X
تبلیغات
www.electricalmostafa.blogfa.com

www.electricalmostafa.blogfa.com

BARGH

تجهیزات پست و نیروگاه

                                                                                

  

  تجهیزات پست و نیروگاه                                         

   مقدمه:

بهره برداری مطلوب از ایستگاههای انتقال و فوق توزیع برق که از ارزش فوق العاده بر خوردار است بسیار اهمیت دارد. تجهیزات بسیار گرانقیمت موجود در ایستگاها بایستی با دقت نگهداری شوند و این نگهداری در سایه دانش اپراتورها میسر میگردد. با این همه تجربیات که نزد هر اپراتور میباشد میبایستی حرکتی در تهیه مستند سازی تجربیات و دانش صورت میگرفت که تا کنون انجام نشده یا بصورت پراکنده بود.

بهمین خاطر و بخاطر موجود نبودن یک جزوه مدون جهت بهره برداری ایستگاههای انتقال برق و نیاز به آن ، را بر آن داشت که از دانش و تجربه همکاران کارشناس و اپراتورها مجرب استفاده کنیم، در نتیجه این برگ سبز تهیه گردید.

با توجه به اینکه در مراکز تولید انرژی برق مقدار انرژی تولید شده (نیروگاه) مقداری محدود می باشد و همچنین فاصله محل نیروگاه ها تا مراکز مصرف فاصله نسبتا زیادی می باشد لذا نیاز است که ترتیبی اتخاذ گردد تا سطح ولتاژ در مراکز نیروگاهی افزایش و مقدار جریان کاهش یابد لذا بر همین اساس با استفاده از تراسفورماتورهای افزاینده که ولتاژ را فرضا از kv به  20kv –33kv-  63kv -132kv -230kv و400kv افزایش و از طریق شبکه های انتقال به مرکزثقل بار (مراکز مصرف) انتقال بدهدبا توجه به اینکه شبکه سراسری برق ایران به صورت رینگ کار می کنند لذا نیاز هست که ولتاژهای ارسالی جهت مصارف صنعتی ، کشاورزی و خانگی به صورتی تقسیم گردد که نیاز مبرم همه اقشار تامین گردد. براین اساس در مراکز استانها و شهرهای بزرگ با توجه به اینکه ولتاژ های بالا غیر قابل تعمل برای کلیه مصرف کننده ها می باشد و همچنین امکان انشعابات فراوانی از شبکه  انتقال وجود دارد لذا نیاز هست که در این مراکز پست های کاهنده احداث گردد که این پست ها با استفاده از یک سری تجهیزات و تعدادی ترانسفور ماتور کاهنده ولتاژهای KV 400 را به KV 230 و سپس چندین انشعاب KV230 را از طریق شبکه انتقال به مراکز مصرف دیگر منتقل و در آن مکانها با احداث پست های کاهنده به ولتاژی KV132 وKV63 تبدیل نماید لذا تا سطح ولتاژ kv63 با توجه در شبکه برق رسانی ایران جزء ولتاژ انتقال محسوب می گردد و در پست های kV63 با توجه به در نظر گرفتن مقدار بار مصرفی منطقه که معمولا برای مناطق شهری و برابر قدرت فعلی و برای مناطق کشاورزی و روستایی  قدرت فعلی جهت ظرفیت ترانسفور ماتور های آن پست ها در نظر گرفته می شود با کاهش ولتاژ KV63 به KV20 یا در برق خوزستان و مناطق جنوبی کشور kv132 بهkv33 ولتاژها را از طریق شبکه های فوق توزیع به سمت مصرف کننده هدایت می کند و در مراکز مصرف با احداث شبکه های توزیع یا فشار ضعیف با استفاده از ترانسفورماتورهای توزیع سطح ولتاژ را تا v380 بین دو فاز پایین می آورند تا قابل مصرف در دستگاها و تاسیسات مشترکین باشد.

تعریف پست:

در سیستم انتقال به مجموعه تجهیزات الکتریکی از قبیل ترانسفورماتور انواع کلیدها ، برق گیرها،ترانسفورماتورهای اندازه گیری و.... که به منظور افزایش یا کاهش ولتاژ یا تقسیم یا توزیع انرژی الکتریکی در محلی بکار برده می شود پست می گویند. که پست ها به صورت زیر دسته بندی می شوند.

1- پست افراینده «step up »

 از این نوع پست که بیشتر در نیروگاها به کار می روند برای افزایش ولتاژ خروجی استفاده می شود.

2- پست کاهنده«step down »

از این نوع پستها برای کاهش ولتاژ استفاده می شود.

3- پست کلید زنی: کلید خانه:« swich  gean»

این پست جهت کنترل شبکه: قطع ووصل خطوط فشار قوی به کار می رود به عبارت دیگر هیچ نوع تغییر ولتاژی در این پست صورت نمی گیرد.

در بالا پستها از نظر ولتاژ تقسیم بندی شدند. درزیر انواع پستها از نظر عایق بندی مورد توجه واقع شده اند :

1- پستهای سنتی ( معمولی) : پستهایی هستند که عایق بین تجهیزات آنها هوامی باشد. لذا فضای زیادی را اشغال نموده و در معرض آلودگی هوا قرار دارند.

2- پستهای گازی(G.I.S): Gas  Insulation  swich gea2

عایق بندی تجهیزات گازی باشد. از نظر آلودگی مصون بوده لیکن پرخرج بوده و محدودیت توسعه دارند.

انواع پستها از نظر نصب:

1- پستهای سنتی ( معمولی) : پستهایی هستند که با برنامه ریزی قبلی در زمانی معین پیش بینی و ساخته می شوند و زمان برهستند.

2- پستهای M.T.V :« Mod vLAR    TRANSFORMERVNIT»

پستهایی هستند که تجهیزات و اتاق کنترل روی شاسی قرار داده و به عبارت دیگر نصب و راه اندازی آن به سهولت امکان پذیری است.

3- پستهای سیار: در این پستها کلیه تجهیزات روی تریلرنصب و در مواقع لزوم به مدار آورده می شوند.

مثلا مواقعی که افت ولتاژشدیدی در شبکه بوجود می آید.

4- پستهای روستایی: که شامل یک ترانس بدون کلید و تنها با فیوز کت لوت می باشد.

تجهیزات پست:

موضوع: باس بار«BUS  BAR»

باس بار محل تجمع و پخش انرژی الکتریکی می باشد . بدین ترتیب که انرژی تولید شده ژنراتورها و یا انرژی ترانسفور ماتور معمولا بر روی باس بار جمع می گرددو سپس با اتصال خطوط خروجی به باس بار می توان انرژی برق را به نقاط مختلف فرستاد .

پست از نظر شین بندی: 1-شین یا باس ساده:که با ورود خط به پست و نصب برق گیر ، ترانس ولتاژترانس جریان، سکسیونر زمین ، سکیسو نرخط، بریکر، سکسیونرخط، سکیسونر زمین سپس کلیدتغذیه ترانس و مابقی تجهیزات که در این نوع شین معایت بسیار زیادی وجود دارد و هر گاه در هر قسمت از باس بارتعمیراتی صورت پذیر بایستی حتما ترانس و مجموعه باس بار وحتی خط تغذیه کننده آن قطع گردد بنابراین خاموشی غیر قابل پیش بینی به منطقه اعمال می گردد برای بر طرف نمودن این عیب باس بارهای U شکل طراحی گردید که در این نوع باس بار چون از دو خط مجزا برای تغذیه یک پست استفاده می گردید در هنگام تعمیرات یا بروز ثانحه این امکان وجود داشت که قسمت معیوب را از سیستم جدا و بدون  اعمال خاموشی منطقه را برق دار نمود که با برخی تعمیرات جزئی در این نوع شین بندی می توان آن را به صورت باس بار اصلی ، فرعی تبدیل نمود و کار آیی آن را افزایش داد.

2- شین بندی یا باس بار 5/1 کلیده: در این نوع شین بندی در پست های Kv 230 با توجه به این که چند خط وارد و چند خط خارج می گردد از این نوع شین بندی استفاده می گردد و در واقع برای هر دو خطی که وارد و یا خارج می شود 5/1 بریکر وجود دارد.

3- شین بندی رینگ یا مش: در این نوع شین بندی با توجه به اینکه از نظر اقتصادی بسیار گران قیمت می باشد فقط در پست های kV400 به بالا از این نوع شین بندی استفاده می گردد و به ازاء هر خط ورودی و خروجی دو کلید وجود دارد.

بی«BAY»:

به مجموعه تجهیزات الکتریکی که یک ترانسفور ماتور با یک خط را به یک باس بار وصل میکند و یا دو باس بار را به هم وصل می کند بی گویند وانواع آن عبارتند از :

1- بی خط: برای اتصال یک خط به باس بار

2- بی ترانسفورماتور: برای اتصال یک ترانسفورماتور به باس بار

3- بی کوپلاژ: برای اتصال دو باس بار به یکدیگر

ترانسفور ماتور:

ترانسفور ماتور وسیله ای است که انرژی الکتریکی را در یک مدار به مدار دیگر انتقال می دهد و می تواند ولتاژ کم را به ولتاژ زیاد و بالعکس تبدیل نماید.

بر خلاف اکثر وسایل برقی که انرژی الکتریکی را به یکدیگر تبدیل می کنند. در ترانسفورماتور انرژی به همان شکل الکتریکی باقی مانده و فرکانس آن نیز تغییر نمی کند و فقط مقادیر ولتاژ و جریان در اولیه و ثانویه متفاوت خواهد بود . مثلا برای یک ترانس افزاینده ولتاژ در ثانویه بیشتر از اولیه بوده و همچنین جریان ثانویه از اولیه کمتر است و در یک ترانس کاهنده عکس این مورد می باشد.

ترانسفورماتورها نه تنها به عنوان اجزاء اصلی سیستم های انتقال و پخش انرژی مطرح هستند بلکه در تغذیه مدارات الکترونیک و کنترل یکسو سازی ، اندازه گیری وکوره ها و کاربردهای الکتریکی نیز نقش مهمی بر عهده دارند.

انواع ترانسفورماتورها را می توان بر حسب وظایف آنها بصورت ذیل دسته بندی کرد:

1)ترانسفورماتورهای قدرت در نیروگاها و پستهای فشار قوی

2) ترانسهای توزیع زمینی و هوایی برای پخش انرژی در سطح شهرها و کارخانه ها

3) ترانسهای قدرت برای مقاصد خاص مانند کوره های ذوب آلومینیوم

4) اتو ترانس جهت تبدیل ولتاژ با نسبت کم و راه اندازه موتورهای القایی و همچنین جهت قدرتهای بالا در سطح ولتاژ انتقال و....

5) ترانسهای الکترونیک

1) ترانسهای ولتاژ (PT) و جریان(CT) جهت مقاصد اندازه گیری و...

ترانس قدرت:

ترانس قدرت: از آن جایی که در پست های شهری و روستای از ترانس های کاهنده استفاده می گردد و معمولا در مناطقی که از ترانس های کاهنده استفاده می گردد نوع هم بندی هسته و سیم پیچ از نوع ستاره مثلث می باشد تا با استفاده از نقطه صفر ستاره حفاظت در مرحله اول ترانس و سپس تجهیزات و بعد فیدرهای خروجی تأمین گردد لذا با توجه به اینکه اتصال ستاره حافظت سیم پیچ اولیه را تامین می نماید در قسمت مثلث یا سمت ثانویه ترانس یک دستگاه ترانس نول ساز با ارتینگ ترانسفورمر نصب می گردد و در واقع نقطه صفر مصنوعی جهت عملکرد صحیح سمت ثانویه ترانس را تامین می نماید و سپس با استفاده از یک دستگاه ترانس توزیع داخلی که ولتاژ KV20 را به v380 بین دو فاز تبدیل می نماید جهت مصارف داخلی ، مصارف جریان متناوب تجهیزات و ترانس از این طریق تامین می نماید.

ترانس توزیع داخلی:

این ترانس به منظور تامین مصرف داخلی پست بکار برده می شوند . نوع آن یا به صورت 3 تک فاز با هم می باشد یا به صورت سه فاز قدرت ترانسهای توزیع بین KV100 تا kV50 می باشد .

مصرف داخلی شامل موارد زیر می باشد:

1-روشنایی 

2- تغذیه موتورهای سه فاز   ( مثلا پمپ روغن و....)

3-تغذیه شارژ هاو...

ترانس زمین:

ترانسهای قدرتی که اتصال ثانویه آنها مثلث می باشد ( سیم نول ندارند) به منظور بسته شدن مسیر جریان اتصالی (فاز به زمین )برای عمل کردن رله ها از ترانس های زمین استفاده می شود . یعنی در واقع این ترانسها نول مصنوعی می سازند . اتصال بین ترانسها معمولا بصورت زیگزاگ با اتصال وسط به زمین می باشد . به این دلیل از زیگزاگ استفاده می شود که: اثر جریانهای نا متعادل دراین نوع اتصال بسیار کمتر از اتصال ستاره با وسط زمین می باشد . گاهی اوقات ترانس زمین و ترانس توزیع را یکسان می کنند  که این کار فقط از جنبه اقتصادی مفیدی باشد و از لحاظ علمی  مشکل است چرا که جریان اتصالی از فیوز سد راه ترانس توزیع می گذرد و آن را می سوزاند در واقع مسیر این جریان بازمی شود ورله ها ممکن است عمل نکنند. 

ترانسفورماتور های جریان:

اندازه گیری مستقیم جریان های زیاد مستلزم داشتن وسایل اندازه گیری بسیار حجیم و گران قیمت بوده و حفا ظت در مقابل چنین جریانهایی مستلزم استفاده از رله هایی با طرح هایی بسیار متفاوت می باشد با بکار بردن تراتسفور ماتورهای جریان (CT)این امکان بوجود می آید که وسایل اندازه گیری معمولی و دستگاههای استاندارد ، بکار برده شده و نیز موجبات حفاظت افراد و دستگاههای سنجش و وسایل کنترل در مقابل ولتاژهای زیاد فراهم گردد. از طرف دیگر استفاده از CT ها سبب می شود که بتوان وسایل سنجش را در فواصلی بسیار دور تر از مدارهای اصلی نصب نمود. به هر حال کار اصلی ترانسفور ماتورهای  جریان ، کاهش مقدار جریان سیستم به مقدار مناسبی است و این امر ، با از بین بردن ضرورت تماس مستقیم با ولتاژهای قوی همراه می باشد.

ساختمان ترانس جریان :

1) تشکیل سده از یک سیم پیچ اولیه

2)سیم پیچ ثانویه

3) هسته(CORE)

4) ماده ایزوله کننده

5) مقره خارجی و بیرونی

6) ترمینالهای فشار قوی

7) ترمینالهای فشار ضعیف

CTها از نظر ساختمان به دو نوع کرCore بالا و کر پایین تقسیم می شود که نسبت به مکان و نوع موجود استفاده می شود در نوع کربالا ، هسته ترانس جریان در پایین قرار دارد.

باید در نظر داشته باشیم که در مکانها زلزله خیز از نوع کر بالا معمولا استفاده نمی شود.

(بعلت عدم تعادل فیزیکی در اثر تکان خوردن زمین در زمان وقوع زلزله)

کاربرد CTها:

از CT ها به دو منظور استفاده می شود:

1) برای مقاصد اندازه گیری

2) برای مقاصد حفاظت شبکه

در نوع اول خروجی ترانس جریان با دستگاههای اندازه گیری آمپر متر ، مگاواتمتر، مگاولت آمپر متر، مگاوارمتر کنتور و راکتیو وصل می شود در حالت دوم خروجی ترانس جریان به رله های حفاظتی که کمیت جریان را نیاز دارند متصل می شوند مانند رله اضافه جریان ، رله اتصال زمین ورله های دیستانس.

با توجه به کاربردهای CT معمولا چندین کر ( هسته) در ترانسهای جریان تعبیه می شود که هر کدام با توجه به نوع کاربرد و خصوصیات خاص خود را دارد . مثلا زمانیکه در شبکه اتقاق می افتد جریان زیادی از اولیه CTعبور می نماید اگر قرار باشد همان جریان به نسبت تبدیلCT دز ثانویه ظاهر شود، جریان نسبتا زیادی در ثانویه خواهیم داشت که این امر باعث صدمه زدن به دستگاهای اندازه گیری می شود . بنابراین باید از هسته های استفاده شود که دارای نقطه اشباع پایین باشد که هنگام بروز اتصالی در شبکه ،جریان سیم پیچ اولیه در ثانویه القاء نشود( اشباء زمانی است که هسته خاصیت خود را جهت کامل کردن مدار مغناطیسی از دست می دهد)

بالعکس در مورد دستگاههای حفاظتی در هنگام اتصالی در شبکه جریان جریان ثانویه باید یک نسبت تقریبا خطی را جریان اولیه داشته باشد به همین دلیل از هسته هایی استفاده می شود که دارای نقطه اشباء بالایی داشته باشند در عمل معمولا از 32  و یا 4 هسته در ترانسهای جریان استفاده می شود که هسته های حفاظتی و اندازه گیری تقسیم می شوند. هر کر که استفاده نمیشود باید سر هایش اتصال شود.

ترانس ولتاژ (V.T) یا (P.T) یا (CVT):

در شبکه های فشار قوی نیاز به نمونه برداری ولتاژ از شبکه فشار قوی می باشد. بنابراین باید ولتاژهای بالا را به ولتاژهای پایین تبدیل کنیم که از این ولتاژ پایین که معمولا 100 v یا 110 v می باشد برای مقاصد حفاظتی و اندازه گیری استفاده می شود PT ساختمانی شبیه به CT دارد با این تفاوت که تعداد دورهای سیم پیچ اولیه بیشتر از سیم پیچ ثانویه می باشد. بنابراین سطح مقطع سیم پیچ اولیه نازکتر از سطح مقطع ثانویه خواهد بود. همچنین باید بدانیم که PT در مدار فشار قوی به صورت موازی قرار می گیرد.

CVT هم وظیفه اندازه گیری ولتاژ جهت دستگاه های اندازه گیری و حفاظت دارد و بر اساس تقسیم ولتاژ خازنی کار می کند. از CVT جهت تبادل پیامهای مخابراتی و دیتا روی خطوط فشار قوی استفاده می شود.

کاربردهای ترانسهای ولتاژ:

1) به منظور اندازه گیری کمیتهای الکتریکی شبکه مانند مگاوات متر، ولتاژ، کنتوراکتیو، کنتور راکتیو

2) مقاصد حفاظتی که نیاز به نمونه ولتاژ مانند رله های ولتاژی اعم از رله های اور ولتاژ over voltage و اندر ولتاژ under voltage و رله دیستانس استفاده می شود.

تپ چنجر:

همانگونه که می دانیم در بارهای مختلف مقدار ولتاژ در ترانسفورماتورها و خطوط تغییر می کند و سبب تغییر ولتاژ شبکه می شود. کنترل ولتاژ شبکه های توزیع و انتقال عمدتا توسط وسیله ای به نام تپ چنجر انجام می شود.

اساس کار تپ چنجر بر تغییر دور سیم پیچ های ترانش استوار است. بدین ترتیب که با انشعاباتی که در سیم پیچ فشار قوی در نظر گرفته می شود. تعداد دور سیم را تغییر داده  و سبب تغییر ولتاژ خروجی ترانس می گردند. تپ چنجرها به طور گسترده برای کنترل ولتاژ شبکه در سطوح مختلف ولتاژی بکار گرفته می شوند. معمولا کنترل ولتاژ در محدوده 15%+ مقدور است. ولتاژ هر پله تپ چنجر عموما بین 1 تا 5/2 درصد تغییر می کند. انتخاب مقدار کم برای پله ها سبب افزایش تعداد تپ ها می گردد و انتخاب مقدار بالا برای هر پله باعث عدم امکان تنظیم دقیق ولتاژ مورد نظر می گردد.

دلیل استفاده از تپ چنجر در قسمت بخش فشار قوی، جریان کم بوده که مقدار آرک زدگی نیز کمتر می شود.

انواع تپ چنجر:

1)تپ چنجر غیر قابل عملکرد در زیر بار off load tap changer

2) نوع تپ چنجر بیشتر در تراسفورماتورهای موجود در شبکه توزیع استفاده می شوند و غیر قابل تعویض تپ در زیر بار می باشند و جهت تعویض تپ (TAP) بایستی حتما تراسفورماتور بی برق شده و آنگاه اقدام به تعویض تپ نمایند. از این تپ چنجر تنها در مواقعی استفاده می شود که تنظیم ولتاژ بصورت مدام مورد نیاز نباشد.

3) تپ چنجر قابل عملکرد زیر بار  on load tap changer

این مدل بروی ترانسهای قدرت و در پستهای انتقال استفاده می شود. ساختمان این تپ چنجر چنان است که در ضمن تغییر نسبت تبدیل از یک انشعاب به انشعاب دیگر، هیچ قطع شدگی و یا اتصال کوتاه در سیم پیچ ترانس ایجاد نمی شود. در این تپ چنجر براحتی می توان تپ ترانس زیر بار تعویض کرد.

اصول کار تپ چنجر:

نسبت تبدیل سیم پیچها تقریبا برابر ولتاژها در ترانس می باشد.

با تغییر دادن نسبت دوره های  ، نسبت ولتاژها نیز متناسب با آن تغییر می کند.  معمولا در یکی از سیم پیچ های فشار قوی یا فشار ضعیف که اغلب در سمت فشار قوی می باشد چندین انشعاب در نظر گرفته می شود. این انشعابها به یک (تپ سلکتور) متصل می گردند. با تغییر دادن موقعیت تپ، تعداد دور مناسب به مدار آورده می شود و نسبت تبدیل لازم حاصل می گردد.

ساختمان تپ چنجرها:

تپ چنجرهای قابل قطع زیر بار از دو قسمت به نام های دایورتر سوئیچ diverter switch و سلکتور سوئیچ selector switch تشکیل شده است که هر کدام هنگام تغییر تپ وظیفه ای را بعهده دارند.

1) دایورتر سوئیچ diverter switch:

این قسمت درون محفظه ای استوانه ای قرار دارد که روغن آن از ترانسفورماتور جدا می باشد و عمل قطع و وصل در این قسمت انجام می شود و بدلیل جرقه و آرگ ناشی از تغییر تپ روغن آن خیلی زود خاصیت عایقی خود را از داده نیز تغییر رنگ می دهد که معمولا بعد از هر 10000 بار عملکرد تپ چنجر بایستی روغن آن تعویض گردد و از کنتاکتها بازدید شده و در صورت نیاز تعویض گردند.

محل قرار گرفتن تپ چنجر:

تپ چنجر بیشتر در طرف فشار قوی نصب می گردد اما گاهی هم در سمت فشار ضعیف دیده می شود برای تپ چنجری که در طرف فشار قوی نصب می گردد می توان مزیتهای زیر را بر شمرد:

الف: در طرف فشار قوی جریان کمتر است لذا برای تپ چنجرهایی که در زیر بار عمل می کنند حذف جرقه و مسئله عایقی ساده تر است.

ب: چون تعداد دور سیم پیچ فشار قوی بیشتر است، لذا امکان یکنواخت تروپله ای کوچکتر براحتی میسر است. در ترانسهایی که نقطه صفر ستاره آنها زمین شده است، تپ چنجر را عموما در سمت صفر زمین شده قرار می دهند. در این حالت اگر این ولتاژ ترانس 400 کیلو ولت و بیشتر باشد، ماکزیمم واتاژی که روی تپ چنجر قرار می گیرد ولتاژی بین بالاترین انشعاب و زمین می باشد. به این ترتیب ولتاژهای تپ چنجر می تواند خیلی کوچک باشد. در نتیجه مسئله عایق براحتی حل می شود و از لحاظ تغییر تپ می توان از طریق فرمان الکتریکی راه دور و نزدیک و همچنین مکانیکی کار تغییر تپ را انجام داد.

سلکتور سوئیچ selector switch:

سلکتور سوئیچ (تپ سلکتور) در قسمت انتهایی تپ چنجر قرار دارد و سرهای منشعب شده از سیم پیچهای تراسفوماتور بر روی آن نصب می شودتپ سلکتور دارای دو سری کلید می باشد (هر سری 3 عدد) که خروجی این کلیدها توسط 6 سیم بدور محفظه دایورتر نصب می گردد و بدلیل اینکه در تپ سلکتور هنگام جابجایی و انتخاب تپ (TAP) هیچگونه آرگی نداریم در نتیجه روغن این قسمت با روغن تانک ترانس یکی می باشد.

 

 سیستم PLC :

از آنجایی که سیستم مخابراتی مطمئن و خصوصی یکی از نیازهای مبرم برق محسوب می گردد و با توجه به اینکه دستگاه های رادیوئی از قبیل بی سیم دارای برد محدودی می باشند و امکان شنود مکالمات از طریق قسمتهای مختلف میسر می باشد و خط تلفن شهری قابل دسترس عموم می باشد و با توجه به سری و محرمانه بودن اطلاعات و عملیات و مانورهای صنعت برق لذا نیاز به سیستم مخابراتی مطمئن می باشد که با استفاده از یک دستگاه گیرنده و فرستنده و از طریق شبکه انتقال امکان مکالمه مسیر می گردد با این نقیصه که مکالمه امکان شنود از طریق ایستگاه سوم و چهارم را دارد با توجه به اینکه فرکانس صوت بین 40 تا HZ400  می باشد و درصورتی که فرکانس برق hz 50 می باشد و در واقع خازن دارای این خاصیت می باشد که در مقابل فرکانس کم مقاومت کم و در مقابل فرکانس  زیاد مقاومت زیاد از خودشان می دهد همچنین راکتیو یا  لاین تراب ( تله موج) خاصیتی عکس خاصیت خازن را دارد و با استفاده از این خاصیت امکان شنود مکالمه بین دو ایستگاه برای ایستگاه سوم منتفی می گردد لذا با توچه به سیاست وزارت نیرو و به روز نمودن اطلاعات بهره برداری و توزیع و همچنین تولید با استفاده از یکی از ترمینالهای سیستم PLC  و با نصب تعدادی تجهیز دیگر در سالن این امکان مسیر می گردد که با استفاده از شبکه اینترنت کلیه اطلاعات مربوط به هر ایستگاه در مرکز کنترل در اختیار مسئولین قرار گیرد  حتی مانورهای مورد نیاز را از طریق مرکز کنترل تا برد مشخصی و توسط همان پرسنل به تجهیزات ایستگاه تا بعه اعمال نمود که این سیستم جدید را استلاحا  اسکادا می گویند.

دستگاه سکسیو نر:

از انجایی که در ولتاژ های بالا و در هنگام تعمیرات عملیات قطع و وصل با سیتی قابل رو ئیت می باشد به همین اساس سکسیونرها  طراحی شدند که با توجه به سیستم شین بندی پست در همان مکان بر حسب نیاز از نوعی سکسیونر خاص استفاده می گردد

انواع سکسیونر :

1- سکسیونر کشویی کاربرد تا ولتاژ KV33  

2- سکسیونرهای دوار وتیغه ای که در ولتاژ های تا سطح KV132 از این نوع سکسیونر ها استفاده می گردد که در واقع تیغه عمل کننده عمود بر عایق نگهدارنده و به وسیله دو بازو وبه صورت مکانیکی عملیات قطع و وصل را انجام می دهد.

3- سکسونرهای قیچی که در این نوع با استفاده از یک موتور چپ گرد و راست گرد در قسمت انتهای سکسیونر عملیات قطع و وصل از دور و به وسیله فرمان DC عملیات قطع و وصل را انجام می دهد از این نوع سکسیونر در ولتاژ های kv230 به بالا استفاده می گردد .

توجه : سکسیونرها در ولتاژ های بالای kv 20 تحت هیچ شرایطی در حالت عبور جریان امکان قطع و وصل آنها مسیر نمی باشد ولی در صورتی که تأسیسات فقط تحت ولتاژ باشد و هیچ گونه جریانی از آنها گرفته نشود می توان سکسیونر ها را باز یا بسته نمود.

4- سکسیونر های فیوز دار با جرقه گیر : که معمولا در شبکه های توزیع تا سطحkv 20 از این نوع سکسیونر ها استفاده می گردد و قابل قطع و وصل زیر بار می باشد و در واقع قوس ایجاد شده هنگام باز شدن تیغه ها در فضای بین فیوز یا جرقه گیر خنثی می گردد معمولا در پست های فوق توزیع در هر محلی که بر یکر وصل گردد حال بر یکر مربوط به خط باشد یا کوپلینگ بین دو خط باشد یا مربوط به تغذیه ترانس قدرت باشد در طرفین آن بر یکر حتما بایستی از سکسیونر استفاده گردد.

راکتورها :

راکتور یا سازنده بار منفی (VAR) نیز از جمله تجهیزات می باشد که گاهی در پستهای از آن استفاده می گردد . این عضو معمولا برای تصحیح در شبکه استفاده می شود ولی چون معمولا فاز در شبکه مصرف کننده صلفی می باشد از این عنصر عملا کمتر استفاده می شود در مواقعی که مصرف کاهش می یابد و در نتیجه ولتاژ کم شده و ولتاژ شبکه از حد مجاز خارج شود.

برق گیر:

به منظور حفاظت از شبکه در مقابل اضافه ولتاژها و تخلیه آنها به زمین از برق گیر استفاده می شود . اضافه ولتاژهائی که در شبکه ایجاد می شوند یا ناشی از عوامل خارجی بوده نظیر ساعقه و یا از اختلالات داخلی سیستم نظیر سوئیچینگ – اتصال کوتاه – قطع ناگهان بار، عدم تنظیم ریگلا توری ولتاژ و غیره.

تغییرات ناگهانی ولتاژ را که در اثر عوامل ذکر شده در بالا بوجود می آید اضافه ولتاژ می گویند .

خصوصیات تجهیزات حفاظتی در مقابل اضافه ولتاژ:

1- در مقابل ولتاژ نامی از خود عکس العملی نشان ندهد.

2- در مقابل اضافه ولتاژها عکس العملی سریع داشته باشد.

3- بعد از تخلیه اضافه ولتاژها به زمین سریعا بتواند به حالت قبل از تخلیه بر گردد.

4- قابلیت عبور جریانهای زیاد را داشته باشد.

5- از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشد.

تعریفBIL: ( سطح عایقی مبنا) قدرت تحمل عایقی تجهیزات در مقابل اضافه ولتاژ می باشد که معمولا برای تجهیزات دو نوع سطح عایقی تعریف می شود.

1- سطح عایقی داخلی(Internol isolation) نظیر عایق روغنی- کاغذ آغشته به روغن –SF6 و عایق داخلی تجهیزات

2- سطح عایق خارجی ( External isolation) نظیر مقره ها و عایق بیرونی تجهیزات.

روشهای حفاظت شبکه در مقابل اضافه ولتاژها:

1- روش شیلدینگ جهت حفاظت خطوط انتقال : سیستم گارد رشته ای و فولادی است که دارای فلش کمتری بوده و مستقیما به دکل های فلزی  زمین شده ارتباط دارد.

2- استفاده از چهار میله نوک تیز مخروطی شکل که معمولا در چهار نقطه پستهای انرژی نصب می شوند.

3- استفاده از برق گیرها در محلهای مناسب شبکه.

انواع برق گیر:

1- برق گیر نوع میله ای یا شاخه ای ( جرقه ای)

2- برقگیر سوپاپی( برق گیر با مقاومت غیر خطی)

3- برق گیر اکسید روی (zno)

4- برق گیر لوله ای

بر قگیرها:

هر کسی رعد و برق را دیده است . این جرقه ها جریان های الکترسیته هستند که از یک ابربه ابر دیگر و یاازابر به زمین جریان می یابند . و همیشه از مسیری که حداقل مقاومت را دارد عبور می کنند . این مسیر نباید حتما مستقیم باشد ممکن است بصورت زیگزاگ نیز باشد . درختان ، ساختمان های بلند، دکلها، خطوط انتقال ، پایه ها ، وسایل الکتریکی مخصوص پستها و نیروگاهها مسیر هایی هستند که مقاومت شان از هوا کمتر است و اغلب رعد و برق با آنها اصابت می کند و از طریق آنها به زمین می رسد .

همانطور که گفتیم رعد و برق ما بین دو ابر یا ابر و زمین بوجود می آید در اثر بر خورد ابر ها با هم ، و یا ابربا زمین و قطعات الکتریکی دیگر جرقه و بار الکتریکی دیگر تولیدی میگردد . به این طریق که ابر های یو نیزه شده بعنوان یک جسم هادی ظاهر می شوند که دارای بارالکتریکی معینی هستند و به این جهت دارای اختلاف پتانسیل معینی نیز می باشند در صورتی که در چنین ابر های بار داری اگر به زمین یا به یک قطعه الکتریکی دیگری نزدیک شوند وجود پتانسیل جرقه بین دو عنصر بوجود می آورد و ایجاد رعدو برق می گردد.

مقره ها ( ایزولاتورها):

برای اتصال هادی های خطوط انتقال به دکلهای که دارای ولتاژ زیادی نسبت به بدنه دکل و نسبت به یکدیگر می باشند از وسایل مجزا کننده استفاده می شود که عموما به صورت مقره در خطوط انتقال و پست بکار می روند که عمدتا دارای دو وظیفه مهم می باشند .

1-  یکی وظیفه مکانیکی آنها است بطور یکه باید دارای استقامت مکانیکی خوب بوده و قادر باشند بارهای مکانیکی را تحت شرایط محتمل از قبیل برف، باد، باران، و غیره بخوبی تحمل نمایند.

2- وظیفه الکتریکی آنها به طوری است که باید دارای خواص عایقی خوب بوده و بتوانند هادی دارای ولتاژ را بخوبی از دکل و از یکدیگر از نظر الکتریکی جدا نمایند و علاوه بر تحمل ولتاژ های ضربه ای  ناشی از رعد و برق، کلید زنی و غیره بخوبی مقاومت کنند.

مواد تشکیل دهنده مقره ها :

مواد تشکیل دهنده عایق الکتریکی مقره ها به دو گروه سرامیکی و غیر سرامیکی ( پلاستیکی) تقسیم می گردد. گروه سرامیکی از اهمیت بیشتری بر خوردار بوده و شامل پرسلین وشیشه می باشد. منظور از پرسلین همان چینی است که عموما در ساختمان مقره ها بویژه مقره ها هوایی که بکار می رود که بعنوان بهترین ماده استقامت الکتریکی- مکانیکی بوده و دارای ضریب اطمینان بالا می باشند.

سطح چینی برای استفاده بعنوان مقره بعد از آماده کردن لعاب داده می شود که لعاب دادن سطح خارجی آن به دو علت می باشد.

1- از چسبیدن و باقی ماندن گرد و خاک و املاح مختلف همراه با آن روی سطح مقره جلوگیری شده و به راحتی تمیز می شود.

2- از طرفی هدایت لعاب سطح آن باعث توزیع یکنواخت ولتاژ در سراسر طول رشته مقره می گردد، چینی باید کاملا شیشه ای شده و سپس براق گردد. براق کردن برای این است که سطح مقره از کثافات و رطوبت نسبتا مصون بماند.

شیشه ای شدن کامل چینی اهمیت فوق العده دارد زیرا وجود خلل و فلج و یا حباب هوا باعث پایین آمدن استقامت عایقی مقره می گردد . بنابراین برای استقامت از چینی بعنوان عایق بندی الکتریکی باید خالی از هوا و برای ورود گاز و مایعات بی منفذباشداز معایت عمده پرسلین این است که چنانچه تحت اثر موج ولتاژی تخلیه الکتریکی در آن صورت گیرد موجب ایجاد کانال بسیار باریک و غیر قابل دیدن می شود که سبب کاهش خاصیت عایقی آن می گردد.

ماده دیگر که در ساختمان مقره ها بکار می رود شیشه است . مقاومت عایقی شیشهKV/MM 120 مزیت دیگر شیشیه این است که ضریب انبساطی حرارتی آن کوچک و در نتیجه تغییر شکل نسبی آن در اثر تغییر درجه حرارت حداقل است . شیشه در مقابل فشار مقاومتر از چینی است و در مقابل کشش استقامت آن تقریبا معادل چینی است ( استقامت آن در مقابل نیروهای کششی بیشتری از فشاری است به همین دلیل در مقره آویز خط بلند بکار می رود).

از مزایای دیگر شیشه شفافیت آن است بطور یکه شکستگی و ترک در داخل آن به آسانی قابل روئیت بوده و یکی دیگر ارزانی در مقایسه با چینی است.

از معایب عمده مقره های شیشه ای این است که چون در ساختمان آنها ترکیبات بازی بکار رفته است هنگامی که جریان نشتی زیادی بر روی سطح شیشه می شود که در نهایت ممکن است بدلیل بر هم زدن تعادل نیروهای سطحی و داخلی منجر به شکستن مقره گردد که به همین دلیل در مناطق با آلودگی زیاد نمی رود.

مقره ها از نظر ساختمانی از اسکلت عایقی ، آرماتور فلزی و مواد چسبنده ای که آرموتور وعایق را به یکدیگر می چسباند تشکیل می شود و بدین وسیله استحکام مکانیکی مقره را بالا می برند.

انواع مختلف ایزولا تورها یا مقره:

توجه به شرایط نصب و نکات مختلف منجر به ساخت انواع مختلف مقره ها گردید. این مقره ها عمدتا به دو گروه ایزولاتور ثابت و ایزولاتورهای آویزان تقسیم می شوند.

1- مقره های نگهدارنده ( اتکایی) نیز در کلید های فشار قوی – در تابلوها و موارد مشابه جهت عایق بندی قطعه های دارای پتانسیل نسبت به زمین و یا قسمت های دیگر مورد استعمال دارند که دو نمونه از آنها مقره های نوع پست می باشد.

مقره های یوزنی معمولا توسط  یک میخ یا یک سوزن به پایه بسته می شود این مقرهها برای ولتاژهای توزیع ساخته می شوند و کاربرد آنها به ولتاژهای زیر 70 کیلو ولت محدود می شود .

مقره های نوع پست: این مقره ها به صورت استوانه بلند می باشد که دارای بر آمدگی و فرو رفتگی روی استوانه می باشد و از نظر ساخت می تواند به صورت تو خالی و یا تو پر ساخته شود . این مقره ها می تواند در خطوط اننتقال مورد استفاده قرار گیرند.

2ـ مقره آویز : استفاده از مقره های سوزنی در ولتاژهای بالا از نظر اقتصادی چندان مقرون به صرفه نیست و از طرف دیگر برای ولتاژ های بالا اندازه آنها بیش از حد بزرگ می شود این نکات موجب ساخت و تکامل مقره های آویز گردید.

این سیستم دارای مزایایی است که چند نمونه از آنها اشاره می شود.

1- هر واحد آن برای ولتاژ بالا کار نسبتا کمی ساخته می شود و برای عایق کردن هادی خط نسبت به پایه لازم است که یک رشته سری از آنها مورد استفاده قرار گیرد .

2- در صورت خرابی و یا شکستن عایق معمولا تعویض یک واحد به جای تمام زنجیر کافی می باشد.

3- از آنجایی که هادی خط به زیر مقره ها بسته می شود می توانند نوسان کنند نیروهای مکانیکی کمتری در مقاسیه با نوع مقره های سوزنی بر عایق وارد می شود . ضمنا آزاد بودن نسبتی این نوع مقره سبب تعادل کشش هادی و اسپن طرفین آن می گردد.

4- در صورتی که بخواهیم ولتاژ کار خط را افزایش دهیم تعداد مناسبی می توان ایزلاسیون لازم را برای شرایط کار جدید تامین کرد و احتیاجی به تعویض کل زنجیره وجود ندارد.

چند از این نوع مقره عبارتند از: مقره های آویز بشقابی –مقره های توپر بلند آویز.

موارد کاربرد باطری :

1- جهت استفاده از پست ها و نیروگاه تامین DC( تغذیه مدار فرمان کلیدها –آلارمها و غیره ).

2- بعنوان منبع تولید حمل و نقل مورد است .

3- باطری ها قادرند مقادیر زیادی برق در مدت زمان کوتاهی تولید کرده و مدت معین و طولانی با جریان نسبتا کمی شارژ گردد .

4- باطری ها بعنوان یک منبع اضطراری قابل اطمینان استفاده شده بطوری که بعد از قطع برق شبکه بلافاصله مورد استفاده قرار میگیرد.

5-جهت استفاده روشنایی اضطراری هواپیما – موتورهای دیزلی راه آهن و تهویه ترامواهای برقی.

6- استفاده در مواقع اضطراری جهت – تغذیه کامپیوتر ها از طریق   بدیلAC       DC

7- استفاده در صنایع دریایی و زیر دریایی .

توجه: با توجه به اینکه باطری خانه حکم چشم ایستگاه را دارد و کلید تغییرات جزئی و کلی از طریق سیستم DC تغذیه می گردد همچنین کلید مدارات فرمان از دور از طریق همین سیستم تغذیه می گردد یکی از مهمترین قسمتهایی که مورد بازدید خاص مرتبا قرار می گیرد سیستم باطری خانه و دستگاه شارژ مربوط به آن می باشد.

ولتاژ باطری ها:

وجود دو فلز غیر هم جنس در داخل الکترولیتی که هادی جریان برق می باشد با عث ایجاد ولتاژ می شود.

ولتاژ باطری مجموع ولتاژ سلولهایی است که بطور سری به یکدیگر متصل می شوند.

ظرفیت باطری:

ظرفیت را معمولا با آمپر ساعت بیان می کنند و این ظرفیت به اندازه حجم ( مساحت صفحات باطری )بستگی دارد ظرفیت در یک زمان معین به عنوان دیگری مانند درجه حرارت و سرعت بار گرفتن نیز بستگی پیدا می کند

محاسبه ظرفیتReating باطری:

برای محاسبه آمپر ساعت باطری با توجه به اینکه سه نوع بار داریم.

1- بارهای لحظه ای جریان زیاد می کشند مثال فرمان قطع به یک کلید که بوبین آن جریان زیاد می کشد( زمان A4).

2- بارها دائم یک بارها DC داریم که همیشه از باطری تغذیه می شوند با فرض اینکه  شارژقطع است.

3- بارهای نیمه لحظه ای : مجموع این بار در زمان آن همان آمپر ساعت باطری ها است.

اجراء رله های حفاظتی:

1)عضو سنجش

2) عضو زمانی

3) عضو کمکی

1- عضو سنجش:

توسط این عضو مقدار جریان یا ولتاژ دریافت می شود سپس تغییراتی اگر لازم باشد در آن داده می شود و با مقدار مبنا که برای آن تعبیه شده است مقایسه میگردد  تصمیمات لازم را از قبیل فعال نمودن می گیرد.

2- عضو زمانی:

در بسیاری از رله های حفاظتی عضو زمانی وجود دارد ولی در بعضی ار رله های حفاظتی عضو زمانی وجود ندارد عضو سنجش و مقایسه کمیت ورودی در صورت لزوم عضو زمانی را فعال می کند و این عضو بر حسب نوعش که تأخیر زمان ثابتی ایجاد می کند و یا تأخیر زمانی مناسب با کمیت ورودی به عضو سنجشی ایجاد می کند و بعد از اتمام تأخیر زمانی عضو کمکی را فعال می کند.

3- عضو کمکی:

چون رله های حفاظتی هنگام عملکرد باید سیگنالهای متعددی را به دستگاههای حفاظت و کنترل و اعلام خطر جریان دهی مناسب را داشته باشند . ممکن است این سه جزء در یک مجموعه واحد ساخته شوند و یا ممکن است بطور جداگانه ساخته شوند.

رله ها از نظر عملکرد به دسته های زیر تقسیم می شدند:

1) رله های جریانی

2)رله های ولتاژی

3) رله های امپدانسی

4) رله های فرکانسی

رله های جریانی

این رله ها از نظر ساختمان می توانند انواع مختلفی داشته باشند عامل عمل کننده این رله ها جریان ورودی به آنها از ترانسهای جریان می باشد. اگر جریان از مقدار تنظیمی آنها بیشتر شد رله عمل می کند و اگر کمتر باشد رله بدون هیچ عکس العملی به کار خود ادامه می دهد.

1)رله جریان زیاد

2) رله ارات فالت یا اتصال زمین

3) رله دیفرانسیل

رله جریان زیاد:

این رله از نظر زمان عملکرد به 3 دسته تقسیم می شوند :

1) بدون زمان

عملکرد این رلها بدون تأخیر است بعنی هنگامی که جریان ورودی رله از ستینگ آن بالاتر رفت رله بدون تاخیر فرمان لازم را صادر می کند . البته طبیعی است که جهت عملکرد یک زمان بسیارکمی نیاز دارد.

2) رله با زمان ثابت

این رله هنگامیکه جریان ورودی به آن از مقدار ستینگ رله بالاتر رود یک تاخیر زمانی مشخصی که برای رله تنظیم کرده خروجی را فعال می کند .حال اگر جریان ورودی یک مقدار بیشتر از جریان ستینگ باشد تاخیر زمانی رله برابر مقدار است که پس از زیاد شدن مقدار جریان باعث عملکرد رله می شود و زمان آن برابر مدت زمان تعریف شده برای رله می باشد.

3- رله با زمان معکوس

در این رله ها اگر جریان کمتر از مقدار ستینگ باشد عمل نمی کند و اگر بیشتر شد با تاخیر زمان عمل می کند این تاخیر با مقدار جریان نسبت عکس دارد. به این معنی که هر چه جریان عبوری از رله بیشتر باشد تاخیر زمانی کمترمی شود.

حفاظت دیفرانسیل:

کاربرد و عملکرد حفاظت دیفرانسیل برای این است که سریع تر و مطمئن تر از رله اضفه جریان خطای فاز (اتصالی) را مشاهده و فرمان قطع را صادر کند. رله دیفرانسیل برای حفاظت ترانس در مقابل اتصالیهای فاز به فاز در داخل ترانس بکار می روند. اصول کارش بدین صورت است که اختلاف جریان ورودی و خروجی ترانس را دریافت کرده و در صورت مختلف بودن ایندو جریان رله  دیفرانسیل عمل می کند و در صورت عدم اختلاف رله دیفرانسیل عمل نمی کند . در این حفاظت ترانس ها جریان (CT) طرف فشار قوی با ترانس جریانهای طرف فشار ضعیف بالانس شده اند. در خصوص عملکرد رله دیفرانسیل و خارج شدن ترانس در اثر این رله باید اپراتورهای عزیز در نظر داشته باشند که  مراتب باید سریعا به مرکز کنترل و مرکز بهره برداری گزارش داده شود تا جهت اعزام گروه تعمیرات و تست ترانس از لحاظ سالم بودن سیم پیچها و عدم مشکل کاملا بر رسی شود و کلیه اقدامات بعدی با هماهنگ مرکز کنترل و مرکز بهره برداری باشد.

 

کاربرد ترانس مچ در مدارات رله دیفرانسیل :

با توجه به عدم وجود جریانهای برابر در طرف اولیه و ثانویه و اختلاف زاویه بین آنها برای یکسان سازی جریانهای اولیه و ثانویه از ترانس مچ در مدارات رله دیفرانسیل استفاده می شود.

رله ارت فالت:

این رله ، رله جریانی است که مانند رله اضافه جریان عمل می کند و اتصالیهای فازبه زمین را تشخیص داده و عمل می کند . تنظیم جریانی این رله پایین تر از رله جریان زیاد می باشد .  زیرا در زمان اتصالی فاز با زمین جریان باید از رله عبور کند . البته جریانی که ثانویه ct جهت تغذیه این رله  گرفته می شود.

قانون کلی برای اتصال ترانسهای جریان:

اتصال ترانس جریان بلعکس اتصال سیم پیچ ترانس در قسمت ذیل نحوه اتصال ترانسهای مچ خروجی CT به ترانسهای مچ و تغذیه رله دیفرانسیل می باشد برای مثال:

1) اتصال ستاره در طرف مثلث

2) اتصال مثلث در طرف ستاره

رله اتصال زمین محدود شده ( REF)restricted earth Fault:

این رله مشابه رله دیفرانسیل بوده و برای اتصالیهای فاز با زمین در داخل ترانس بکار میرود و این رله به طور جداگانه در دو طرف ترانس نصب می شود.

شرح:

برای طرف ستاره با نقطه نول ترانس جریان نقطه نول بصورت پارالل با CTهای خط بسته شده است در حالت نرمال جریان که CTهای خط می گذرد و همان جریان هم از CTنقطه نول می گذرد در صورتی که اتصال داخل باشد بالانس جریانها به هم می خورد و فقط جریان از CT نقطه نول می گذرد در نتیجه باعث عملکرد رله می شود.

و برای طرف مثلث نیز ازCT های بوشینگی یا فیدرهای ترانس و CTنقطه صفر ترانس نوترال گرفته می شود.

رله استندبای:

این رله که یک رله جریانی است ، مانند جریان زیاد عمل می کند ، این رله معمولا در ایستگاههای فوق توزیع استفاده شده و بعنوان پشتیبان حفاظت فیدرهای خروجی( 11-20 کیلو ولت) می باشد و زمانی عمل می کند که یک اتصال به زمین بر روی فیدرهای خروجی باقیمانده و زمانیکه حفاظت فیدرهای مذکور عمل نکند ، این رله بعنوان پشتیبان حفاظتها عمل کرده و فرمان قطع را به طرف اول و ثانویه ترانس داده و باعث خارج کردن ترانس می شود.

 رله های ولتاژی:

رله هایی که کمیت ورودیشان ولتاژ باشد رله های ولتاژی گویند این رله ها از نظر ساختمان از نوع جاذبه مغناطیسی یا از نوع الکترونیکی یا دیجیتالی می باشند.

1) رله های اضافه ولتاژ:

این رله ها زمانی که ولتاژ از مقدار ستینگ آنها بالاتر رود عمل کرده و سیگنال یا سیگنالهایی را صادر می کنند می دانیم که تجهیزات برق دارای عایق بندی الکتریکی هستند که مناسب با سطح نامی ولتاژ آنهاست اگر چنانچه ولتاژ شبکه افزایش یابد به تجهیزات ولتاژی بیش از مقدار نامی آنها اعمال می شود که باعث ضعف در عایق بندی آنها شده و در صورت ادامه باعث تخریب عایق بندی الکتریکی آنها خواهد شد به همین دلیل رله های اور ولتاژ در پستهای برق فشار قوی نصب می شود که تجهیزات را در مقابل این پدیده محافظت می کند. این رله ها معمولا بر روی 120 % ولتاژ نامی شبکه تنظیم می شود و دارای تاخیر عملکردی حدود چند ثانیه می باشد.

2) رله کمبود ولتاژ:

این رله هنگامی عمل می کند که ولتاژ از مقدار نامی پایین تر بیاید و معمولا آن را روی 80 % ولتاژ نامی تنظیم می کنند یعنی اگر ولتاژ شبکه کمتر از 80 % مقدار نامی شود این رله با تاخیر زمانی که معمولا چند ثانیه تنظیم شده است عمل کرده و سیگنالهای لازم را به قسمت های مختلف اعمال می کند.

اضافه بار ترانس:

اضافه بار که معمولا در اثر گرفتن بار بیش از ظرفیت نامی ترانس به وجود می آید همیشه با افزایش حرارت همراه می باشد و عامل محدود کننده اضافه بار درجه حرارت مجاز سیم پیچ می باشد که معمولا جهت گرفتن حداکثر قدرت ترانس باید دمای سیم پیچ و روغن ترانس را در حد معمول نگه داشت و جهت پایین آوردن دمای ترانس معمولا از فن ها و پمپ های روغن استفاده می شود.

حفاظت برای اضافه بار تراسفورماتورها:

همانطور که گفته شد چون اضافه بار باعث بالا رفتن درجه حرارت سیم پیچ و روغن ترانس می گردد. معمولا حفاظت اضافه بار بر اساس افزایش درجه حرارت سیم پیچ و روغن تعبیه می شود که این درجه حرارت معمولا بوسیله اثرات حرارتی اندازه گیری می شود. المنت جهت گرفتن حرارت ترانس و سنسور حرارتی در بالای روغن ترانس نصب می گردد که با بالا رفتن درجه حرارت ترانس از حد مجاز همراه آلارم و در صورت بر طرف نشدن گرما باعث تریپ و خارج شدن ترانس می گردد.

رله بوخهلس:

هر نوع خطا و اشکال در داخل تراسفورماتور ایجاد حرارت می کند که باعث تجزیه روغن می شود. گاز حاصل از تجزیه روغن به طرف بالای ترانس و به طرف کنسرواتور حرکت خواهد کرد. رله بوخهلس بین مخزن ترانس و کنسرواتور نصب شده است گازهای حاصل در رله بوخهلس جمع شده و در یک حد معین ایجاد سیگنال و آلارم می کند در اتصالی های شدید گازهای زیاد همراه با جهش روغن ایجاد شده که فشار حاصله در رله بوخهلس باعث عملکرد رله و تریپ ترانس می شود. گازهای حاصله از تجزیه روغن گازهایی از قبیل هیدروژن، استلین، اتلین، متان، اتان و ... می باشد.

همکاران بهره بردار و اپراتورهای عزیز باید در نظر داشته باشند که هنگام عملکرد رله بوخهلس حتما مراتب سریعا گزارش شود تا جهت اعزام گروه تعمیرات و تست و بررسی ترانس اقدام شود و کلیه اقدامات بعدی باید با هماهنگی مرکز کنترل و بهره برداری باشد.

رله تانک پروتکشن(رله حفاظت بدنه ترانس):

برای حفاظت ترانس در مقابل اتصالی های فاز با بدنه آن از این رله استفاده می شود بدین منظور بعضی مواقع بدنه ترانس را بر روی پایه های عایقی نصب می کنند که مستقیما با زمین در تماس نباشند و از طرفی دیگر بدنه ترانس را با سیم قطوری به شبکه ارت متصل می کنند این سیم مسی که بدنه ترانس را ارت کرده در مسیرش یک CT قرار می دهند و ثانویه این CT را به رله جریانی به نام رله تانک پروتکشن وصل می کنند، هنگام اتصالی فاز با بدنه جریان اتصالی از سیم ارت کننده بدنه ترانس به زمین منتقل می شود و این جریان در ثانویه CT مربوط ایجاد جریان کرده و باعث عملکرد رله تانک پروتکشن می گردد.

رله دیستانس:

این رله بر اساس امپدانس(مقاومت) عمل می کند و می دانیم امپدانس برابر است با حاصل تقسیم ولتاژ به جریان کمیت ورودی این رله ها ولتاژ و جریان خط می باشد و با تقسیم این دو بر هم امپدانس خط و بار متصل به آن محاسبه می شود و اگر این امپدانس از مقدار تنظیم شده باشد بدین معنی است که اتصالی در خط وجود دارد و رله ها عمل می کند به این رله های امپدانسی، رله دیستانس(فاصله) می گویند. زیرا امپدانس(مقاومت) خط متناسب با طول می باشد رله های دیستانس یکی از مهمترین رله هایی است که برای حفاظت خط مورد استفاده قرار می گیرد.

ناحیه عملکرد رله دیستانس:

به نواحی   عملکردرله دیستانس ZONE (زون) گفته می شود که معمولا رله های دیستانی دارای 3 وزن هستند و اخیرا رله های دیستانس را دارای چهار ZONE می سازد.

امپدانس تنظیمی ZONE (زون یک) رله برابر با 80 % الی 90 % امپدانس کل خط اول تنظیم می کنند و زمان عملکرد رله در زون یک را برابر صفر تنظیم می کنند و امپدانسی که برابر زون دو تنظیم می شود برابر است با امپدانس کل خط اول + 20 % امپدانس خط دوم و زمان عملکرد این زون برابر با 4 % ثانیه و در بعضی موارد 3/0 ثانیه تنظیم می شود و امپدانس تنظیمی زون 3 را برابر کل امپدانس خط اول بعلاوه کل امپدانس خط دوم بعلاوه 20 % امپدانس خط سوم تنظیم می کنند.

نحوه قرار گرفتن تجهیزات در پست:

با توجه به اینکه در ایستگاه های فوق توزیع نیاز به تجهیزات بسیار گرانی جهت تبدیل انرژی فوق توزیع به توزیع می باشد. به جاست مختصری در خصوص این تجهیزات و همچنین کارآیی آنها بحث نماییم.

با توجه به اینکه آخرین تاور شبکه انتقال که در واقع وارد پست می گردد و حقیقتا پس از آن امتداد شبکه از طریق گنتری و استراکچر ادامه پیدا می کند آخرین تاور ورود به پست را احتمالا ترمینال تاور می نامند .سپس امتداد شبکه توسط لوله های آلومنیومی که براساس قطر بندی مشخصی تجهیزات پست را تا ترانس قدرت به هم مرتبط می نماید و احتمالا به آنها باس بار اتلاف می گردد. ( در صورت نیاز از سیم های آلومنیوم با قطر مشخص هم می توان استفاده کرد) سپس اولین تجهیز که به این سیستم متصل می گردد برق گیر می باشد که کارایی این تجهیز بدین صورت است که اضافه ولتاژهای ناشی از رعد و برق ، کلید زنی ، قطع یکباره بار ترانس و برگشت ولتاژ مقدار غیر مجاز آن را به سمت زمین هدایت نموده تا علاوه بر جلوگیری از صدمه دیدن چینی سرامیکی خود ، حفاظت مابقی تجهیزات را هم در مقابل ولتاژ اضافی تامین نماید و معمولا این تجهیز دارای نمراتور می باشد که مقدار و تعداد عملکرد را طی دوره ای مختلف نشان می دهد . ساختمان این تجهیز تشکیل شده از قسمت انتهای که به وسیله پیچ و مهره به استراکچر وصل می گردد و میله ای که توسط مقدار سیم مسی پس از متصل شدن هر دستگاه به

سیستم ارت ایستگاه   پست  نصب می شود . سطح رویی آن از جنس چینی و سرامیک و جدیدا نوع سیلیکونی آن هم وارد بازار شده است . ارتفاع این تجهیز به نصب ولتاژ شبکه متغیر می باشد . در سمت بالا و پایین این تجهیز دو میله از نوع هادی به صورت عمود نصب می باشد و فاصله معینی بین این دو میله باز می باشد که معمولا فاصله خالی به نصبت ولتاژ تنظیم می گردد درصورت عادی بودن وضعیت فاصله بین دو میله عایق بوده و در نتیجه ولتاژ مسیر معمولی خود را طی می نماید در صورتی که به هر علت ولتاژ از حد معمول بالاتر رود آن فاصله هادی شده و ولتاژ اضافی را به سمت میله پایین هدایت نموده و در نتیجه از طریق سیم میس انتها یی به سمت شبکه ارت و زمین تخلیه می نماید و دارای انواع مختلفی می باشد . بر حسب محل استقرار :1- برق گیر میله ای 2- برق گیر شاخکی  3- برق گیر اکسید روی و نوع سیلیفونی آن هم در شبکه های توزیع مورد استفاده قرار می گیرد . که این تجهیز به صورت موازی در مدار قرار گرفته می شود.

پس از برق گیر PT یا ترانس ولتاژ و جدیدا از نوع خازنی آن که به صورت CUT نمایش داده می شود نصب می گردد .این تجهیز به صورت موازی در شبکه قرار می گیرد ولتاژ ورودی به پست را نمایش می دهد علاوه بر اینکه در دستگاههای اندازه گیری مانند مگاوات متر- کیلو وات متر- وارمتر وغیره از آن استفاده می شود بعضی از تجهیزات حفاظتی مانند رله ها را تغذیه می نماید سپس لاین تراپ ( LP) یا  تله موج که در سیستم مخابراتی کاربرد دارد در شبکه نصب می گردد و علاوه بر تغذیه دستگاههای اندازه گیری اکثر رله های حفاظتی را تغذیه می نماید .( می دانیم که نمونه از ولتاژ های بالا و جریانهای بالا نیاز به ولت متر و آمپرمتر با ابعاد بسیار بالایی به نسبت ولتاژ در پست می باشد و لذا این امر باعث می گردد تا فضای غیر قابل تصوری را برای نصب این تجهیزات فراهم آوریم بنابراین برای استفاده بهینه از فضا و همچنین اقتصادی تر شدن تجهیزات در درون ترانس ولتاژ و ترانس جریان از دو یا چند سیم پیچ استفاده می گردد تا ولتاژ ها و جریانهای بالا را به اندازه محدودی پایین آورده تا امکان نصب آنها در تابلوهای  پست به راحتی میسر باشد ) سپس دستگاهی به نام سکسیونر خط نصب می گردد که در واقع یک کاید خشک می باشد و غیر قابل رویت می باشد جهت ایمنی بسیار وسیله مفید و مناسبی جهت انجام عملیات ها می باشد پس از آن سکسیونر زمین نصب می گردد که در واقع قسمتی از سیستم را در حالت بی برق بودن و باز بودن سکسیونر خط به زمین نصب می کنند تا ولتاژ های خازنی که به صورت ثابت در شبکه یا بین باس بار ها وجود دارد به طرف زمین تخلیه نماید و گروه با اطمینان کامل کار خود را انجام دهد سپس تجهیز به نام بریکر که در واقع کلیدی قابل قطع و وصل در ولتاژ های بالا می باشد نصب می گردد. مکانیزم عمل کننده این کلیدها تعداد دو عدد بوبین و یک فنر شارژ و یک موتور دوار می باشد که پس از هر قطع یا وصل که فرمان ازطریق بوبین ها برای آن می رود فنر مربوط توسط موتور مجددا شارژ می گردد تا همیشه انرژی ذخیره در فنر جهت قطع و وصل وجود داشته باشد . البته امکان شارژ این فنر به وسیله دسته مخصوص و به صورت دستی میسر می باشد وسپس مانند مورد قبل سکسیونر خط و سکسیونر زمین نصب می گردد پس از سکسیونر مجددا CTو برق گیر جهت حفاظت باس بار و اندازه گیری سمت اولیه ترانس می باشد.    

الف) خازن:

تعریف خازن : خازن وسیله ای است برای کاهش و یا ذخیره کردن انرژی الکتریکی

،این خازنها بر اساس قدرت به چند نوع تقسیم می شوند : ( خازنهای گازی )    

5 ، 10 12.5،15 ، 20، و 25 کیلو ولت آمپر راکتیو  قدرت این خازنها می باشد .

که خازنهای فوق درسیستمهای سه فازه و در بانکهای خازنی به کار میرود و با ولتاژ 380 ولت و با فرکانس 50 هرتز کار می کند . ساختمان داخلی خازنهای سه فاز از سه خازن سه فاز تشکیل می شود که به صورت مثلث به هم متصل شده اند و همچنین عایقهایی در داخل خازن قرار دارد که از وارد شدن ضربه به بوبین اصلی جلوگیری کند ( بوبین اصلی همان خازنهای تکفاز هستند که به هم متصل شده اند که به اصطلاح به آن بوبین می گویند ) . که دارای سیستم خنک کنندگی با استفاده از گازهای  مختلف می باشد که ازجمله این گاز می باشد .   N2وsf2 خازن دارای یک محفظه آلومینیو می می باشد که در برابر رطوبت مقاومت می کند و ساختمان داخلی خازن درون آن قرار می گیرد و ترمینالهایی حهت اتصال سریع به مدار توسط کابل و وسایل اتصال دهنده می باشد. همچنین یک پیچ در ته قوطی خازن ( محفظه آلومینیوم ) تعبیه شده تا اتصال آن به محل مورد استفاده توسط مهره آسان باشد .

لازم به ذکر است که از مزایای مهم این خازنها حجم و وزن کمتر و قدرت بیشتر نسبت به سایر خازنها می باشد که این نوع خازن را به نوعی از دیگر خازنها متمایز می کند .

قابلیت تحمل جریانهای لحظه ای بسیار بالا و تحمل جریان تا 1.5 برابر جریان نامی در راه اندازی یکی از ویژگیهای بارز این نوع خازنها می باشد .

بدلیل استفاده از الیاژ مخصوص ، لایه های فلزی هسته خازن دارای حداقل افت ظرفیت می باشد این خازن در حالت عادی از دمای 25- تا 55+ درجه محیط کار می کنند .

خازن گازی یک کالای واسطه ای است که برای کاهش توان راکتیو در وسایلی که مصرف آنها سلفی است و توان اکتیو بالایی دارند استفاده می شود با واسطه یک کنتاکتور و یا وسایل کنترلی دیگر که مکمل آن باشد به کار می رود .

ب) بانک خازنی: 

بانک خازنی مجموعه ای از خازنها می باشد که علاوه بر خازنهای گازی ، خازنهای دیگر به همراه دیگروسایل اصلی ، پایه و جانبی مانند : کنتاکتور، کلید ، فیوز ، شمشها و... در آن به کار می رود .

این در ابعاد و قدرتهای مختلف بر اساس سفارش و نیاز سایر کارخانجات ساخته می شود این بانکهادر قدرتهای 5 کیلو ولت آمپر راکتیو و 10 کیلو ولت آمپر راکتیو و بالاتر ساخته می شود که ابعاد آن بستگی به قدرت آن دارد .

یک نوع کالای واسطه ای است که بواسطه آن توان اکتیو در مصرف کننده ها کاهش می یابد و باعث اصلاح ضریب قدرت می شود .

تعریف اصلاح ضریب قدرت :

در موتورهای القایی بدلیل وجود اختلاف فاز بین ولتاژ و جریان کل ، توان گرفته شده از شبکه کامل مصرف نمی شود بلکه بخشی از آن به صور ت تلفات ظاهر می شود و این تلفات بیشتر به موتورهای القایی اختصاص داده می شود .و چون موتورهای القایی تقریبا در تمام مراکز صنعتی به کار می رود لذا مانعی سر راه مصرف توان گرفته شده از شبکه است .

بنابراین برای به حداقل رساندن زاویه اختلاف فاز بین ولتاژ و جریان و کاهش تلفات ، از خازن و بانک خازنی جهت اصلاح ضریب استفاده می شود .

کارخانجاتی که مصرف سلفی بالایی دارند ( موتور زیاد در آنها کار می کند ) بدلیل مصرف توان راکتیو دچار ضرر و زیان می گردند که این ضرر و زیان به صورت هزینه های اضافی در قبضهای برق ماهیانه مشاهده می شود و همچنین شبکه اصلی برق و کابلها و تراسفورماتورها دچار صدمه می گردند ، که نه تنها برای خود کارخانه بلکه برای شرکت های توزیع برق نیز هزینه های اضافی در بر خواهد داشت .

لذا بهترین راه برای خنثی نمودن این بار اضافی استفاده از خازن و بانک خازنی می باشد خازنهای گازی و بانک خازنی ، محصول جانشین ندارد ولی به نوعی میتواند خود جانشین هزینه های اضافی برق مصرفی در محل مورد استفاده باشد .

 

+ نوشته شده در  شنبه بیست و هشتم بهمن 1391ساعت 22:13  توسط mostafa  | 

کنترل دور موتورهای القایی سه فاز

 

 کنترل دور موتورهای القایی سه فاز

 امروزه در صنعت، ماشینهای متفاوت و با سرعت های مختلف مورد استفاده قرار می گیرد که موارد قابل ذکر عبارتند از : ماشین برش فلزات ، چرثقیل الکتریکی ، ماشینهای مربوط به حمل ونقل وانواع مختلف وسایل چاپ ، معدن ذغال سنگ و صنایع دیگر .برای مثال چرخاننده الکتریکی در ماشین برش فلزات ، سرعت سیستم می باید مطابق با نوع کار ، فلز و کیفیت نوع برش واندازه قطعه مورد نظر ، قابل تنظیم باشد . در کلیه ماشین آلات ذکر شده ، چرخاننده باید مجهز به کنترل سرعت باشد تا بتواند کمیت تولید زیاد ، شرایط کار مطلوب و کیفیت محصول خوب باشد . توسط کنترل سرعت می توان سرعت چرخاننده را به میزان مورد نیاز جهت انجام مراحل کار تغییر داد . مفهوم کنترل سرعت یا تنظیم نبا ید شامل تغییر طبیعی در هنگام اخذ بار شود . تغییر سرعت مورد نیاز در روی موتور چرخاننده و یا عنصر مرتبط به موتور چرخاننده انجام می گیرد ، که ممکن است این عمل با دست توسط اپراتور و یا به طور اتوماتیک توسط وسایل کنترل انجام گیرد . امروزه تنظیم سرعت توسط مدار الکتریکی توسعه یافته و از نظر اقتصادی و نتایج حاصله بر کنترل مکانیکی ارجحیت دارد .موتورهای آسنکرون سه فاز به خاطر امتیازات چشمگیرشان در صنایع کاربرد متنوعی دارند . از آن جمله در سیستمهای محرکه ای که نیاز به تغییر وتنظیم دور دارند بیشتر وبیشتر بکار گرفته می شوند .


1-کنترل سرعت موتورآسنکرون با اعمال مقاومت در مدار رتور (تغییرات لغزش)
سرعت موتور اندوکسیونی را می توان با قرار دادن مقاومت در مدار رتور کنترل نمود نرمی کنترل سرعت بستگی به تعداد مراحل مقاومت مورد استفاده دارد کنترل در جهت کاهشی از مقدار مبنا می باشد .
به عنوان مقاومت متغییر می توان از رئوستای معمولی پتانسیومتر یا مقسم ولتاژ استفاده نمود اما امروزه ترجیحاً از مقاومت های الکترونیکی استفاده می شود . با گذاشتن یک مقاومت اضافی در مدار رتور ماشین ، شکل منحنی گشتاور- سرعت آن را تغییر داد . تغییر مقاومت رتور باعث تغییر سرعت کار موتور می شود . ولی گذاشتن مقاومت اضافی در مدار رتور یک موتور القایی بازده ماشین را به شدت کم می کند . به خاطر مساله کاهش بازده این روش کنترل سرعت تنها برای فواصل زمانی کوتاه به کار می رود . جهت استفاده کامل از موتور ، تغییر سرعت می بایددر کوپل ثابت انجام گیرد رنج کنترل ثابت ثابت نبوده و بستگی به مقدار بار دارد . با کاهش سرعت به طور قابل ملاحظه ای مشخصه ،سختی خود را از دست می دهد حد کنترل سرعت 2:1 تا 3:1 می باشد . می باید متذکر شد که کنترل سرعت در این روش مستلزم افت انرژی است افت ها در مدار رتور مستقیماً متناسب با لغزش است یعنی : P1s=2.


2-کنترل سرعت موتور القایی با تغییر قطب :
این روش برای موتورهای رتور قفسی مناسب است ، زیرا در ماشین های رتور سیم پیچی که برای تعداد قطب معینی سیم پیچی شده اند ، مشکلات اضافی پدید خواهد آورد.
سرعت سنکرون (سرعت زاویه ای ) یک موتور اندوکسیونی تابعی از فرکانس منبع f و تعداد جفت قطب ها p سیم پیچی استاتور می باشد .
سرعت ممکن است با تغییر جفت قطب های سیم پیچی استاتور تغییر کند . در تغییر قطب های موتور سیم پیچی هر فاز متناوباً به دو قسمت مساوی تقسیم می گردد و با کلیدی می توان سیم پیچ ها را سری یا موازی کرد که تعداد جفت قطب ها نصف شده و در نتیجه سرعت 2 برابر سرعت سنکرون می شود . اما در این حالت نمی توان تغییرات پیوسته در سرعت ایجاد کرد .با به کار گیری تنها یک سیم پیچ می توان تعداد زوج قطب مختلف را تحقق بخشید . این روش اقتصادی تر بوده ، اما قسمتی از سیم پیچ زیر فشار حرارتی بیشتری قرار می گیرد ( زیرا دائم زیر ولتاژ خواهد بود ) .


3-اتصال دالاندر :
اتصال دالاندر یا سیم پیچ توزیع شده در استاتور ، حالت خاصی از کنترل دور موتور القایی با تغییر تعداد قطب های سیم بندی است که در آن سیم پیچی هر فاز استاتور به دو نیم سیم پیچ تقسیم می شود . در اثر تغییر اتصال نیم سیم پیچ های هر فاز از اتصال سری به موازی تعداد قطب ها نصف و سرعت دو برابر می شود . به این ترتیب فقط به کمک یک سیم پیچی می توان دو سرعت مختلف را بدست آورد و در هر دو حالت تمام سیم پیچ ها وتمام شیارها فعال بوده و نسبت به موتور با سیم پیچ های مجزا از ظرفیت بیشتری برخوردار است . دو حالت اتصال موتور القایی نشان داده شده در شکل مثلث – ستاره دوبل نامیده می شوند.
در اتصال سری دو نیم سیم پیچ ، اتصال موتور به صورت مثلث و در اتصال موازی دو نیم سیم پیچ ها ، اتصال موتور به صورت ستاره است که باعث می شود با دو برابر شدن سرعت ، قدرت موتور نیز تقریباً 1/5 برابر شود و گشتاور تقریباً ثابت باقی بماند . بنابراین از اتصال دالاندر برای محرکهای با گشتاور ثابت استفاده می کنند .


تغییر سرعت از طریق تغییر قطبها به سه صورت زیر انجام می گیرد :

1- تغییر سرعت تحت گشتاور ثابت:
برای سرعت پایین اتصال مثلث بوده و برای سرعت بالا اتصال بصورت ستاره دوبل است . قدرت تحت سرعت بالا نسبت به قدرت تحت سرعت پایین افزایش یافته است ، افزایش سرعت با افزایش قدرت همراه بوده پس گشتاور ثابت است.

2- تغییر سرعت تحت قدرت ثابت:
در هر دو اتصال سرعت زیاد وسرعت کم توان خروجی موتور تقریباً ثابت است.

3- تغییر سرعت تحت گشتاور و قدرت متغییر:
گشتاور موتور مانند بارهای پنکه ای با تغییر سرعت تغییر می کند .
کنترل سرعت با تغییر قطب بر حسب فرکانس منبع و تعداد جفت قطب ها سرعت ثابتی می دهد . برای مثال برای موتور های 4 سرعته و با فرکانس 50 هرتز سرعت های زیر وجود دارد .

(1500/100/750/500 ) (3000/1500/750/500 )

( 3000/1500/1000/500 ) ( 1000/750/500/375 )


از سرعت هائی که در بالا ذکر شد دیده می شود رنج کنترل سرعت از 6:1 تا 8:1 است و افزایش این رنج نیز غیر عملی است . برای سرعت 375 r.p.m لازم است موتوری با اندازه خیلی بزرگ طراحی شود .


کنترل سرعت با تغییر فرکانس خط:
اگر فرکانس الکتریکی ولتاژ اعمال شده به استاتور یک موتور القایی تغییر کند ، آهنگ چرخش میدانهای مغناطیسی آن nsync نیز متناسب با فرکانس می کند ، و نقطه بی باری منحنی مشخصه گشتاور – سرعت نیز به همراه آن تغییر می کند . سرعت سنکرون موتور در شرایط نامی را سرعت پایه می نامند . با استفاده از فرکانس متغییر می توان سرعت موتور را در بالاتر یا پایین تر از سرعت پایه کنترل کرد . با این کنترل می توان سرعت موتور را در گستره ای از حدود 5 درصد سرعت پایه تا دو برابر سرعت پایه کنترل کرد. ولی این نکته مهم است که محدودیت های ولتاژ و گشتاور خاصی با فرکانس در نظر گرفته شود ، تا عملکردی مطمئن به دست آید . وقتی موتور با سرعتی پایین تر از سرعت پایه کار می کند ، باید ولتاژ پایانه ای اعمال شده به استاتور برای داشتن عملکرد مناسب کاهش یابد ولتاژ پایا نه ای اعمال شده به استاتور باید با کاهش فرکانس استاتور به طور خطی کم شود . این فرایند را تنزل می نامند اگر این کار انجام نشود فولاد هسته موتور القایی اشباع شده ، جریانهای مغناطیس شدیدی در ماشین جریان می یابد .
برای اینکه این جریانهای مغناطیس شدید به وجود نیاید، در مواردی که فرکانس از فرکانس نامی موتور کمتر می شود معمولاً ولتاژ استاتور را متناسب با فرکانس کم می کنند. هر گاه ولتاژ اعمال شده به یک موتور القایی در فرکانسهای زیر سرعت پایه به طور خطی تغییر یابد ، شار موتور تقریبا ثابت می ماند . بناباین گشتاور ماکزیممی که موتور می تواند تأمین کند نسبتاً بالا می ماند . ولی ماکزیمم توان مجاز موتور باید با کاهش فرکانس به طور خطی کم شود تا از گرم شدن مدار استاتور جلوگیری شود . توان داده شده به موتور القایی سه فاز عبارت است از :
اگر ولتاژ VL کم شود ، توان ماکزیمم نیز باید کم شود ، و گر نه جریان زیادی از موتور می گذرد که میتواند باعث افزایش شدید گرمای موتور شود .

منحنی مشخصه گشتاور سرعت برای تمام فرکانسها:

کنترل سرعت با تغییر ولتاژ خط:
گشتاوری که یک موتور القایی تولید می کند با مربع ولتاژ اعمال شده به آن متناسب است. با تغییر ولتاژ خط می توان سرعت موتور را در گستره محدودی کنترل کرد . این روش کنترل سرعت گاهی اوقات در موتورهای کوچک کرداننده پنکه ها به کار می رود . این تغییر ولتاژ پایانه استاتور می تواند توسط اتو ترانسفورماتور با خروجی متغییر انجام گیرد . یکی دیگر از روشهای تغییر ولتاژ استفاده از کنترل کننده های حالت جامد یا الکترونیکی است . اتو ترانسفورماتور به ماشین ولتاژ سینوسی اعمال می کند ، اما کنترل کننده های حالت جامد ولتاژ غیر سینوسی برای موتور فراهم می نمایند .

کنترل سرعت توسط تغییر فرکانس لغزش:
در این روش سرعت یک موتور القایی با تزریق کردن ولتاژی به مدار رتور تحت کنترل در می آید البته لازم است فرکانس ولتاژ اعمال شده با فرکانس لغزش یکسان باشد . وقتی ولتاژی اعمال می کنیم که در فاز مخالف نسبت به نیروی محرکه الکتریکی رتور القا شده قرار دارد ، مقاومت رتور را افزایش می دهد ، در صورتی که وقتی ولتاژی اعمال می کنیم که هم فاز با نیروی محرکه الکتریکی رتور القا شده می باشد مقاومت آنرا کاهش می دهد ( بطور متعادل ) لذا به وسیله تغییر دادن مقاومت رتور ، می توان سرعت را کنترل کرد . چنین روشی از نوع کنترل سرعت را سیستم کرامر (Kramer) می نامند . که در مورد موتورهای بزرگ 5000 قوه اسبی یا بالاتر ار آن بکار می رود.

مبدل فرکانسی وارد لئونارد (ward – Leonard )
 دو ماشین آسنکرون رتور قفسی سایر اجزاء تشکیل دهنده این مبدلند . بدین وسیله موازنه مطلوبی برای انرژی ماشین ها و شبکه موجود خواهد بود. امتیاز این مدار تغییر دوری پیوسته در محدوده وسیعی است .
ماشینی که خود مبدل فرکانسی است ( موتور شراگ - ریشتر (Schrage - richter)یا شربیوس (scherbius )نامیده می شود.
این موتور در سال1912 توسط شراگ و ریشتر توسعه یافته و نام آنان را به خود گرفته است .این موتور با تغذیه رتوری و نوع شنت است که جاروبک متغییر کموتاتور سه فاز القایی است که برای کنترل سرعت و هم بهبود ضریب قدرت قابلیت تنظیم دارد.در حقیقت این موتور القایی حلقه های لغزان قابل تنظیم دارد . در این موتور سه سیم پیچی وجود دارد دو تا از سیم پیچها در روتور و سومی در استاتور قرار گرفته اند.

 

 
وضعیت سه سیم پیچی به شرح زیر است :
1- سیم پیچ تحریک : این سیم پیچ در قسمت پایین شیارهای رتور قرار گرفته است و از طریق حلقه های لغزان و جاروبک ها با فرکانس شبکه تغذیه می شود این سیم پیچ ها شار کاری در ماشین تولید می کند .


2- سیم پیچی هدایت : این سیم پیچ غالباً بنام سیم پیچ جبرانگر یا سیم پیچ سوم خوانده می شود این سیم پیچ نیز در بالای روتور جا داده می شود و مشابه سیم بندی آرمیچرهای ماشین های dc به کموتاتور متصل می شود .


3- سیم پیچی استاتور : این سیم پیچی در شیارهای استاتور قرار می گیرد ولی انتهای سیم پیچی هر فاز به یک جفت زغال وصل می شود که بر روی کموتاتور قرار داده می شوند این ذغالها بر روی دو قطعه مجزای نگهدارنده جاروبک قرار گرفته اند که برای چرخش در دو جهت مخالف هم طراحی شده اند .

مدار کاسکاد :
موتور جریان داتم توسط مبدل استاتیکی ( یکسو ساز ) از طریق شبکه تحریک می گردد . اما تغذیه مدار آرمیچر از طریق رتور موتور آسنکرون رتور سیم پیچی عملی می شود . برای این منظور جریان متناوب توسط یکسو سازی به جریان مستقیم تبدیل گردیده و توسط مقاومتی به مدار آرمیچر منتهی می شود . در اینجا مقاومت جهت کوپلاژ دو ماشین بوده و ضمن کار اتصال کوتاه می گردد . بدین ترتیب از رتور موتور آسنکرون رتور سیم پیچی شده استفاده می شود . ماشین جریان داتو در مقایسه با ماشین آسنکرون کوچک می باشد ، زیرا UA=UR است . دو ماشین مضافاً کوپلاژ مکانیکی هستند .خوبی مدار کاسکاد در آنست که از قابلیت تنظیم دور نسبتاً آسان ماشین جریان دائم جهت تنظیم دور ماشین آسنکرون استفاده می شود . علاوه بر آن توان الکتریکی رتور موتور آسنکرون به شکل انرژی مکانیکی روی محور مشترک بر گردانده می شود .

محرک های تنظیم پذیر سرعت (Adjustable Speed Drive)
نیمه هادی های قدرت در سیستمهای کنترل سرعت از نوع ایستا یا استاتیکی هستند . باید دانست که ترکیب سیستمهای الکترونیک قدرت (مانند کنترل کننده های ولتاژ ) و متوتورهای الکتریکی همراه با مکانیسم کنترل آنها را محرکهای تنظیم پذیر سرعت می نامند که ما به اختصار آنرا ASD می نامیم . در حقیقت این محرک ها قابل تنظیم بوده و برای کنترل سرعت یا کنترل دور موتورهای الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرند .
محرکهای تنظیم پذیر سرعت (ASD) برای کنترل سرعت موتورهای القائی از نقطه نظر کاربرد به سه دسته تقسیم می شوند:

1- ASD از نوع ولتاژ متغییر و فرکانس ثابت:
در اینگونه سیستمها دامنه ولتاژ اعمالی به استاتور کنترل می شود . برای این مقصود از کنترل کننده ولتاژ در سر راه موتور استفاده شده است . این نوع محرک ها در سطوح قدرت متوسط و پایین مورد استفاده قرار می گیرند . برای مثال می توان از بادبزن های نسبتاً بزرگ یا پمپ ها نام برد . در این روش ولتاژ استاتور را می توان بین صفر و ولتاژ اسمی در محدوده زاویه آتش بین صفر تا 120 درجه تنظیم و کنترل نمود . این سیستم بسیار ساده بوده و برای موتورهای القائی قفس سنجابی کلاس D با لغزش نسبتاً بالا( 10 تا 15 درصد ) مقرون به صرفه است . عملکرد این محرکها زیاد جالب توجه نیست .

2- ASD از نوع ولتاژ و فرکانس متغییر:
اگر منبع تغذیه استاتور از نوع فرکانس متغییر انتخاب شود ، عملکرد محرک های تنظیم پذیر سرعت (ASD) بهبود می یابد . باید دانست که شار در فاصله هوایی متورهای القائی با ولتاژ اعمالی به استاتور متناسب بوده وبا فرکانس منبع تغذیه نسبت عکس دارد . بنابراین اگر فرکانس را کم کنیم تا کنترل سرعت در زیر سرعت سنکرون امکان پذیر گردد و ولتاژ را معادل ولتاژ اسمی ثابت نگه داریم ، در این صورت شار فاصله هوایی زیاد می شود . برای جلوگیری از بوقوع پیوستن اشباع بخاطر افزایش شار ، ASD از نوع فرکانس متغییر باید از نوع ولتاژ متغییر نیز باشد تا بتوان شار فاصله هوایی را در حد قابل قبولی نگه داشت ، معمولا به این سیستم کنترل ، سیستم کنترل V/F ثابت نیز گفته می شود . یعنی اگر فرکانس را کم کردیم باید ولتاژ را طوری کم کنیم که شار در فاصله هوایی در حد اسمی خود باقی بماند . از این سیستم برای کنترل سرعت موتورهای قفس سنجابی کلاسهای A، B ،C، D استفاده می شود .

3-ASD که بر اساس بازیافت توان لغزشی کار می کند:
در این سیستمها با استفاده از مدارهای نیمه هادی قدرت که به پایانه رتور وصل می شوند ، بازیافت توان( یا توان برگشتی) در فرکانس لغزشی به خط تغذیه موتور منتقل می گردد . باید دانست فرکانس لغزشی از حاصلضرب فرکانس منبع و لغزش موتور بدست می آید. بطور کلی در این طرح بر روی مدار رتور کنترل خواهیم داشت . در اینجا متذکر می شویم که ASD از نوع فرکانس متغییر بر دو نوع است :

الف : طرح های حاوی ارتباط DC (جریان مستقیم)

ب : سیکلو کنورتورها


در طرح های حاوی ارتباط DC منبع تغذیه AC توسط یکسوساز ، یکسو شده و سپس توسط اینورتر مجدداً به منبع AC دست می یابیم . اینورتر ها بر دو نوع اند :

1- اینورترهای تغذیه ولتاژ (اینورترهای ولتاژ )
2- اینورترهای تغذیه جریان ( اینورترهای جریان )

در اینورترهای ولتاژ ، متغییر تحت کنترل همان ولتاژ و فرکانس اعمالی به استاتور است . در اینورترهای جریان بر دامنه جریان وفرکانس استاتور کنترل داریم . اینورترهای ولتاژ بر دو نوع اند :

1-اینورترهای با موج مربعی
2- اینورترهای با مدولاسیون عرض یا پهنای پالس (PWM) .


کنترل دور موتور القائی سه فاز توسط اینورتر منبع جریان:

1- ترکیب اساسی مبدلها
سرعت یک موتور القائی توسط سرعت سنکرون ولغزش رتور تعیین می گردد . سرعت سنکرون بستگی به فرکانس تغذیه دارد و لغزش را می توان با تنظیم ولتاژ و جریان اعمالی به موتور تغییر داد . به طور کلی روشهای کنترل دور موتورهای القائی را می توان بصورت زیر تقسیم بندی نمود :

1- ولتاژ متغییر ، فرکانس ثابت

 2- ولتاژ وفرکانس متغییر

3- جریان و فرکانس متغییر

4- تنظیم قدرت لغزشی


به منظور ایجاد ولتاژ و فرکانس متغییر از مبدلهای ولتاژ استفاده می گردد که توسط یک منبع ولتاژ dc تولید شکل موج مستطیلی ولتاژ در سمت ac می نمایند که دامنه آن مستقل از بار بوده و به همین دلیل اینورتر های منبع ولتاژ نام دارند . برای ایجاد جریان وفرکانس متغییر از مبدلهای جریان استفاده می گردد که توسط یک منبع جریان dc تولید شکل موج مستطیلی جریان در سمت ac می نمایند ، که دامنه آن مستقل از بار بوده و بنابراین اینورترهای منبع جریان نام دارند . منبع جریان کنترل شده در ورودی اینورتر توسط یکسو ساز تریستوری ایجاد می گردد که با کنترل جریان توسط حلقه فیدبک جریان وسلف بزرگ صافی در خروجی آن ویژگیهای یک منبع جریان را پیدا می کند . مبدل موجود در سمت موتور جریان مستقیم را تبدیل به جریان سه فاز با فرکانس قابل تنظیم می نماید . سلف بزرگ موجود در حلقه dc سبب صاف نمودن جریان می گردد . سیستم رانش اینورتر منبع جریان مناسب برای عملکرد در حالت تک موتوره می باشد و دارای قابلیت بازگشت انرژی به شبکه ac میباشد . جریان اینورتر توسط حلقه فیدبک جریان کنترل شده و اضافه جریانهای گذرا توسط تنظیم کننده جریان و سلف صافی حذف می گردند و بدین وسیله مجموعه دارای قابلیت استحکام و اطمینان مناسب برای کاربردهای صنعتی می گردد سلف بزرگ سری صافی نرخ افزایش جریان خطا را در هنگام کموتاسیون نا موفق در اینورتر و یا اتصال کوتاه در ترمینالهای خروجی محدود می نماید با حذف سیگنالهای فرمان گیت تریستورهای یکسو ساز می توان بدون از بین رفتن فیوزها و آسیب رسیدن به اینورتر ، تنها با از دست دادن لحظه ای گشتاور خطا را از بین برد .


2- مدار قدرت اینورتر منبع جریان
به منظور ایجاد منبع جریان متغییر dc سیگنال بیانگر جریان تنظیم شده با جریان واقعی مقایسه شده ، خطای حاصل تقویت و برا ی کنترل زاویه آتش تریستورهای یکسو ساز استفاده می گردد تا جریان مورد نیاز در خروجی ایجاد گردد. روشن نمودن یک تریستور سبب قطع تریستور هادی فاز مجاور می گردد . دو بانک خازی که بصورت مثلث ، متصل می باشند انرژی مورد نیاز برای کموتاسیون ذخیره کرده و دیودهای D1 الی D6 خازنها را از بار ایزوله می نمایند . ترتیب هدایت تریستورهای اینورتر به گونه ای است که جریانهای DC تنظیم شده از دو تریستور یکی متصل به خط مثبت ودیگری متصل به خط منفی تغذیه عبور می نماید . در هر نیم سیکل به مدت 60o هر دو تریستور واقع بر یک بازو قطع بوده بنابراین جریان خط برابر صفر می باشد . مزیت عمده اینورتر منبع جریان سادگی مدار لازم برای کموتاسیون تریستورها می باشد . مدار کموتاسیون تنها شامل خازنها و دیودها بوده و به دلیل حذف سلفهای کموتاسیون ، فرکانس عملکرد افزایش یافته نویز صوتی کاهش می یابد . خازن کموتاسیون به گونه ای طراحی می شود که ولتاژ معکوس اعمالی بر تریستور ها محدود گردد تا باعث ایجاد زمان خاموشی لازم گردد. به همین دلیل زمان خاموشی در دسترس به اندازه کافی زیاد می باشد تا بتوان از تریستور های غیر سریع یکسوسازی استفاده نمود، که این امر اینورتر منبع جریان را در قدرت های متوسط به بالا بسیار اقتصادی می سازد


3- عملکرد موتو القائی تغذیه شده توسط منبع جریان
هنگامی که اینورتر منبع جریان یک بار الکتریکی را تغذیه می نماید ، شکل موج ولتاژ توسط پاسخ بار به جریان اعمالی تعیین می گردد . رابطه ولتاژ- جریان یک سلف به صورت V=L di / dt بوده که در آن di/dt نرخ تغییرات جریان می باشد . بنابراین شکل موجهای ایده ال جریان در عمل انکار پذیر نیستند زیرا تغییر پله ای لحظه ای جریان سبب ایجاد پرش ولتاژ با دامنه نا محدود خواهد گردید . در مدارات عملی نرخ تغییرات جریان برای محدود نمودن حداکثر ولتاژ در حد تحمل تریستورها محدود می گردد . مدت زمان کموتاسیون که در طول آن جریان بار از یک فاز به فاز دیگر منتقل می گردد بایستی به حد کافی طولانی باشد تا نرخ تغییرات جریان در حد قابل قبولی کاهش یابد این محدودیت در مورد اینورترهای منبع ولتاژ مطرح نمی گردد چرا که در این مورد دیودهای فیدبک مسیری را برای جریان بار القائی ایجاد می نمایند که باعث شارژ خازن حلقه dc گشته ، از قطع ناگهانی جریان بار جلوگیری کرده و ولتاژ خروجی اینورتر را محدود می نمایند . اما در مورد اینورتر منبع جریان به دلیل عدم وجود دیودهای فیدبک ، مسیری برای جریان معکوس وجود نداشته و مدت زمان کموتاسیون را می توان به قیمت افزایش ضربه های ولتاژ اعمالی بر ادوات نیمه هادی قدرت اینورتر کاهش داد .

 

+ نوشته شده در  شنبه بیست و هشتم بهمن 1391ساعت 21:59  توسط mostafa  |