X
تبلیغات
مهندسی برق
مهندسی برق
مهندسی جامع برق
2) حداقل درجه حرارت محیط: حداقل درجه حرارت محیط نیز در طراحی دستگاههای یک پست بایستی مورد توجه قرار گیرد. و بایستی دستگاهها بتوانند در حداقل درجه حرارت نیز به راحتی کار کنند. جامد شدن مایعات در درجه حرارت پائین از نکاتی است که باید به آن توجه گردد و همچنین در کلیدهای و یا در پستهای G.I.S در اثر کاهش درجه حرارت فشار گاز پائین آمده و خاصیت عایقی کاهش می‌یابد که باید به آن توجه کرد. 3) ارتفاع از سطح دریا: با افزایش ارتفاع از سطح دریا باعث کم شدن دانسیته هوا می‌گردد و در نتیجه خاصیت عایقی کمتر شده و مقدار ولتاژ شکست برای یک فاصله مشخص کمتر شده و همچنین تبادل حرارت بین دستگاهها و محیط اطراف کندتر می‌گردد و بایستی در طراحی دستگاهها در نظر گرفته شود. فرمول زیر که مربوط به ضریب تصحیح ولتاژ شکست هوا می‌باشد برای یک جفت گوی بکار می‌رود. t : درجه حرارت (برحسب سانتی گراد) H : فشار (بر حسب میلی متر جیوه) K : ضریب تصحیح ولتاژ شکست در 20 درجه سانتیگراد و فشار 760 میلی متر جیوه ضریب تصحیح K = 1 حاصل می‌شود. در فشار و درجه حرارت‌های دیگر با اعمال ضریب تصحیح مقدار ولتاژ شکست واقعی محاسبه می‌گردد. کلیه دستگاهها در شرایط استاندارد بایستی کار نماید. (شرایط استاندارد ارتفاع 1000 متر است) و به نسبت افزایش ارتفاع, افزایش طبق استاندارد IEC برای یک ترانس قدرت به ازاء هر 500 متر افزایش ارتفاع, 3% از مقدار حداکثر مجاز افزایش درجه حرارت ترانس کاسته می‌شود. درجه حرارت دستگاهها کاهش می‌یابد. طبق استاندارد IEE نیز در ارتفاعهای پایین‌تر از 1000 متر مسائل ذکر شده مطرح نبوده ولی در ارتفاعهای بالاتر از 1000 متر به ازای هر 100 متر افزایش ارتفاع باید یک درصد به ایزولاسیونها و خاصیت عایقی تجهیزات اضافه گردد. فاکتور تصحیح سطح عایقی دستگاهها را می‌توان از فرمول زیر بدست آورد: HS : ارتفاع سطح پست(m) برای انتخاب سطح عایقی دستگاهها می‌توان از دو راه حل زیر استفاده نمود. 1-3) انتخاب تجهیزات برای ولتاژهای بالا: در این طرح پس از بدست آمدن فاکتور تصحیح سطح عایقی, ولتاژ شبکه را به این عدد تقسیم و عدد بدست آمده را با جدول استاندارد ولتاژها مقایسه کرده و ولتاژ استاندارد را انتخاب می‌کنیم که مقدارش حداقل برابر با ولتاژ بدست آمده باشد. به طور مثال اگر یک ترانس 145(kv) در ارتفاع 2300 (m) بخواهد نصب شود از فرمول ضریب تصحیح داریم که K = 0.86 و ولتاژ نامی دستگاه برابر168.5 (kv) که با مراجعه به جدول استاندارد ولتاژها, ولتاژ 170 (kv) به جای 145(kv) در نظر گرفته می‌شود. 2-3) انتخاب تجهیزات با سطح عایقی بالا: در این روش سطح عایقی تجهیزات را باید به ضریب فاکتور تصحیح سطح عایقی تقسیم و سطح عایقی باید متناسب با عدد بدست آمده باشد. طبق استاندارد IEC برای هر 100 متر افزایش نسبت به 1000 متر پیشنهاد می‌گردد که سطح عایقی خارجی 1% افزایش یابد. 4) ضخامت یخ: در انتخاب تجهیزات فشار قوی ضخامت یخ 20 میلیمتر و چگالی آن را 9/0 در نظر می‌گیریم. 5) سرعت باد: مقدار سرعت باد در یک پست نیز در طراحی استقامت مکانیکی دستگاهها, پایه ها, سیمها, باس بارها مورد توجه قرار دارند مقدار حداکثر سرعت باد در ارتفاع 10 متر از سطح زمین پست تعیین می‌گردد. در محاسبات یکی جهت مدت زمان طولانی مثلاً 10 دقیقه و دیگری جهت زمان کوتاه مثلاً 5 ثانیه در نظر گرفته می‌شود. مقدار حداکثر سرعت باد برای مدت 5 ثانیه در بیشتر نقاط ایران حدود 40 متر بر ثانیه و سواحل خلیج فارس و منطقه جنوب m/s 45 تعیین گردیده است. و برای ارتفاعات خیلی زیاد و یا دره‌های باریک باید مطالعات بیشتری صورت گیرد. نیروی وارده توسط باد بر پایه فلزی یا برج یا تجهیزات پست از رابطه زیر بدست می‌آید. (N) A : سطح مقطع موثر C : بستگی به شکل تجهیزات پست و جهت باد که به تجهیزات می‌وزد که در بدترین شرایط C = 1 می‌باشد. Q : نیروی وارده توسط باد بر حسب (N) نیروی وارده توسط باد به سیمهای هوایی از رابطه زیر بدست می‌آید: v : سرعت باد D : قطر هادی (m) C : ضریب مربوط به شکل هادی, برای هادیهای با قطر بزرگتر از 15 میلی متر برابر با یک می‌باشد. R: ضریب کاهش اثر باد برای خطوطی که اسپن آنها کمتر از 100 متر است برابر 1 است برای اسپن‌های بیشتر از 300 متر برابر با 6/0 است. P : زاویه بین هادی و جهت باد 6) زلزله: در طراحی وسایل و تجهیزات و پایه‌ها و ساختمانهای یک پست باید اطلاعات مربوط به شدت زلزله در نظر گرفته شود و برای کاهش شدت اثر زلزله می‌توان از لاستیک یا فنر یا انواع لرزه گیر استفاده نمود. 7) مقدار باران و رطوبت: هر چقدر رطوبت هوا بیشتر و هر چقدر باران در آن منطقه بارش داشته باشد سطح عایقی تجهیزات بیشتر و مسیر خزش عایقی بیشتر می‌شود. 5/1 میلیمتر بر دقیقه به مدت 1 دقیقه باران را بر روی تجهیزات فشار قوی هدایت می‌کنند تا این تجهیزات بتواند ولتاژ را تحمل کنند برای تست کردن تجهیزات فشار قوی از این روش استفاده می‌شود. 8) مقدار آلودگی هوا: مقدار آلودگی هوا که شامل گرد و خاک, املاح, و دود کارخانجات به همراه رطوبت نسبی هوا می‌باشد از نکات مهمی است که سطح ایزولاسیون خارجی دستگاهها و شکل و ابعاد مقره‌ها را تعیین می‌کند در پستهای معمولی که در هوای آزاد نصب می‌گردند جهت عایق نمودن تجهیزات نسبت به زمین و همچنین عایق نمودن ترمینالهای کلید فشار قوی از مقره‌های چینی (پرسیلین) و یا شیشه ای در بعضی از موارد ممکن است از مواد پلاستیکی استفاده گردد. کوتاهترین فاصله بر روی سطح بیرونی یک مقره را مسیر خزش می‌نامند و هر چقدر آلودگی هوا بیشتر باشد باید طول فاصله مسیر خزش بیشتر گردد. طبق استاندارد IEC آلودگی هوا را به 4 نوع تقسیم کرده اند برای هر گروه به ازاء (kv)1, مقدار فاصله خزش به شرح زیر تعیین شده است. 1) محیط با آلودگی کم mm 16 به ازاء نامی 2) محیط با آلودگی متوسط mm 20 به ازاء نامی 3) محیط با آلودگی زیاد یا سنگین mm 25 به ازاء نامی 4) محیط با آلودگی خیلی زیاد مقدار mm 31 به ازاء نامی 9) تعداد صاعقه: تعداد روزهای بارانی و طوفانی که امکان رعد و برق وجود دارد برای مدت یکسال در منطقه محل احداث پست بایستی مشخص شود. مقدار و تعداد صاعقه و تعداد روزهای بارانی در مدت یک سال در طراحی سیستم حفاظت پست در مقابل صاعقه بطور مثال سیم گارد و همچنین انتخاب سطح عایقی تجهیزات پست به منظور تحمل اضافه ولتاژهای ناشی از صاعقه بر روی تجهیزات مورد استفاده قرار می‌گیرد. 10) خاصیت زمینی که می‌خواهیم پست احداث کنیم: به نوع خاک و مقاومت زمین بستگی دارد و سیستم ارت باید طوری طراحی شود که بتواند نسبت به شرایط زمین جوابگو باشد. 2-2-2) مسائل الکتریکی در مورد انتخاب تجهیزات پست: 1) انتخاب ولتاژ نامی و حداکثر ولتاژ نامی انتخاب ولتاژ نامی بستگی به پارامترهای مختلفی نظیر موقعیت پست در شبکه مقدار قدرت قابل عبور از خطوط انتقال, فاصله پست از پستهای بعدی, افت ولتاژ, قدرت ترانسفورماتور و قدرت مورد نیاز مصرف کنندگان و توجه کامل به مسئله اقتصادی و فنی دارد. ولتاژ نامی عبارت است از ولتاژ کار پست در حالت عادی و حداکثر ولتاژ نامی عبارت است از حداکثر ولتاژی است که امکان بوجود آمدن آن در کار عادی و در هر زمانی وجود داشته باشد, و تجهیزات پست بتواند به راحتی در این ولتاژ عمل نماید. طبق استاندارد IEC ولتاژ متناوب به 4 گروه تقسیم می‌گردد. 1-1) ولتاژهای بین صفر و 1000 ولت این ولتاژها ممکن است برای سیستم سه فاز یا تک فاز برای سه سیمه یا 4 سیمه مورد استفاده قرار گیرند. ولتاژ نامی این گروه عبارتند از : 230/400,240/415 در ایران 277/480,220/380 2-1) ولتاژهای بالاتر از(kv)1 و پایین‌تر از 35(kv) دو سری ولتاژ در این محدوده ولتاژ وجود دارد که سری اول عمومی بوده و سری دوم مربوط به کشورهای آمریکای شمالی می‌باشد که به شرح سمت راست (در جدول زیر) می‌باشد. 3-1) ولتاژهای بالاتر از 35 (KV) و پایین‌تر از 230(KV) و یا مساوی با 230(KV) می‌باشد. 4-1) ولتاژهای حداکثر بالاتر از 245 (KV) ولتاژهای حداکثر بالاتر از (kv) 245 طبق استاندارد به شرح زیر می‌باشد: 765,525,420,362,300, 1200 (kv) می‌باشد. و ولتاژ نامی برای این حداکثر ولتاژها تعریف نشده است. 2) جریان نامی : جریان یک دستگاه عبارت است از جریانی که از آن دستگاه در حالت عادی عبور می‌کند. جریان نامی یک پست فشار قوی در فیدر, یک جریان مشترکی داشته ولی باس بارهای اصلی که کلیه جریانهای خطوط و ترانسفورماتورها وارد و یا خارج می‌گردد دارای جریان نامی یکسانی نمی باشند. 3) جریان اتصال کوتاه (SCC) : تعیین مقدار جریان اتصال کوتاه در یک پست جهت انتخاب تجهیزات آن و طراحی پست از اهمیت ویژه ای برخوردار می‌باشد. مقدار جریان اتصال کوتاه جهت تنظیم نمودن رله‌ها و بدست آوردن قدرت قطع کلیدها و قابلیت تحمل جریان اتصال کوتاه در بقیه دستگاهها و همچنین انجام محاسبات مکانیکی در باس بارها و سیم‌ها و اتصال ها, بطور کلی قسمتهائی که جریان از آن عبور می‌کند مورد استفاده قرار می‌گیرد. اتصال کوتاه تکفاز با زمین در شبکه بیشتر صورت می‌گیرد ولی ما در محاسبه جریان اتصال کوتاه باید جریان اتصال کوتاه سه فاز با زمین یا سه فاز با هم را در نظر بگیریم (یعنی بدترین حالت را از نظر اتصال کوتاه در نظر بگیریم). قدرت اتصال کوتاه را سطح اتصال کوتاه نیز می‌گویند و از رابطه زیر بدست می‌آید. جریان اتصال کوتاه در شبکه بستگی به قدرت ژنراتورهای موجود در شبکه و امپدانس خط و ترانسفورماتورها دارد. در تجهیزات یک پست اثر جریان اتصال کوتاه باید یکی در رابطه با اثر حرارتی و دیگری در رابطه با اثرات مکانیکی مورد توجه قرار گیرد. 1-3) اثر حرارتی: طبق استاندارد IEC مقدار حداکثر مجاز درجه حرارت تجهیزات پست در موقع اتصال کوتاه در زمان 1 الی 3 ثانیه برابر با 200 الی 300 درجه سانتیگراد است. در مورد ترانسفورماتور قدرت طبق استاندارد IEC درجه حرارت در موقع اتصال کوتاه فرمول زیر توصیه شده است: که در آن : : حداکثر درجه حرارت a : ضریب ثابت حرارتی j : دانسیته جریان اتصال کوتاه : درجه حرارت t : زمان اتصال کوتاه 2-3) اثرات مکانیکی: جریان هم جهت و خلاف جهت, این دو جریان بر هم نیروی مکانیکی وارد می‌کنند. این نیرو بستگی به مقدار جریان و فاصله و جهت آنها دارد و در حالت اتصال کوتاه این نیروها بیشتر می‌شود و تجهیزات پست, باید این نیروها را تحمل کنند. نیروهای مکانیکی وارده بر تجهیزات پستهای فشار قوی ناشی از اتصال کوتاه, مستقل از مدت زمان اتصال کوتاه می‌باشد. مقادیر استاندارد جریان اتصال کوتاه برای دستگاههای مختلف متفاوت بوده ولیکن مقادیر زیر بر حسب KA می‌باشد. و این مقادیر در مورد اکثر دستگاهها در یک پست فشار قوی مورد توجه قرار دارد: (63-50-45-40-31.5-25-20-16-12.5-10-8) KA که این جریانها, جریانهای دائمی و موثر می‌باشند. اگر این جریانها را بخواهیم گذرا در نظر بگیریم باید این اعداد را در ضریب 5/2 طبق استاندارد IEC ضرب کنیم. محاسبه جریان و قدرت اتصال کوتاه در حالتی که اتصال کوتاه در نزدیکی ترانس اتفاق بیفتد. : جریان نامی ترانس : قدرت نامی ترانس Z : امپدانس درصد ترانس و همچنین داریم: جریان اتصال کوتاه در بدترین شرایط زمانی اتفاق می‌افتد که اتصال کوتاه در نزدیکی ترانس اتفاق افتاده باشد. - اطلاعات و فرمولهای زیر جهت محاسبه اثرات جریانهای اتصال کوتاه در انتخاب پست: طبق استاندارد IEC حداکثر درجه حرارت باس بارها و سیم‌های هوایی و سیم‌های رابط مساوی می‌باشد. حداکثر درجه حرارت مجاز تجهیزات پست‌های فشار قوی مساوی با 200 الی است. حداکثر درجه حرارت سیم‌های زمین که جریان اتصال کوتاه را عبور می‌دهند مساوی است. حداکثر درجه حرارت اجزاء پست در عبور جریان نامی مساوی با می‌باشد. تحمل نیرو در مقره‌های استاتیکی که به عنوان پایه‌های نگهدارنده در پستها بکار گرفته می‌شود از فرمول زیر بدست می‌آید. که در آن: F : نیروی اتصال کوتاه (N/m) : جریان اتصال کوتاه سه فاز K : ضریب ثابت که بستگی به فرکانس و لرزش باسبارها و سیم‌ها ‌دارد. a : فاصله فازها نسبت به یکدیگر (بر حسب متر). 4) فرکانس نامی : طبق استاندارد IEC فرکانس استفاده شده برای پستهای فشار قوی, 50 و 60 هرتز انتخاب شده و شبکه ایران 50 هرتز می‌باشد. بنابراین دستگاهها باید بتوانند در این فرکانس به راحتی کار نمایند. 5) نحوه قرارگیری فازها در پست: کلیه پستهای فشار قوی به صورت سه فاز ساخته می‌شوند. جهت سهولت تشخیص فازها در پست به صورت زیر کدگذاری می‌کنند. آمریکایی: R S T انگلیسی: A B C آلمانی: u v w در حفاظت: 0 4 8 IEEE : r y b معمولاً استقرار فازها با توجه به موقعیت جغرافیایی پست صورت می‌گیرد در یک پست برای حالت ABC به ترتیب از شمال به جنوب و یا از غرب به شرق فازها در زمین استقرار می‌یابد. البته لازم به توضیح است که ممکن است محور پست با شمال دارای زوایه‌هایی باشد که در این صورت کافی است که آن زاویه به عمل‌اید تا استقرار فازها در زمین به طور صحیح صورت گیرد. در موقع عبور دو گروه از فازها با یکدیگر در صورتی که انجام اتصال بین دو گروه ضرورت داشته باشد بایستی فازهای همنام نسبت به یکدیگر مطابق شکل بالا به یکدیگر متصل گردد. در شهرهای ایران معمولاً ولتاژهای کمتر از 63(kv) دارای اتصال مثلث و بالاتر از 63(kv) معمولاً به صورت اتصال ستاره بوده و در اتصال 63(kv) ممکن است به صورت ستاره و یا مثلث باشد. برای پائین آمدن سطح عایقی تجهیزات, نوترال اتصال ستاره به صورت مستقیم به زمین متصل می‌گردد. 6) سطح ایزولاسیون یا سطح عایقی تجهیزات پست: تجهیزات پست از نظر ولتاژ علاوه بر این که باید ولتاژ نامی را تحمل کنند باید اضافه ولتاژهای گذرا را نیز تحمل کنند. مقدار قدرت تحمل اضافه ولتاژها توسط تجهیزات را سطح ایزولاسیون یا سطح عایقی تجهیزات (Basic insulation level) یا اصطلاحاً BIL می‌نامند و به دو صورت زیر تعریف می‌کنند: 1-6) سطح عایقی خارجی: مقدار اضافه ولتاژهای قابل تحمل توسط مقره‌های عایقی تجهیزات و یا فاصله بین فازها یا فازها با زمین که بوسیله هوا و یا مقره‌ها از یکدیگر جدا شده اند بدون اینکه بین قسمت برقدار و زمین یا بین فازها از طریق هوای آزاد جرقه زده شود را سطح عایقی خارجی می‌نامند. 2-6) سطح عایقی داخلی: مقدار تحمل اضافه ولتاژها توسط عایق‌های داخلی تجهیزات که ممکن است از نوع جامد یا مایع یا گاز بوده و از اثرات محیط خارج و شرایط اتمسفر محفوظ باشد را سطح عایقی داخلی می‌گویند. سطح عایقی خارجی تجهیزات معمولاً بیشتر از سطح عایقی داخلی است. مقادیر سطح عایقی بایستی از طریقی انتخاب شود که امکان بوجود آمدن جرقه در اثر اضافه ولتاژ در سطح خارجی دستگاهها وجود نداشته باشد و سطح داخلی دستگاهها نیز بتوانند این اضافه ولتاژها را تحمل کنند. البته ضرورت دارد جهت اقتصادی‌تر نمودن تجهیزات پست با طراحی صحیح پست (نقطه نوترال, نحوه اتصال آن به زمین و اتصال برقگیرها در جای مناسب) اثر اضافه ولتاژها را بر روی تجهیزات از بین برد. اضافه ولتاژهائی که وارد تجهیزات پست می‌شوند عبارتند از: 1) اضافه ولتاژهای ناشی از کلید زنی 2) اضافه ولتاژهای ناشی از رعد و برق 3) اضافه ولتاژهای موقت با فرکانس معمولی 7) امپدانس درصد ترانس: برای انتخاب امپدانس درصد ترانس باید پارامترهای زیر را در نظر گرفت: 1) تعداد ترانسفورماتورهای موازی 2) سطح اتصال کوتاه طرف تغذیه شونده 3) مسائل اقتصادی هر چقدر امپدانس درصد ترانسفورماتور کمتر باشد بهتر است زیرا که راکتانس ترانسفورماتور احتیاج به قدرت راکتیو دارد که بایستی بوسیله ژنراتور و یا وسایل جبران کننده تامین شود. و از طریق خطوط انتقال تا محل ترانسفورماتور هدایت شود ولی از طرف دیگر کاهش امپدانس علاوه بر افزایش قیمت ساخت ترانس باعث می‌شود سطح اتصال کوتاه بالا رفته و فراهم کردن تجهیزات با سرمایه گذاری بیشتری انجام گیرد بنابراین استاندارد IEC برای ترانسهایی با قدرت زیر, امپدانس مناسب را انتخاب نموده است که به شرح ذیل می‌باشد. امپدانس درصد Z% قدرت ترانس به کیلو ولت آمپر 4 631-1250 5 1251-3150 6.25 3151-6300 8.35 6301-12500 10 12501-25000 12.5 25001-200000 3-2-2) شرایط محیطی پست‌های متروی تهران (General) با توجه به اینکه پست‌های متروی تهران تقریباً در فواصل نزیک به هم می‌باشند و در یک محیط شهری یکسان قرار دارند لذا شرایط محیطی و آب و هوایی پست‌ها به طور مشترک به شرح زیر می‌باشد: - حداکثر درجه حرارت محیط: +45 - حداقل درجه حرارت محیط: -35 - حداکثر دمای متوسط روزانه: - حداکثر ارتفاع از سطح دریا: 1400m - میزان یخ بندان : یخ بندان متوسط و ضخامت یخ حداکثر: 20mm - حداکثر سرعت باد: - شدت زلزله: خطر نسبی زلزله متوسط - میزان رطوبت نسبی 35% - میزان آلودگی هوا: آلودگی سنگین
ارسال در تاريخ شنبه نوزدهم فروردین 1391 توسط سجاد مرادی
.: Weblog Themes By Blog Skin :.