت اطمینان و تداوم سرویس دهی
• موقعیت پست در شبکه
• ولتاژ و ظرفیت پست
• اهمیت مصرف کننده
• وضعیت پست از نظر توسعۀ و تعمیردر حالت کار عادی شبکه Switching
انواع شینه بندی:1- سیستم بدون باسبار Without Busbor
2- سیستم تک شینه Busbar Single
3- شینه بندی اصلی و انتقالی Main & Transfer Busbar
4- شینه بندی دوبل( دو شین اصلی ) Duplicate Busbar
5- شینه بندی دوبل با دیسکانکت موازی
Duplicate Busbar with By pass Disconec

6- شینه بندی یک و نیم بریکری One & halfe Breaker System
7- شینه بندی دو بریکری Double Breaker System
8- شینه بندی حلقوی Ring Busbar System
9- شینه بندی ترکیبی Combined System
10- سیستم های شینه بندی با بیش از دو شین


1- سیستم بدون باسبار: without Busbar
این طرح اصولا بندرت و تنها در پست های کم اهمیت و یا موقتی استفاده می شود و دارای معایب زیر است:
- برای انجام تعمیرات روی هر یک از تجهیزات کل پست بی برق می شود.
- با بروز هر اتصال کوتاهی در روی خط و یا هر قسمت از مدارات داخل پست کل پست بدون برق خواهد شد.
- ضریب اطمینان بسیار کمی دارد.
- برای تغذیه های کوتاه مدت بکار می رود.
- امکان مانور روی تغذیه کننده ها وجود ندارد.
** تنها مزیت سیستم بدون باسبار حفاظت ساده و ارزان قیمت آن است.
2- سیستم تک شینه: Single Busbar
مزایا: هزینۀ کم
حفاظت و عملیات ساده
در این سیستم تمام انشعابات روی یک شین و توسط یک بریکر با یکدیگر ارتباط پیدا می کنند.
معایب:
• با اتصال کوتاه روی شین تمام پست بی برق می شود.
• در صورت تعمیرات روی یک انشعاب آن انشعاب بدون برق می شود.
• امکان توسعۀ ایستگاه بدون خاموشی کل ایستگاه وجود ندارد.
این نوع شینه بندی مناسب برای مصرف کننده هایی است که امکان تغذیه از ایستگاه دیگر را داشته باشند.

می توان برای برطرف کردن بعضی از معایب طرح فوق از بریکر ( Bus Section = Bus Tie)
و یا از دیسکانکت استفاده کرد. در صورتی که برای قطع طولی شین از دیسکانکت استفاده شده باشد برای قطع و وصل آن یک طرف شین بدون برق باشد ولی در صورت استفاده از بریکر می توان در هر شرایطی بریکر را باز و بسته نمود.

در صورت استفاده از بریکر باس شکن در صورت اتصالی روی هر فسمت از شین, همان قسمت بدون برق می شود و تداوم و سرویس دهی بهتری را دنبال خواهد داشت و بریکر باس شکن در حالت کار عادی ایستگاه بسته نگه داشته می شود.
3- شینه بندی اصلی و انتقالی: Main & Transfer Busbar
در صورت اتصال کوتاه روی شین تمام انشعابات بدون برق خواهد شد مگر اینکه از باس شکن استفاده نمائیم.
در حالت کار عادی سیستم تنها شین اصلی برقرار بوده و از شین فرعی استفاده نمی شود و بریکر کوپلر باز است. و بریکر باس کوپلر در هر زمان تنها می تواند جانشین یکی از بریکرهای خطوط و یا ترانس شود
در این سیستم از یک شین اصلی و از یک شین فرعی که ارتباط دو شین توسط یک بریکر موسوم به Bus Coupler امکان پذیر است, هر انشعاب از طریق بریکر به شین اصلی و از طریق دیسکانکت به شین فرعی وصل است. بریکر باس کوپلر در صورت اشکال در هر یک از بریکرها می تواند جایگزین آنها شود. پس هنگام جایگزینی باس کوپلر بجای هر یک از بریکرهای خط و یا ترانس, ابتدا باید دیسکانکتهای طرفین کوپلر را بست و بعدا بریکر کوپلر بسته شده و در نهایت سکسیونر متصل به شین فرعی بسته و بریکر خط یا ترانس را از مدار خارج می نمایند.
در صورتی که تعداد انشعابات از شین اصلی زیاد باشد گاهی شین اصلی و فرعی به دو یا چند بخش نیز تقسیم می گرددکه ارتباط بخش ها در شین اصلی معمولا از طریق بریکر ودر شین فرعی از طریق دیسکانکت انجام می شود باید توجه داشت که توسعۀ ایستگاه بدون خاموشی کامل آن امکان پذیر نیست.ولی در صورت استفاده از باس شکن می توان یک طرف آن را برای توسعه بدون برق کرد.
شین بدون خاموشی قابل تعمیر نیست ولی بریکرهای خط و یا ترانس بدون خاموشی خط و یا ترانس قابل تعمیرند.
در صورت استفاده از باس شکن, باس کوپلر برای دو طرف در نظر گرفته می شود و در صورت استفاده از باس شکن در شین فرعی, می توانیم دو بریکر را در آن واحد تعمیر نمائیم.
معمولاً این نوع شینه بندی تا سطح ولتاژ 132 Kv مورد استفاده قرار می گیرد.

4- شینه بندی دوبل( دوشین): Duplicate Busbar 
نقش بریکر کوپلر در این شینه بندی با بریکر کوپلر در شینه بندی اصلی و انتقالی متفاوت است.
می توان با استفاده کردن از دیسکانکت D.S بدون خاموشی از دو شین اصلی استفاده شود هر انشعاب دارای سه دیسکانکت است که دو دیسکانکت امکان اتصال از یک شین به شین دیگر به این صورت است که ابتدا دیسکانکتهای مربوط به کوپلر و بریکرکوپلر را بسته و پس دیسکانکتهای شین دوم را بسته و شین اول را باز می نمایند در صورتی که تعداد انشعابات زیاد باشد می توان از بریکر Bus section استفاده کرد که در اینصورت برای هر بخش از شین یک بریکر کوپلر مورد نیاز خواهد بود. در این سیستم می توان تعدادی از انشعابات را از یک شین و تعدادی دیگر را از شین دوم تغذیه کرده توسعه پست بدون برق کردن پست امکان پذیر است.

عیب اساسی:
تعمیر بریکر خط و یا ترانس, خاموشی انشعاب مربوطه را بدنبال خواهد داشت تا سطح ولتاژ 132 کیلوولت مورد استفاده قرار می گیرند.

5- سیستم شینه بندی با دو شین اصلی و دیسکانکتور موازی:
Duplicate Busbar With by pass Disconect
این سیستم در واقع ترکیبی از دو سیستم شینه بندی دوبل و اصلی انتقالی است. هر یک از دو شین می توانند در حالت عادی در مدار باشند و دیگری بعنوان درز و مورد استفاده قرار گیرد. در مواردی که در بریکر هر انشعاب نقصی وجود داشته باشد می توان یک مسیر موازی به کمک بریکر کوپلر ایجاد کرد و بدون خاموشی انشعاب مربوطه نسبت به رفع اشکال از بریکر معیوب اقدام کرد. بدین ترتیب مزیت های دوسیستم در یک سیستم جمع شده است. اما به لحاظ تعداد زیاد دیسکانکتها, کنترل و حفاظت کل سیستم پیچیده تر و نیز از نظر اقتصادی گرانتر خواهد بود.
این نوع شینه بندی نیز معمولا در پستهای با ولتاژ 132 Kv که دارای اهمیت زیادی باشند و گاهی در پسی های با سطح ولتاژ 230Kv نیز مورد استفاده قرار می گیرند

6- سیستم شینه بندی یک و نیم بریکری : One & half Breaker System
سیستم های شینه بندی تاکنون معرفی شده است بهنگام کار عادی پست همگی فقط دارای یک شین بر قرار هستند و شین دوم معمولا بصورت رزرو بوده و باری روی آن قرار ندارد. در چنین سیستم هایی چنانچه اتصال کوتاهی روی شین برقرار رخ دهد تمام بریکرهای تغذیه کننئه انشعابات توسط سیستم حفاظت باسبار تریپ خواهند خورد و کل پست و یا بخشی از آن برای مدتی بی برق خواهد شد در پست هایی با ولتاژ 230Kv و بالاتر که معمولا ایستگاهایی در یک منطقه قرار دارند بی برق شدن یک بخش از پست می تواند منجر به خاموشیهای گسترده ای هر چند کوتاه مدت گردد بخصوص در نواحی پر مصرف که دارای کارخانجات و مجتمع های صنعتی بزرگ باشد این مسئله بیشتر اهمیت خواهد داشت. لذا برای بالا بردن قابلیت اطمینان سیستم و پایداری شیکه از سیستم های شینه بندی گرانتر ولی مطمئن تری استفاده می شود که سیستم یک ونیم بریکری یکی از آنها ست.
در این نوع شینه بندی برای هر دو انشعاب سه بریکر وجود دارد( برای یک انشعاب یک ونیم بریکر هزینه شده است ). امکان مانور روی بریکرها و انشعابات زیاد است و هیچ انشعابی با معیوب شدن یک یریکر تغذیه کننده آن از مدار خارج نمی شود چون در هر لحظه دو مسیر تغذیه برای هر انشعاب وجود دارد. سیستم دارای دو شین اصلی بوده که در حالت عادی کارکرد هر دو برقرار بوده و کلیۀ بریکرها نیز در مدار می باشند. به این ترتیب در صورتی که روی هر یک از اتصال کوتاهی رخ دهد هیچ یک از انشعابات از مدار خارج نخواهد شد. توسعۀ ایستگاه بدون قطع هیچ یک از انشعابات امکان پذیر است.در این سیستم شینه بندی:
• تمام کلیدها در حالت عادی وصلند.
• در صورت اتصال کوتاه روی شین بریکرهای مربوطه به همان شین بدون برق خواهند شد.
• در صورت اتصالی روی هر انشعاب دو بریکر از مدار خارج خواهند شد.
• امکان تعمیر هر کدام از بریکرها و شین ها بدون قطع انرژی امکان پذیر است.
• توسعه پست براحتی امکان پذیر است.
تا سطح ولتاژهای 230kv و 400kv مورد استفاده دارند. و نقش عمده در این نوع شینه بندی بعهدۀ بریکرهاست.

 آثار وقوع خطا

آثار وقوع خطا به سه دسته تقسیم می نمایند:- بر اثر بروز خطا ممکن است واحدهای ژنراتور موجود در یک نیروگاه از حالت سنکرون خارج شده و باعث خروج آن از شبکۀ قدرت شود که این خود ممکن است باعث ناپایداری شبکه گردد. 
- خسارات شدید به تجهیزاتی که در آنها فالت ایجاد شده است بخصوص اتصال کوتاه که اثرات حرارتی و مکانیکی شدیدی دارد.
-خسارت و آسیبی که ممکن است به تجهیزات سالم در نزدیک محل بروز خطا وارد شود.
هدف از طراحی یک سیستم حفاظتی:- تامین شرایط مناسب جهت تداوم کار بدون وقفه سیستم قدرت که این مهم با تشخیص فالتهای سیستم در حداقل زمان ممکن و جدا کردن کمترین عنصر از سیستم قدرت بطوری که فالت بوجود آورده برطرف یا محدود گردد. تحقق خواهد یافت.
- رله گذاری حفاظتی باید اطلاعات مناسبی از نوع و محل وقوع فالت را ارائه دهد تا ضمن تسریع در کار تعمیرات لازم , بتوان با استفاده از این اطلاعات قابلیتهای سیستم حفاظتی را بهبود بخشید.
Fault : وقوع حالتهای غیر عادی در سیستمهای قدرت فالت نامیده می شود.
آنالیز فالتهای سیستم قدرت:انواع فالت Fault 
-  اتصال کوتاه 
- افزایش و کاهش ولتاژ از حد مجاز
- تغییر فرکانس
- بازگشت توان 
- عدم تعادل بار 
- کاهش امپدانس 
- اضافه جریان
-فالت های غیر الکتریکی
-دیفرنسیل( اختلاف)
از بین فالتهای فوق الذکر اتصال کوتاه از همه مهمتر است و اتصال کوتاه عبارت است از فالتی که موجب انحراف الکتریکی از مسیر اصلی آن شود که انواع اتصال کوتاه عبارتند از:
1- اتصال کوتاه سه فاز به هم Three Phase Clear Of Earth
2- اتصال کوتاه سه فاز و اتصال به زمین Three Phase to Earth
3- اتصال کوتاه دو فاز به یکدیگر Phase To Phase
4- اتصال کوتاه یک فاز با زمین Single Phase To earth
5- اتصال کوتاه دو فاز با یکدیگر و با زمین phase to phase to earth
6- اتصال کوتاه دو فاز با هم و فاز دیگر با زمین Phase to Phase Pluse
Single Phase to earth

علت وقوع فالت:
مهمترین دلایل وقوع فالت عبارتند از :
ضعف مقاومت عایقی, افزایش درجه حرارت بیش از حد مجاز, افزایش سطح ولتاژ و یا بطور کلی شرایط الکتریکی و یا مکانیکی که سیستم برای تحمل آن طرح شده است.

نحوۀ کنترل فالتهای سیستم قدرت:
جلوگیری از بروز فالت بوسیلۀ طراحی صحیح, انتخاب تجهیزات مناسب, تعمیر و نگهداری اجزاء و بهره برداری مناسب بطوریکه احتمال وقوع فالت به حداقل مقدار ممکن برسد بدیهی است که ملاحظات اقتصادی عامل محدود کننده ای در این روش می باشد.
 کاهش اثر فالت بوسیلۀ تجهیزات سیستم حفاظتی :با توجه به اینکه جلوگیری از بروز فالت بطور قطعی غیر ممکن است لزوم طرح سیستم حفاظتی که بتواند در صورت بروز فالت, آن را محدود و برطرف نموده و اثرات سوء آن را کاهش دهد لازم است.
پارامترهای تشخیص فالت: ۱- جریان, یکی از مهمترین پارامترهای تشخیص فالت است که بطرق زیر می تواند مورد استفاده قرار بگیرد:
-بر اثر بروز فالت مقدار دامنۀ جریان سیستم از مقدار نرمال بیشتر شده که این افزایش می تواند نشان دهندۀ وقوع فالت باشد. مثل فول شدن یک خط یا یک ترانس.
-در موقع بروز فالت( برخی فالتهای) تعادل بین جریانهای ورودی و خروجی دستگاه تحت حفاظت از حالت عادی خارج می شود لذا با مقایسۀ دائمی جریانهای ورودی و خروجی میتوان حالت عدم تعادل را بعنوان نشانه ای از فالت تلقی کرد. مثل حفاظت دیفرانسیل در ترانس, ژنراتور وباسبار.
-به هنگام بروز دستۀ دیگری از فالتها جریان از مسیر اصلی خود منحرف شده و این انحراف جریان از مسیر اصلی می تواند مشخصۀ خوبی برای تشخیص فالت باشد. مثل اتصال کوتاه که یک خط انتقال و یا یک شینه.
Ir+Is+It=0 در حالت عادی
که نشانه ای از بروز فالت است ( غیراز صفر = Ir+Is+It) در حالت غیر عادی
2- ولتاژ: با اندازه گیری دائم دامنه ولتاژ میتواند کاهش ولتاژ در لحظۀ بروز فالت و یا افزایش غیر مجاز آن را تشخیص داد.
Vr+Vs+Vt=0 در شرایط عادی
( غیر صفرVr+Vs+Vt=) در شرایط غیر عادی
3- امپدانس:
مقدار امپدانس دیده شده شبکه از یک نقطه مثلا پست در حالت کار عادی دارای مقدار معینی است که از رابطۀ z= v/i قابل محاسبه است در هنگام بروز فالت و اتصال کوتاه با کاهش ولتاژ و افزایش جریان امپدانس بشدت کاهش می یابد و در نتیجه می توان با مقایسۀ دائمی امپدانس فعلی با امپدانس رفرنس به وقوع فالت پی برد.
4- فرکانس: تغییر ناگهانی بار موجب تغییر فرکانس شده و هر تغییر فرکانس در شبکه نشان دهندۀ وقوع فالت است.
5- جهت توان:
در حالت کار عادی شبکه توان اکتیو در جهت معینی از طرف مولد به طرف مصرف کننده جاری است ولی در زمان بروز فالت بخصوص در شبکه های رینگ که تغذیه از دو سو می باشد جهت توان بطرف محل اتصالی تغییر می یابد یا در هنگام کار دو ژنراتور موازی در شرایط غیر عادی یکی از ژنراتورها بصورت موتور عمل کرده و باری برای ژنراتور دیگر محسوب می گردد که در این گونه موارد تغییر جهت نشانۀ بروز فالت است.
6- پارامترهای غیر الکتریکی:
در یک سیستم تحت حفاظت بروز فالت موجب تغییر پارامترهایی نظیر دما, فشار, حجم گاز, سطح روغن, تجزیۀ روغن, تصاعد گاز وغیره می گردد که با کنترل هر یک از این پارامترها می توان به وقوع فالت پی برد.
*عناصر یک سیستم حفاظتی عملکرد آنها:
1- ترانسدیوسرها یا مبدلها ) (C.T- P.T- C.V.T
2- سنسورها( رله ها)
3- مدار شکن( بریکرها)
در این سیستم ترانسدیوسرها وضعیت سیستم را حس کرده و آن را به کمیتی قابل استفاده و تشخیص برای سنسورها تبدیل می نماید و سنسورها نیز با دریافت پارامترهای سیستم از تراندیوسرها شرایط عادی را از غیر عادی تمیز می دهند. در شرایط عادی سیستم کنترل فعال است و در شرایط غیر عادی سیستم حفاظت فعال داشته و در این شرایط فرامین حفاظتی بر دستورات کنترل اولویت داشته و با صدور فرمان جهت بریکرها شرایط رفع عیب را فراهم می آورد و قسمتهای معیوب را از قسمتهای سالم جدا می کند. علاوه بر عناصر ذکر شده اجزای دیگری مانند فیوزها, مدارات ارتباطی بین و انتهای سیستم حفاظتی, مدارات تریپ سیستم DC در یک سیستم حفاظتی نقش دارند.

مشخصات و خصوصیات سیستم حفاظت:1- قابلیت اطمینان: Reliability
اعتماد و اطمینانی که به سیستم حفاظتی می توان داشت و بصورت زیر بیان می گردد: دفعاتی که سیستم عمل می کند
( ------------------------ = قابلیت اطمینان)
دفعاتی که سیستم باید عمل کند

مهمترین عوامل افزایش و کاهش Reliability یک سیستم حفاظت عبارتند از:
 -طراحی
- استفاده از تجهیزات مناسب و کافی
-نصب 
- بهره برداری
2- قابلیت انتخاب: Selectivity
خاصیتی از سیستم حفاظت که به موجب آن در موقع بروز فالت تنها قسمتهای معیوب از سیستم جدا شده و قسمتهای سالم به حالت عادی باقی بمانند. که خود بر دو نوع می باشد:
الف- سلکتیو مطلق: در صورتی که سیستم حفاظتی تنها نسبت به فالتهای زون خود حساس باشد آن را سلکتیو مطلق گویند.( مثل رلۀ دیفرنسیل, R.E.F )
ب- سلکتیو نسبی: در صورتی که سیستم حفاظتی علاوه بر زون خود نسبت به فالتهای زونهای دیگر نیز حساس باشد آن را سلکتیو نسبی گویند.( O/C و دیستانس)
3- تمایز- فرق گذاری Discrimination
یک سیستم حفاظتی مناسب باید بتواند شرایط عادی سیستم را از وضعیت غیر عادی آن بخوبی تشخیص دهد یا بعبارت دیگر بتواند حالتهای بروز فالت را از حداکثر تغییرات مجاز تشخیص دهد مثل جریان هجومی ترانسها قدرت, یا جریان راه اندازی موتورهای آسنکرون, نوسانات سیستم قدرت که در تمام حالات فوق سیستم حفاظت نباید فعال گردد.
4- پایداری ( Stability): سیستم با تریپهای غیر ضروری مواجه شده و اصطلاحا دارای پایداری باشد.
5- حساسیت: Sensitivity
حساسیت یک سیستم حفاظت مربوط به مقادیر لازم برای عملکرد آن است مثلا هر چه مقدار مینیمم جریان لازم برای عملکرد رله ای کمتر باشد آن رله ای حساس تر است.

6- سرعت: Speed
سرعت یکی از خصوصیات حفاظتی مناسب است و باید فالت حادث شده را در حداقل زمان ممکن بر طرف یا محدود سازد.
زمان عملکرد بریکر + زمان عملکرد رله = زمان حذف فالت

7- مناسب و کافی بودن: Adequateness
باید با توجه به پارامترهای زیر حفاظت کافی و مناسب را برای هر قیمت در نظر گرفت و نباید مسائل اقتصادی باعث حفاظت ناقص گردد:
- قدرت تجهیزات تحت حفاظت 
- محل تجهیزات تحت حفاظت 
- قیمت و اهمیت تجهیزات تحت حفاظت
مثلا حفاظت ترانسهای نیروگاه و ایستگاههای برق خیلی مهمتر و کاملتر از یک ترانس توزیع است.

ناحیۀ حفاظتی( زون حفاظتی): Zone of protection شبکۀ قدرت را به بخش هایی تقسیم کرده و برای هر یک از آنها طرحهای حفاظتی با توجه به خطایی که برای آن پیش می آید در نظر گرفته می شود که به هر یک از این بخش ها زونهای حفاظتی گفته می شود که این نواحی حفاظتی باید همپوشانی( Over Lap ) داشته باشند وهیچ نقطه ای از شبکه نباید بدون حفاظت باقی بماند.C.T ها طوری قرار می گیرند که بریکرها در محل تداخل دو منطقه قرار گیرند.

رلۀ حفاظتی:به دستگاهی گفته می شود که کمیت های الکتریکی مانند ولتاژ و جریان و یا غیر الکتریکی مانند درجه حرارت, سطح روغن و غیره را بعنوان ورودی دریافت داشته و در صورتی که این کمیات از محدودۀ عادی خود خارج شوند رله فعال شده و عملکرد مناسبی را انجام می دهد.

حفاظت اولیه:حفاظتی است که با وقوعFault در ناحیۀ حفاظتی مربوط در کوتاهترین زمان معین خطا را بر طرف نماید. که در صورتی که حفاظت اولیه دچار مشکل شود آنگاه حفاظت ثانویه Back Up با تاخیر زمان مشخصی وارد شده و خطا را بر طرف می نماید. معمولا سرعت عملکرد حفاظت اولیه بیشتر از حفاظت Back UP است.
دلایل پیش بینی حفاظت Back UP :- ممکن است بروز اشکال و یا نقصی در هر یک از عناصر سیستم حفاظت اصلی مانع عملکرد آن گردد.
-در زمانهای تست و یا تعمیرات که حفاظت اصلی از مدار خارج می شود سیستم بدون حفاظت نباشد.
 عواملی که باعث عمل نکردن سیستم حفاظت اصلی می شوند:- نرسیدن ولتاژ یا جریان صحیح به رله ها 
- عمل نکردن رله ها 
- بروز اشکال در مدارات تریپ از رله تا بریکر
- مدار قطع کننده یا مکانیزم کلید کار نکند
حفاظت های پشتیبان به سه دسته تقسیم می شوند:1- حفاظت پشتیبان محلی( موضعی) : local
2- حفاظت پشتیبان از راه دور : Remote
3- حفاظت پشتیبان مدار شکن( حفاظت نقص بریکر): Breaker Failure Protection (B.F.P)
-حفاظت محلی, مثل حفاظت یک خط با رلۀ دیستانس بعنوان حفاظت اصلی و حفاظت O/C یا E/F بعنوان Back UP و حفاظت از راه دور مثل رله های دیستانس بین دو ایستگاه برق.

B.F.P :این حفاظت در صورت عدم عملکرد مدار شکن( در حالیکه رله های حفاظتی مربوط فرمان قطع را صادر کرده اند) این مورد را تشخیص داده و پس از تاخیر زمانی مناسب فرمان قطع را به کلیۀ مدار شکن هایی که می توانندمدار شکن معیوب را تغذیۀ نماید ارسال می دارد.

حفاظت واحد( محدود) :-مرز تشخیص وجود دارد و محدودۀ عملکرد آن معلوم است.
- با تغییرات در شبکۀ قدرت محدودۀ آن و عملکرد آن تغییر پیدا نمی کند.
- قدرت تشخیص مطلق دارد.
- عموما زمان عملکرد پائینی دارند و نیاز به هماهنگی با سایر حفاظت ها را ندارند مثل R.E.Fو دیفرانسیل.


حفاظت غیر واحد:- مرز تشخیص و محدودۀ عملکرد معینی ندارند.
-با تغییر در شبکۀ قدرت محدودۀ عملکرد آن تغییر پیدا می نماید.
- قدرت تشخیص نسبی است. 
- نیاز به هماهنگی با سایر حفاظت ها را دارد, هم بعنوان حفاظت اصلی و هم Back UP استفاده می شود, مثل دیستانس و O/C .

تعاریف مقدماتی در رله های حفاظتی:1- کمیت مشخصۀ رله: کمیتی است که مقادیر آن مشخص کنندۀ شرایط عملکرد یا عدم عملکرد رله است. مثلا کمیت رلۀ جریان زیاد شدت جریان است.
2- کمیت یا کمیتهای محرک رله: کمیتهای الکتریکی مانند جریان و ولتاژ که به تنهایی و یا به صورت یک ترکیب باید به رله اعمال شود تا عملیات خود را که برای آن منظور طراحی شده است انجام شود. مثلا رلۀ جریانی کمیت محرکۀ آن جریان و رلۀ دیستانس کمیت محرکۀ آن ولتاژ و جریان است.
3- منحنی مشخصۀ رله‌: منحنی که بر اساس منحنی مشخصۀ رله ترسیم می گردد و مرز بین عملکرد و عدم عملکرد را معلوم می نماید.
4- تنظیم رله: آن مقدار از کمیت مشخصه که سبب می شود رله عمل کند که عمدتا بصورت ضریب و یا درصدی از کل جریان می باشد.
5- تحریک رله Pick UP : به تغییر وضعیت رله از حالت سکون به حالت عمل را گویند مثلا اگر رله ای روی Tap =2 تنظیم شده باشد در اینصورت Pick UP= 2.1 خواهد شد.
6- Drop Out = برگشت رله:
به تغییر وضعیت رله از حالت عمل به حالت سکون را گویند مثلا اگر رله ای روی Tap=2 تنظیم شده باشد در این صورت Drop out =1.85 می باشد.
7- نشان دهندۀ وضعیت رله: Flag
بواسطۀ آن که پس از وقوع خطا و رفع آن توسط رله, سیستم به وضعیت قبلی خود بر می گردد و این مراحل طی چند میلی ثانیه صورت می گردد برای تشخیص اینکه از بین رله های موجود کدام یک عملکرد داشته است از نشان دهنده (Flag) استفاده می شود که در رله های الکترومکانیکی نشان دهنده به صورت یک صفحۀ کوچک قرمز رنگ بوده که در هنگام عملکرد ظاهر می شود و در رله های میکروپروسسوری به صورت نشان دهنده هایی LED یا LCD می باشد.


رله فوق جریانی : Over Current relays اصول رله های فوق جریانی:
در این رله ها یک دیسک آلومینیومی می تواند در حوزۀ مغناطیسی یک فاصلۀ هوایی که عامل بوجودآورده این حوزه می تواند جریان و یا ولتاژ یا ترکیب دو تا باشد. عامل بوجود آورنده فلو جریانی است که در سیم پیچ A جاری می شود.
واحدهای تشخیص دهندۀ یک رلۀ یک رلۀ فوق جریانی:1- واحد آنی : در صورتی که جریان خیلی شدید روی شبکه حادث شود فرمان تریپ بصورت آنی صادر می شود و اساس کار بدین صورت است که وقتی جریان خیلی شدید باشد فلوی بوجود آمده در هسته باعث بوجود آمدن نیروی الکترومغناطیسی شده و در نتیجه سبب جذب اهرمی می گردد و جذب این اهرم باعث بسته شدن کنتاکت ودر نتیجه فرمان قطع صادر می شود این واحد بصورت عنصری از جریان تنظیمی بصورت X In است.
2- واحد جریانی : در صورتی که مقدار جریان ورودی به رله از میزان جریان تنظیمی واحد آنی کمتر ولی از مقدار جریان تنظیمی واحد جریانی بیشتر باشد این واحد پیک آپ کرده و باعث فعال شدن واحد جریانی می گردد.
3- واحد زمانی: پس از اینکه واحد جریانی پیک آپ کرد واحد زمانی فعال می شود و پس از سپری شدن زمان تنظیمی Time Dealy فرمان تریپ صادر می شود آنچه در واحد زمانی تنظیم می شود پارامتری است بنام T.M.S( ضریب تنظیم زمانی) که در رله های الکترومغناطیسی با تغییر فاصلۀ کنتاکتهای ثابت و متحرک و رله های الکترونیکی با تغییر یک المان مثل یک مقاومت صورت می گیرد.

انواع رله های جریان زیاد از لحاظ منحنی مغناطیسی:
۱-رلۀ اورکارنت با زمان ثابت:
رله هایی هستند که بر اساس زمان ثابت و معینی تنظیم می شوند و با تغییر جریان چه مثلا دو آمپر و چه جریان فالت در همان زمان عمل می نمایند. اگر زمان عملکرد رله ها از مصرف کننده بطرف تولید کننده زیاد باشد مثلا اگر فالتی در نقطۀ نزدیک به منبع قدرت مثلا ترانس یا ژنراتور با زمان نسبتا زیادی عمل می نماید که باعث صدمه دیدن منبع قدرت می گردد.
2- راه های زمان معکوس:
زمان عملکرد این رله ها با جریان عبوری از رله نسبت عکس دارد بعبارت دیگر هر چه جریان خطا بیشتر باشد زمان عملکرد رله کمتر است مثلا اگر اتصال کوتاه در نقطۀ دورتر به ازای جریانی رخ دهد زمان عملکرد آن زیادی می باشد. حال اگر محل اتصال به نزدیکتر منتقل شود از رلۀ نزدیک به محل اتصال جریان زیادی عبور می کند که زمان عملکرد آن زمان بسیار کمی است. نتیجه اینکه به ازای جریانهای نزدیک منبع قدرت عملکرد رله بهتر و سریعتر است.

 انواع رله های فوق جریانی از لحاظ منحنی مشخصۀ معکوس:
1- معکوس زمانی 
2- خیلی معکوس زمانی 
3- فوق العاده معکوس زمانی 

روشهای حفاظتی جریان زیاد:
1- سه فاز: 3Phase
2- سه فاز + ارت فالت: 3Phase + Earth fault
3- دو فاز + ارت فالت:

ترانسفورمر های ولتاژ PT - CVT

 

ترانسفورمر های ولتاژ PT - CVT 

 

ترانسفورماتورهای ولتاژ تجهیزاتی هستند که ولتاژ با دامنه بزرگ سمت اولیه فشار قوی را به منظور استفاده در دستگاه­های فشار ضعیف به مقادیر کوچک تبدیل می­کنندکه مقدار ولتاژ ثانویه آنها ۱۰۰تا ۱۱۰ ولت فاز به فاز و یا ۶۳.۵ ولت تکفاز می باشد. ترانسفورماتورهای ولتاژ جهت دستگاه­های اندازه­گیری، حفاظت، دستگاه­های ثبات و نشان­دهنده، سیستم AVR و سیستم سنکرونایزینگ و … مورد استفاده می­باشند که استاندارد IEC 186 مربوط به ترانسفورماتورهای ولتاژ می­باشد .

ترانسفورماتورهای ولتاژ از نظر عایقی به انواع زیر تقسیم می­شود:

1- ترانسفورماتورهای ولتاژ با عایقی رزینی

2- ترانسفورماتورهای ولتاژ با عایق روغنی

3-ترانسفورماتورهای ولتاژ با عایق SF6

ترانسفورماتورهای ولتاژ با عایقی رزینی معمولاً تا سطح ولتاژ 36 کیلوولت رایج می­باشند و در مناطق سرپوشیده (INDOOR) با توجه به آتش سوزی­های احتمالی و ایمنی بیشتر نسبت به خطرات، مورد استفاده قرار می گیرند.در ولتاژهای بالاتر ترانسفورماتورهای ولتاژ با عایق روغنی مورد استفاده قرار می گیرند. ترانسفورماتورهای ولتاژ SF6 نوع جدیدتری هستند لکن در حال حاضر استفاده چندانی در پستهای فشارقوی ندارند.

نوع 3 فاز ترانسفورماتورهای ولتاژ تا سطح ولتاژ 36 کیلوولت مرسوم است. ولی برای ولتاژهای بالاتر، ترانسفوماتورهای ولتاژ به صورت تکفاز ساخته می­شوند که نقطه ستاره آنها توسط کابلهای ارتباطی فیمابین فازهای مختلف ترانسفورماتور ولتاژ ایجاد می­گردد.

اطلاعات مورد نیاز برای انتخاب ترانسفورماتور ولتاژ

مشخصات محیطی و شرایط اقلیمی محل نصب:

1- ارتفاع محل نصب از دریا

2- حداکثر درجه حرارت مطلق هوای محیط

3- حداقل درجه حرارت مطلق محیط

4- سرعت باد

5- میزان رطوبت نسبی

6- شتاب زلزله

7- ضخامت یخ

8- میزان آلودگی

مشخصات ساختاری ترانسفوماتور ولتاژ :

1- نوع ترانسفورماتور ولتاژ از نظر سیستم تبدیل ولتاژ

2- نوع ترانسفورماتور ولتاژ از نظر نوع عایق بندی

3- فاصله خزشی که همان مسیر قوس بر روی مقره می­باشد و حداقل این مقدار به آلودگی محیط بستگی دارد و مطابق استاندارد IEC 186، نسبت فاصله خزشی به فاصله قوس (ARCING DISTANCE) نباید از 5/3 کمتر باشد.

4- استقامت مکانیکی مقره و ترمینال­های فشار قوی

اساس ساختمانPT شبیه ترانسفورماتورقدرت می باشدکه دارای یک سر اولیه می باشد که به ولتاژ فشار قوی متصل است وسرهای ثانویه آن که با نسبت تبدیل مشخصی کاهش ولتاژ پیدا می کند جهت استفاده ازدستگاههای اندازه گیری مانند ولتمترها،کانترها،واتمترها وهمچنین استفاده ازسیستم های حفاظتی مانند رله های حفاظتی بکار برده می شود. بنابراین ترانس ولتاژ برای نمونه گیری از ولتاژ بکار می رود. ازPTها در ابتدا و انتهای پست و همچنین در کنار ترانسفورماتور قدرت و در بعضی خطوط استفاده می شود. در ضمن PT بطور موازی در مدار قرار می گیرد. 

ترانس  ولتاژ  خازنی  CVT 

در ولتاژهای بالاتر از 66  KV به جای PT ازCVT  استفاده می شود.CVT از یک سر اولیه که به شبکه فشار قوی متصل است بطوریکه در مدار آن از یک سری خازنهای سری استفاده شده است برای اینکه در ثانویه ولتاژ را کاهش دهند تشکیل شده است. دلیل استفاده از این خازنها ، پایین آوردن عایق بندی و کاهش حجم PT و در نتیجه در نظر گرفتن هزینه های اقتصادی آن می باشد.

از CVT فقط در ابتدا و انتهای خط استفاده می شود و بطور موازی در مدار قرار داده می شود. از CVT برای گرفتن امواج مخابراتی LINE TRAP و فرستادن آن به  به PLC استفاده می شود.

 ساختمان CVT

C1 ظرفیت خازنی اولیه
C2ظرفیت خازنی ثانویه
CVD مقسم ولتاژ خازنی
 سیم پیچ گذردهندۀ فراکانس های بالا
F فیوز
G شکاف جرقه فرکانس بالا
Gt اتصال زمین
H گرم کننده
Lk راکتور جبرانی
MU دستگاه مغناطیسی
SHF سوئیچ زمین کردن فرکانس بالا
T جعبۀ اتصالات

CT ها یا ترانسفورمرهای جریان

Current Transformer )CT)

 

 

به دلیل بالا بودن سطح جریان و ولتاژ در شبكه های انتقال نیرو و نیاز به نمونه برداری از جریان و ولتاژ برای مباحثی چون حفاظت و اندازه گیری نیاز به وسیله‌های داریم به نام ترانسفورماتور جریان و ترابسفورماتور ولتاژ كه دو عمل را برای ما انجام می دهد.الف - جریانهای بالا را به جریانهای پایین (5A و یا 1A) تبدیل می كند .ب - باعث ایزوله شدن شبكه های فشار قوی از سیستمهای اندازه گیری و حفاظت باشد ضمناً لازم به ذكر است كه CT در مدار فشار قوی بصورت سری در مدار قرار می گیرد .

انواع ترانس جریان:

1) CT های هسته پایین
2) CT های هسته بالا
3) نوع بوشینگی
4) نوع قالبی یا رزینی

الف) ترانسهای جریان هسته پائین:

 

در این نوع ترانس، هادی اولیه در داخل یک بوشینگ به شکل "U" قرار دارد، بطوریکه قسمت پایین "U" در داخل یک تانک قرار میگیرد و در این حالت اطراف هادی اولیه بوسیله کاغذ عایق شده و در روغن غوطه‌ور می‌باشد در این حالت مخزن فلزی از نظر الکتریکی محافظت میشود . سیم پیچی‌های ثانویه بصورت حلقه، هادی اولیه را در بر می‌گیرند. در این طرح طول اولیه نسبتا" زیاد بوده و عبور جریان باعث گرم شدن ترانس جریان می‌گردد . استفاده از این نوع ترانس های جریان بیشتر در مواقعی است که چندین هسته و نیز اتصالات متعدد در اولیه برای دسترسی به نسبتهای مختلف جریان لازم باشد. در این ترانسها ترکیب روغن به همراه دانه های ریز کوارتز خالص است که منجر به حد اقل شدن ابعاد ترانس میشود . محفظه روغن کاملاً آب بندی است و نیاز به باز بینی و نگهداری ندارد. باید در نظر داشته باشیم كه در مكانهای زلزله خیز از نوع كر پایین معمولاً استفاده می شود (بعلت تعادل بیشتر فیزیكی در اثر تكان خوردن زمین در زمان وقوق زلزله)

ب ) ترانسهای جریان هسته بالا :

در این نوع ترانسها مسیر طی شده در اولیه بسیار کوتاه میشود . هادی اولیه از داخل یک حلقه عبور کرده و سیم پیچ ثانویه دور هسته حلقوی پیچیده شده است . که ثانویه آن در قسمت بالا بوده و به نام "Top Core " و یا "Inverted" مشهور می‌باشند. کلیه سیم پیچ ها در داخل عایقی از روغن قرار دارد و سرهای ثانویه بوسیله سیم های عایق شده از داخل یک لوله به جعبه ترمینال هدایت میشود. جهت ایجاد عایق کافی بین ثانویه و اولیه در اطراف سیم پیچ ثانویه تعداد زیادی دور کاغذ که با توجه به ولتاژ ترانسفورماتورها تعیین می‌گردد، پیچیده می‌شود و فضای خالی بین کاغذ و اولیه نیز توسط روغن احاطه می‌شود. در ولتاژهای بالا ممکن است که سیم پیچ ثانویه در یک قالب آلومینیومی جاسازی شود. در هر دو حالت فوق بایستی سعی شود که به هیچ عنوان هوا و یا ذرات دیگر به داخل محفظه ترانسفورماتورهای جریان نفوذ ننموده و از طرف دیگر امکان انبساط و انقباض روغن در اثر تغییر درجه حرارت نیز وجود داشته باشد، لذا در بالای ترانسفورماتورها بایستی فضای خالی به وجود آورد که به منظور ایزوله نمودن از هوا، از فولاد یا تفلون و یا دیافراگم‌های لاستیکی (ممبران) استفاده می‌شود که در اثر انبساط و انقباض روغن بالا و پایین می‌روند. در بعضی از طرح‌ها نیز محفظه بالای روغن را از گاز نیتروژن پر می‌کنند.

ج ) ترانس های جریان بوشینگی :
در بعضی از دستگاه‌ها نظیر کلیدهایی از نوع "Dead Tank Type" و یا ترانسفورماتورهای قدرت و راکتورها جهت صرفه‌جویی می‌توان ثانویه یک ترانس جریان را در داخل بوشینگ دستگاه‌ها قرار داده، بطوریکه اولیه آن با اولیه دستگاه مشترک باشد. این نوع ترانس را ترانسفورماتورهای جریان از نوع بوشینگی می‌نامند. در ولتاژهای پایین نیز ممکن است از رزین به عنوان ماده جامد عایقی استفاده نمود که این نوع ترانسفورماتورهای جریان تا ولتاژ 63 کیلو‌ولت کاربرد بیشتری دارند و در حال حاضر سازندگان مختلفی سعی می‌نمایند که این طرح را برای ولتاژهای بالاتر نیز مورد استفاده قرار دهند.

د ) ترانس جریان نوع قالبی یا رزینی:
از این نوعCT ها بیشتر در مناطق گرمسیری و به منظور جلو گیری از نفوذ رطوبت و گرد و خاك به داخل CT ‌ استفاده می شودو تا سطح ولتاژ 63 كیلو ولت و جریان 1200 آمپر بیشتر طراحی نشده اند.
این ترانسها بمنظور جداسازی مدارهای حفاظتی واندازه گیری از مدار فشار قوی و تبدیل مقادیر جریان یا ولتاژ به میزان مورد نظر بکار میروند . این نوع ترانسها قابل نصب در تابلوهای فشار متوسط است . عایق این نوع ترانسها از نوع اپوکسی رزین است که تحت خلا ریخته گری میشود و با خواص عایقی و مکانیکی مناسب ساخته میشود

ساختمان ترانس جریان :
1) تشكیل شده از یك سیم پیچ اولیه
2) سیم پیچ ثانویه
3) هسته (CORE)
4) ماده ایزوله كننده
5) مقره خارجی و بیرونی
6) ترمینالهای فشار قوی
7) ترمینالهای فشار ضعیف
CT ها از نظر ساختمان به دو نوع كربالا و كرپایین تقسیم می‌شود كه نسبت به مكان و نوع موجود استفاده می‌شود در نوع كربالا ، هسته ترانس جریان در بالا قرار دارد و در نوع كرپایین كه امروز ، رایجتر می‌باشد هسته ترانس جریان در پایین قرار دارد .
كاربرد CT ها :
از CT ها به دو منظور استفاده می‌شود :
1) برای مقاصد اندازه گیری
2) برای مقاصد حفاظت شبكه
در نوع اول خروجی ترانس جریان به دستگاههای اندازه گیری آمپرمتر ، مگاواتمتر ، مگاوارمتر ، كنتور اكتیو و راكتیو وصل می‌شود . ترانس های جریان با هسته اندازه گیری وظیفه دارند كه در حدود جریان نامی و عادی شبكه از دقت لازم برخوردار باشند. و این نوع هسته ها باید در جریان های اتصالی كوتاه به اشباع رفته و مانع از ازدیاد جریان در ثانویه و در نتیجه مانع سوختن و صدمه دیدن دستگاه های اندازه گیری در طرف ثانویه شوند.در حالت دوم خروجی ترانس جریان به رله‌های حفاظتی كه كمیت جریان را نیاز دارند متصل می شوند مانند رله اضافه جریان ، رله اتصال زمین و رله‌های دیستانس . ترانس های جریان با هسته حفاظتی :
باید در جریانهای اتصال كوتاه هم بتوانند دقت لازم را داشته و دیرتر به اشباع رفته تا بتوانند متناسب با افزایش جریان در اولیه ، آن را در ثانویه ظاهر كرده و با تشخیص این اضافه جریان در ثانویه توسط رله های حفاظتی فرمان قطع یا تریپ به كلیدهای مربوطه داده تا قسمتهای اتصالی شده و معیوب از شبكه جدا شوند.به طور کلی می توان گفت با توجه به كابردهای مختلف CT معمولاً چندین كر (هسته) در ترانسهای جریان تعبیه می‌شود كه هر كدام با توجه به نوع كاربرد و خصوصیات خاص خود را دارد . مثلاً زمانیكه اتصالی در شبكه اتفاق می افتد جریان زیادی از اولیه CT عبور می نماید اگر قرار باشد همان جریان به نسبت ، نسبت تبدیل CT در ثانویه ظاهر شود ، جریان نسبتاً زیادی در ثانویه خواهیم داشت كه این امر باعث صدمه زدن به دستگاههای اندازه گیری می‌شود . بنابراین باید از هسته هایی استفاده شود كه دارای نقطه اشباع پایین باشد كه هنگام بروز اتصالی در شبكه ، جریان سیم پیچ اولیه در ثانویه القاء نشود (اشباء زمانی است كه هسته خاصیت خود را جهت كامل كردن مدار مغناطیسی از دست می دهد یعنی همه گشتاورهای مغناطیسی هسته فرومغناطیس همجهت شده و با افزایش جریان فلو (شار) ثابت میماند ) بالعكس در مورد دستگاههای حفاظتی در هنگام اتصالی در شبكه جریان ثانویه باید یك نسبت تقریباً خطی با جریان اولیه داشته باشد به همین دلیل از هسته هایی استفاده می‌شود كه دارای نقطه اشباء بالایی داشته باشند در عمل معمولاً از 2 ، 3 و یا 4 هسته در ترانسهای جریان استفاده می‌شود كه به هسته های حفاظتی و اندازه گیری تقسیم می شوند. كلاس دقت CT ها :

میزان خطای CT ها با توجه به كلاس دقت آنها مشخص می گردد. كلاس دقت CT برای هسته اندازه گیری و حفاظتی به دو صورت مختلف بیان می گردد. مشخصه های یك ترانس جریان :
1- نسبت تبدیل CT بطور مثال 1000-500/5 یا 1000-500/12
2- توان خروجی یا بردن بر حسب VA
3- كلاس دقت
4- كلاس عایقی

بعضی ویژگیها که در ساختمان ونصب ترانس جریان باید رعایت گردد :
ترانسفورماتورهای جریان باید از نوع روغنی و خود خنك شونده بوده و دارای عایق‌بندی مناسبی باشند (در سطح ولتاژ 63 كیلوولت ترانسفورماتورهای جریان از نوع رزینی نیز می‌تواند استفاده شود). ترانسفورماتورهای جریان باید برای نصب در فضای آزاد و برروی پایه نگهدارنده مناسب باشند.خروجی هر یك از ترانسفورماتورهای جریان باید برای عملكرد صحیح وسائل حفاظتی و اندازه‌گیری در محدوده مورد نیاز بار وشرایط خطای مشخص شده مناسب باشد.نسبت تبدیل های متفاوت ترانسفورماتور جریان، حتی الامكان به وسیله سرهای مختلف از ثانویه آن گرفته شود. ترانسفورماتورهای جریان نوع روغنی باید به تسهیلات زیر مجهز باشند:
- نشاندهنده سطح روغن
- دریچه پركردن روغن
- شیر تخلیه
- درپوش تخلیه
- تسهیلات لازم جهت بلند كردن ترانسفورماتور كامل پرشده با روغن
قسمت فلزی پایین ترانسفورماتور جریان باید به دو ترمینال زمین در دو سمت مقابل هم مجهز باشد به‌طوری كه بتوان هادی مسی با اندازه مناسب را به آن وصل نمود. اتصال زمین باید آنچنان باشد كه ناخواسته قطع نگردد.برای برقراركردن اتصالات اولیه و ثانویه آرایش تأیید شده‌ای باید درنظرگرفته‌شود.كلیه قطعاتی كه درمعرض خوردگی می‌باشند باید از جنس مقاوم در برابر خوردگی، یا به صورت گالوانیزه گرم ساخته شوند.دسته‌ها و آویزهای مخصوص حمل و نقل و جابجایی ترانسفورماتور جریان بایستی به طور محكم به بدنه ترانسفورماتور متصل شوند.
ترانسفورماتورهای جریان، باید به یك جعبه ترمینال ثانویه با سوراخها و گلندهای كابل كافی جهت اتصال كابلها مجهز باشد. جعبه ترمینال باید دارای فضای كافی برای انجام اتصال سیمهای ارتباطی مورد نیاز و اتصال‌كوتاه كردن ترمینال‌‌های ثانویه ترانسفورماتور به‌طور آسان باشد. جعبه ترمینال می‌بایستی دارای درجه حفاظت IP54 باشد و درهنگام كار ترانسفورماتور قابل دسترسی بوده و نیز به حفاظ باران، سوراخهای تنفس پوشیده‌شده با تور و در صورت لزوم به گرمكن‌های ضد تقطیر كنترل شده با ترموستات مجهز باشد. جعبه ترمینال همچنین باید به یك ترمینال زمین جهت زمین كردن سیم‌پیچهای ثانویه و حفاظ كابلها مجهز باشد (این عمل می‌تواند توسط یك میلة مسی انجام شود). كلیه پیچها و عناصر اتصال‌دهنده باید از فلز مقاوم در برابر خوردگی ساخته شده باشند.
برای هر سه ترانسفورماتورجریان باید یك جعبه ترمینال مادر در نزدیكی استراكچر فاز میانی با درجه حفاظت IP54 تهیه شود تا اتصالات بین فازها در آن انجام گیرد. حداكثر فاصله باید بین گروه‌های سیم‌پیچی مختلف درنظر گرفته‌شود. احتیاطات لازم باید درنظر گرفته‌شود تا از توزیع یكنواخت فشارالكتریكی در سرتاسر عایق اطمینان حاصل گردد. پس از طی فرآیند ساخت ، عایق باید تماماً از رطوبت و هوا عاری شود. جزئیات روش‌های پیشنهادی برای عملیات خشك‌كردن و پركردن ترانسفورماتور و زمان خشك كردن، درجه خلاء و غیره بایستی اعلام گردد.
هر ترانسفورماتورجریان باید با روغن با مشخصات استاندارد IEC شماره 60296 پرشود. هر هسته ترانسفورماتورجریان باید از نظر الكتریكی از كلیه سیم‌پیچها جدا باشد. پیش‌بینی‌های لازم به جهت جلوگیری از وارد آمدن فشارهای مكانیكی و حرارتی بر اثر اتصال كوتاه بروی سیم‌پیچ اولیه بایستی انجام شود.ترانسفورماتورهای جریان می‌توانند دارای اولیه به شكل میله‌ای، یك یا چند دور باشند. ترانسفورماتورهای جریان روغنی بایستی كاملاً آب‌بندی شده بوده و مجهز به وسیله انبساط باشند كه این ساختار در مورد ترانسفورماتورهای جریان هسته بالا پذیرفته نمی‌باشد.عایق داخلی باید به‌ طور دائم و رضایت‌بخش در مقابل نفوذ رطوبت حفاظت شد‌ه ‌باشد. وسائل آب‌بندی مربوطه باید در برابر نورخورشید، هواو آب مقاوم باشد.اتصال مقره چینی به قسمتهای فلزی بایستی بگونه‌ای باشد كه اطمینان حاصل شود كه در شرایط بارگذاری خصوصاً در شرایط گذرا نشتی روغن اتفاق نخواهد افتاد.در لحظات اول وقوع اتصال كوتاه، هسته‌های حفاظتی ترانسفورماتورهای جریان باید به درستی عمل انتقال را انجام دهند.آنها باید خطاهای سه فاز با وصل مجدد سرعت بالا را دنبال نموده و در زمان ایجاد حداكثر سطح خطا و جریان DC مربوط به آن به اشباع نروند. ولتاژ ایجاد شده در هسته در اثر وقوع خطا یا در هنگام پدیده‌های گذرا در سیستم باید به حد كافی از ولتاژ اشباع ترانسفورماتورجریان پایین ‌تر باشد تا پاسخ گذاری رضایت بخشی حاصل شود.
یك شیلد الكترواستاتیكی باید بین اولیه و ثانویه ترانسفورماتورجریان تهیه گردد تا از ورود جریانهای بالا به ثانویه و رله‌ها جلوگیری نماید. ترمینالهای ثانویه باید به نحوی قرارگیرد كه در حالت برقدار بودن ترانسفورماتورجریان، دسترسی به آن میسر باشد.ترمینالهایی از سیم‌پیچ ثانویه كه مورد استفاده قرار نمی‌گیرد بایستی زمین شوند.استقامت مكانیكی پیچهای ترمینال ثانویه باید به اندازه مناسب باشد. كلیه پیچ‌های ترمینالها باید مجهز به واشر فنری باشند.جزئیات هر آرایش و یا ساختمان خاص سیم‌پیچ‌ها كه برای اصلاح دقت ویا به هر دلیل دیگر در نظرگرفته شده است باید در مدارك نشان داده شود. برای ترانسفورماتورهای جریان با چندین نسبت تبدیل باید برچسب‌هایی تهیه شود تا اتصالات لازم برای كلیه نسبت تبدیل‌ها را نشان دهد. این اتصالات همچنین باید در تمامی دیاگرام‌های اتصالات نشان داده شود.
ترانسفورماتورهای جریان باید از نظر مكانیكی طوری طراحی شوند كه در مقابل فشارهای ناشی از بار یخ، نیروی باد، نیروهای كششی روی ترمینال های فشارقوی، همینطور نیروهای ناشی از اتصال كوتاه و زلزله كه در این متن مشخصات آمده است مقاوم باشند.مقره چینی باید بر طبق استاندارهای IEC مربوطه ساخته و آزمایش شوند و با نیازمندیهای ترانسفورماتورهای جریان مطابقت داشته‌ باشد.هنگامی كه ترانسفورماتورجریان دارای چندین دور در اولیه یا از نوع هسته پایین باشد، سیم‌پیچی اولیه بایستی در صورت لزوم توسط برق‌گیر محافظت شود. مشخصه‌های حفاظتی برق‌گیر باید هماهنگ با عایق موجود بین بخش‌های اولیه باشد

HSE:Health-Safety-Environment

 

HSE:Health-Safety-Environment

 

HSE اصطلاحی است که در صنعت بسیار با آن روبرو هستیم که معادل فارسی آن ایمنی بهداشت محیط زیست می باشد . 

امروزه به علت رشد افزون جمعیت و مصرف بیش از اندازه و به وجود آمدن صنایع بزرگ ، استفاده ازانواع ماشین آلات ، تجهیزات ، فرآیندها ، موادشیمیایی و ... امری گریز ناپذیر شده است . صنعتی شدن و تولید فزاینده ،مخاطرات گوناگونی را برای نیروی کار به ارمغان آورده و موجب شده نیروی کار در معرض عوامل زیان آور بسیار قرار گیرد ،عواملی که  جدایی ناپذیر صنعت و تولید به شمار می آیند و همواره تندرستی نیروی کار را تهدید می کنند . نیروی کاری هر کشور به ویژه کشورهای در حال توسعه بخشی پراهمیت از سرمایه ملی دانسته شده و از پایه های توسعه اقتصادی واجتماعی انگاشته می شود . از این رو حفاظت از تندرستی نیروی کار و بحث از محیط کار از اهمیتی شایان توجه برخورداراست . بی گمان اقتصادی شکوفا و صنعتی خودکفا بدون داشتن نیروی کار سالم و تندرست امکان پذیر نخواهد بود.به این ترتیب نظام علمی نوینی بنام " بهداشت حرفه ای "رو به تکامل گذاشت . امروزه این علم تمام مسائل گوناگون بهداشت شغلی را در تمامی مشاغل دربرمی گیرد و در بهداشت حرفه ای معمولاً اهداف دراز مدت مورد توجه بوده و بر ای دست به این اهداف همکاری کلیه مسئولین و کارگران را می طلبد. به عبارتی بهداشت حرفه ای یک کار گروهی است.

تعریف بهداشت حرفه ای :

بهداشت حرفه ای علمی است که با مسائل بهداشت محیط کار و سلامت افرادی که به کار گمارده می شوند

سروکار دارد.

اهداف بهداشت حرفه ای :

بر طبق نظر کمیته مشترک بهداشت جهانی(ILO) و سازمان بین المللی کار ( WHO) اهداف بهداشت حرفه ای  عبارتند از :

الف – تأمین ، حفظ و ارتقاء سطح سلامت جسمانی ، روانی و اجتماعی کارکنان در هر شغلی که هستند.

ب – پیشگیری از بیماریها و حوادث ناشی از کار.

ج – انتخاب کارگر یا کارمند برای محیط و شغلی که از نظر جسمانی و روانی توانایی انجام آن را دارد و یا به طور اختصاصی تطبیق کار با انسان و یا در صورت عدم امکان تطبیق انسان با کار .

 

 

رله ها

 

 

 

رله ها

 

 

 

حفاظت تجهيزات و دستگاه هاي سيستم قدرت در مقابل عيوب و اتصاليها ، به وسيله كليد قدرت انجام مي گيرد. قبل از اينكه كليد قدرت بتواند باز شود ، سيم پيچي عمل كنندة آن بايد تغذيه شود اين تغذيه به وسيله رله هاي حفاظتي انجام مي پذيرد . رله به دستگاهي گفته مي شود كه در اثر تغيير كميت الكتريكي مانند ولتاژ و جريان و يا كميت فيزيكي مثل درجه حرارت و حركت روغن ( در رله بوخهولس ) تحريك شده و باعث به كار افتادن دستگاههاي ديگر و نهايتاً قطع مدار به وسيله كليد قدرت ( در سيستم توليد و انتقال و توزيع ) يا دژنكتور مي گردد .

بنابراين به وسيله رله : محل وقوع عيب از شبكه جدا سازي شده باعث مي شود كه ساير قسمتهاي سالم شبكه همچنان به كار خود ادامه دهند و تا جایی که ممکن است پايداري و ثبات شبكه به همان حالت قبلي محفوظ بماند .
 تجهيزات و دستگاهها در مقابل عيوب و اتصالي ها محافظت شده و ميزان خسارات وارده به آنها محدود گردد . لازم به ذکر است که تجهیزات قدرت نهایتا می توانند ۱ ثانیه جریان خطا را از خود عبور دهند بدون آنکه آسیبی ببینند .

عوامل  به وجود آمدن خطا ها و تأثيرات آن:

به دو علت زير خطا هامي توانند به وجود آيند :

الف – عوامل داخلي

عوامل داخلي كه باعث خراب شدن و از بين رفتن دستگاهها يا خطوط انتقال و توزيع مي شود عبارتند از :

فاسد شدن قسمتهاي عايق در يك مولد ، ترانسفورماتور ، خط ، كابل و غيره . اين ضايعات و امكانات ممكن است مربوط به عمر عايق ، عدم تنظيم صحيح ، عدم ساخت صحيح و يا عدم نصب صحيح عايق باشد .

ب – عوامل خارجي

عوامل خارجي شامل موارد زيادي است از آن جمله صاعقه ، اضافه بار كه باعث به وجود آمدن حرارت شود ، برف و باران ، باد و طوفان ، شاخة درختها ، حيوانات و پرندگان ، سقوط اشياء اشتباه در عمليات و خسارتهايي كه يه وسيله مردم وارد مي شود و غيره . وقتي كه يك خطا در مداري رخ دهد ، جريان افزايش يافته و ولتاژ ( اختلاف پتانسيل ) نقصان پيدا مي كند افزايش جريان موجب افزایش حرارت شده كه ممكن است منجر به آتش سوزي يا انفجار شود . اگر اتصالي به صورت جرقه باشد ممكن است خسارت زيادي به بار آورد . براي مثال اگر جرقه اي بر روي خط انتقال نيرو به وجود آمده و سريعاً بر طرف نشود خط را سوزانده و باعث پاره شدن آن خواهد شد و نتيجه سبب قطع برق براي مدت طولاني خواهد شد . لازم به ذکر است از مدار خارج شدن یک خط انتقال موجب خاموشی سراسری در کل شبکه مثلا یک کشور میشود که به این پدیده Black out می گوییم.نقصان ولتاژ كه در اثر يك اتصالي به وجود آيد   مي آيد براي تجهیزات الكتريكي بسيار زيان آور است و اگر اين ولتاژ ضعيف براي چند ثانيه ايي ادامه داشته باشد ، موتورهاي مشتركين از كار باز ايستاده ، دوران مولدهاي برق نامنظم و نا مرتب خواهد شد پس در صورت وقوع جريان شديد و ولتاژ ضعيف به سبب اتصالي در مدار مي بايست به فوريت اتصالي كشف و برطرف گردد و جريان ولتاژ به حالت عادي باز گردانده شود.

انواع خطا :در حالت کلی ۱۱ نوع خطا داریم که عبارتند از :

فاز به زمین - دوفاز - سه فاز - دوفاز به زمین - سه فاز به زمین و ...
الف- اتصال فاز به زمين و فاز به فاز
گرچه اتصالي درسيستم سه فاز مربوط به فازها است ولي بيشتر مربوط به وصل نبودن سيم زمين    مي باشد جريان دريك اتصالي بين فاز به زمين كمتر از جريان در يك اتصالي فاز به فاز است و اين امر به علت مقاومت بيشتر زمين است به همين جهت در بيشتر موارد رله هاي جدا گانه ايي براي اتصاليهاي فاز به زمين و فاز به فاز در نظر گرفته مي شود.
ب- اتصاليهاي سه فاز
اتصالي سه فاز با هم شديد ترين نوع اتصالي بوده و اتصالي بين يك فاز و زمين خفيف ترين نوع اتصالي است. 
رله ها از نظر طرز اتصال به شبكه به دو نوع اوليه و ثانويه تقسيم مي شوند .

الف- رله اوليه

سيم پيچي رله مستقيماً در مدار قرار مي گيرد منظور از مستقيماً يعني اينكه از ترانس جريان و ترانس ولتاژ براي رله استفاده نمی کنیم .

ب –رله ثانويه

سيم پيچي رله مستقيماً در مدار قرار نمي گيرد منظور اين است كه روي خط ترانس جريان يا ولتاژ     مي بنديم و سپس دو سر آن را براي رله مي بريم . در سيستم های قدرت معمولا به دلیل ولتاژ بالا از رله ثانويه استفاده مي شود . تاكنون در ساخت رله ها پيشرفت قابل ملاحظه اي حاصل شده است كه به ترتيب مي توان از رله هاي الكترومغناطيسي و اندكسيوني رله هاي نيمه الكترونيك رله ها ي الكترونيكي و بالا خره رله هاي ديجيتالي حافظه دار ميكروپروسوري با استفاده از مدارات مجتمع آي سي نام برد.

انواع رله و كاربرد آن

انواع رله و كاربرد آنها به شرح زير است:

الف- رله اضافه جريان

اينگونه رله ها به صورت اندكسيوني و الكترو نيكي در پست هاي برق كاربرد فراواني دارند. انرژي الكتريكي از نقطة A‌ با شدت جريان I از طريق خط مربوطه و كليد قطع و وصل كننده ( دژنكتور) يا كليد قدرت به مصرف كننده ( بار ) ارسال مي گردد . براي كنترل مقدار جريان عبوري از خط مزبور احتياج به رلة اضافه جريان o/c مي باشد . وظيفه اين رله آن است كه اگر از خط مربوطه شدت جريان از حدي كه در انتظار است و رلة اضافه جريان براي آن مقدار تنظيم شده ، افزايش يابد و يا اينكه اتصالي بين دو فاز و يا سه فاز بين خطوط انتقال پيش آيد ، رله تحريك شده و با فرماني كه به كليد دژنكتور مي دهد ، باعث قطع خط مزبور مي شود . براي تحريك رلة اضافي جريان احتياج به ترانسفورماتور جريان يا (CT) مي باشد . اين ترانسفورماتور ، جريان خط را متناسب به نسبت تبديل آن به رله مزبور انتقال داده و باعث تحريك آن مي شود . به عنوان مثال اگر نسبت تبديل ترانسفورماتور جريان 1/200 باشد و رله براي مقدار شدت جريان 200 آمپر تنظيم شده باشد ، هر گاه شدت جريان خط انتقال از 200 آمپر زيادتر گردد مقدار شدت جريان ورودي به رله از يك آمپر تجاوز مي نمايد ، و در نتيجه باعث عملكرد رله و قطع كليد دژنكتور مي گردد . به علت اينكه خطوط انتقال انرژي به صورت سه فازه مي باشند ، بنابراين براي هر كدام از فازها احتياج به يك عدد ترانسفورماتور جريان و يك عدد رله اضافه جريان مي باشد نحوه قرار گرفتن ترانسفورماتورهاي جريان و رله هاي اضافه جريان در حالت عادي جريان عبوري از رله ها كمتر از حد تنظيمي آنها و در صورتي كه هر كدام از خط ها اضافه بار بگيرد و يا اتصالي بين دو فاز و يا سه فاز رخ دهد رله هاي مربوطه عمل مي نمايد . مثلاً اگر شدت جريان فاز R بيش از حد معمول آن گردد ، CT آن به باعث تحريك رله اضافه جريان R‌ مي شود . هم چنين اگر فازهاي B و Y به هم اتصال يابند ، رله هاي مربوطه آن تحريك و باعث عمل نمودن كليد قطع مدار مي گردند . اصولاً اين رله ها داراي دكمة نشان دهنده و يا پرچم رنگي كوچكي مي باشند كه در صورت تحريك رله ، عملكرد آن را اعلان مي نمايد .

ب – رله اتصال زمين

ساختمان و طرز كار اين رله ها مانند رله هاي اضافه جريان بوده و وظيفه اصلي اين رله، تشخيص بروز هر گونه اتصالي بين هر كدام از فازها با زمين و يا دو سه فاز با زمين نيز مي باشند از نظر عملي ، رله هاي اضافه جريان سيستم سه فازه و رله اتصال زمين تواماً به صورت يك سيستم حفاظتي واحد بسته مي شود . رله اتصال زمين اصولاً حساستر از رله هاي اضافه جريان بوده و هر گاه يكي از فازها به زمين اتصال
يابد ، رله اتصال زمين همراه با رله اضافه جريان همان فاز عمل مي نمايد . چنانچه مشاهده مي گردد ، براي سه فاز فقط احتياج به يك رله اتصال زمين مي باشد .

پ- رله اتصال زمين محدود

با رله اتصال زمين و مدار آن آشنا شديم ، رله مزبور عهده دار تشخيص هر گونه اتصال خط انتقال با زمين مي بود . براي سهولت تشخيص محل اتصال زمين در سيستم قدرت از رله ايي ديگر به نام رله اتصال زمين محدود هم استفاده شده است .

ت – رله جهتي

بروز اتصالي در جهت جرياني كه مدار جاري مي شود مؤثر مي باشد در بيشتر طراحي ها جهت جريان براي نصب دستگاه رله مي بايست مشخص شود در اين صورت از رله ها ي جهتي استفاده مي شود از نظر ساختمان داخلي و طرز كار ، اين رله به صورتهاي اندوكسيوني و الكترونيكي ، كاربرد فراواني دارد . رله هاي جهتي داراي دو سيم پيچ بوده كه يكي از آنها مانند رله هاي اضافه جريان با شدت جريان ورودي I تحريك شده و سيم پيچ ديگر با ولتاژ مناسبي تحريك مي گردد . اين رله ها از دو قسمت جهت ياب و اضافه جريان تشكيل شده اند و اين بدين معني است كه هر گاه در شبكه تحت حفاظت ، اتصالي رخ دهد ، ابتدا اين رله جهت عبور شدت جريان به محل اتصالي را به وسيله قسمت جهت ياب تشخيص داده و سپس اگر جريان در جهت عملكرد رله باشد و هم چنين از نظر مقدار به اندازه ايي باشد كه بتواند موجب تحريك قسمت اضافه جريان رله گردد ، رله مزبور تحريك شده و فرمان قطع را صادر مي نمايد.

ث- رله قياسي يا رله ديفرانسيلی

اين رله براي حفاظت مولدها ، ترانسفورماتور ها ، خطوط انتقال نيرو و شين هاي واقع در ايستگاههاي انتقال نيرو به كار مي رود . توسط رله ديفرانسيل جريان ورودي و خروجي از دستگاه ، مقايسه مي شود در شرايط عادي هنگامي كه هيچگونه اتفاق با اتصالي رخ نداده است ، اين جريان مساوي و يكسان مي باشند . اگر در قسمت مورد حفاظت اتصالي رخ دهد جريان بلافاصله نا مساوي شده و اين پديده باعث عملكرد رله مي شود . طرز قرار گرفتن رله براي حفاظت از يك ترانسفورماتور 20/63 كيلو وات نشان داده شده است .

ج – رله بوخهلس

اين رله يكي از مهمترين رله هاي حفاظتي ترانسفورماتورهاي قدرت مي باشد ، وظيفه تشخيص بروز هر گونه اتصالي در محفظة داخلي ترانسفورماتور و قطع سريع برق ورودي به آن مي باشد . مي دانيم كه اصولاً ترانسفورماتورهاي قدرت به وسيله مايع مخصوصي مانند روغن عايقكاري و خنك مي شوند . به خاطر سرد و گرم شدن روغن مزبور ظرف

انبساطي براي آن در نظر گرفته شده و اين ظرف از طريق لولة رابطي به محفظه داخلي ترانسفورماتور متصل مي باشد .رله بوخهلس بر روي لولة رابط بين ترانسفورماتور و ظرف انبساط قرار مي گيرد و روغن از اين لوله عبور مي نمايد . بنابراين تمامي محفظه داخلي رله پر از روغن مي باشد . هر گاه هر گونه اتصالي در محفظه داخلي ترانسفورماتور پديد آيد ، در نقطه اتصالي مقداري جرقه و قوس الكتريكي زده مي شود . در نتيجه اين عمل كمي از روغن اطراف محل اتصالي سوخته و توليد حبابهاي گازي شكلي را مي نمايد . اين حبابهاي گازي به طرف قسمت فوقاني ترانسفورماتور حركت نموده و از طريق لوله رابطة به رلة بوخهلس وارد شده و در قسمت فوقاني رله جمع مي گردند . اين رله داراي شناوري مي باشد كه با تجمع حبابهاي گاز ، سطح روغن در رله پايين آمده و همراه با آن شناور نيز به پايين مي آيد.

پايين آمدن شناور باعث بسته شدن كليد الكتريكي رله و تحريك مدار هشدار و يا قطع مي گردد . در بعضي از مدلهاي اين رله از دو شناور استفاده شده كه شناور بالايي براي تحريك مدار هشدار و شناور پاييني براي فرمان مدار قطع دستگاه مورد حفاظت مي باشد و اگر مقدار جرقه و قوس الكتريكي در محفظه داخلي ترانسفورماتور شديد باشد ، يك موج انفجاري در روغن داخلي ترانسفورماتور به وجود آمده و روغن ترانسفورماتور با سرعت زيادي به رلة بوخلهس وارد مي شود همانطوريكه قبلاً گفته شد، سرعت زياد روغن باعث عملكرد دريچه ورودي رله مي گردد . اين دريچه با شناور پائيني رله هم محور بوده و مستقيماً باعث تحريك مدار قطع مي شود . هر گاه در اثر علت هاي مختلفي از بدنة ترانسفورماتور مقداري روغن ريزش نمايد ، به مرور زمان سطح روغن در ظرف انبساط كاهش يافته و به رله بوخهلس مي رسد . در رله بوخهلس اگر سطح روغن همچنان كاهش يابد باعث عملكرد و تحريك مدار هشدار و قطع مي گردد . در بعضي موارد مقداري هواي نشتي به رله راه يافته و مانند حبابهاي گاز باعث تحريك رله مي شود .

کلید های اتوماتیک فشار ضعیف

 

کلید های اتوماتیک فشار ضعیف

 

 

بمنظور حفاظت تأسیسات روشنائی، برق صنعتی، سیم و کابل و ماشین آلات در برابر اضافه بار و جریان اتصال کوتاه از فیوز، کلید- فیوز و کلیدهای اتوماتیک استفاده میگردد. لیکن به لحاظ اینکه اولا فیوزها همیشه نمی توانند عمل حفاظت موضعی و سلکتیو را در انواع مختلف شبکه ها بطور کامل و بدون خطا انجام دهند و در ثانی بعلت اینکه در شبکه سه فاز در موقع ازدیاد جریان اغلب قطع سه فاز بطور همزمان لازم و ضروری است لذا نمی توان همیشه از فیوز و کلید- فیوز استفاده کرد. در ضمن در بعضی از شبکه های توزیع می بایست به محض برگشت جریان (ولتاژ) یا افت بیش از حد مجاز ولتاژ، مدار بطور خودکار قطع و آلارمهای لازم ایجاد گردد. همچنین در بعضی موارد ورود اتوماتیک یا دستی ژنراتور اضطراری یا ترانسفورماتور در شبکه توزیع جهت تداوم کار شبکه یا انجام تعمیرات دوره ای شبکه اجتناب ناپذیر     می باشد. در چنین حالاتی فقط از کلید اتوماتیک می توان استفاده کرد.

کلیدهای اتوماتیک علاوه بر موارد فوق نسبت به فیوزها و کلید- فیوزها دارای مزایای زیر می باشند :

کلید خودکار پس از قطع مدار در اثر جریان زیاد و یا هر عامل دیگری بلافاصله مجددا آماده بهره برداری   می باشد.

با کمک کنتاکتهای فرعی که در آن تعبیه شده می توان وضعیت کلید را در هر حالت (قطع، وصل یا وقوع خطا) توسط سیگنال تعیین و در اطاق فرمان منعکس کرد.

ساختمان این کلیدها بگونه ای است که اگر کلید را بر روی یک مدار اتصال کوتاه شده ببندیم، در ضمن عمل بسته شدن، رله اضافه جریان کلید بسرعت وارد عمل شده و مدار را قطع می کند.

کلیدهای فشار ضعیف :

از انواع کلیدهای فشار ضعیف می توان به کلیدهای زیراشاره کرد:

- کلیدهای اتوماتیک کمپکت(Moulded case circuit breaker:M.C.C.B)

- کلیدهای اتوماتیک هوایی(Air circuit breaker:A.C.B)

- کلیدهای مینیاتوری(Miniature circuit breaker:MCB)

- کلیدهای حافظ موتور(Motor protection circuit breaker:M.P.C.B)

- کلیدهای محافظ جان(Residual current circuit breaker:R.C.C.B )



-کلید اتوماتیک و کلید غیر اتوماتیک:ابتدا لازم است بدانیم کلیدهای اتوماتیک با کلیدهای غیر اتوماتیک چه فرقی دارند،کلیدهای اتوماتیک به کلیدهایی گفته میشود که دارای رله هستند و هر کدام برای کاربردهای مخصوصی مورد استفاده قرار میگیرد بطور مثال کلیدهای اتوماتیک هوایی دارای رله های بسیار هوشمندی هستند واین رله ها از نوع رله های الکترونیکی هستند،اما کلیدهای غیر اتوماتیک کلیدهایی هستند که صرفا"برای قطع و وصل مورد استفاده قرار میگیرد و فاقد رله میباشند بطور مثال کنتاکتور یک تجهیز غیر اتوماتیک است که برای قطع و وصل های گوناگون با کاربردهای مختلف یک مشخصه ای دارد مثلا"کنتاکتور AC3 برای بارهای القایی است.

*بیشترین توسعه ای که روی کلیدهای فشار ضعیف انجام میدهند رویcurrent limiting است که هر چه این خاصیت بیشتر شود کلید گرانتر میشود.این خاصیت مستقیما"به زمان قطع کلید بستگی دارد.

*معمولأ در کاتالوگ کلیدهای فشار ضعیف دو مشخصه فنی به نامهای Icu و Ics مشخص شده اند که دانستن مفهوم آنها در انتخاب کلید مهم است.

 Icu : جریان اتصال کوتاهی که کلید تنها یکبار بدون انکه آسیبی ببیند قادر به قطع آن می باشد و برای دفعات بعدی نیاز به تعمیر و سرویس و یا تعویض دارد.

 Ics : جریان اتصال کوتاهی که کلید به دفعات قادر به قطع آن می باشد بدون اینکه آسیبی ببیند و یا نیاز به تعمیر و یا تعویض پیدا کند.

بحث اتصال کوتاه در استاندارد IEC60974-2 دارای دو Category میباشد:

Category 1 :در این نوع، کلیدها بدون رنج اتصال کوتاه هستند و به ازای اتصال کوتاه لازم است مورد بازبینی قرار گیرند.

Category2:در این نوع، کلیدها یک مدت زمان کوتاه برای تحمل جریان اتصال کوتاه دارند و این قضیه به Current Limiting وسیله بستگی دارد.

در نوع دوم حفاظت و سلامت تجهیزات بهتر از نوع اول است.

- کلیدهای اتوماتیک کمپکت(( Molded Case Circuit Breaker (MCCB) :

Iu جریان دایم ، نرم این کلیدها از160A تا 1600A است اما این کلیدها حداکثر تا 3200A ساخته          می شوند. فریم این کلیدها با افزایش جریان نامی آنها بزرگ می شود. بطور مثال کلیدهای کمپکت ساخت شرکتABB،تیپ Isomax ان از 125A تا 3200A ساخته میشود.


- کلیدهای هوایی : ((Air Circuit Breaker(ACB):

این کلیدها از انواع دیگری از کلیدهای اتوماتیک فشار ضعیف هستند که در آن آمپراژ بالا مورد استفاده قرارمی گیرند. حد بالای جریانی این کلیدها تا 6300A می باشد.Iu جریان دایم ، نرم این کلیدها از630A تا 16300A است مورد مصرف این کلیدها عمدتأ در ورودی تابلوها

می باشد که هم جریان بالایی دارد و هم برقراری Selectivity کامل بین کلیدهای ورودی و کلیدهای خروجی که معمولأ از نوع کمپکت می باشند ضروری است.

کلیدهای هوایی دارای رله هایی که در داخل خود کلید جاسازی شده اند(Built-in) می باشد. ویژگی این رله ها خاصیت تاخیری یا Time Delay آنهاست که عنصر اصلی در تامین Selectivity از طریق صدور فرمان قطع با تاخیر می باشند. (Selectivity همان پدیده تقدم قطع در خروجیها نسبت به ورودی هاست. به این معنی که اگر خطایی در یک فیدر خروجی رخ داد، ابتدا کلید خروجی قطع شود و تنها در صورت تداوم خطا روی مدار و عمل نکردن کلید خروجی، کلید ورودی با تاخیر کل تابلو را بی برق می کند. اهمیت این موضوع در این است که در صورت وقوع خطا در یکی از خروجیها کل تابلو بی برق نشود.)

یادآوری : استفاده از کلیدهای کمپکت در هر دو مدار خروجی و ورودی در تابلو حتی اگر کلید ورودی دو سایژ بالاتر از بالاترین سایز کلید در خروجیها انتخاب شود، تنها در محدوده کوچکی از جریان اتصال کوتاه، Selectivity را تامین می کند و به هر حال Selectivity کامل بدست نمی دهد.

- کلیدهای مینیاتوری((Miniature Circuit Breaker (MCB) :

از انواع کلیدهای فشار ضعیف که معمولأ در جریانهای پایین و در تابلوهای روشنایی وتابلوهای توزیع با توان کم و یا جهت حفاظت مدارات کنترل و فرمان تجهیزات و تاسیسات برقی مورد استفاده قرار می گیرد. جریان قطع اتصال کوتاه این کلیدها معمولأ چندان بالا نیست.حداکثر جریان مورد استفاده با کلید مینیاتوری 100A است و همینطور جریان قطع اتصال کوتاه این کلیدها بصورت نرم 10KA و حداکثر 25KA است.این کلیدها دارای دو نوع کاربرد صنعتیIEC60947 وکاربرد مسکونیIEC60898 هستند.



- کلیدهای حافظ موتور((Motor Protection Circuit Breaker (MPCB) :

همانگونه که از اسم این کلیدها معلوم است این کلیدها برای حفاظت موتورها بسیار کاربرد دارند،این کلیدها معمولا" تا100A و 100KA ساخته میشوند و برای موتورهای تا 55KW مناسب هستند.این کلیدها حفاظت به دو نوع تقسیم میشوند.

کلیدهای حافظ جان((Residual current Circuit Breaker(RCCB):

یکی از عوامل اصلی در بروز خسارات مالی ، صدمات و تلفات جانی به ویژه در منازل مسکونی ، مراکز اداری ، تجاری و مجتمع های صنعتی عدم رعایت مسائل ایمنی در استفاده از انرژی برق میباشد . بمنظور حفاظت از جان افراد در مقابل خطر برق گرفتگی و جلوگیری از خطرات جریان نشتی از کلیدهای حفاظت از خطر برق گرفتگی ( محافظ جان ) استفاده می شود . این کلیدها که براساس حساسیت خود به دو نوع خانگی و صنعتی تقسیم می شوند ، علاوه بر حفاظت افراد در مقابل تماس مستقیم و یا غیر مستقیم برق ، با جلوگیری از نشتی جریان در حفاظت دستگاه ها و تجهیزات صنعتی نیز موثر می باشند . براین اساس در صورتی که حساسیت کلیدها تا 30 میلی آمپر باشد این کلید به عنوان حفاظت از جان و در صورتی که حساسیت آن بیشتر از 30 میلی آمپر باشد به عنوان حفاظت از تجهیزات صنعتی بکار می رود .

اساس کار کلیدهای حفاظت از خطر برق گرفتگی ، مقایسه جریان ورودی با جریان خروجی کلید می باشد به طوری که اگر جریان نشتی در مداری که کلید در آن واقع شده است بیشتر از حساسیت کلید باشد کلید عمل کرده و جریان ورودی و در نتیجه مدار را قطع می نماید .

از مزایای دیگر استفاده از کلیدهای حفاظت از خطر برق گرفتگی جلوگیری از بروز آتش سوزی در اثر وجود جریان نشتی می باشد . باتوجه به اینکه یم جریان 5/0 آمپری می توان باعث بروز آتش سوزی شود ، کلید حفاظت از خط برق گرفتگی با تشخیص جریان نشتی و قطع جریان ورودی ، مانع از بروز آتش سوزی می شود . همچنین از آنجا که در صورت وجود جریان نشتی در بدنه وسائل برقی و یا سیستم سیم کشی ساختمان ، این جریان به مرور زمان یاد می شود و احتمال سوختن وسایل برقی و سیستم سیم کشی ساختمان را به وجود می آورد لذا استفاده از کلیدهای حفاظت از خطر برق گرفتگی ، با توجه به کاهش میزان هدر رفتن انرژی الکتریکی و برق مصرفی . صرفه جوئی اقتصادی و حفظ ثروتهای ملی را نیز در بر خواهد داشت .

- مشخصات کلیدهای حفاظت از خطر برق گرفتگی ( جریان نشتی ) :

- دمای کاری کلیدها جهت قطع جریان نشتی متناوب از 25- تا 40- درجه سیلسیوس و با قدرت اتصال کوتاه 6 تا 25 کیلو آمپر می باشد .

- جهت حفاظت کـلـیـدهـا و مـدار مصرفی در مـقـابـل اتصال کوتاه و اضافه بار بایستی فیوز پشتیبان (Back-Up Fuse) با توجه به جریان نامی کلید و مشخصات ارائه شده در کاتالوگ نصب گردد .

-کلیدها با جریان نامی 125-16 آمپر تولید می شوند .

-کلیدها جهت استفاده مشترکین تکفاز ( خـانـگی ) بـه صورت دو پـل ( فـاز + نـول ) و مشترکین سه فـاز ( صنعتی ) به صورت چهار پل ، که می تواند همراه با نول و یا بدون نول ( در سیستم های سه سیمه ) بکار رود .

-میزان جریان قطع خودکار کلیدها ( حساسیت ) از 10 میلی آمپر تا 5/1 آمپر ، و مدت زمان قطع حداکثر 200 میلی ثانیه است .

-باتوجه به موقعیت نصب ، سیم های ورودی و خروجی می توانند از بالا و یا پائین به کلید متصل شوند که این امر در کارکرد کلید اثری نخواهد داشت .

- درجه حفاظت کلیدها برای جلوگیری از ورود اجسام خارجی برابر با IP 40 می باشد.

- کلید عملیات نصب و رفع نقص بایستی توسط فرد متخصص انجام شود .

-ترمینال های ورودی و خروجی کلیدها باتوجه به آمپر کلید برای بالاترین قطر کابل یا سیم در نظر گرفته شده و از این نظر مشکلی وجود نخواهد داشت .

کابل های فشارقوی الکتریکی عایق شده

 

 

 

 

کابل های فشارقوی الکتریکی عایق شده

 

مقدمه

با تقاضای رو به افزایش برای انرژی الکتریکی، ولتاژهای انتقال نیز رو به افزایشند. انتقال توان زیاد به مسافت های دور، که به علت مبادله قدرت بین کشورها می باشد، نیاز به کابل های فشارقوی موثری دارد تا در مناطق شهری یا برای عبور زیر زمینی یا دریایی استفاده شود. امروزه ولتاژ عملیاتی کابل های فشارقوی الکتریکی تولیدی تا 500 kV افزایش یافته است.

کابل های الکتریکی polymer-insulated یا PE ضرورتا حاوی هادی فلزی با مقاومت پایین که توسط پلیمر عایق سازی شده است هستند. این عایق هادی ها را از یکدیکر و اطرافشان جدا می کند. یک غلاف     (sheath or jacket)  بسته به خواص مکانیکی قالب ریزی شده از کابل در مقابل فشار های مکانیکی محیط محافظت می کند. محتویات عمده ی دیگر میتوانند شامل لایه های نیمه هادی، screen فلزی، سیم فلزی تقویت کننده، و لایه ی بلوکه کننده ی آب باشد .اگرچه یک تحول محتمل از مواد با خاصیت ابررسانایی ساختار سیستم انتقال نیرو را دگرگون خواهد کرد متخصصان استعمال گسترده ی آن را تا 20-10 سال آینده عملی نمی دانند. رطوبت مهمترین عیوب در عملکرد کابل های MV و HV است و از این رو طراحی،ساختمان و مواد مورد استفاده به گونه ای که از نفوذ آب،به ویژه در کابل های زیر زمینی و زیر آبی، جلوگیری کنند مهم می باشد.
اگرچه ساختمان های بسیار متفاوتی از کابل های فشارقوی در بازار موجود هستند اما تمامی آنها دارای قسمت های ضروری زیر هستند:
* هادی ها
* شیلد های نیمه هادی
* عایق ها

* هادی ها:
هادی ها سیم های مسی با آلومینیمی هستند که می توانند مفتولی (solid) یا افشان (stranded) باشند. هادی های افشان برای بالا بردن انعطاف پذیری کابل استفاده می شوند. به علاوه می توانند maximum electrical stress را تا 20% افزیش دهند. در این هادی ها، آب میتواند در جهت طولی در خلل و فرج ها و فضاهای میان رشته ها به راحتی نفوذ (شارش) کند. جلوگیری از نفوذ طولی آب توسط پر کردن خل و فرج ها با ترکیبی از پلاستیک یا سوار کردن مواد جذب کننده ی آب (نمگیر = hygroscopic) درون رشته های هادی بدست می آید. راه دیگر! استفاده از هادی های مفتولی (solid) است که خلل و فرجی ندارند. برای مس، هادی های مفتولی بالای شماره 1AWG عملی نیستند. در آلومینیم drawn حالت معمول کاملا سخت بودن است. وقتی آلومینیم به جای draw شدن extrude می شود، حالتی نرم پیدا می کند. استانداردهای آمریکایی هادی مفتولی آلومینیمی را نمی شناسند اما این هادی ها در اروپا استاندارد هستند. کابل های فشارقوی می توانند دارای یک یا چند هادی درون کر (core)  باشند. در هادی های چند کره (چند هسته ای)، فاصله ی مناسب میان هادی ها باید از فرمول های مرتبط در تنش های الکتریکی محاسبه گردد. شکل دادن به هادی ها فرآیندهایی چون drawing، فشرده کردن، گداخته کردن (annealing)، پوشانیدن (قلع کاریtinning و روکش کاری کردنplating)، باندل کردن (bunching) و افشان کردن را در بر می گیرد.
شیلد های نیمه هادی:
تحقیق روی شیلد های نیمه هادی در توسعه ی کابل های فشارقوی نقشی اساسی را بازی کرده است. در کابل های فشارقوی، مواد نیمه هادی به منظور جلوگیری از تخلیه ی جزئی در فصل مشترک بین عایق و هادی و  بین عایق و لایه ی خارجی شیلد کننده مورد استفاده قرار گرفته اند و به علاوه تنش های الکتریکی را در لایه ی عایقی تعدیل می کند. آنها میدان الکتریکی یکنواختی حول عایق با کاهش دادن گرادیان پتانسیل روی سطح هادی های افشان و درون شیلد فلزی، فراهم می کنند و از تخلیه های جزئی (کرونا) در سطح هادی های افشان و عایق با نگهداشتن تماسی نزدیک بین سطوح داخلی و خارجی عایق جلوگیری می کنند. همچنین آن ها حفاظتی در مقابل آسیب های بوجود آمده از گرم شدن هادی در اتصال کوتاه ها ایجاد می کنند.
مشخص شده است که تحمل دی الکتریکی عایق به مقاومت حجمی (volume resistivity) ماده ی نیمه هادی وابسته است. فاکتورهای دیگر نیز – چون پلاریته، نوع و مقدار کراسلینک کردن ماده ی نیمه هادی – تنها اثری جزئی روی تحمل دای الکتریکی دارند. ناخالصی ها می توانند باعث بیشتر شدن پدیده ی درخت آبی شوند.
در کابل های قدرت، کوپلیمر های(copolymers) اتیلنی پر شده با Carbon Black هادی (CB)، مانند اتیلن ونیل استات و اتیلن اتیل استات، به طور متداول به عنوان لایه ی نیمه هادی استفاده می شوند. فاکتورهایی چون مقدار CB، کیفیت مخلوط کردن و دما (توسعه ی شبکه ی CB را متاثر می کند) تاثیر روی ویژگی های نیمه هادی های پر شده با CB می گذارد. افزایش بارگذاری CB و دمای فرآیند مقاومت حجمی (volume resistivity) را کاهش می دهد که معمولا بین 10 و 100 اهم cmاست و نباید از 4^10 اهم cm تجاوز کند [12]-[15].

* عایق سازی:
الف) XLPE
پلی اتیلن (PE) ترموپلاستی (نرمش پذير دراثر حرارت) پلیمری نیمه بلورین semicrystalline است که دارای ویژگی های الکتریکی خوب می باشد (ضریب دای الکتریک پایین، تلفات دای الکتریکی پایین، استحکام عایقی بالا) به همراه خصوصیات دلخواهی چون تافنسtoughness مکانیکی و انعطاف پذیری،مقاوم در برابر مواد شیمیایی، فرآیند پذیر، و ارزان قیمت بودن. این خصوصیات آن را انتخابی دلخواه برای عایق سازی کابل های قدرت می کند و این در حالی است که عیب عمده ی آن که دمای ذوب پایین آن است تاثیری در تصمیم ما نمی گذارد.این عیب دمای عملیاتی را به C °75 محدود می کند. برای بهبود این خصوصیت، PE کراسلینک می شود (XLPE). کراس لینک کردن دمای ماکزیمم عملیاتی را تا C °90 و دمای اضطراری را تا C °130 و ماکزیمم دمای اتصال کوتاه را (گذرا) تا C °250 بالا می برد. گراس لینک کردن همچنین استحکام ضربه ای، پایداری اندازه، استحکام کششی، خصوصیات حرارتی و مقاومت شیمیایی را بالا می برد و خصوصیات الکتریکی، پیری و مقاومت در برابر حل شدن پلی اتیلن را بهتر می کند.

جریان مستقیم ولتاژ بالا (HVDC)

 

جریان مستقیم ولتاژ بالا (HVDC)

HVDC یا سیستم های انتقال جریان مستقیم ولتاژ بالا، با سیستم های معمول جریان متناوب متفاوت است و به عنوان سیستمی برای انتقال توان های زیاد (به منظور کاهش تلفات )به کار می رود. این سیستم اولین بار در دهه 1930م در سوئد در ASEA به وجود آمد و اولین نصب تجاری آن در اتحاد جماهیر شوروی بین دو شهر مسکو و کاشیرا و نیز یک سیستم 10 تا 20 مگاواتی در گاتلند سوئد در سال 1954م انجام شد.
افزایش انتقال AC
در انتقال توان الکتریکی، انتقال به روش DC بیش از آنکه یک قاعده باشد یک استثناست. محیط هایی وجود دارد که سیستم انتقال جریان مستقیم در آنها راه حل متعارف است مانند کابل های زیر دریا و در اتصالات بین سیستم های غیر سنکرون (با فرکانس های مختلف). اما برای اغلب شرایط موجود انتقال توان به صورت جریان متناوب کماکان مناسب است.
در تلاش های اولیه انتقال توان الکتریکی، از جریان مستقیم استفاده می شد. اما به هر حال در این دوران سیستم جریان متناوب برای انتقال توان بین نیروگاه ها و ماشین آلات استفاده کننده از این انرژی بر سیستم انتقال توان جریان مستقیم فائق آمد. مزیت اصولی سیستم جریان متناوب قابلیت استفاده از ترانسفورماتور برای انتقال موثر سطح ولتاژ به کار رفته در توان انتقالی بود.
با توسعه ماشین های جریان متناوب موثر، مانند موتور القایی، استفاده از جریان متناوب معمول شد. ( جنگ جریان ها را مشاهده کنید.)

توانایی انتقال سطح ولتاژ یک امر مهم اقتصادی و فنی است که بایستی مد نظر قرار گیرد، با وجود اینکه ولتاژهای بالا سخت تر مورد استفاده واقع می شوند و خطرناک تر هستند، اما سطح جریان پایین تری که برای ولتاژ های بالا مورد نیاز است، برای یک سطح توان معین منجر به استفاده از کابل های کوچکتر و تلفات توان کمتری به صورت گرما می شود. انتقال توان همچنین می تواند توسط ولتاژ حداکثر محدود شود.
یک خط جریان مستقیم که در ولتاژ حداکثری برابر یک خط جریان متناوب کار می کند، می تواند توان بسیار بیشتری را به نسبت جریان متناوب تحت این محدودیت ولتاژ حمل کند. بنابراین با مناسب بودن ولتاژ بالا برای انتقال توان زیاد و مناسب بودن ولتاژ پایین تر برای بهره برداری های صنعتی و داخلی، استفاده از سیستم جریان متناوب به دلیل قابلیت تبدیل سطح ولتاژ آن به سطوح مختلف، برای انتقال توان عام شد.
هیچ وسیله معادلی برای ترانسفورماتور در جریان مستقیم وجود ندارد و بنابراین به کارگیری ولتاژ مستقیم بسیار مشکل تر است.

مزیت های HVDC بر انتقال جریان متناوب
علی رغم اینکه سیستم انتقال توان جریان متناوب غالب است اما در برخی از کاربردها، HVDC ترجیح داده می شود:

کابل های زیر دریا (مانند کابل 250 کیلومتری بین سوئد و آلمان) انتقال توان زیاد در مسافت های بلند از یک نقطه به یک نقطه دیگر و بدون تپ های میانی، برای مثال در مناطق دور افتاده.
افزایش ظرفیت یک شبکه برق در شرایطی که نصب سیم های اضافی مشکل زا یا هزینه بردار است.
امکان انتقال توان بین سیستم های توزیع غیر سنکرون جریان متناوب.
کاهش سطح مقطع سیم کشی و دکل های برق برای یک ظرفیت انتقال داده شده. HVDC می تواند در هر هادی توان بیشتری را انتقال دهد چرا که برای یک توان نامی داده شده ولتاژ ثابت در یک خط جریان مستقیم پایین تر از حداکثر ولتاژ در یک خط جریان متناوب است. این ولتاژ ضخامت عایق و فاصله گذاری بین هادی ها را تعیین می کند.
اتصال نیروگاه های معین به شبکه توزیع
پایدار کردن شبکه های برقی که بیشتر AC هستند.
خطوط بلند زیر دریا دارای ظرفیت خازنی بالایی هستند. این امر موجب می شود که توان جریان متناوب به سرعت و به شدت به صورت تلفات راکتیو و دی الکتریک حتی در کابل های با طول ناچیز تلف شود. HVDC می تواند توان بیشتری در هر هادی انتقال دهد چرا که برای یک توان نامی ولتاژ ثابت در یک خط جریان مستقیم پایین تر از ولتاژ حداکثر یک خط جریان متناوب است. این ولتاژ تعیین کننده ضخامت عایق به کار رفته و فاصله بین هادی هاست. این روش، استفاده از سیم ها و مسیرهای موجود را برای انتقال توان بیشتر در منطقه ای که مصرف توانش بالاتر است را ممکن می سازد و موجب کاهش هزینه ها می شود.

مزیت های احتمالی  سیستم HVDC بر سیستم جریان متناوب
برای مدتی این گمان وجود داشت که بین میدان القایی یک جریان متناوب (خصوصاً در فرکانس های عمومی خطوط که 50 و 60 هرتز است) و امراض خاصی ارتباط وجود دارد. یکی از خواص سیستم جریان مستقیم این است که دیگر چنین میدان های مغناطیسی متناوبی وجود ندارند. اخیرا در مطالعات آزمایشگاهی نشان داده شده است که چنین میدان های متناوبی منجر به افزایش اشباع رادیکال های آزاد در جرم خون حیوانات می شود (این افزایش می تواند توسط آنتی اکسیدان ها جلوگیری شود). رادیکال های آزاد به عنوان علل احتمالی تعدادی از بیماری ها شناخته شده اند. مزایای این سیستم تنها شامل آنهایی می شود که در معرض خطوط انتقال زندگی می کنند چرا که مشکلات احتمالی میدان های مغناطیسی با انتقال جریان متناوب جریان زیاد و نیز ترانسفورماتورها، موتورها و ژنراتورهای مرتبط با این جریان و حتی وسایل خانگی عادی مانند ماشین اصلاح الکتریکی با سیم پیچ و (خصوصا) مسواک های الکتریکی که به صورت القایی شارژ می شوند، ارتباط دارد.

اتصالات بین شبکه های جریان متناوب
با به کار گیری فن آوری تریستور تنها شبکه های جریان متناوب سنکرون را می توان به هم متصل کرد؛ یعنی شبکه هایی که با سرعت یکسان و فاز مشابه نوسان می کنند. بسیاری از مناطقی که مایل به اشتراک گذاشتن توان هایشان هستند دارای شبکه ای غیر سنکرون هستند.
ارتباطات جریان مستقیم به چنین مناطقی این امکان را می دهد که به هم متصل شوند. اما بهر حال سیستم های جریان مستقیمی که بر پایه ترانزیستورهای IGBT هستند اتصال سیستم های غیر سنکرون جریان متناوب را ممکن می سازند و نیز امکان کنترل ولتاژ متناوب و عبور توان راکتیو را فراهم می آورند. حتی یک شبکه سیاه را می توان به این روش به شبکه مورد نظر متصل کرد.

سیستم های تولید توان نظیر باتری های فتو ولتایی تولید جریان مستقیم می کنند. توربین های آبی و بادی تولید جریان متناوبی در فرکانسی وابسته به سرعت شاره ای که آنرا به حرکت در می آورد، می کنند. در حالت اول جریان مستقیم ولتاژ بالا را می توان مستقیما برای انتقال توان به کار برد. در حالت دوم ما دارای یک سیستم غیر سنکرون هستیم که به همین دلیل پیشنهاد می شود که از یک اتصال جریان مستقیم استفاده کنیم. در هر یک از این حالات ممکن است که تشخیص داده شود که انتقال HVDC مستقیما از نیروگاه تولید کننده به کار ببرند به ویژه در صورتی که سیستم در مناطق نامساعد قرار داشته باشد.
به طور کلی یک خط توان HVDC دو منطقه جریان متناوب از شبکه توزیع برق را به هم متصل می کند.

سیستم آلات تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم گران هستند و هزینه قابل توجهی را در انتقال توان به خود اختصاص می دهند.
تبدیل از جریان متناوب به جریان مستقیم را یک سو سازی و تبدیل از جریان مستقیم به جریان متناوب را اینورژن می نامند. برای فاصله ای بیش از یک فاصله معین ( که حدود 50 کیلومتر برای کابل های زیر دریا و احتمالا 600 تا 800 کیلومتر برای کابل های هوایی است) کاهش هزینه ناشی از به کار گیری تجهیزات الکترونیک قدرت برای سیستم جریان مستقیم از هزینه این تجهیزات بیشتر است و عملا به کاربری این سیستم در خطوط هوایی بسیار بلند مقرون به صرفه است. چنین فاصله ای که در آن هزینه ها با درآمد ها برابر می شود را یک فاصله یربه یر (مساوی) می نامند. علم الکترونیک همچنین اجازه این را به ما می دهد که توسط کنترل اندازه و جهت جریان توان، شبکه برق را مدیریت کنیم. بنابراین یک مزیت اضافی وجود ارتباطات HVDC پایداری افزایش یافته بالقوه در شبکه انتقال است.

یک سو سازی و اینورت کردن
اجزا یک سو کننده و اینورت کننده :
سیستم های اولیه از یک سو سازهای آرک ـ جیوه استفاده می کردند که قابل اعتماد نبودند. برای اولین بار شیرهای تریستوری در 1960م به کار گرفته شدند. تریستور یک نیمه هادی حالت جامد مشابه دیود است اما با یک ترمینال کنترلی اضافی که از آن در یک لحظه معین در سیکل جریان متناوب برای دادن فرمان به تریستور استفاده می شود. امروزه از ترانزیستور دو قطبی گیت عایق شده (IGBT) نیز به جای تریستور استفاده می شود.
به دلیل اینکه ولتاژ در HVDC گاهاً حول 500 کیلو ولت است و از ولتاژ شکست دستگاه های نیمه هادی بیشتر است، مبدل های HVDC با استفاده از تعداد زیادی نیمه هادی ساخته می شوند که سری شده اند. با این کار عملا ولتاژی که روی هر نیمه هادی می افتد کاهش می یابد و می توان از نیمه هادی های با ولتاژ شکست پایین تر که ارزان تر نیز هستند استفاده کرد.
برای دادن فرمان به تریستور ها نیاز به یک مدار فرمانی داریم که با ولتاژی پایین عمل می کند و می بایست از مدار ولتاژ بالای سیستم جدا شود. این کار معمولا به صورت اپتیکی یا نوری انجام می شود. در یک سیستم کنترل هایبرید تجهیزات الکترونیکی ولتاژ پایین پالس های نوری را در طول فیبرهای نوری به بخش ولتاژ بالا کنترل الکترونیکی ارسال می کنند.
یک عنصر کلید زنی کامل بدون در نظر گرفتن ساختارش عموما یک شیر خوانده می شود.

سیستم های یک سو سازی و اینورتری
یک سوسازی و اینورژن اساسا یک مکانیزم را دارا هستند. بسیاری از پست های برق بگونه ای ساخته شده اند تا بتوانند هم به صورت یک سوساز و هم به صورت اینورتر عمل کنند.
در سر جریان متناوب یک دسته از ترانسفورماتورها قرار داده می شوند که اغلب سه ترانسفورماتور تک فاز جدا از هم هستند که ایستگاه مورد نظر را از تغذیه جریان متناوب جدا می کنند تا بتوانند یک زمین محلی را ایجاد کنند و نیز تا یک ولتاژ مستقیم نهایی صحیح را تضمین کنند. سپس خروجی این سه ترانسفورماتور به یک پل یک سوساز شامل تعدادی شیر وصل می شود. ساختار اصلی شامل شش شیر است که هر سه شیر هر سه فاز را به یکی از دو سر ولتاژ مستقیم وصل می کند. اما به هر حال در این سیستم، به دلیل اینکه هر 60 درجه یک تغییر فاز داریم یا به عبارتی یک ولتاژ شش پالسه داریم، هارمونیک های این ولتاژ هم قابل ملاحضه اند.

یک ساختار بهبود یافته این سیستم از 12 شیر (که اغلب به عنوان سیستم 12 شیره شناخته شده) استفاده می کند. در این سیستم جریان متناوب ورودی را قبل از ترانسفورماتور ها به دو بخش تقسیم می کنیم. یک بخش را به یک اتصال ستاره از ترانسفورماتورها اعمال می کنیم و بخش دیگر را به یک اتصال مثلث از ترانسفورماتورها در نظر می گیریم. در این صورت شکل موج خروجی این دو ترانسفورماتور سه فاز با هم 30 درجه اختلاف فاز خواهد داشت. حال 12 شیری که داریم هر یک از این دو دسته سه فاز را به ولتاژ مستقیم وصل می کنند و در این صورت هر 30 درجه یک تبدیل فاز خواهیم داشت، یا یک ولتاژ 12 پالسه خواهیم داشت که این به معنی کاهش قابل ملاحضه هارمونیک ها است.
علاوه بر تغییر دادن ترانسفورماتورها و شیرها، می توان توسط اجزا راکتیو، پسیو و مقاومتی مختلفی برای حذف هارمونیک های موجود بر روی ولتاژ مستقیم استفاده کرد.

نگرش کلی
قابلیت کنترل پذیری عبور جریان از طریق یک سو سازها و اینورتورهای HVDC ، کاربرد آنها در اتصالات بین شبکه های غیر سنکرون و کاربرد آنها در کابل های کارای زیر دریا به این معنی است که کابل های HVDC اغلب در مرزهای ملی و برای مبادلات توان به کار می برند.
نیرو گاه های بادی داخل آب نیز نیازمند کابل های زیر دریا هستند و توربین های آنها نیز غیر سنکرون. از خطوط انتقال HVDC می توان در برقراری اتصالات بسیار بلند بین تنها دو نقطه استفاده کرد، برای مثال اطراف اجتماعات دور افتاده سیبری، کانادا و شمال اسکاندیناوی که در این صورت کاربرد این سیستم که دارای هزینه های کمتر از خطوط معمولی است منطقی به نظر می رسد.

ساختار سیستم
یک اتصال HVDC که در آن دو مبدل AC به DC در یک ساختمان به کار رفته اند و انتقال به صورت HVDC تنها بین خود ساختمان وجود دارد به عنوان یک اتصال HVDC پشت به پشت معروف است. این یک ساختار عمومی برای اتصال دو شبکه غیر سنکرون است.

معمول ترین ساختار یک اتصال HVDC یک اتصال ایستگاه به ایستگاه است که در آن دو ایستگاه اینورتر / یک سو ساز توسط یک اتصال اختصاصی HVDC به هم متصل می شوند. این اتصالی است که به صورت زیادی در اتصال شبکه های غیر سنکرون در خطوط انتقال بلند و در کابل های زیر دریا به کار می رود.
سیستم انتقال توان چند ترمیناله (که از سه ایستگاه یا بیشتر استفاده می کند) HVDC هم به علت هزینه های بالای ایستگاه های مبدل و اینورتر، از دو سیستم دیگر کمتر مورد استفاده قرار می گیرد. ساختار ترمینال های چندگانه می تواند سری یا موازی و یا هیبرید (ترکیبی از سری و موازی) باشد. از ساختار موازی برای ایستگاه های با ظرفیت بالا استفاده می شود در حالی که از ساختار سری برای ایستگاه های با ظرفیت کمتر استفاده می شود.
سیستم های تک قطبی نوعا 1500 مگا وات را حمل می کنند.

یک اتصال دو قطبی از دو سیم استفاده می کند، یکی در پتانسیل بالای مثبت و دیگری در پتانسیل بالای منفی. این سیستم دارای دو مزیت نسبت به اتصال تک قطبی است:
اول اینکه می تواند توانی معادل دو برابر سیستم تک قطبی حمل کند که نوعا برابر 3000 مگا وات است ( جریان یکی است اما اختلاف پتانسیل بین سیم ها دو برابر است).
دوم اینکه این سیستم می تواند با وجود خطا در یکی از سیم ها، و با استفاده از زمین به عنوان یک مسیر بازگشت به کار خود ادامه دهد.

اتصالاتHVDC چند ترمیناله که بیش از دو نقطه را به هم متصل می کنند ممکن هستند اما بندرت یافت می شوند. یک مثال از این اتصالات سیستم 2000 مگاواتی Hydro Quebec است که در سال 1992 م افتتاح شد

جبران سازي توان راكتيو

 

جبران سازي توان راكتيو

جبران سازي توان راكتيو يكي از ابزار بهينه سازي هزينه انرژي و برگشت سريع سـرمايه است. در طول چند سال گذشته با بهره گيري از مواد جديد و روشهاي توليد پيشرفته، خازنهايي با تلفات بسيار اندك در حجم هاي كوچك ساخته شده است. با توسـعه وتوليـد كنتاكتـورهاي خـازني و رگـولاتورهاي ميكـروپرسسوري بسيار پيشـرفته كه تضمين كننده رفتار مناسب وبهينه بانك خازني به تغييرات بار است، بانكهاي خازني كاملا قابل اعتماد گرديده‌اند. با اين وجود دلايل بسياري بر لزوم آشنايي مشاوران و مصرف كنندگان باجنبه هاي پيچيده اين موضوع وجود دارد.

بدليل افزايش اعوجاجهاي هارمونيكي درشبكه هاي فشار ضعيف و متوسط ، طراحي بانكهاي خازني بسيار مشـكل و پيچيده شده اند. يكسو سازها، كنترلرهاي الكترونيكي موتورها، مبـدلهاي فركـانس و ديگر بارهاي الكتـرونيكي براي جبـران توان راكتيو مصرفي، نياز به خازن دارند و در عين حال اين مصرف كنندگان مولد هارمونيك هستند. در صورت نزديك بودن فركانس رزونانس مجموعه ترانس و خازن به فركانس هارمونيكها، امكان وقوع خطر بسيار محتمل است. بنابراين به منظور اجتناب از مسايل و هزينه هاي بعدي قويا پيشنهاد ميگردد تا افراد با تجربه براي دستيابي به طرحي مناسب مورد مشاوره قرارگيرند.

اغلب دستگاهها و مصرف كنندگان الكتريكي براي انجام كار مفيد نيازمند مقداري توان راكتيو براي مهيا كردن شرايط لازم براي انجام كار مي باشند. بعنوان مثال " موتورهاي الكتريكي "A.C براي تبديل انرژي الكتريكي به انرژي مكانيكي، نيازمند توليد شار مغناطيسي در فاصله هوايي موتور هستند. ايجاد شار تنها توسط تـوان راكتيـو امكان پذير و با افزايش بار مكانيكي موتور مقدار توان راكتيو بيشتري مصرف مي گردد.

عمده مصرف كنندگان انرژي راكتيو عبارتند از :

1)- سيستم هاي الكترونيك قدرت

•   الف)- مبدل هاي  AC/DC   Rectefiers
•   ب)- مبدل هاي  DC/AC      Inverters
•   ج)- مبدل هاي  AC/AC    Converters
•   د)- چاپرها Choppers
• 2) مصرف كنندگان يا تجهيزاتي كه داراي مشخصه غير خطي هستند.

3) مصرف كنندگاني كه در شكل موج ولتاژ محل تغذيه خود اعوجاج (هارمونيك) ايجاد مي‌نمايند .

4) متعادل ساز هاي بار هاي نا متعادل

5) تثبيت كنندههاي ولتاژ

6) كورههاي القايي

7) كورههاي قوس الكتريكي

8) سيستم هاي جوشكاري AC , DC

همانگونه كه ذكر شد مصرف انرژي راكتيو اجتناب ناپذير است.

انتقال انرژي راكتيو، انتقال جريان الكتريكي است و انتقالش نيازمند به كابل با سطح مقطع بزرگتر، دكل هاي فشار قوي مقاومتر و در نتيجه هزينه هاي مازاد است. همچنين افزايش تلفات الكتريكي و كاهش راندمان شبكه را نيز به همراه دارد. در مواردي مانند كاربردهاي الكترونيك قدرت و متعادل سازي بارهاي نامتعادل حتي انتقال انرژي راكتيو هم كار ساز نبوده و بايد انرژي در محل توليد گردد.

خازن اصطلاحا توليد كننده انرژي راكتيو است، اما خازن توان راكتيو توليد نكرده بلكه مصرف كننده آن نيز ميباشد. فقط در زماني كه سلف انرژي راكتيو در خود ذخيره مي نمايد (ازشبكه مي كشد) خازن، انرژي ذخيره شده خود را به شبكه تحويل مي دهد و در زماني كه سلف انرژي ذخيره شده اش را به شبكه پس مي دهد خازن از شبكه انرژي مي كشد. حال اگر سلف و خازن در كنار هم قرار گيرند، هنگاميكه خازن انرژي مي دهد سلف آن انرژي را مي گيرد و زماني كه خازن انرژي مي گيرد سلف انرژي مي دهد كه موجب تعادل انرژي بين سلف و خازن گشته و ديگر تبادل انرژي بين مصرف كننده و شبكه صورت نمي گيرد.

همه چیز در مورد مقره ها

 

همه چیز در مورد مقره ها

 

مقدمه:

یکی از اجزاء مهم شبکه های فشار قوی ، مقره ها می باشد که بر حسب ولتاژ مورد استفاده و شرایط محیطی از نظر آلودگی و رطوبت ، شکل خاصی به خود می گیرند. وظایف مقره ها در شبکه ها را می توان به صورت زیر بیان نمود :

1. تحمل وزن هادی های خطوط انتقال و توزیع برای نگهداری سیم های هوایی روی پایه ها و دکل ها در بدترین شرایط (یعنی موقعی که ضخامت یخ و برف تشکیل شده روی سیم ها در حداکثر مقدار باشد) را داشته باشد و اصولاً باید بتوانند بیشترین نیروهای مکانیکی وارد شده بر ان ها را تحمل کنند.

2. عایق بندی هادی ها و زمین و بین هادی ها با یکدیگر به عهده مقره است. یعنی مقره ها باید از استقامت الکتریکی کافی برخوردار باشند تا بتوانند بین فازهای شبکه و دکل ها که متصل به زمین هستند ایزولاسیون کافی برای تحمل ولتاژ فازها را داشته باشند. استقامت الکتریکی آن ها باید در حدی باشد کهدر بدترین شرایط (یعنی در حضور رطوبت ، باران ، آلودگی و بروز صاعقه با ولتاژ بالا) دچار شکست کامی الکتریکی نشوند.

 

بنابراین مقره ها باید دارای خصوصیات زیر باشند :

1. استقامت الکتریکی بالا.

2. استقامت مکانیکی بالا.

3. عاری از ناخالصی و حفره های داخلی.

4. استقامت در برابر تغییرات درجه حرارت و عدم تغییر شکل در اثر تغییر دما (با توجه به ضریب انبساط حرارتی که بایستی کم باشد).

5. ضریب اطمینان بالا.

6. ضریب تلفات عایقی کم.

7. در برابر نفوذ آب و آلودگی ها مقاوم باشد.

 جنس مقره ها

 جنس مقره ها معمولاً از چینی یا شیشه است. مقره های چینی از سه ماده مختلف تشکیل شده است :

1. کائولین یا خاک چینی AL2O3-2SIO2-2H2O به مقدار 40 تا 50 درصد.

2. سیلیکات آلومینیوم (فلداسپات) K2O-AL2O3-6SIO2 به مقدار 25 تا 30 درصد.

3. خاک کوارتز SIO2 به مقدار حداکثر 25 درصد.

این سه نوع با ترتیب برای بالا بردن استقامت حرارتی ، الکتریکی و مکانیکی به کار می روند. به عبارت دیگر خواص الکتریکی ، مکانیکی و حرارتی چینی بستگی به درصد فراوانی این سه جزء دارد. هر چه فلداسپات بیشتر باشد استقامت الکتریکی آن زیادتر می شود و هر چه مقدار کوارتز بیشتر شود ، استقامت مکانیکی آن بیشتر شده و با افزایش کائولین ، استقامت حرارتی آن بیشتر می شود.

برای تهیه چینی ، مواد فوق را با کمی آب خالص مخلوط می کنند تا به صورت گل و خمیر در آید. سپس این گل را در قالب های معینی شکل داده و در کوره حرارت می دهند تا پخته شود و رطوبت آن نیز گرفته شود. البته قبل از قالب گیری ، درصد رطوبت گل را پایین می آورند و تحت خلاء ان را پرس می کنند ، پس از ریخته شدن آن را سرد می کنند. ولی سرد کردن آن به طور ناگهانی انجام نمی شود و با ملایم این کار صورت می گیرد. تا ترکی در آن ایجاد نشود. پس از این مرحله یک لایه لعاب شیشه ای بر روی آن می ریزند تا سطح آن کاملاً خالی از وجود حباب ها و ترک های مویین گردد. لعاب شیشه ای علاوه بر افزایش استقامت مکانیکی مقره قدرت چسبندگی گرد و غبار و نفوذ گرد و غبار و رطوبت را کاهش می دهد. همچنین باعث ایجاد یک سطح کاملاً صاف می شود که باعث افزایش مقاومت سطحی عایق می شود.

درجه حرارت پختن در کوره نیز در تعیین استقامت الکتریکی و مکانیکی مقره چینی مؤثر است که هر چه در درجه حرارت بالاتری قرار داده شود ، حبابهای هوا در آن کمتر به وجود می آیند و استقامت الکتریکی آن زیاد می شود اما در عوض عایق خیلی ترد و شکننده می شود و هرچه درجه حرارت پختن در کوره کمتر شود استقامت مکانیکی آن بیشتر می شود و هر چه درجه حرارت پختن در کوره کمتر می شود ، استقامت مکانیکی آن بیشتر می شود ، ولی حفره های بیشتری در آن باقی می ماند و استقامت الکتریکی آن بیشتر می شود ولی حفره های بیشتری در آن باقی می ماند و استقامت الکتریکی آن کاهش می یابد. معمولاً درجه حرارت پخت در کوره را بین 1200 تا 1500 درجه نگه م دارند. در نتیجه ، استقامت الکتریکی چینی

بین 120 (kv/cm) تا 280 (kv/cm) می باشد. همچنین استقامت مکانیکی چینی در برابر نیروی فشاری 690 (MNt/m2) (در مقاطع بزرگتر 275 (MNt/m2) ) و در برابر نیروی کششی 48 (MNt/m2) (در مقاطع بزرگتر 20 (MNt/m2)) و در برابر نیروی خمشی 95 (MNt/m2) می باشد. از خواص بسیار مهم چینی می توان آسان شکل گرفتن آن ها و استقامت در برابر مواد شیمیایی و تغییرات جوی را نام برد.

شیشه

معمولاً شیشه را در درجه حرارت هی بالا با مخلوطی از مواد مختلف از جمله آهک و پودر کوارتز ذوب می نمایند و سپس به طور ناگهانی آن را سرد نموده و قالب ریزی می کنند. این عمل ((Toughening) باعث سفت شدن شیشه می شود). بدین ترتیب مقره شیشه ای با استقامت مکانیکی خیلی زیاد بدست می آید که در مقابل لب پریدگی از چینی مقاوم تر است و استقامت مکانیکیفشاری آن 5/1 برابر چینی است و استقامت مکانیکی آن در برابر نیروهای خمشی اندک ، کمتر از چینی است.

همچنین استقامت الکتریکی آن هم خیلی بیشتر از عایق های چینی است (بین 500 تا 1000 کیلو ولت بر سانتی متر).

مزیت دیگر شیشه این است که ضریب انبساط حرارتی آن کوچک است و در نتیجه تغییر شکل نسبی آن در اثر تغییر درجه حرارت ، خیلی کم است. همچنین در مقره های شیشه ای ، قبل از بروز ترک ، کاملاً خرد می شوند و لذا از روی زمین به راحتی می توان مقره معیوب را تشخیص داد. بر خلاف مقره های چینی ، در واقع ساخت مقره های شیشه ای ، معمولاً حفره در آن به وجود نمی آید و اگر ترک یا حفره ای هم باشد به راحتی قابل مشاهده است. به علاوه به علت عبور نور خورشید از آن در اثر شاف بودن ، مقاومت آن در برابر نور خورشید بیشتر است . اما معایب شیشه آن است که :

1. اولاً رطوبت به راحتی در سطح آن تقطیر می شود.

2. به علت تغییر شکل نسبی داخلی پس از سرد شدن ، نمی توان مقره های بزرگی از آن ها ساخت.

3. گرد و خاک را بیشتر به خود جذب می کند.

 

شکست الکتریکی در مقره ها

دو نوع شکست در مقره ها ممکن است رخ دهد :

1. سوراخ شدن مقره ( شکست الکتریکی داخل بدنه مقره) :

این شکست بستگی به جنس مقره ، ضخامت بدنه مقره و ناخالصی های آن دارد که غالباً اتفاق نمی افتد ؛ مگر در هنگام صاعقه های بسیار خطرناک و امواج سیار روی خط چین رخ می دهد. ضخامت بدنه مقره را طوری طراحی می کنند که برای ولتاژهای ضربه صاعقه ای و امواج سیار ناشی از سویچینگ سوراخ نشود.

2. جرقه سطحی مقره :

به علت اینکه سح مقره ها با هوا در ارتباط است و با توجه به اینکه استقامت الکتریکی هوا خیلی کمتر از مقره ها است لذا قبل از سوراخ شدن ، در روی سطح مقره ها جرقه زده می شود. معمولاً اگر بر روی سطح مقره ها گرد و غبار و رطوبت و آلودگی بنشیند به سطح آن رسانا می شود و یک جریان نشتی روی سطح مقره بین هادی و پایه فلزی آن بر قرار می گردد و باعث پایین آمدن ارزش عایقی سطح مقره می شود. لذا اولاً سطح عایق ها را طویل می سازندتا مسیر جریان نشتی طولانی تر شود و ارزش عایقی سطحی زیاد از دست نرود. دیگر آن که سسطح عایق را به صورت چتری می سازند تا باران از آن ریخته شده و ابعاد مقره نیز بزرگ نشود و بالاخره جای خشک هم داشته باشد. شیب چترها باید طوری باشد که روی سطوح هم پتانسیل یعنی عمود بر خطوط میدان بین هادی و میله قرار گیرند. زیرا اگر بین دو نقطه ای که دارای اختلاف پتانسیل باشند ، سطح رسانای ناشی از گرد و غبار تشکیل می شود ، جریان زیادتری جاری شده و جرقه سطحی زودتر زده می شود.

 

انواع مقره ها

بر حسب کاربرد این نوع وسیله ، مقره ها را به سه دسته تقسیم می کنند :

1. مقره های خطوط هوایی : برای عایق کردن هادی ها نسبت به پایه (دکل) و نسبت به یکدیگر و نگهداری هادی ها بر روی پایه ها از این نوع مقره استفاده می شود.

2. مقره های اتکایی : برای عایق کاری باس بارها در پست ها و تابلوها نسبت به زمین و نگهداری آن ها از این نوع مقره ها استفاده می شود.

3. مقره های عبوری یا بوشینگ ها : از این نوع مقره ها برای عبور باس بارها از دیواره ها یا ورود به تجهیزات استفاده می شود. همچنین برای ایزوله کردن خطوط یا باس بارها نسبت دیوارها یا بدنه تجهیزات هم به کار می رود.

اکنون به توضیح تک تک این نوع مقره ها خواهیم پرداخت . البته درصد بسیار زیادی از مقره های مورد استفاده از نوع مقره های خطوط هوایی می باشد.

انواع مقره های خطوط هوایی

الف) مقره های سوزنی (میخی) :

از این مقره ها برای نگهداری خطوط توزیع 11 و 20 و 33 کیلو ولت استفاده می شود که بیشتر به صورت یکپارچه ساخته می شوند و معمولاً به شکل ناقوس کلیسا هستند و هادی خط روی شیار بالایی مقره قرار می گیرد و توسط یک سیستم به مقره محکم می شود. مقره توسط یک پیچ فولادی که در داخل مقره محکم شده است به بازوی دکل بسته می شود. اطراف پیچ فولادی را با فلز نرم مانند سرب یا سیمان پر می کنند تا چینی مقره با فولاد سخت در تماس نباشد و در اثر گشتاور خمشی شکسته نشود.

چترهای روی مقره هم به خاطر ایجاد مسیر طولانی و همچنین ایجاد نقاط خشک در هنگام بارندگی و هم لغزان بودن سطح مقره برای باقی نماندن باران بر روی سطح مقره ایجاد می شود. به عبارت دیگر در حالت مرطوب بودن مقره ، فاصله جرقه برابر مجموع کوتاهترین فاصله از لبه یک چتر به نزدیکترین نقطه روی چتر پایینی به اضافه فاصله از لبه چتر پایینی تا پایه فلزی مقره می باشد. همچنین در حالت خشک بودن مقره کوتاهترین فاصله از هادی تا پایه فلزی مقره است. به این منظور ، ضریب اطمینان مقره را به صورت زیر تعریف می کنند.

ولتاژ لازم برای جرقه سطحی = ضریب اطمینان مقره

ولتاژ نامی مقره

در شبکه های 20 کیلو ولت ، ضریب اطمینان هوای خشک مقره های میخی برابر 6 و برای هوای مرطوب به مقدار 4 است. همچنین در شبکه های 11 KV این ضریب در هوای خشک برابر 2/8 و برای هوای مرطوب به مقدار 5 است.

ب) مقره های آویزان (در مقره های خطوط هوایی) :

 در ولتاژهای بالاتر از 50 کیلو ولت که در سیستم های انتقال و فوق توزیع استفاده می شود ، استفاده از مقره های سوزنی به علت نیاز به ضخامت زیادتر و پیچیده تر شدن ساختمان مقره ها و گرانتر شدن و غیر اقتصادی بودن آن ها امکان پذیر نیست. لذا در ولتاژهای بالا از مقره های آویزان می شود و هادی خط به وسیله کلمپ فلزی به پایین ترین مقره بشقابی زنجیره متصل می گردد.

هر مقره بشقابی از یک دیک بشقاب از جنس چینی یا شیشه تشکیل شده است که در قسمت بالایی آن ،یک کلاهک چدنی گالوانیزه توسط سیمان مخصوصی به نام Alumina (که مقاومت الکتریکی بالا و از استقامت مکانیکی و چسبندگی بالایی برخوردار است) به شیشه یا چینی متصل شده است و در قیمت پایین مقره نیز یک پین (pin) فولادی گالوانیزه که آن هم به وسیله سیمان مخصوص Alumina به مقره متصل شده است. همچنین مسیر زیر بشقاب ها به صورت چین دار است تا طول مسیر جریان نشتی افزایش یابد. پین فولادی هر مقره در داخل حفره کلاهک مقره پایینی قرار گرفته و با زدن گیره اطمینان ( اشپیل Split-Pin ).

حفره : کلاهک از سوراخ ریز مقابل آن اتصال پین و کلاهک محکم می شود. دو مقره ضمن اتصال محکم به مقره در محل اتصال به صورت لولایی حرکت آزادانه هم دارند. قطر بشقاب های این نوع مقره ها معمولاً بین 150 تا 360 میلیمتر و یا بیشتر می باشد . استقامت مکانیکی آن ها هم معمولاً بین 40 تا 300 کیلو نیوتن می باشد.

مزایای استفاده از مقره های بشقابی را می توان به صورت زیر بیان نمود :

1. چون هر واحد مقره بشقابی برای یک ولتاژ نامی پایینی (در حدود 11 کیلو ولت) طراحی می شود. متناسب با ولتاژ خط می توان به تعداد دلخواه از این بشقاب ها را به هم متصل نمود تا یک زنجیره آن بتواند ولتاژ خط را تحمل کند (قابلیت انتخاب تعداد بشقاب ها).

2. اگر هر کدام از بشقاب های یک زنجیره مقره آویزان ، معیوب یا صدمه ببیند فقط لازم است همان یک بشقاب عوض شود و نیازی به تعویض کل زنجیره نیست (اقتصادی بودن مقره).

3. چون زنجیره مقره به کراس آرم خط آویزان است و می تواند به صورت آزادانه حرکت نماید ، حداقل فشار مکانیکی بر مقره های آویزان وارد می شود (تنش های مکانیکی کمتری به مقره وارد می شود).

4. اگر به دلیلی بخواهند ولتاژ نامی خط را افزایش دهند به راحتی می توان با اضافه نمودن چند تا بشقاب ، قدرت عایقی مناسب را به دست آورد و نیازی به تعویض زنجیره مقره نیست (قابلیت انعطاف در افزایش ولتاژ خط).

5. چونهادی خط به زنجیره آویزان می گردد و پایین تر از بازوی کراس آرم (صلیبی) دکل خط انتقال قرار می گیرد در نتیجه هنگام برخورد صاعقه به خط ، صاعقه ابتدا به بازوی کراس آرم خط برخورد می نماید تا حدود زیادی از خط حفاظت می شود (حفاظت خط در برابر صاعقه به وسیله بازوی کراس آرم دکل انجام می شود).

6. اگر بار مکانیکی خط زیاد باشد مثلاً : در اسپن های بلند ، هنگام عبور خطوط انتقال از روی رودخانه ها ، دره ها ، اتوبان ها می توان از زنجیره های دوبل یا بیشتر استفاده نمود (قابلیت استفاده از زنجیره های دوبل یا بیشتر).

 

پ) مقره های سنتی :

مقره های کششی در جاهایی که نیروی کشش افقی زیادی به مقره وارد می شود استفاده می گردد. از این مقره ها در پایه های ابتدا و انتهایی خطوط انتقال ، توزیع و در پایه هایی که در مسیر خط از حالت مستقیم خارج شده و یا نسبت به افق ، زاویه پیدا می کنند ، استفاده می شوند. مقره های مذکور همان مقره های بشقابی هستند که به صورت افقی نسب می شوند و باید بیوری کششی خط را در پایه ها تحمل نمایند و چون نیروی زیادتری را باید تحمل کنند فقط استقامت مکانیکی آن ها نسبت به مقره های آویزان بیشتر است.

 

د) مقره های مهار :

 در خطوط توزیع برای پایه هایی که در ابتدا و انتهای خط قرار می گیرند و یا برای پایه هایی قرار گرفته در زاویه برای خنثی کردن نیروی کششی که از یک طرف به پایه وارد می شود از سیم مهار استفاده می شود. این سیم مهار از یک طرف به رأس تیر محکم می شود و از طرف دیگر به وسیله مهار و صفحه مهار در داخل زمین محکم می شود.

برای ایمنی و حفاظت بیشتر که احتمالاً سیم مهار در بالا از طریق میلگرد تیر برق دار گردید ، سیم مهار در نزدیکی زمین برقدار نشود ، در وسط سیم مهار از مقره مهار استفاده می شود و سیم های مهار از دو طرف به مقره مهار متصل می شود. این مقره به گونه ای است که اگر شکسته شود ، سیم مهار رها نمی شود و البته بایستی تحمل نیروی کششی سیم مهار را داشته باشند.

ﻫ )مقره های استوانه ای :

این مقره ها به صورت یک زنجیره استوانه ای و به صورت یکپارچه از جنس چینی یا اخیراً از مواد ترکیبی (که استقامت مکانیکی بسیار بالایی داشته و آب بر روی سطح آن ها پخش نمی شود و برای مناطق صحرایی مناسب هستند) ساخته می شوند و به دو طرف انتهایی آن ها دو کلاهک فلزی با سیمان مخصوص اتصال داده شده است. قطر استوانه عایق متناسب با قطر مکانیکی نیاز انتخاب می شود. از این مقره بعضاً در خطوط انتقال استفاده می شود. این مقره ها در مقایسه مقره های آویزان بشقابی از وزن بسیار کمتری برخوردارند (وزن مقره های اویزان دریک زنجیره بیشتر به خاطر وزن کلاهک های فلزی آن است) و لذا از نظر اقتصادی ارزان تر هستند. ولی نقطه ضعف اصلی آن ها امکان خراب شدن کامل مقره در اثر یک قوس الکتریکی یا ضربه مکانیکی بیرونی بر آن است. در صورتی که در مقره های بشقابی تمام زنجیره از بین نمی رود. در زنجیره های بشقابی اگر یک مقره دچار ترک شود تا مدت زیادی بقیه آن ها می توانند ولتاژ خط را تحمل کنند و همچنین بار مکانیکی خط را تحمل نمایند.

در ولتاژهای بالا می توان دو یا سه مقره استوانه ای را به هم متصل نمود. نوع ساخته شده از مواد ترکیبی (Composite Material) این نوع مقره ها دارای خاصیت آب گریزی بوده و آب و آلودگی بر روی سطح مقره پخش نمی شود ، بلکه این آلودگی و رطوبت در یک نقطه روی سطح باقی می ماند و چون تمام سطح مرطوب نمی شود ، می توان مسیر خزشی آن را کوتاه نمود. جریان نشتی این نوع مقره ها خیلی کم است و در مناطق با آلودگی زیاد روی سطح آن ها جرقه زده نمی شود و نیازی به تمیز کردن هم ندارند. این مقره ها ضمن داشتن استقامت مکانیکی بالا از وزن بسیار کمی نیز برخوردارند.

مقره های مخصوص

برای مناطق با شرایط آب و هوایی بسیار بد مانند مناطقی که آلودگی صنعتی یا آلودگی آب و هوایی بیش از حد معمول وجود دارد یا مناطقی که مه زیاد وجود دارد یا مناطقی که صاعقه های خطرناک با شیب زیاد وجود دارد ، از مقره های استاندارد معمولی نمی توان استفاده نمود و باید از مقره های با طراحی خاص برای آن مناطق استفاده نمود و باید از مقره های با طراحی خاص برای ان مناطق استفاده نمود. در این نوع مقره ها معمولاً از بشقاب های گودتر استفاده می کنند و داخل بشقاب گود ، چترهای بلندتری به آن داده می شود. در نتیجه فاصله خزش مقره افزایش می یابد و جریان نشتی آن به دلیل طولانی تر شدن مسیر و بزرگ شدن مقاومت سطحی کاهش یافته و دیرتر جرقه سطحی زده می شود (به خاطر آلودگی و رطوبت). همچنین سطح مقره را پر شیب می سازند تا در اثر باران سطح آن به راحتی تمیزتر شود.

ز) مقره چرخی :

از این مقره ها در خطوط فشار ضعیف 400 ولت استفاده می شود. این مقره ها توسط تسمه فلزی U شکل به نام اتریه و پین واشپیل به پایه های خطوط توزیع هوایی بسته می شوند و سیم هوایی شبکه بر روی شیار چرخی مانند مقره قرار می گیرد و از آن به عنوان مقره کششی نیز استفاده می شود و در دو نوع یک شیاری و دو شیاری استفاده می شود.

مقره های اتکایی

این مقره ها برای نگهداشتن شین های فشار قوی و دیگر تجهیزات به کار برده می شوند. این مقره ها به شکل استوانه ای چینی توپر یا توخالی ساخته می شوند که برای تأسیساتی که مقره باید نیروی مکانیکی بیشتری را تحمل کند از نوع توخالی آن استفاده می شود. زیرا نوع توپر آن فقط با یک قطر معین و محدودی قابل ساخت است ولی برای افزایش استقامت الکتریکی نوع توخالی آن سوراخ داخل مقره ها به صورت افقی یا عمودی نصب می شوند.

مقره های عبوری (بوشینگ ها)

برای سرهای خروجی و ورودی دستگاه های فشار قوی ، برای جلوگیری از ایجاد جرقه بین ولتاژ آن خط عبوری و بدنه دستگاه به کار می روند (مثل بوشینگ ترانس ها). این مقره ها به صورت لایه های استوانه ای به کار می روند و نسبت به محیط مورد استفاده ، شکل مقره های عبوری متفاوت است. ساده ترین آن ها استوانه های درهم است. فضای داخل این استوانه های مابقی ، معمولاً توسطگازها یا مایع های عایق پر می شود. در ترانسفورماتورها ، بوشینگ ها حاوی روغن هستند. ارتفاع آن ها برحسب میزان ولتاژ و ارتفاع از زمین متفاوت است. به منظور جلوگیری از ازدیاد حرارت در بوشینگ ها از فیبرهای عایقی در سر بوشینگ ها استفاده می شود زیرا فیبر هدایت حرارتی بهتری نسبت به چنین دارد.

آزمایش مقره های خطوط هوایی

به طور کلی سه دسته آزمایش بر روی مقره ها انجام می گیرد :

1. Type Test : که فقط روی سه عدد مقره انجام می گیرد و صرفاً به خاطر بررسی مشخصات الکتریکی یک مقره است که اساساً بستگی به شکل مقره و جنس و ابعاد آن به طور کلی به طراحی مقره بستگی دارد. این آزمایش ها را فقط یک بار برای تأیید صحت طراحی مقره ها و مقایسه نتایج حاصل با مقادیر تعیین شده توسط استانداردها انجام می دهند. به این آزمایش ها ، آزمایش های تخلیه یا آزمایش های جرقه نیز می گویند (Flashover Test).

2. Sample Test (آزمایش های نمونه) : این آزمایش ها بر روی تعدادی از مقره ها که به صورت کاملاً اتفاقی انتخاب می شوند ، انجام می گیرد و به منظور بررسی مشخصات مقره و کیفیت موارد مورد استفاده در آن ها است و در حقیقت معیاری برای پذیرش کیفیت مقره های تولیدی یک تولید کننده است.

3. Routine Test (آزمایش های سری) : این آزمایش ها بر روی تک تک تمام مقره های تولید شده در خط تولید شده در خط انجام می گیرد و به منظور خارج شدن مقره هایی که احتمالاً در جریان ساختن آن اشکالی به وجود آمده می باشد. بدین طریق مقره های کاملاً معیوب از خط تولید خارج می شوند.

Type Test بر طبق استاندارد بین المللی IEC

گروه اول آزمایش ها شامل آزمایش های زیر است :

1. آزمایش استقامت در برابر ولتاژ ضربه ای ، صاعقه در هوای خشک : این آزمایش در دو حالت انجام می شود :

الف) با موج ضربه ای مقاوم : برای هر مقره ای حداکثر دامنه موج ضربه ای استاندارد (که برای امواج صاعقه مدل می شود) باعث ایجاد جرقه بر روی سطح مقره نمی شود را استاندارد مشخص کرده است. البته مقادیر برای شرایط جوی استاندارد داده می شود. حالا اگر شرایط آزمایش از نظر فشار و درجه حرارت و میزان رطوبت متفاوت با شرایط استاندارد باشد ، باید مقادیر فوق را تصحیح نمود. در این آزمایش 15 بار موج ضربه ای استاندارد 1.2/50 μsec به مقره به دفعات متوالی اعمال می شود. فاصله زمانی بین هر بار باید به اندازه کافی باشد تا اثر قبلی از بین رود. دامنه موج ضربه ای همان مقدار مشخص شده در استانداردها با ضریب تصحیح مربوطه است. اگر این آزمایش در هیچ دفعه ای جرقه سطحی روی مقره زده نشود یا تعداد دفعات جرقه سطحی کمتر از 2 بار باشد و سطح مقره ها آسیب کلی نبیند. این آزمایش جواب مثبت داده است. البته اثر جزئی جرقه روی سطح مقره (مثل خش انداختن) مجاز است.

ب) با موج ضربه ای با احتمال 50 % جرقه سطحی : دامنه موج ضربه ای استاندارد که با احتمال 50% بر روی سطح مقره جرقه زده می شود در استانداردها مشخص شده است. حالا برای یک مقره مورد آزمایش ، یک موج ضربه ای استاندارد با دامنه Vk نزدیک به سطح تقریبی دامنه ولتاژ جرقه 50% انتخاب می شود. همچنین یک دامنه متغیر ولتاژ ΔV که تقریباً 3% از ولتاژ V است ، انتخاب می گردد. حالا یک موج ضربه ای استاندارد با دامنه VK به مقره اعمال می شود. اگر این موج سبب بروز جرقه سطحی روی مقره نگردید ، دامنه موج ضربه ای بعدی باید Vk + ΔV انتخاب شود که اگر حدود 30 بار و چون ممکن است Vk اولیه خیلی کوچک یا خیلی بزرگ انتخاب شده باشد ، 1 تا 9 آزمایش اول را 30 بار محسوب نمی کنند. اگر هر ولتاژ UV در این آزمایش nV بار تکرار شده باشد ، ولتاژ جرقه سطحی 50% از رابطه زیر بدست می آید :

 ∑nVUV

مقره به شرطی این قسمت را جواب می دهد که 50%U بدست آمده از رابطه بالا برای آن از 04/1 برابر ولتاژ جرقه مقاوم آن کمتر نباشد و مقره ها در اثر جرقه ای سطحی روی آن ها آسیب کلی نبیند.

2. آزمایش استقامت در برابر ولتاژ ضربه ای سوئچینگ در هوای مرطوب :

موج ضربه ای برای مدل کردن سوئچینگ ، یک موج ضربه ای 250/2500μsec است که با موج ضربه ای صاعقه متفاوت است و زمان رسیدن به یک مقدار یک و نیم موج پشت آن خیلی بیشتر از موج ضربه ای صاعقه می باشد. در این حالت مقره تحت آزمایش ، زیر بارش یک باران مصنوعی قرار می گیرد. شدت بارش باران باید حداقل بین 1 میلیمتر بر دقیقه تا 2 میلیمتر بر دقیقه باشد و به صورت مورب با زاویه °45 بارش نماید. درجه حرارت محیط هم بین c°15- تا c°15 باشد و مقاومت مخصوص آن در c°20 باید – m Ω 15±100 باشد.

مقره باید به مدت 15 دقیقه قبل از شروع تست تحت بارش این باران قرار گیرد ، البته این زمان می تواند کمتر هم باشد ، مخصوصاً زمانی که تست های متوالی انجام می گیرد. در این جا نیز این آزمایش در دو حالت مختلف می تواند انجام بگیرد :

الف) با موج ضربه ای با احتمال 50% جرقه سطحی : طریقه آزمایش مانند حالت هوای خشک است (با موج ضربه ای صاعقه) ولی دامنه موج ضربه ای 50% بدست آمده از رابطه نباید کمتر از 085/1 برابر دامنه موج ضربه ای مقاوم تعیین شده در استاندارد برای موج ضربه ای مقاوم تعیین شده در استاندارد مربوط به شرایط جوی استاندارد است که برای شرایط آزمایشگاهی باید در ضرایب تصحیحی ، اصلاح شود.

ب) با موج ضربه ای مقاوم : این آزمایش نیز با دامنه موج ضربه ای مقاوم تعیین شده در استاندارد برای 15 بار تکرار می شود و اگر تعداد دفعاتی که جرقه سطحی روی مقره زده می شود بیشتر از 2 بار نباشد این ازمایش جواب مثبت داده است. در این آزمایش نیز نباید سطح مقره ها آسیب کلی ببیند (اثرهای جزئی روی سطح مقره قابل پذیش است).

3. آزمایش استقامت در برابر ولتاژ با فرکانس صنعتی در هوای مرطوب

Wet Power – Freuency Test

دراین لحظه مقره نیز تحت آزمایش در یک شرایط باران مصنوعیمانند حالت قبل قرار می گیرد. متناسب با شرایط جوی زمان آزمایش از نظر فشار و درجه حرارت ، مقدار ولتاژ قابل استفاده مقره را بر اساس مقدار تعیین شده آن در استانداردها بدست می آوریم (با استفاده از ضرایب تصحیح). سپس یک ولتاژ در حدود 75% ولتاژ فوق را به مقره اعمال می کنیم و سپس به تدریج و به آرامی با یک شیب در حدود 2% ولتاژ فوق بر ثانیه ، ولتاژ را افزایش می دهیم تا به مقدار 100% فوق برسد. سپس این ولتاژ را در حدو یک دقیقه بر روی مقره نگه می داریم. طی این آزمایش هیچ گونه جرقه سطحی یا سوراخ شدن مقره نباید اتفاق بیفتد. دراین آزمایش می توان افزایش ولتاژ را هنوز ادامه دهیم تا جرقه سطحی حاصل شود. این آزمایش را 5 بار تکرار می کنیم و مقدار متوسط ولتاژهای جرقه سطحی را به عنوان ولتاژ جرقه هوای مرطوب در ولتاژ سینوسی با فرکانس های صنعتی تعیین کنیم. فرکانس موج سینوسی باید بین 15kv تا 100kv باشد.

هر واحد مقره ، نام تولید کننده و سال تولید آن نوشته می شود. همچنین حداکثر قدرت مکانیکی مقره نیز بر روی آن نوشته می شود. مثلاً U300 مقره 300 کیلونیوتنی است. شرایط استاندارد به صورت T = 20°c وP = 760mmHy رطوبت 119 water/m3 = است. قبل از پرداختن به آزمایش هایی که بر روی مقره های نمونه انجام می گیرد ، ساختمان مقره ها را بیان می کنیم ، که به دو دسته تقسیم می شوند :

1. نوع A : مقره هایی که طول یا ضخامت کوتاهترین مسیر موجود در داخل آن ها برای سوراخ شدن داخل بدنه مقره حداقل برابر با نصف طول کوتاهترین مسیر جرقه در هوای روی سطح مقره است.

2. نوع B : مقره هایی که ضخامت داخل آن ها برای مسیر سوراخ شدن مقره کمتر از نصف طول کوتاهترین مسیر جرقه بر روی سطح مقره در هوا است.

آزمایش های روی مقره های نمونه طبق استاندارد (Sample Test IEC )

 

برای یک محموله ای از مقره های یک نوع با مشخصات یکسان از همه نظر که به وسیله خریدار از تولید کننده مقره خریداری می شود. تعدادی مقره به صورت کاملاً اتفاقی و تصادفی از بین محموله آماده انتخاب می شود و تعدادی آزمایش روی نمونه های انتخابی انجام می شود. در صورتی که نتایج آزمایش ها مثبت باشند ، کیفیت محصول آن ها از طرف خریدار تأیید می شود. تعداد نمونه های انتخابی بر اساس استاندارد IEC به صورت زیر است:

با فرضP تعداد مقره های انتخابی به عنوان نمونه و N تعداد کل مقره ها باشد ، آنگاه :

1) اگر N < 500 باشد ، P با توافق طرفین تعیین می شود.

2) اگر 500 < N < 2000 باشد (P = 4 + (1/5N ÷ 1000 است.

3) اگر N > 20000 باشد ، P = 14 + ( 0/75N ÷ 1000)  است.

 

آزمایش هایی که بر روی مقره های نمونه انتخاب شده انجام می گیرند ، عبارتند از :

1- بررسی سیستم قفل و بست.

2- کنترل مقدار وزن مقره ها و ابعاد قسمت های مختلف آن ها.

3- آزمایش سیکل حرارتی.

4- آزمایش حداکثر تحمل بار الکترومکانیکی (فقط روی مقره های شیشه ای).

5- آزمایش حداکثر تحمل بار مکانیکی.

6- آزمایش شوک حرارتی (فقط برای مقره های شیشه ای).

7- آزمایش تحمل ولتاژ در برابر سوراخ شدن (فقط برای مقره های نوع B).

8- آزمایش تخلخل (وجود حفره) (فقط برای مقره های چینی).

9- آزمایش میزان گالوانیزه بودن قسمت های فلزی مقره.

 

مقره های نمونه انتخاب شده را طبق استاندارد IEC به دو گروه تقسیم می کنند :

گره اول شامل دو سوم تعداد مقره های انتخاب شده و گروه دوم شامل یک سوم تعداد مقره های انتخاب شده است. بر اساس نوع A یا B مقره ها و نوع بشقابی یا اتکایی ، آزمایش های نمونه فوق تعدادی بر روی گروه اول و تعدادی بر روی هر دو گروه انجام می شود.

 

مقره هایی که بر روی آن ها آزمایش های نمونه صورت می گیرد نباید در سرویس از آن ها استفاده شود.

 

شرح آزمایش

1- بررسی سیستم قفل و بست : در این جا چند آزمایش مختلف برای اطمینان از مکانیزم قفل و بست انجام می گیرد :

الف) با اتصال بشقاب ها به همدیگر و تشکیل یک یا چند زنجیره ، خرکت های افقی شبیه به حرکت هایی که در حالت سرویس ممکن است پیدا شود به آن ها داده می شود که اتصال زنجیره ها باید باز شود.

ب) اشپیل (Split – Pin) تمام بشقاب ها در موقعیت قفل قرار داده می شود و به وسیله یک دستگاه که نیروی کششی وارد می کنند بار کششی برای حرکت کردن اشپیل هر بشقاب اعمال می شود. برای هر بشقاب این عمل 3 بار تکرار می شود. مقدار این نیرو طبق استاندارد ، بین 50 تا 500 نیوتن بایستی اعمال شود.

ج) هشپیل هر مقره یا نیروی کششی حداکثر یعنی 500N کشیده می شود (به وسیله دستگاه کشنده). اشپیل ها در اثر این نیرو نباید از محل قفل به طور کامل خارج شوند.

2- کنترل ابعاد مقره (Verification Of Dimensions) :

این کنترل ابعاد عبارتند از :

الف) اندازه گیری وزن مقره های نمونه و متوسط گیری به عنوان وزن مقره.

ب) اندازه گیری قطر خارجی مقره از بالاترین تا پایین ترین نقطه.

ج) اندازه گیری ارتفاع مقره از بالاترین تا پایین ترین نقطه.

د) اندازه گیری فاصله خزشی مقره ( Creep Age Distance ).

ﻫ) کنترل قطر حفره کلاهک و قطر پین فلزی مقره با اشل های استاندارد (اشل هایی که باید داخل حفره بروند یا از قطر پین بگذرند و اشل هایی که نباید بگذرند).

3- آزمایش سیکل حرارتی ( Temperature Cycle Test )

در این آزمایش یک مخزن آب سرد و یک مخزن آب گرم تهیه می شود. درجه حرارت مخزن آب گرم باید 70°c بیشتر از درجه حرارت مخزن آب سرد باشد و به وسیله یک سیستم اتوماتیک ، درجه حرارت مخزن ها ثابت نگه داشته شوند. مقره های نمونه به مدت T دقیقه در مخزن آب گرم قرار داده می شوند.

Aمقره نوع T = 15 + 0/7 m , m = kgجرم مقره بر حسب

Bمقره نوع T = 15 min

بعد از طی زمان فوق ، سریعاً بدون هیچ تأخیری (حداکثر تأخیر 30 ثانیه) و برای مدت زمان T دقیقه نیز در مخزن آب سرد غوطه ور می شوند. این سیکل گرما و سرما 3 بار تکرار می شود. برای مقره های اتکایی به جاب مخزن آب سرد ، باید آن را بعد از خارج کردن از مخزن آب گرم (برای مدت 15 دقیقه در مخزن آب گرم قرار گرفته است) به مدت 15 دقیقه در معرض باران مصنوعی با شدت 3 میلیمتر بر دقیقه قرار می دهیم و این سیکل را 3 بار تکرار می کنیم.

شرط پذیرش این آزمایش این است که در پایان هیچ یک از مقره های نمونه ترک خوردگی پیدا نکرده باشند.

4- آزمایش تحمل بار الکترومکانیکی ( Electromechanical Failing Load Test)

در این آزمایش همزمان با اعمال ولتاژ با فرکانس صنعتی به مقره یک بار مکانیکی کششی نیز به مقره اعمال می شود تا اگر تخلیه الکتریکی داخلی در اثر تخلیه های داخل مقره اتفاق می افتد ، در اثر نیروی کششی اعمال شده به صورت عیب مکانیکی (مثلاً ترک خوردن مقره) مشخص می شود. ولتاژ اعمالی به مقره همان ولتاژ مقاوم با فرکانس صنعتی در هوای مرطوب است. چون در مقره های شیشه ای تخلیه های موضعی داخل مقره کاملاً پیدا است ، لذا این آزمایش برای مقره های شیشه ای انجام نمی شود.

5- آزمایش تحمل حداکثر بار مکانیکی ( Mechanical Failing Load Test )

در این آزمایش مقره نمونه ، تک تک و به نوبت در داخل دستگاه مخصوص اعمال نیروی کششی قرارگرفته و نیروی کششی اعمالی به آن ها از صفر به طور سریع به مقدار 75% حداکثر تحمل بار مکانیکی نامی مقره افزایش داده می شود. سپس به آرامی در یک مدت زمان معین بین 15 تا 45 ثانیه بار کششی اعمالی را به 100% حداکثر بار مکانیکی می رسانیم. شدت این افزایش به مقدار 35% حداکثر بار مکانیکی نامی در هر دقیقه می باشد. در این آزمایش مقره باید بتواند بار مکانیکی کششی اعمال شده را تحمل کند و دچار شکست مکانیکی لازم برای شکست مقره دست یابیم. لازم به ذکر است که برای مقره های اتکایی (سوزنی) بار مکانیکی خمشی به جای کشش اعمال می شود.

6- آزمایش شوک حرارتی (فقط برای مقره های شیشه ای)

در این آزمایش یک مخزن آب که درجه حرارت کمتر از c°50 را دارد ، مهیا می شود. سپس مقره های نمونه را در داخل یک کوره هوای گرم که درجه حرارت آن حداقل °c100 بالاتر از درجه حرارت مخزن آب است ، 20 دقیقه قرار می دهند. سپس مقره ها را به طور ناگهانی وارد مخزن آب می نمایند و حداقل 2 دقیقه در مخزن با آب نگه می دارند. مقره ها نباید دچار ترک یا شکستگی شوند.

7- آزمایش تحمل ولتاژ در برابر سوراخ شدن مقره ( Pun Chore Tesr )

این آزمایش می تواند با یک موج ولتاژ سینوسی با فرکانس صنعتی و یا با یک موج ضربه ای انجام گیرد. البته معمولاً با فرکانس صنعتی انجام می شود. مقره های نمونه در این آزمایش کاملاً خشک و تمیز می شوند و در داخل یک محفظه روغن شناور می شوند. که روغن باید عاری از رطوبت و ناخالصی باشد و استقامت الکتریکی بالایی داشته باشد. اگر محفظه روغن فلزی باشد باید ابعاد آن خیلی بزرگ باشد که جرقه بین قسمت فلزی مقره و بدنه محفظه روغن زده نشود. ولتاژ با فرکانس صنعتی بین قسمت های فلزی مقره اعمال می شود. همچنین روغن برای این استفاده می شود که استقامت الکتریکی خیلی بالاتری نسبت به هوا دارد و از بروز جرقه سطحی روی مقره در اثر اعمال ولتاژ بالا جلوگیری می کند. برای آزمایش ، ولتاژ اعمالی را سریعاً به مقدار حداکثر ولتاژ نامی قابل تحمل مقره می رسانیم که در استانداردها مشخص شده است که بر اثر این ولتاژ نباید در مقره شکست الکتریکی و سوراخ شدن به وجود آید. اگر میزان استقامت مقره مورد نظر باشد بایستی ولتاژ را آنقدر افزایش داد تا مقره سوراخ شود.

8- آزمایش تخلخل (فقط برای مقره های چینی) Poorsity Test

در این آزمایش قطعات شکسته شده یک مقره چینی در یک محلول الکل یک درصد که مقداری جوهر قرمز نیز به آن اضافه شده (یک گرم جوهر قرمز درصد گرم الکل) و تحت فشار 15 مگانیوتن بر متر مربع برای چندین ساعت (حدود 24 ساعت) قرار داده می شود. سپس قطعات بیرون آورده شده و تمیز و خشک می شوند و دوباره شکسته شده و به قطعات کوچکتری تبدیل می شوند. در سطوح شکسته شده نباید هیچ اثری از نفوذ الکل مشاهده شود.

این آزمایش برای لعاب (glaze) مقره است (برای اطمینان از عدم وجود ترک های مویین در لعاب مقره) لذا می توان مقره را پس از آزمایش وزن کرد و سپس برای 24 ساعت در آب تحت فشار قرار داده و سپس مجدداً وزن نمود. اگر افزایش وزن داشته باشیم نشان دهنده نفوذ آب در خلل و فرج مقره است.

9- آزمایش میزان گالوانیزاسیون قسمت های فلزی (Galvanizing Test)

در این آزمایش اولاً وضعیت ظاهری پوشش سطحی روی قسمت های فلزی مقره های نمونه از نظر یکنواختی و هموار بودن بررسی می گردد. همچنین به وسیله یک دستگاه مخصوص جرم فلز (روی) بر روی سطوح فلزی در واحد تعیین می گردد. دستگاه مخصوص فوق ، ضخامت فلز روی را می تواند در یک نقطه هم اندازه گیری کند. برای این منظور 10 نقطه به طور تصادفی بر روی کلاهک و 10 نقطه بر روی پین انتخاب می شوند. سپس با داشتن جرم حجمی روی ، مقدار جرم فلز روی در واحد سطح مشخص می شود. در هر مقره نمونه ، جرم روی در واحد سطح نباید کمتر از 500 گرم بر متر مربع باشد و برای تمام نمونه ها به طور متوسط از مقدار 600 گرم برکتر مربع نباید کمتر باشد.

تست های معمول مقره ها (Routine Test)

این آزمایش ها به تک تک مقره ها در خط تولید اعمال می شود که شامل آزمایش های زیر هستند :

1- بررسی وضعیت ضاهری مقره ها از نظر شکل و ابعاد و رنگ ظاهری آن ها.

2- آزمایش های مکانیکی :

برای مقره های نوع A: یک زنجیره از مقره ها به مدت یک دقیقه تحت یک بار کششی معادل 60% حداکثر تحمل بار مکانیکی قرار می گیرند.

برای مقره های نوع B: یک زنجیره از مقره ها برای مدت 10 ثانیه تحت یک بار کششی معادل 40% حداکثر تحمل بار مکانیکی قرار می گیرند.

مقره هایی که در این آزمایش دچار شکست و ترک خوردگی شوند از خط تولید خارج می شوند.

3- آزمایش الکتریکی :

مقره های بشقابی یا مقره های اتکایی (سوزنی) در این آزمایش به آنها یک ولتاژ سینوسی با فرکانس صنعتی اعمال می شود. دامنه ولتاژ باید به حدی باشد که هر چند ثانیه یک بار جرقه سطحی روی مقره زده می شود. زمان اعمال ولتاژ باید حداقل 5 دقیقه باشد. اگر مقره ها دچار سوراخ شدگی شوند از خط تولید خارج می شوند.

عید مبارک

 

 

ساقیا آمدن عید مبارک بادت     آن مواعید که دادی مرود از یادت

آغاز سال 1390 مبارک باد

رله بوخهلتس(Buchholz relay)

 

 رله بوخهلتس(Buchholz relay)

رله بوخهـلــتـس: یک رله حفاظتی برای دستگاهی است که توسط روغن خنک میشود و یا از روغن به عنوان ایزولاسیون در آن استفاده شده است و دارای ظرف انبساط نیز می باشد .(بیشترین کاربرد این نوع رله در ترانسفورمرهاست ). این رله با بوجود آمدن گاز یا هوا در داخل منبع روغن دستگاه و یا پائین رفتن سطح روغن از حد مجاز و یا در اثر جریان پیدا کردن شدید روغن بکار می افتد و سبب به صدا درآوردن سیگنال و دادن علامت می شود و یا اینکه مستقیماً دستگاه خسارت دیده را از برق قطع می کند .

 

رله بوخهلتس به قدری دقیق است که به محض اتفاق افتادن کوچکترین خطائی عمل می کند و مانع آن می شود که دستگاه خسارت زیادی ببیند . اگر از این رله برای ترانسفورماتور روغنی استفاده شود ، خطاهائی که سبب بکار انداختن رله بوخهلتس می شوند عبارتند از :

• جرقه بین قسمتهای زیر فشار و هسته ترانسفورماتور 
• اتصال زمین
• اتصال حلقه و کلاف
• قطع شدن در یک فاز
• سوختن آهن
• چکه کردن روغن از ظرف روغن و یا از لوله های ارتباطی. 
•  .....

در خطاهای کوچک ، هوا یا گازهای متصاعد شده از روغن ، وارد لوله رابط بین ترانسفورماتور و منبع ذخیره روغن (ظرف انبساط) شده و به داخل رله بوخهلتس که در یک قسمت از این لوله قرار دارد راه یافته و به طرف فسمت بالای رله که به صورت مخزن گاز درست شده است صعود می کند و در آنجا جمع می شود .

گازهای راه یافته به داخل رله بوخهلتس به سطح فوقانی روغن فشار می آورد و باعث پائین آوردن سطح روغن در رله بوخ هلتس میگردد . این فشار به شناور بالائی رله ، منتقل میشود و آن را به طرف پائین میراند . حرکت شناور باعث بستن و یا باز کردن کنتاکتهائی میشود که جهت دادن فرمان در یک محفظه جیوه ای تعبیه شده است . در موقعی که خطا به صورت یک اتصالی شدید باشد ، گازهای متصاعد شده در اثر قوس الکتریکی  به قدری زیاد می گردد که موجب راندن موجی از روغن به داخل ظرف انبساط میشود . اگر سرعت موج روغن از مقدار معینی که قبلاً تنظیم شده است تجاوز کند ، قبل از اینکه گازها به داخل رله بوخهلتس راه یابند ، دریچه اطمینان رله به کار می افتد و باعث قطع ترانسفورماتور از برق می شود . اگر رله بوخهلتس دارای دو گوی شناور باشد ، دریچه اطمینان طوری تنظیم می شود که در صورتیکه سرعت حرکت روغن مابین 50 تا 150 سانتیمتر بر ثانیه رسید ، رله قطع کند .

در رله هایی که شامل یک گوی شناور میباشد ، دریچه اطمینان با شناور لحیم شده است و در این رله ها وقتی سرعت روغن به 65 تا 90 سانتیمتر بر ثانیه رسید رله عمل می کند.

محل قرار گرفتن رله بوخهلتس در یک ترانسفورمر ، در شکل نمایش داده شده است .

کلید های قدرت

 

 

کلید های قدرت

كليدهاي قدرت به دو دسته تقسيم ميشوند :

1- كليد بدون قابليت قطع زير بار (سكسيونر)

2-كليد با قابليت قطع زير بار ( دژنكتور )

سكسيونر : سکسیونر باید در حالت بسته یک ارتباط گالوانیکی محکم و مطمئن در کنتاکت هر قطب برقرار می سازد و مانع افت ولتاز می شود.لذا باید مقاومت عبور جریان در محدوده سکسیونر کوچک باشد تا حرارتی که در اثر کار مداوم در کلید ایجاد میشود از حد مجاز تجاوز نکند .این حرارت توسط ضخیم کردن تیغه و بزرگ کردن سطح تماس در کنتاکت و فشار تیغه در کنتاکت دهنده کوچک نگهداشته        می شود .در ضمن موقع بسته بودن کلید نیروی دینامیکی شدیدی که در اثر عبور جریان اتصال کوتاه بوجود می آید .باعث لرزش تیغه یا احتمالاباز شدن آن نگردد.از این جهت در موقع شین کشی و نصب سکسیونر دقت باید کرد تا تیغه سکسیونر در امتداد شین قرار گیرد .بدین وسیله از ایجاد نیروی دینامیکی حوزه الکترومغناطیسی جریان اتصال کوتاه جلوگیری بعمل آید.

موارد استعمال سکسیونر:

همانطور که گفته شد اصولا سکسیونر ها وسائل ارتباط دهنده مکانیکی وگالوانیکی قطعات وسیستمهای مختلف می باشندودر درجه اول بمنظور حفاظت اشخاص و متصدیان مربوطه در مقابل برق زدگی کار برده میشوند.بدین جهت طوری ساخته میشوند که در حالت قطع یا وصل محل قطع شدگي یا چسبندگی بطور واضح واشکار قابل رویت باشد .
از انجای که سکسیونر باعث بستن یا باز کردن مدارالکتریکی نمیشود برای باز کردن یا بستن هر مدار الکتریکی فشار قوی احتیاج به یک کلید دیگری بنام کلید قدرت خواهیم داشت كه قادر است مدار را تحت هر شرایطی باز کند و سکسیونر وسیله ای برای ارتباط کلید قدرت ویا هر قسمت دیگری از شبکه که دارای پتانسیل است به شین میباشد .طبق قوانین متداول الکتریکی جلوی هر کلید قدرتی از 1کیلوولت به بالا و يا هر دو طرف در صورتیکه ان خط از هر دو طرف پتانسیل می گیردسکسیونر نصب می گردد. برای جلوگیری از قطع ویا وصل بی موقع ودر زیر بار سکسیونر معمولا بین سکسیونر وکلید قدرت چفت وبست(مکانیکی یا الکتریکی)بنحوی برقرار می شود که با وصل بودن کلید قدرت نتوان سکسیونر را قطع ویا وصل کرد. بر خلاف کلید های هوایی ،سکسیونرها قادر به قطع هیچ جریانی نیستند .آنها فقط در جریان صفر باز و بسته می شوند . این کلیدها اصولا جدا کننده هستند که ما را به جدا کردن کلیدهای قدرت روغنی ، ترانسفورماتوها، خطوط انتقال و امثال آنها از شبکه زنده قادر می سازند .سکسیونرها از لوازمات تعمیراتی وتغيير مسير جریان میباشند.

انواع سکسیونر :

·         1- سکسیونر تیغه ای یا اره ای

·         2- سکسیونر کشویی

·         3- سکسیونر دورانی

·         4- سکسیونر قیچی ای یا پانتوگراف

سکسیونر تیغه ای یا اره ای: برای قطع و وصل ولتاز و حفاظت مطمئن در زمان عملکرد استفاده می شود و بیشتر برای فشار متوسط کاربرد دارد . بر حسب میزان جریانی که از آن عبور می کند تیغه های آن می تواند از ساده به دوبل و از نوع تسمه ای به پروفیلی و میله ای و لوله ای تغییر یابد . نوع اهرمی آن در فشار قوی وفوق فشار قوی کاربرد دارد . این سکسیونر ها به دلیل وجود شرایط جوی و وجود تنش های مختلف بایستی طوری نسب شود که در اثر نیروی برف یا باد به راحتی وصل نگردد.

سکسیونر کشویی: برای عملکرد ،سکسیونر در جایی استفاده می شود که عمق تابلو کم باشد . این سکسیونرها بیشتر به صورت میله ای در جهت عمودی قطع و وصل می شود و بیشتر در فشار متوسط کار برد دارد .

سکسیونر دورانی: بیشتر در شبکه های 63Kv به بالا استفاده می شود و عملکرد این سکسیونر به صورت دو بازو در یک پل که جهت چرخش آنها 90 درجه معکوس همدیگر می باشند این نوع کلید در شرایط جوی نا مناسب مقاومت خوبی از خود نشان میدهد.

سکسیونر قیچی ای یا پانتوگراف: این نوع سکسیونرها بیشتر در شبکه فوق فشار قوی کاربرد دارند و به لحاظ آنکه هر قطب روی یک پایه سوار است لذا از نظر جایگیری در پست حجم کمتری اشغال می کند و بیشتر زیر خط فشار قوی نصب می گردد.

سکسیونر با قطع زیر بار : این سکسیونرها بدلیل جلوگیری از حجم زیاد پست و جلوگیری از مانور اپراتور و همچنین برای جلوگیری از اینترلاک (تنش) بین سکسیونر و دژنكتور طوری طراحی می شوند که برای قطع و وصل خطی کوچک و یا فیدرهای تغذیه و یا راه اندازی موتورهای فشار قوی و همچنین وصل آنها حدود 5/2 تا10 برابر قدرت قطع آنهاست و جریان قطع این کلیدها 2تا 5/2 برابر جریان نامی است . این نوع سکسیونرها دارای محفظه قطع ضعیفی می باشند که از نوع هوایی می باشند.

دژنكتور:

کلیدهای قدرت برای قطع جریانهای عادی و اتصال کوتاه طراحی می شوند .آنها مانند کلیدهای بزرگی رفتار میکنند که توسط شصتی های محلی و یا سیگنالهای مخابراتی توسط سیستم حفاظت از دور می توانند باز ویا بسته شوند . بنابر این ، کلیدهای خودکار در صورتی که جریان و ولتاز خط از مقدار تنظيم شده كمتر و يا بيشتر شوند , دستور قطع را از طريق رله دريافت مي كند.

مهمترین کلید های قدرت به شرح زیر می باشند :

·         کلید قدرت روغنی (OCBS)

·         کلید قدرت هوایی

·         کلید قدرت SF6

·         کلید قدرت خلا

کلید قدرت روغنی (OCBS): این کلید از بک تانک فولادی پر از روغن عایقی تشکیل شده است.اگر اضافه باری به وجود آید ،پیچک قطع یک فنر قوی را آزاد می کند که سبب کشیده شدن میله عایق وباز شدن کنتاکت ها میگردد . به محض جدا شدن کنتاکت ها جرقه شدیدی ایجاد می شود که سبب تبخیر روغن در اطراف جرقه می گردد . فشار گاز های داغ ایجاد اغتشاشی در اطراف کنتاکت ها میکند که سبب چرخش روغن خنک در اطراف قوس شده ،آن را خا موش می کند . در کلیدهای پر قدرت مدرن قوس در مجاورت یک محفظه انفجار قرار میگیرد، به طوری که گازهای داغ سبب جریان شدید روغن می گردند . این جریان شدید در اطراف قوس برای خاموش کردن آن جاری می شود . سایر انواع کلیدهای قدرت به صورتی طراحی شده اند که
قوس الکتریکی در آن توسط یک میدان مغناطیسی خودایجاد شده منحنی وار و طولانی می شود و به قوس در برابر یک سری بشقاب های عایقی دمیده می شود ، به طوری که قوس تکه تکه شده خنک می شود .

کلید قدرت هوایی: این کلید ها مدار با دمیدن هوای فشرده با سرعت ما فوق صوت به کنتاکت های باز شده قطع می کنند . هوای فشرده در یک مخزن با فشار حدود MPa3 ذخیره شده و توسط یک کمپرسور در پست پر می شود . پر قدرتترین کلید قدرت می تواند جریانهای اتصال کوتاه 40 کیلو آمپر را در ولتاز خط 765 کیلو ولت را در مدت زمان 3 تا 6 سیکل در یک خط hz60 قطع کند . صدایی که از دمیدن هوا ایجاد می شود آن قدر بلند است که از صدا خفه کن در صورت نزدیکی کلید قدرت به مناطق مسکونی باید استفاده می شود .

کلید قدرت SF6: این کلید کاملا بسته و با گاز عایق شده در هر کجا که فضا کم با شد مانند پست های اول شهر به کار می رود . این کلید ها از انواع دیگر با قدرت های مشابه خیلی کوچکتر و از کلید های هوایی نیز کم صداتر است.

کلید قدرت خلا: این کلید ها با اصول متفاوتی از دیگر کلید ها کار می کنند ، زیرا هیچ گازی برای یونیزه شدن در موقع باز شدن کنتاکت ها وجود ندارد . این کلیدها کاملا آب بندی می باشند ودر نتیجه ساکت بوده وهیچ گاه در معرض آلودگی هوا قرار نمی گیرند . ظرفیت قطع انها به حدود kv 30 محدود می شود و برای ولتازهای بالاتر از اتصال سری چند کلی استفاده می شود . از این کلیدها اغلب در سیستم های مترو استفاده می شود.اشکال این نوع کلید آن است که قابل تعمیر نمی باشد.

                               گروه برداری اتصالات ترانسفورماتورها

 

اصولاً در ترانسفورماتورها بین ولتاژ اولیه و ثانویه ، اختلاف فازی حاصل می شود که مقدار آن ، بستگی به طریقه اتصال بین سیم پیچ های مختلف داخل ترانسفورماتور دارد . پس ابتدا باید نحوه اتصالات سیم پیچ های اولیه و ثانویه را مشخص نمود . برای مشخص نمودن اتصالات سیم پیچ های ترانسفورماتور از حروف اختصاری استفاده می شود . به این ترتیب که اتصال ستاره با Y ، اتصال مثلث با D و اتصال زیگزاگ را با Z نشان می دهند . در ضمن اگر اتصال مورد نظر در طرف فشار قوی باشد ، با حروف بزرگ  و اگر در طرف فشار ضعیف باشد ، با حروف کوچک نمایش می دهند ؛ مثلاً اتصال ستاره – ستاره با Yy و یا اتصال مثلث – زیگزاگ با Dz مشخص می شود ( لازم به ذکر است که حروف معرف اتصال طرف ولتاژ بالا یا فشار قوی ، در ابتدا ، و حروف معرف اتصال طرف ولتاژ پایین ، بعد از آن قرار می گیرد ) . حال اگر در طرف ستاره یا زیگزاگ ، مرکز ستاره یا زیگزاگ ، زمین شده باشد ، متناسب با اینکه اتصال مربوطه در طرف ولتاژ بالا یا پایین باشد ، به ترتیب از حروف N یا n استفاده می شود ؛ مثلاً Yzn یعنی اتصال ستاره – زیگزاگ که مرکز زیگزاگ ، زمین شده است و اتصال ستاره در طرف ولتاژ بالا ، و زیگزاگ در طرف ولتاژ پایین است .

بعلاوه در ترانسفورماتورها ، هر فاز اولیه با فاز مشابه اش در ثانویه ، اختلاف فاز مشخصی دارد که جزء خصوصیات آن ترانسفورماتور به شمار می آید ؛ مثلاً ممکن است این زاویه 0، 30 ، 150 ، 180 و ... باشد . برای آنکه زاویۀ مذکور ، اختلاف فاز را برای هر ترانسفورماتور مشخص نمایند به صورت مضربی از عدد 30 تبدیل می کنند و مضرب مشخص شده را در جلوی حروف معرف اتصالات طرفین ترانسفورماتور می آورند . مثلاً مشخصه YNd11 بیانگر اتصال اولیه ستاره با مرکز ستاره زمین شده و ثانویه ، مثلث است که اختلاف زاویه بین اولیه و ثانویه برابر 330 می باشد . به این عدد گروه ترانسفورماتور می گویند .

به طور کلی مطابق استاندارد IEC76-4 ، نوع اتصالات ترانسفورماتورها می تواند مطابق یکی از اعداد 11،10،8،7،6،5،4،2،1،0 باشد . اصولاً اتصالات ترانسفورماتورها به چهار دستۀ مجزا تقسیم می شوند که عبارتند از :

دستۀ یک : به ترانسفورماتورهایی گفته می شود که دارای گروه 0،4 یا 8 هستند .
دستۀ دوم : به ترانسفورماتورهایی گفته می شود که دارای گروه 2،6 یا 10 هستند .
دستۀ سوم : به ترانسفورماتورهایی گفته می شود که دارای گروه 1 یا 5 هستند .
دستۀ چهارم : به ترانسفورماتورهایی گفته می شود که دارای گروه 7 یا 11 هستند .
اما دو موضوع مهم در گروه و اتصال ترانسفورماتورها ، تعیین گروه آنها با توجه به نوع اتصال ، و یا یافتن نوع اتصال سیم پیچ ها با توجه به دانستن گروه ترانسفورماتور می باشد .

الف ) تعیین گروه ترانسفورماتور با توجه به معلوم بودن اتصالات سیم پیچ ها

این موضوع را با شرح یک مثال بیان می کنیم . فرض کنید که اتصالات سیم پیچ های ترانسفورماتور ، به صورت ستاره – مثلث  باشد . ابتدا بر روی این اتصالات ، سرهای ورودی و خروجی سیم پیچ ها با U,V,W (برای سیم پیچ اولیه) و u,v,w (برای سیم پیچ ثانویه) مشخص می شوند . سپس بردار نیروی محرکه تمام سیم پیچ ها را از انتهای هر فاز به سمت ابتدای هر فاز رسم می نماییم . لازم به ذکر است که سر سیم پیچ ها به معنای ابتدای فاز خواهد بود و طبعاً سر دیگر سیم پیچ ها به معنای انتهای فاز می باشد .

برای یافتن گروه ترانسفورماتور ، دو دایره متحدالمرکز با قطرهای متفاوت رسم می کنیم و ساعت های 1 تا 12 را بر روی آن مشخص می سازیم . ابتدا بر روی دایره بزرگتر ، بردارهای ولتاژ سیم پیچ های اولیه رسم می شود . در اینجا با توجه به اتصال اولیه به صورت ستاره ، بردارهای OU ، OV و OW بر روی  ساعت های 12 (یا صفر) ، 4 و 8 رسم می گردد . توجه شود که بین سرهای خروجی ، 4 ساعت یا 120 درجه  اختلاف فاز می باشد . سپس نوبت به ترسیم بردارهای ولتاژ سیم پیچ های ثانویه می رسد . با توجه به اتصال مثلث سیم پیچ های ثانویه ، باید بردار ولتاژ vu در راستای بردار ولتاژ OU اولیه ، بردار ولتاژ wv ثانویه هم راستا با بردار ولتاژ OV اولیه ، و بردار ولتاژ uw ثانویه در راستای بردار ولتاژ OW اولیه رسم گردد . البته بردارهای هم راستا باید به گونه ای رسم شوند که اولاً بین سرهای خروجی ، معادل 4 ساعت اختلاف فاز داشته باشد ، و ثانیاً توالی فاز uvw (در جهت عقربه های ساعت) در ثانویه رعایت شود . حال با توجه به موقعیت ولتاژ u ثانویه که بر روی عدد 1 قرار گرفته است ، در می یابیم که گروه این نوع اتصال ، معادل 1 می باشد . به عبارت دیگر ، بین ولتاژ اولیه و ثانویه ، 30 درجه اختلاف فاز وجود دارد .

 ب) تعیین اتصال سیم پیچ های ترانسفورماتور با توجه به معلوم بودن گروه آن

مشابه قسمت قبل ، این موضوع را با مثالی بیان می کنیم . فرض کنید که می خواهیم اتصال ترانسفورماتور Yd11 را رسم نماییم .

در این روش  بر روی نمودار دایره ای ، و با توجه به اتصال سیم پیچ اولیه ، بردارهای ولتاژ OU ، OV و OW رسم می شود . سپس با توجه به گروه 11 ترانسفورماتور ، بردارهای uv ، vw و wu (با در نظر گرفتن این نکته که سر u روی عدد 11 ، سر v روی عدد 3 ، و سر w بر روی عدد 7 قرار گیرد) رسم می شود .  پس از رسم نمودار دایره ای ، سیم پیچ اولیه و اتصالات آن رسم می شود و بر روی آن ، بردارهای ولتاژ مشخص می گردد . حال با توجه به مطالب گفته شده ، کافی است که سرهای خروجی را در ثانویه ترانسفورماتور تعیین نماییم . انتخاب سرهای خروجی باید به گونه ای صورت گیرد تا بردارهای ولتاژ سیم پیچ های اولیه و ثانویه با بردارهای ولتاژ اولیه و ثانویه بر روی نمودار ، یکسان باشد . در نهایت باید سرهای همنام u ، v و w ثانویه به هم متصل گردند تا اتصال مثلث کامل گردد که این روند در شکل نشان داده شده است .

گرفته شده از:

شبکه های انتقال و توزیع

 

کرونا

پدیده کرونا در خطوط HV

یکی از پدیده هایی که در ارتباط با تجهیزات برقدار از جمله خطوط انتقال فشار قوی مطرح می شود، کرونا است. میدان الکتریکی در نزدیکی ماده رسانا می تواند به حدی متمرکز شود که هوای مجاور خود را یونیزه نماید. این مسئله می تواند منجر به تخلیه جزئی انرژی الکتریکی شود، که به آن کرونا می گویند. عوامل مختلفی ازجمله ولتاز، شکل و قطر رسانا، ناهمواری سطح رسانا، گرد و خاک یا قطرات آب می تواند باعث ایجادگرادیان سطحی هادی شود که در نهایت باعث تشکیل کرونا خواهد شد. در حالتی که فاصله بین هادی ها کم باشد، کرونا ممکن است باعث جرقه زدن و اتصال کوتاه گردد. بدیهی است که کرونا سبب اتلاف انرژی الکتریکی و کاهش راندمان الکتریکی خطوط انتقال می گردد. پدیده کرونا همچنین سبب تداخل در امواج رادیویی می شود.

تعریف کرونا
 
تخلیه الکتریکی ایجاد شده به علت افزایش چگالی میدان الکتریکی ،کرونا نام دارد. در حالی که این تعریف بسیار کلی است و انواع پدیده کرونا را شامل می شود.
 
ولتاژ بحرانی
 
گرادیان ولتاژی که سبب شکست الکتریکی در عایق شده و به ازای آن،عایق خاصیت دی الکتریک خود را از دست می دهد، گرادیان ولتاژ بحرانی نامیده می شود. همچنین ولتاژی را که سبب ایجاد این گرادیان بحرانی می شود ولتاژ بحرانی مینامند.
 
ولتاژ مرئی کرونا
 
هرگاه ولتاز خط به ولتاژ بحرانی برسد، یونیزاسیون در هوای مجاورسطح هادی شروع می شود. اما در این حالت پدیده کرونا قابل روئیت نمی باشد. برای مشاهده کرونا، سرعت ذرات الکترون ها در هنگام برخورد با اتم ها و مولکول ها بایدبیشتر باشید یعنی ولتاژ بالاتری نیاز است.
 
ماهیت کرونا
 
هنگامی که میدان الکتریکی سطح هادی از ولتاژ بحرانی بیشتر شده باشد، بهمن الکترونی بوجود خواهد آمد که بوجود آورنده تخلیه کرونای قابل روئیت درسطح هادی است. همواره تعداد کمی الکترون آزاد در هوا به علت مواد رادیو اکتیو موجود در سطح زمین و اشعه کیهانی، وجود دارد. زمانی که هادی در هر نیمه از سیکل ولتاژمتناوب برقدار می شود، الکترون های هوای اطراف سطح آن بوسیله میدان الکترواستاتیک شتاب پیدا می کند. این الکترون ها که دارای بار منفی هستند در نیمه مثبت به طرفهادی شتاب پیدا می کنند و در نیمه منفی از آن دور می شوند. سرعت الکترون آزاد بستگی به شدت میدان الکتریکی دارد. اگر شدت میدان الکتریکی خیلی زیاد نباشد برخورد بین الکترون و مولکول هوا نظیر O2 و یا N2 نرم خواهد بود به این معنی که الکترون از مولکول هوا دور شده و به آن انرژی نمی دهد. به عبارت دیگر اگر شدت میدان الکتریکی از یک مقدار بحرانی معین بیشتر باشد، هر الکترون آزاد در این میدان سرعت کافی بدست می آورد به طوری که برخوردش با مولکول هوا غیر الاستیک خواهد بود و انرژی کافی بدست می آورد که به یکی از مدارهای الکترون های دو اتم موجود در هوا برخورد کند. این پدیده یونیزاسیون نام دارد و مولکولی که این الکترون از دست می دهد تبدیل به یک یون مثبت می شود. الکترون نخستین که بیشتر سرعتش را در برخورد از دست داده والکترونی که مولکول هوا را رانده است هر دو در میدان الکتریکی شتاب می گیرند و هرکدام از آنها در برخورد بعدی توانایی یونیزه کردن یک مولکول هوا را خواهند داشت. بعد از برخورد دوم 4 الکترون به جلو می آیند و به همین ترتیب تعداد الکترون ها بعداز هر برخورد دو برابر می شود. در تمام این مدت الکترون ها به سمت الکترود مثبت میروند و پس از برخوردهای بسیار تعدادشان بطور چشم گیری افزایش می یابد. این مسئله فرایندی است به وسیله آن بهمن الکترونی ایجاد می شود، هر بهمن با یک الکترون آزادکه در میدان الکترواستاتیک قوی قرار دارد آغاز می شود. شدت میدان الکترواستاتیک اطراف هادی همگن نیست. ماکزیموم شدت آن در سطح هادی و میزان شدت با دور شدن از مرکزهادی کاهش می یابد. بنابراین با افزایش ولتاژ هادی در ابتدا تخلیه الکتریکی فقط درسطح بسیار نزدیک ان رخ می دهد. در نیمه مثبت ولتاژ الکترون ها به سمت هادی حرکت میکنند و هنگامیکه بهمن الکترونی ایجاد شد بطرف سطح هادی شتاب می گیرند. در نیمه منفی، بهمن الکترونی از سطح هادی به سمت میدان ضعیف تر جاری می شود تا هنگامی که میدان آنقدر ضعیف شود که دیگر نتواند الکترون ها را شتاب دهد تا به سرع یونیزاسیون برسند. یون های مثبت باقی مانده در بهمن الکترونی به طرف الکترود مثبت حرکت میکنند. با این وجود به دلیل جرم زیادشان که 50000 برابر جرم الکترون است بسیار کندحرکت می کنند. با داشتن بار مثبت این یون ها، الکترون جذب کرده و هرگاه یکی از آنهابتواند الکترون جذب نماید دوباره تبدیل به مولکول هوای خنثی می شود. سطح انرژی یکیون خنثی کمتر از یون مثبت مربوطه است و در نتیجه با جذب الکترون مقداری انرژی ازمولکول منتشر می شود. انرژی آزاد شده درست به اندازه انرژی نخستین است که لازم بودبرای جدا کردن الکترون از مولکول استفاده گردد. این انرژی بصورت موج الکترومغناطیس منتشر می شود و برای مولکول های O2 و N2 در طیف نور مرئی قرار دارد.
 
بهترین زمان برای مشاهده کرونا
 
کرونا در فضای آزاد بعد از یک روز بارانی تا قبل از زمانی که سطوح برقدار خشک شده باشند قابل مشاهده است. پس از خشک شدن کرونا مشاهده نمی شود. نقاط در معرض کرونا با رطوبت خود را بهتر نشان می دهند. باد می تواند فعالیت کرونا راکاهش دهد. کرونا می تواند در اثر قندیل هم ایجاد شود. موتورهای الکتریکی، ژنراتورهاو تابلو های داخلی می توانند کرونای شدید تری ار وسایل خارجی پست ها ایجاد نمایند. تشکیل هوای یونیزه در فضای بسته و عدم حرکت هوا پدیده کرونا را تسریع می کند و ولتاژهایی را ایجاد می کند که در ان کرونا رخ دهد موتورها و ژنراتور ها می توانندبا توجه به وجود فن های خنک کننده شان هوایی با فشار های گوناگون ایجاد کنند.
 
آشکار شدن کرونا
 
صدای هیس مانند قابل شنیدن، ازن، اسید نیتریک (در صورت وجود رطوبت در هوا ) که بصورت گرد کدر سفید جمع می شود و نور (قوی ترین تشعشع در محدوده ماوراءبنفش و ضعیف ترین ان در ناحیه نور مرئی و مادون قرمز که می تواند با چشم غیر مسلح نیز در تاریکی با دوربین های ماوراء بنفش دیده شود) از نشانه های کرونای الکتریکی می باشند. تخلیه بار ناشی از بهمن الکترونی در آزمایشگاه، به سه طریق مختلف مشاهده می شود. بهترین راه تشخیص کرونای مرئی است که به صورت نور بنفش از نواحی با ولتاژاضافی ساطع می شود.
 
دومین راه شناسایی کرونای صدادار است که در حالی که شبکه موردمطالعه در ولتاژی بالاتر از آستانه کرونا باشد صدایی به صورت هیس هیس قابل شنیدن است. امواج صوتی تولید شده به وسیله اغتشاشات موجود در هوای مجاور محل تخلیه بار،به وسیله حرکت یون های مثبت به وجود می آیند.
 
سومین و مهمترین راه مشاهده از نظر ظرکت برق اثرات الکتریکی استکه منجر به اختلال رادیویی می شود. حرکت الکترون ها (بهمن الکترونی) سبب ایجادجریان الکتریکی و در نتیجه به وجود آمدن میدان مغناطیسی و الکترواستاتیکی درمجاورت ان می شود. شکل گیری سریع و انی بودن این میدان ها ولتاز فرکانس بالایی درنزدیک آنتن رادیویی القا می کند و منجر به اختلال رادیویی می شود.
 
انواع کرونا
 
سه نوع مختلف از کرونا وجود دارد که در نمونه تست EHV درآزمایشگاه مشخص می شود: تخلیه پر مانند، تخلیه قلم مویی و تخلیه تابشی.
تخلیه پرمانند، دیدنی ترین آنهاست و علت نامگذاری هم این است که به شکل پر تخلیه می شود. زمانیکه در تاریکی مشاهده شود دارای تنه متمرکزی حول هادی است که قطر این هاله نورانی بنفش رنگ از چند اینچ در ولتازهای پایین تر تا یک فوت و بیشتر در ولتازهای بالا تغییر می کند. بروز آثار صوتی این نوع به صورت هیس هیس بوده و به راحتی توسط یک ناظر با تجربه تشخیص داده می شود. در تخلیه قلم مویی پرچمی از نور به صورت شعاعی از سطح هادی خارج می شود. طول این تخلیه ها از کمتر از یک اینچ در ولتاژ های پایینتا 1 تا 2 اینچ در ولتاژهای بالا تغییر می کند. صدای همراه با ان صدایی در پسزمینه مانند صدای سوختن است. تخلیه تابشی نور ضعیفی دارد که به نظر می رسد سطح هادی را در بر گرفته است ولی مانند نوع قلم مویی برجسته نیست. همچنین ممکن است در نواحی بحرانی سطح عایق ها در زمان بالا بودن رطوبت رخ دهد. معمولا صدایی با این نوع تخلیه همراه نیست.

تهیه کننده وبلاگ : سعید رضائی

تحصیلات : دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی برق - قدرت