معرفی کلی اجزاء پست های فشار قوی

1.     قسمت های اصلی تشکیل دهنده یک پست فشار قوی :

از نظر ساختار کلی ، پست های فشار قوی از قسمت های اصلی زیر تشکیل شده اند :

1 – سویچگیر ( Switchgear )

2 – ترانسفورماتورهای قدرت ( Power Transformer ) ، ترانسفورماتورهای زمین و ترانسفورماتورهای تغذیه داخلی ( Earthing & Auxiliary Transformer )

3 – سیستم جبران کننده بار راکتیو از قبیل راکتور یا خازن

(VAR Compensation Systems )

4 – ساختمان کنترل ( Control Building )

5 – سیستم کنترل و حفاظت ( Control & Protection System )

6 – تاسیسات جنبی الکتریکی مانند سیستم روشنایی محوطه ، سیستم حفاظتی رعد و برق ، سیستم زمین ، سیستم تغذیه داخلی

7 – سیستم های مخابراتی

8 – تاسیسات جنبی ساختمانی مانند اتاق دیزل ژنراتور ، انبار ، کارگاه تعمیرات ، ساختمان نگهبانی ، پارکینگ

البته در بعضی از پست های فشار قوی و بسته به نوع پست ، ممکن است بعضی از اجزای فوق وجود نداشته باشد .

2.     تجهیزات سویچگیر :

به مجموعه ای از تجهیزات فشار قوی که ارتباط فیدرهای مختلف را به شین ها و یا

قسمت های مختلف شین ها را به یکدیگر ، در یک سطح ولتاژ معین برقرار می کنند ؛ سویچگیر می گویند .

گاهی به ساختمانی که سویچگیر پست های داخلی در آن قرار دارد ، کلیدخانه گفته می شود .

تعداد سویچگیرهای یک پست فشار قوی به سطح ولتاژ آن وابسته است ؛ به این معنی که در پست های 230/63 kv دو سویچگیر ( 230 , 63 ) وجود دارد و به عنوان مثال در پست های 400/230/63kv سه سویچگیر ( 400 , 230 , 63 ) وجود دارد و . . .

اجزا و تجهیزات یک سویچگیر :

الف-     شینه بندی پست ( Busbar )

ب-     بریکر یا کلید قدرت ( Circuit Breaker )

ج-     سکسیونر یا کلید جداکننده ( Disconnect Switch )

د-     ترانسفورماتورهای اندازه گیری ولتاژ و جریان ( Instrument Transformer )

ه-     تله موج و متعلقات مربوطه ( Line Trap )

ح-     برقگیرها ( Lighting Arrester )

خ-     جبران کننده های بار راکتیو

چ-     فوندانسین ، اسکلت فلزی ، مقره های نگهدارنده و عایق کننده

Bay :

معمولا سویچگیرها از قسمت های مشابه متصل به هم در جهت شینه بندی تشکیل می شوند ، که به هر قسمت یک Bay می گویند .

3.     ترانسفورماتورهای قدرت ، زمین و تغذیه داخلی :

ترانسفورماتور قدرت :

در پست های افزاینده ولتاژ ( پست های نیروگاهی ) و یا در پست های کاهنده ولتاژ ، دستگاه اصلی تبدیل سطح ولتاژ ترانسفورماتورهای قدرت می باشند که ارتباط دهنده بین سویچگیرهای با سطح ولتاژهای مختلف می باشند . بنابراین در طراحی موقعیت فیزیکی تجهیزات سویچگیرها باید محل مناسبی برای نصب ترانسفورماتورهای قدرت در نظر گرفته شود ؛ تا ضمن حفظ حریم های لازم با سویچگیرها ، طول فیدرهای مربوطه به حداقل برسد و همچنین جهت دسترسی به آنها که به علت وزن و حجم زیاد ، به ندرت به صورت داخلی نصب می گردند ، جاده دسترسی مناسب وجود داشته باشد .

البته تبادل حرارت با محیط ، جهت خنک شدن ترانسفورماتور ، به خصوص در مورد ترانسفورماتورهایی که با هوا خنک می شوند ( Air Cooled ) به سهولت انجام گیرد .

ترانسفورماتور زمین و تغذیه داخلی :

ترانسفورماتورهای زمین برای ایجاد نقطه صفر مصنوعی در شبکه های با اتصال مثلث

به کار برده می شوند و به دلیل ایجاد تعادل در بار ، اتصال آنها به صورت زیگزاگ است .

از ترانسفورماتور تغذیه داخلی برای تغذیه مصارف داخلی پست استفاده می شود . بار ترانسفورماتور تغذیه داخلی شامل مواردی نظیر تغذیه موتور تپ چنجر ، تغذیه بریکرها ، تغذیه فن و سیستم خنک کننده ، شارژ باتری ها ، مصارف روشنایی و تهویه ها می باشد .

معمولا ترانسفورماتورهای تغذیه داخلی به صورت یک سیم پیچ ثالثیه در ترانسفورماتور زمین ترکیب شده و بدین ترتیب ترانسفورماتور زمین و تغذیه داخلی به صورت واحد ساخته می شوند ؛ که در این صورت تنها یک ترانسفورماتور که به دو منظور زمین و تغذیه داخلی ساخته شده ، در کنار ترانسفورماتور قدرت نصب می شود .

در غیراین صورت ترانسفورماتورهای زمین و تغذیه داخلی ، هر کدام به طور جداگانه در کنار ترانسفورماتور قدرت نصب می شوند .

4.     سیستم های جبران کننده توان راکتیو :

معمولا جهت کنترل ولتاژ ، تصحیح ضریب قدرت و همچنین افزایش ظرفیت انتقال ، در بعضی از نقاط شبکه های قدرت ، لازم است که سیستم های تولید کننده و یا مصرف کننده توان نصب گردند .

این تاسیسات ، در صورتی که از خازن ها و راکتور های ثابت قابل قطع و وصل باشند ، مستقیما به فیدرهای سویچگیر مربوطه متصل شده و بنابراین عموما در جوار ترانسفورماتورهای قدرت نصب می گردند .

انواع سیستم های جبران کننده توان راکتیو :

الف-     راکتورهای موازی ثابت ( قابل قطع و وصل ، غیر قابل قطع و وصل )

ب-     خازن های موازی یا سری ثابت ( قابل قطع و وصل ، غیر قابل قطع و وصل )

ج-     جبران سازهای سنکرون

د-     جبران سازهای کنترل شده با ادوات الکترونیک قدرت

( راکتور کنترل شده به وسیله تریستور ، خازن های قابل قطع و وصل به وسیله تریستور ، سیستم های ترکیبی شامل راکتور و خازن )

5.     ساختمان کنترل :

اصولا حفاظت و کنترل تجهیزات پست اعم از سویچگیر ، ترانسفورماتورهای قدرت و یا سیستم های جبران کننده و اندازه گیری پارامترهای مورد نیاز پست ، توسط وسایلی که از طریق کابل های مناسب به سیستم های فرمان تجهیزات و ترمینال های فشار ضعیف ترانسفورماتورهای اندازه گیری ارتباط دارد ؛ انجام می شود .

کلیه وسایل مذکور به همراه سیستم های تغذیه جریان متناوب و مستقیم ، در داخل ساختمانی قرار می گیرند که به آن ساختمان کنترل می گویند .

این ساختمان دارای کلیه تجهیزات جانبی برای کار اپراتورهای پست نیز می باشد .

به طور کلی یک ساختمان کنترل از قسمت های مختلف زیر تشکیل می شود :

الف-     اتاق فرمان

ب-     اتاق رله

ج-     اتاق باتری

د-     اتاق تغذیه AC

ح-     تاسیسات وابسته جانبی

اتاق فرمان :

این اتاق محل استقرار اپراتورها و انجام عملیات کنترل تجهیزات پست می باشد .

معمولا کلیه فرمان ها ، تنظیم ها ، مراقبت ها و اندازه گیری ها در این قسمت انجام می گیرد .

در سیستم های کنترل معمولی ، تابلوها در کنار هم قرار دارند و دیاگرام تک خطی باس بارها روی تابلو پیاده شده است و محل هر کلید در روی تابلو نمایانگر وضعیت آن در پست

می باشد و حاوی تمام دستگاه های نمایش دهنده کمیت های اندازه گیری شده در حالت عادی ، سویچ های کنترل و در صورت لزوم علائم هشدار دهنده یا خبر دهنده می باشد .

همچنین در این اتاق تابلوهای کنترل ولتاژ ، تابلوی سنکروسکوپ ، تابلوی مجتمع علائم هشدار دهنده و تابلوهای مربوط به ثبت وقایع و حوادث ( در صورت وجود ) قرار دارند .

لازم به ذکر است که در پست های فشار قوی پیشرفته کنونی از سیستم های فرمان از نوع میکروپروسسوری استفاده می شود و دیگر نیازی به تابلوهای مذکور نمی باشد .

در اینگونه پست ها کلیه علائم و کمیت های اندازه گیری ، از طریق یک میکروکامپیوتر و به کمک صفحه نمایش در اختیار اپراتور قرار گرفته و متقابلا فرمان های لازم نیز از طریق اپراتور و صفحه کلید کامپیوتر ، به تجهیزات مختلف هدایت می گردد .

بنابراین ، اتاق کنترل این نوع پست ها ، فقط حاوی یک میز و صفحه نمایش و متعلقات آن بوده و سایر تجهیزات کنترل در دید اپراتور نمی باشد .

این اتاق معمولا در قسمتی از ساختمان کنترل قرار می گیرد که اپراتور ، دید کافی نسبت به محوطه پست و به خصوص تجهیزات مهم پست از طریق پنجره های شیشه ای را داشته باشد .

اتاق فرمان ، به اتاق کنترل مرکزی ( CCR ) ( Central Control Room ) نیز مشهور است .

اتاق رله ( Relay Room ) :

این اتاق معمولا تابلوهای رله های مختلف را در خود جای می دهد .

با توجه به اینکه رله ها به صورت اتوماتیک عمل می کنند و فقط به منظور Reset کردن ، نیاز به دسترسی آنها داریم ؛ لذا لزومی به قرار دادن آنها در نزدیکی اپراتور نمی باشد .

به همین جهت ، معمولا اتاق رله در جوار اتاق فرمان ، ولی به صورت مجزا قرار می گیرد .

البته در بعضی از طرح ها ، دیوار جداکننده ای بین اتاق فرمان و اتاق رله قرار نمی گیرد ؛ ولی به هر حال تابلوهای مربوط به رله در فاصله دورتری نسبت به تابلوهای فرمان ، که در نزدیکی اپراتورها می باشند ؛ قرار می گیرند .

همچنین دستگاه هایی مثل تابلوهای توزیع DC ، تابلوهای مربوط به باتری شارژر و تابلوهای توزیع AC نیز در این اتاق نصب می شوند .

اتاق باتری ( Battery Room ) :

در پست های فشار قوی برای تغذیه رله های حفاظتی ، موتورهای شارژ فنر ، مکانیزم های فرمان ، روشنایی اضطراری و دیگر سیستم های کنترلی نیاز به یک اتاق مجزای ضد اسید

به نام باتری خانه می باشد ؛ تا با سری و موازی کردن باتری ها ، ولتاژهای DC در سطوح مختلفی ایجاد شود .

باتری ها معمولا در دو مجموعه 48 و 110 ولتی قرار می گیرند و هر مجموعه با یک دستگاه باتری شارژر کوپل می شود .

ترمینال های باتری ها پس از اتصال به جعبه فیوز ، به باتری شارژر یا باتری شارژرها که در خارج از اتاق باتری و معمولا در اتاق رله قرار دارند ، متصل می گردند .

در مواردی ممکن است باتری های مربوط به هر سیستم ولتاژ DC را در یک اتاق مجزا قرار دهند ؛ که در این صورت ، بیش از یک اتاق باتری وجود خواهد داشت .

نکته قابل توجه دیگر این است که در اتاق باتری ، به علت محافظت در برابر اننفجار ، هواکش به طور مداوم روشن بوده و کلیه لامپ ها در داخل محفظه ای شیشه ای قرار میگیرند و کلید انها نیز در بیرون اتاق نصب می شود و علاوه بر آن ، درب ورودی اتاق باتری به سمت بیرون باز می شود .

اتاق تغذیه AC :

در این اتاق تابلوهای مربوط به سیستم های تغذیه AC قرار می گیرند . کابل های ارتباطی وظیفه دارند تا تابلوهای موجود در این اتاق را از طریق کانال های بتونی به تجهیزات موجود در سویچگیر ارتباط دهند .

تاسیسات وابسته جانبی :

این تاسیسات شامل اتاق استراحت ، اتاق کنفرانس ، نمازخانه ، اتاق بایگانی مدارک ، آشپزخانه ، انبار ، دستشویی و . . . می باشد .  

6.     سیستم کنترل و حفاظت :

سیستم کنترل و حفاظت که می تواند به عنوان دو سیستم مجزا از هم مورد بررسی قرار گیرد در واقع کنترل و حفاظت قسمتی از سیستم قدرت در محدوده پست مورد نظر را در هنگام کار عادی و یا خطا بر عهده دارد و عمدتا متشکل از تجهیزاتی از قبیل رله های اصلی و کمکی ، سویچ ها ، کنتاکتورها و دیگر وسایل می باشد .

این تجهیزات ، اطلاعات مورد نیاز خود را از طریق ترانسفورماتورهای جریان و ولتاژ و سیستم های اینترلاک اخذ نموده و فرمان های لازم را از طریق سیستم های کنترل و حفاظت به مکانیزم عملکرد تجهیزات انتقال می دهند .

اکثر وسایل سیستم های حفاظتی از قبیل رله ها ، کنتاکتورها و . . . به علت حساس بودن به صورت داخلی در ساختمان کنترل قرار می گیرند و از طریق کابل های کنترل به ترانسفورماتورهای ولتاژ و جریان و همچنین مکانیزم های کنترلی تجهیزات ارتباط دارند .

البته طرح هایی وجود دارند که وسایل حفاظتی هر Bay از پست را در داخل اتاقک مخصوص در جوار همان Bay قرار می دهند .

7.     تاسیسات جنبی الکتریکی :

انواع سیستم های مورد بحث :

1 – سیستم روشنایی محوطه ( Outdoor Lighting System ) :

این سیستم به منظور امکان دید اپراتور در شب می باشد و شامل پروژکتورهایی است که در موقعیت مناسب اطراف تجهیزات نصب شده و از منبع تغذیه داخلی پست ، تغذیه می شود .

2 – سیستم حفاظت از رعد و برق ( Shielding System ) :

در پست های فشار قوی معمولی از نوع باز ، برای حفاظت تجهیزات از برخورد مستقیم صاعقه ، باید از سیستم حفاظت از رعد و برق متشکل از سیم های زمین شده محافظ ، که مرتفع ترین نقاط تجهیزات پست را به یکدیگر متصل می کند و به سیستم زمین پست وصل است ؛ استفاده شود .

لازم به ذکر است که به سیم های محافظ اصطلاحا Shield Wire می گویند .

3 – سیستم زمین ( Earthing / Grounding System ) :

در پست های فشار قوی ، به منظور ایجاد ایمنی برای افراد داخل و اطراف محوطه پست و حفاظت تجهیزات در مقابل اضافه ولتاژها در شرایط غیر عادی مثل وقوع اتصال کوتاه ، برخورد امواج صاعقه با پست و خطوط انتقال و . . . از شبکه زمین استفاده می شود .

به این منظور لازم است شبکه ای از هادی های به هم پیوسته به صورت شطرنجی در زیر زمین پست با میله های کوبیده شده در زمین که Rod نام دارند ، به وجود آورد و بدنه فلزی تمام تجهیزات و نقاط نوترال را به نحو موثری به آنها متصل نماییم تا مقادیر ولتاژهای قدم و ولتاژهای تماس ، در محدوده پست و اطراف آن ، در حدود قابل قبولی کنترل گردند .

چنین محافظتی که در برابر خطرات ذکر شده به عمل می آید ، ناشی از کاهش مقاومت زمین است .

4 – سیستم تغذیه داخلی ( Auxiliary Supply System ) :

از دیگر تاسیسات جنبی الکتریکی پست ها ، سیستم تغذیه داخلی می باشد .

به منظور تامین مصارف داخلی جریان متناوب و مستقیم پست ها ، اعم از سیستم های کنترل و حفاظت ، مکانیزم های عمل کننده تجهیزات ، سیستم های تاسیسات روشنایی ، گرمکن های داخل تابلوها ، سیستم های خنک کننده و غیره باید انرژی مورد نیاز با ولتاژ مناسب تامین گردد .

لذا دو سیستم مستقل از هم با نام های سیستم جریان متناوب ( AC Supply System ) و سیستم جریان مستقیم ( DC Supply System ) در هر پست ایجاد می شود .

این سیستم ها شامل ترانسفورماتورهای تغذیه داخلی ، باتری شارژر و باتری ، دیزل ژنراتور اضطراری و تابلوهای توزیع مربوطه می باشد .

5 – سیستم کابل ( Cable System ) :

همانطور که اشاره شد ، در پست های فشار قوی به منظور کنترل ، اندازه گیری و حفاظت تجهیزات مختلف نیاز به ارسال مقادیر اندازه گیری شده و یا فرامین کنترلی و حفاظتی به صورت اتوماتیک یا غیر اتوماتیک می باشد .

لذا برای ارتباط وسایل اندازه گیری ، هشدار دهنده و یا آشکارسازها به دستگاه های حفاظتی و کنترل کننده و همچنین ارتباط دستگاه های فرمان دهنده به مکانیزم ها و محرک ها

از کابل های کنترل و تغذیه استفاده می شود .

این کابل ها به شکل منظمی در کانال های مخصوص سرپوشیده در محوطه پست به ساختمان کنترل هدایت شده و در موارد لزوم نیز در بعضی از قسمت ها از پانل هایی به نام Marshalling Box برای تجمع و تقسیم کابل ها استفاده می گردد .  

8.     سیستم های مخابراتی ( Telecommunication Systems ) :

به کمک این سیستم ها می توان سیگنال های مخابراتی را به منظور کنترل از راه دور

( Telecontrol ) ، مکالمه راه دور و یا حفاظت از راه دور ( Teleprotection ) به نقاط دیگر شبکه ارسال نموده و متقابلا سیگنال های مشابه را دریافت نمود .

انواع سیستم های مخابراتی :  

1 – سیستم ماکروویو ( Microwave Radio Multi Channel Telephone System ) :

به کمک این سیستم میتوان انتقال اطلاعات را برای کنترل از راه دور و همچنین کنترل بار انجام داده و علاوه بر این می توان سیگنال های لازم را برای حفاظت تجهیزات ارسال یا دریافت نمود .

در ضمن با این سیستم می توان مکالمات تلفنی را با دیگر مراکز کنترلی انجام داد .

2 – سیستم PLC ( Power Line Carrier ) :

به کمک این سیستم می توان سیگنال های مخابراتی را جهت انجام مکالمه و یا حفاظت از راه دور انتقال داد .

این سیگنال ها بر روی خطوط فشار قوی و از طریق مدولاسیون دامنه ارسال و یا دریافت

می شوند .

این سیستم همانند سیستم ماکروویو می باشد ولی تعداد کانال های آن کمتر است .

3 – سیستم رادیو تلفنی VHF :

معمولا از این سیستم برای انجام تعمیرات خطوط انتقال و همچنین اخذ اطلاعات محیطی استفاده می شود .

4 – سیستم انتقال با فیبر نوری :

امروزه با افزایش حجم اطلاعات مخابراتی در شبکه ها ، کاربرد های سیستم های انتقال اطلاعات با استفاده از فیبر نوری بسیار زیاد شده است .

امروزه با استفاده از رشته های فیبر نوری در مغزی فولادی سیم گارد خط ، امکان ارسال اطلاعات با ظرفیت و قابلیت اعتماد بالا ایجاد می شود .

لذا این سیستم ها جایگزین مناسبی برای سیستم های PLC می باشند .

5 – سیستم های با سیم :

این سیستم برای ارتباط سیگنالی بین دو پست مجاور که در فاصله نزدیک به هم قرار دارند ، به کار می رود و امروزه کمتر متداول است .

6 – سیستم خبردهی ( Paging System ) :

سیستم خبردهی یا Paging برای ارتباط پرسنل داخلی پست مورد استفاده قرار می گیرد .

9.     سیستم اطفاء حریق :

به طور کلی در پست های فشار قوی تجهیزاتی از قبیل ترانسفورماتورهای قدرت ، راکتورها و . . . وجود دارند که دارای روغن بوده و حرارت زا می باشند و امکان آتش سوزی در آنها وجود دارد .

بنابراین لازم است سیستمی تعبیه گردد تا حریق احتمالی را اطفاء نموده و از گسترش آن جلوگیری نماید .

سیستم های اطفاء حریق می توانند بسته به اهمیت پست از نوع اتوماتیک یا غیر اتوماتیک باشند .

به طور کلی این سیستم ها به منظور کنترل اثرات ناشی از آتش سوزی ، جلوگیری از گسترش آن به سایر تجهیزات و به حداقل رساندن خسارات مالی و احیانا جلوگیری از آسیب جدی به دستگاه دچار حریق شده نصب می گردد .

متداول ترین این سیستم ها که در پست های فشار قوی کاربرد دارند ، عبارتند از :

1 – سیستم اطفاء حریق دستی متشکل از کپسول های ضد حریق

2 – سیستم اتوماتیک Drain & Stir که به سیستم Sergi معروف است .

3 – سیستم آبی Water Spray

4 – سیستم استفاده از گاز هالوژن برای پست های زیر زمینی و یا بسته و به طور کلی

سیستم هایی که بر اساس هیدروکربن های هالوژنه عمل می نمایند .

البته باید توجه داشت که انتخاب سیستم اطفاء حریق بر مبنای احتمال بروز آتش سوزی و مطالعات اقتصادی صورت می پذیرد .

10.فوندانسیون ها :

 تجهیزات سنگین بیرونی پست ها اعم از تجهیزات فشار قوی ، کیوسک ها ، سیستم های حفاظتی ، پایه های روشنایی و . . . باید روی فوندانسیون هایی که به نحو مناسبی طراحی و ایجاد گردیده اند ، نصب گردند .

تجهیزات پست های معمولی از طریق پایه های نگهدارنده ( جهت رعایت فواصل هوایی ) روی فوندانسیون ها نصب می گردند . ولی تجهیزات گازی معمولا مستقیما روی

فوندانسیون ها قابل نصب می باشند .

به هر حال ، قبل از نصب تجهیزات باید فوندانسیون های آنها آماده شود و پایه های مورد نظر در مورد تجهیزات معمولی روی آنها نصب گردد ، تا بتوان تجهیزات اصلی را نصب کرد .

در اکثر موارد فوندانسیون ها از نوع مسلح با آرماتور بوده و معمولا به نحوی استقرار

می یابند که از سطح تمام شده پست در هر قسمت در حدود 10 تا 15 سانتیمتر بالاتر باشند .

11. جاده دسترسی : این جاده ها در پست های باز و یا قسمت باز پست های بسته ، به منظور دسترسی وسایل موتوری و غیرموتوری به تجهیزات فشار قوی و به خصوص تجهیزات سنگین مانند ترانسفورماتورهای قدرت ، به نحو مناسبی طراحی و در نظر گرفته می شوند ؛ تا جابجایی و یا تعمیر در محل تجهیزات ذکر شده امکان پذیر باشد .

معمولا جاده های دسترسی به تجهیزات هر Bay مانند کلید ها و . . . با پهنای کمتری نسبت به جاده های اصلی در نظر گرفته می شوند .

12. تاسیسات جنبی ساختمانی :

 تاسیسات جنبی ساختمانی از قبیل اتاق دیزل ژنراتور ، اتاق نگهبانی ، ساختمان های اداری و مسکونی ، انبار و اتاق ضد حریق و . . . می باشد ؛ که بسته به مورد و موقعیت هر پست در نظر گرفته می شود .

 ساختمان دیزل ژنراتور ( Room Diesel ) :

معمولا در پست های بزرگ ، تامین مصارف داخلی پست در هنگام قطع برق به عهده یک دیزل ژنراتور اضطراری بوده ؛ که به لحاظ سر و صدای زیاد معمولا در اتاقی در بسته و به فاصله مناسبی از اتاق کنترل نصب می گردد .