header-logo2.png FindHouse

آشنایی با شبکه‌های توزیع (قسمت دوم)

آشنایی با شبکه‌های توزیع (قسمت دوم)
در قسمت قبل در رابطه با آشنایی با شبکه‌های توزیع، لزوم توجه و آشنایی با توزیع انرژی الکتریکی و پیشرفت سیستم‌های توزیع صحبت نمودیم. در این قسمت به بررسی شبکه‌های توزیع، انواع مدارها و پست‌های فوق توزیع، ساختار فیدرهای سیستم توزیع و سطوح ولتاژ شبکه‌های توزیع خواهیم پرداخت.

آشنایی با شبکه‌های توزیع (قسمت دوم)

بررسی شبکه‌های توزیع

با توجه به مزیت‌های مهم انرژی الکتریکی بر سایر انرژی‌ها، به دلیل سادگی و راحتی توزیع و قابلیت انتقال برای مسافت‌های طولانی، امروزه پیش‌بینی می‌گردد که بیشترین مصرف انرژی در قرن آینده کماکان به‌صورت انرژی الکتریکی باشد و شبکه توزیع که عهده‌دار ارائه انرژی به مصرف‌کنندگان می‌باشد، به‌عنوان یکی از اجزای اصلی سیستم قدرت از اهمیت و ارزش قابل‌ملاحظه ای برخوردار می‌گردد.

در یک سیستم قدرت، به‌طورمعمول نیمی از تلفات، متعلق به شبکه توزیع است و با افزایش تقاضای مصرف برق، شبکه‌های توزیع روبه گسترش نهاده است؛ سرمایه‌گذاری‌های سالیانه در این زمینه، به میلیاردها دلار می‌رسد. عدم تأمین منابع مالی در این بخش، استراتژی نامناسب طراحی، بهره‌برداری و همچنین رواج فرهنگ استادکاری باعث شده تا شبکه‌های توزیع کشور، از وضعیت مطلوبی برخوردار نباشند. بنابراین وقتی هر دو عامل یعنی سرمایه‌گذاری کلان و تلفات در کنار یکدیگر قرار بگیرند، مشخص خواهد شد که اصلاح حتی قسمت کوچکی از روش‌های طراحی این سیستم، به تغییر اساسی در شرکت‌های توزیع برق خواهد انجامید. هدف از اصول طراحی شبکه‌های توزیع، ارائه طرحی است که تضمین‌کننده نیاز رو به رشد انرژی الکتریکی بوده به شکلی که ازنظر تکنیکی و اقتصادی موردقبول و عملی باشد. به‌این‌ترتیب، طراحی سیستم توزیع از یک سو به پارامترهای مربوط به رشد بار، توزیع مکانی نقاط مصرف و از سوی دیگر، به عوامل فنی مانند مقادیر خطوط و فیدرها ، ظرفیت و محل پست‌های فوق توزیع، سطوح ولتاژ و قابلیت اطمینان موردنظر و... را در بر می‌گیرد. علاوه بر این، برای آنکه طرح به‌صورت عملی قابل‌اجرا باشد، باید به جنبه‌های اقتصادی مانند هزینه‌های خرید و نصب تجهیزات، هزینه‌های تلفات سالیانه انرژی، نرخ بهره و مانند این‌ها توجه نمود. برای بررسی همه‌جانبه شبکه‌های توزیع که سرانجام به ارائه اصول و روش‌های مناسب در طراحی آن‌ها منجر می‌شود لازم است که ساختار این شبکه درکل سیستم قدرت مشخص گردد.

مدارها و پست‌های فوق توزیع

قدرت متوسط خطوط فوق توزیع (انتقال) از منابع تولید به پست‌های فوق توزیع منتقل می‌شود. مدارهای فوق توزیع، ممکن است به‌صورت مدارهای ساده شعاعی، حلقوی یا یک شبکه به‌هم‌پیوسته (رینگ) باشند که درنهایت، به پست فوق توزیع ختم می‌شود. به‌طورمعمول، هر پست فوق توزیع (HV/MV) ناحیه بار خود را که بخشی از ناحیه سرویس‌دهی سیستم توزیع است، تغذیه می‌کند و در آن، ولتاژ فوق توزیع به‌منظور توزیع در سراسر ناحیه به ولتاژ فشار متوسط کاهش می‌یابد.

نقاط ورودی در سیستم‌های توزیع تزریق انرژی، به‌صورت شاخه‌های تغذیه می‌باشد، که در شبکه های توزیع به‌اصطلاح «فیدر» نامیده می‌شوند. این فیدرها بر اساس توپولوژی شبکه تعریف می‌شوند و موردنظر هر شبکه طراحی بوده، ساختار سیستم توزیع را تشکیل می‌دهند. فیدرها می‌توانند به‌صورت خطوط هوایی یا شبکه کابل زمینی بوده به شکل ولتاژ فشار متوسط یا در سطح ولتاژ فشار ضعیف به‌کار بروند. در طراحی سیستم‌های توزیع، باید سه گزینه زیر از قبل تعیین و موردتوجه قرار گیرند :

  • ساختار سیستم توزیع: شعاعی، حلقوی (رینگی)، تغذیه از دو سو (تبدیلی) و شبکه‌های غربالی 
  • سطح ولتاژ توزیع برق: به‌صورت فشار متوسط (طرف اولیه) و یا فشار ضعیف (طرف ثانویه). شکل ۴ دیاگرام شماتیک سیستم‌های توزیع را نشان می‌دهد.
  • نوع ساختمان شبکه: شبکه‌های هوایی، سیستم زیرزمینی

ساختار فیدرهای سیستم توزیع

به‌طور اساسی فیدرهای شعاعی یک سیستم توزیع، به دلیل عدم تداوم سرویس‌دهی سؤال برانگیز بوده و بروز یک خطا روی هر یک از این فیدرها ، به خاموشی تعدادی از مصرف‌کنندگان می‌انجامد. هنگام استفاده از این آرایش، توقف در سرویس‌دهی به‌صورت اجتناب‌ناپذیری وجود دارد. بنابراین استفاده از شبکه‌های حلقوی و یا رینگی موردتوجه قرار می‌گیرد. 

به‌عنوان تعریف: شبکه رینگی به مداری گفته می‌شود که از یک شینه آغازشده پس از متصل کردن چند شینه به یکدیگر، به همان نقطه شروع بازگردد.

به‌عبارت‌دیگر، رینگ، حلقه‌ای است که می‌تواند بیش از یک پست را تغذیه کرده و بیشتر از یک نقطه، قابل تغذیه باشد. مزیت اصلی شبکه رینگ قابلیت اطمینان مناسب و امکان گسترش آسان آن است، اما تعداد دژنکتورها و کلیدهای موردنیاز زیاد و رله گذاری مشکل و پرخرج می‌شود. پس در شبکه‌های فعلی توزیع برق، برای استفاده از قسمتی از قابلیت‌های شبکه‌های حلقوی و به دلیل مشکلات جایگزینی و تجهیزات ذکرشده از سیستم حلقه باز یا شبکه باقابلیت تغذیه از دو سو در بین دو شینه یا پست توزیع استفاده می‌نمایند.

بر طراحی فیدرهای اولیه، عوامل مهم بسیاری اثر می‌گذارند که مهم‌ترین آن‌ها عبارت‌اند از: چگالی و رشد بار، نیاز به ایجاد ظرفیت خالی برای بهره‌برداری در حالت اضطراری، ساختار مدار مورداستفاده طرح، ظرفیت پست فوق توزیع مربوط به آن، تلفات، سطح ولتاژ و نیز سایر استانداردهای سرویس‌دهی. در برخی از موارد، افت ولتاژ نقش مهمی در طراحی فیدرهای اولیه به عهده‌دارند. افت ولتاژ کل باید در طول فیدر اولیه، پست‌های توزیع، مدارهای ثانویه و اتصالات سرویس مصرف‌کننده، به‌گونه‌ای مناسب تقسیم شود؛ البته این تقسیم‌بندی به نوع ساختار مدار اولیه و ثانویه، و ترانسفورماتور به‌کاررفته نیز بستگی دارد.

سطوح ولتاژ شبکه‌های توزیع

شبکه‌های فشار متوسط عمومی در ایران، با ولتاژ ۱۱، ۲۰ و ۳۳ کیلوواتی کار می‌کنند که در این میان، ولتاژ ۲۰ کیلوولت رایج‌ترین آن‌ها است و امروزه نیز، ایجاد و توسعه شبکه‌های فشار متوسط به‌طور اساسی با ولتاژ ۲۰ کیلوولت صورت می‌گیرد. در برخی از شهرها نیز که از قدیم ولتاژ ۱۱ کیلوولتی معمول بوده است، رفته‌رفته جای خود را به ۲۰ کیلوولت داده‌اند. ولتاژ ۳۳ کیلوولتی فقط در خوزستان رایج است و در ابتدا به‌عنوان ولتاژ فوق توزیع به‌کاررفته می‌رفت. بدین معنی که از طریق خطوط ۳۳ کیلوولتی و ایستگاه‌های تبدیل ۱۱/۳۳ کیلوولتی ولتاژ توزیع ۱۱ کیلوولتی تأمین و برق به مراکز مصرف رسانده می‌شد و سپس با تبدیل ۱۱ کیلوولت به ۴۰۰ ولت به مصرف می‌رسید. اما امروزه گرایش به تبدیل مستقیم ولتاژ از ۳۳ کیلوولت به ۴۰۰ ولت بیشتر است و ایستگاه‌های مبدل ۴۰۰/۳۳۰۰۰ ولتی به یک‌باره کار توزیع انرژی در سطح فشار متوسط را انجام می‌دهند. در حال حاضر، هر دو حالت یادشده در شبکه خوزستان وجود دارد. از طرفی در آینده در شهرهای بزرگی همچون تهران، ولتاژ فوق توزیع ۶۳ کیلوولتی نیز جز سطوح ولتاژ فشار متوسط در طرف ولتاژ اولیه شبکه‌های توزیع قرار خواهد گرفت.

لازم به توضیح است که بر اساس تعریف جدید استاندارد بین‌المللی، سطح ولتاژ فشار متوسط  (M.V)، طیف ولتاژ در بازده ۳ الی ۷۵ کیلوولت را شامل می‌شود. به‌عنوان‌مثال، در بیشتر پالایشگاه‌ها و صنایع پتروشیمی و همچنین صنایع سیمان و خودروسازی، پست‌هایی با سطح ولتاژ ۳/۳ و ۶ کیلوولت، به‌عنوان شبکه اولیه وجود دارد که مقدار این ولتاژها در شبکه‌های توزیع مجاز نمی‌باشد. جدول (۱ )سری ولتاژهای استانداردهای شده طبق IEC را نشان می‌دهد.

* این مقادیر نباید برای سیستم‌های توزیع برق عمومی به‌کاربرده شوند.

** این سیستم‌ها به‌طورمعمول سه سیمه هستند و مقادیر ولتاژهای مابین فازها را نشان می‌دهند.

*** در یک سیستم طبیعی تغییرات حداکثر و حداقل نباید بیشتر از محدوده ۱۰%± باشد.

شبکه‌های فشار ضعیف و به دنبال آن اتصالات مربوط به سرویس مصرف‌کننده، آخرین بخش از شبکه‌های توزیع را تشکیل می‌دهند یعنی به‌طور مستقیم با مصرف‌کنندگان در ارتباط هستند.

این مدارها، ازنظر چگونگی سرویس‌دهی با فیدرهای اولیه یکسان‌اند. شبکه فشار ضعیف به‌طورکلی، به همراه ترانسفورماتورهای توزیع در یک حوزه قرار می‌گیرد که میان آن‌ها، ارتباط تنگاتنگی برقرار است. در مناطق شهری با چگالی بار سنگین، به‌طورمعمول شبکه فشار ضعیف فقط از طریق کابل‌های زمینی عبور داده می‌شوند، بنابراین امکان به هم‌پیوستگی شبکه فشار ضعیف، با هزینه مناسبی فراهم می‌آیند. ازاین‌رو درگذشته، در این مناطق، از شبکه شعاعی استفاده می‌شد، اما اکنون شبکه‌های به‌هم‌پیوسته مناسب‌تر به نظر می‌رسد.

اگرچه شبکه فشار متوسط (طرف اولیه) و فشار ضعیف (طرف ثانویه) با یکدیگر تفاوت‌های آشکاری دارند، بااین‌حال، مبانی مشترکی به‌ویژه در طراحی آن‌ها حاکم است و این مطلب درباره پست‌ها نیز صدق می‌کند.

پایان قسمت دوم

منبع: saa.ir

 

مقالات مرتبط

نسل جدید نیروگاه‌های هسته‌ای کوچک، ایمن، کم‌هزینه
مقالات نیروکالا

نسل جدید نیروگاه‌های هسته‌ای . . .

درحالی‌که در هر گوشه دنیا نیروگاه‌های هسته‌ای غول‌پیکر برای تولید انرژی از سال‌ها پیش فضای بسیاری از سطح زمین را تحت تصرف خود درآورده‌اند، امروز جهان به سمت ساخت نیروگاه‌های کوچک حرکت می‌کند.

مشاهده مقاله
آشنایی با شبکه‌های توزیع (قسمت آخر)
مقالات نیروکالا

آشنایی با شبکه‌های توزیع (قسم . . .

در قسمت پایانی به هادی‌ها، پایه‌ها، مقره‌ها، یراق‌آلات خطوط هوایی شبکه‌های توزیع، کنسول، کراس آرم و آرایش پایه‌ها، محاسبات الکتریکی خطوط هوایی، حریم خطوط هوایی شبکه‌های توزیع، محاسبات مکانیکی خطوط هوایی توزیع، مسیریابی و نقشه‌برداری خطوط . . .

مشاهده مقاله

به مجموعه بزرگ نیرو کالا بپیوندید

نیرو کالا بانک جامع نیروگاه ها ، شرکت ها و متخصصین حوزه برق و انرژی