انواع سیستم های توزیع انرژی

 

انواع سیستم های توزیع انرژی

 

اگرچه یک شبکه نمونه برای تمام سیستم های قدرت وجود ندارد، شکل (۱) یک نمودار شامل چندین قسمت را که معمولاً در یک سیستم قدرت یافت می شوند نشان می دهد. در اینجا ما توجه خود را به المان هایی که در شبکه توزیع وجود دارند معطوف می کنیم. اگرچه انرژی الکتریکی در نیروگاه تولید می شود و به طرف مصرف کننده جریان می یابد.

 

نمودار سیستم قدرت به همراه قسمت های مختلف عملیاتی

 

شکل (۱) نمودار سیستم قدرت به همراه قسمت های مختلف عملیاتی

 

انرژی الکتریکی تحت ولتاژ نامی مصرف که معمولاً بین ۲۴۰-۲۲۰ ولت (در آمریکا ۱۲۵-۱۱۰ ولت) است، مصرف می شود. انرژی الکتریکی از یک وسیله اندازه گیری عبور می کند تا مقدار مصرف ثبت و ضبط شود. از این اطلاعات علاوه بر تعیین مقدار انرژی فروخته شده می توان در طراحی و پیش بینی بار و برنامه عملیاتی استفاده کرد. وسایل اندازه گیری (کنتور) معمولاً شامل یک وسیله قطع کننده می باشند که در مواقع لزوم مصرف کننده را از تغذیه کننده قطع می کنند.

قسمتی از سیستم توزیع که انرژی الکتریکی را از شبکه ثانویه توزیع به وسایل اندازه گیری مصرف کننده منتقل می کند سرویس دهنده به مصرف کننده نامیده می شود.

در شکل (۱) چندین مصرف کننده به یک شبکه ثانویه اصلی (شبکه فشار معین) متصل شده اند. شبکه ثانویه اصلی در واقع یک مسیر از ترانسفورماتورهای توزیع به چندین مصرف کننده می باشد. در ترانسفورماتورهای توزیع، ولتاژ انرژی تحویلی تا سطح ولتاژ مصرف کاهش داده می شود. ولتاژ اولیه ترانسفورماتور توزیع در محدوده kv ۲/۲-۴۶ قرار دارد.

ترانسفورماتور توسط فیوزهایی در سمت فشار قوی در مقابل اضافه جریان یا خطا حفاظت می شود، علاوه بر این معمولاً در سمت فشار ضعیف ترانسفورماتور یک کلید وجود دارد. این وسایل حفاظتی در مواقع خطا یا اضافه جریان ترانسفورماتور را از شبکه قطع می کنند.

اگر کلیدی در سمت ثانویه یا فشار ضعیف وجود داشته باشد، تنها هنگامی که خطا با اضافه جریان در سیستم ثانویه اصلی و یا در مصرف کننده رخ دهد عمل می کند. اگر خطا در خود ترانسفورماتور رخ دهد، تنها فیوزهای طرف اولیه (فشار قوی) عمل می نمایند. اگر ترانسفورماتور در شبکه هوایی نصب شده باشد، توسط برقگیر آن را در مقابل صاعقه و ولتاژهای ضربه خط حفاظت می کنند.

برقگیر، ولتاژ ضربه نسبت به زمین را قبل از این که بتواند به ترانسفورماتور صدمه بزند کاهش می دهد. سیستم اصلی سه فاز ممکن است شامل چندین شاخه سه فاز متصل به هم توسط کلیدهای تقسیم بندی خط باشد. بعضی از این شاخه ها ممکن است از چندین شاخه تکفاز متصل به هم تشکیل شده باشند. در محل هایی که خطوط هوایی بعلت محدودیت های مکانی بدون ترانسفورماتور توزیع برپا می شوند، به منظور حفاظت خطوط بر روی آنها برقگیر نصب می گردد.

در بعضی موارد شاخه های سه فاز از طریق یک مدار باز-بسته به سیستم سه فاز اصلی متصل می شوند. اگر در شاخه ای خطا رخ دهد کلید فوق، آن شاخه را از سیستم قطع می کند. کلید باز-بست بعد از چند لحظه، قبل از آن که بطور دائم باز شود برای یک یا چند بار وصل و قطع می شود. این کار بدین علت انجام می گیرد که اگر خطا موقتی باشد (مانند افتادن شاخه درخت بر روی خط که بعد از ایجاد جرقه می سوزد و از بین می رود) موجب قطع شدن مصرف کننده از سیستم نمی شود.

شاخه اصلی سه فاز از یک پست توزيع منشعب و از یک باس در پست تغذیه می گردد. سه فاز اصلی معمولاً تغذیه کننده یا فیدر نامیده می شود. هر فیدر به یک باس متصل است و وسایل حفاظتی مانند کلید و رگولاتور ولتاژ بر روی آنها نصب می شود. رگولاتور ولتاژ، ولتاژ خروجی را متناسب با تغییرات بار در یک محدوده تعیین شده ثابت نگه می دارد. در بعضی موارد رگولاتور ولتاژ در پست نصب می شود که در این صورت ولتاژ در باس پست تنظیم می شود.

در مواقعی که خطا در فیدر رخ می دهد، کلید برای جلوگیری از اضافه جریان، فیدر را از باس قطع می کند باس بار در پست توزیع معمولاً چندین فیدر توزیع را تغذیه و مجموع جریان آنها را تحمل می نماید. باس بار فوق توسط یک یا چند ترانسفورماتور تغذیه می شود و هر ترانسفورماتور با یک کلید حفاظت می گردد. این پست های ترانسفورماتوری، ولتاژ خطوطی را که این پست ها را تغذیه می کنند کاهش می دهند. این خطوط را سیستم زیر انتقال یا فوق توزیع می نامند. این سیستم معمولاً تحت ولتاژ kV ۲۳-۱۳۸ کار می کند.

سیستم فوق توزیع، چندین پست اصلی توزیع را تغذیه می کند و در واقع بصورت فیدر ارتباطی بین پست های توزیع و یا انتقال عمل می نماید. در بعضی موارد مصرف کننده های بزرگ مانند کارخانجات صنعتی و مصرف کننده های تجاری با بار بزرگ، مستقیماً از طریق یک دژنکتور از سیستم فوق توزیع تغذیه می شوند.

پست های انتقال مانند پست های توزیع هستند با این تفاوت که انرژی بیشتری را تأمین می کنند و ولتاژ خطوط انتقال را تا سطح ولتاژ خطوط فوق توزیع کاهش می دهند. سیستم های انتقال تحت ولتاژ kV ۶۹–۷۵۰ کار می کنند.

خطوط انتقال منشعب از یک پست مرتبط با نیروگاه، همانند پست انتقال می باشند با این تفاوت که آنها ولتاژ انرژی تولید شده توسط ژنراتور را تا سطح ولتاژ انتقال افزایش می دهند. ولتاژ ژنراتورها به علت محدودیت های عایقی در حدود چند هزار ولت است. در این پست ترانسفورماتور و باس بار توسط وسایل حفاظتی مثل کلید و برقگیر حفاظت می شوند.

در تمام سیستم قدرت که در بالا توضیح داده شد سطح مقطع هادي ها به اندازه کافی بزرگ هستند تا تلفات انرژی به حداقل برسد. بعلاوه خازن و رگولاتور ولتاژ در نقاط مهم شبکه توزیع نصب می شوند تا افت ولتاژ و تلفات شبکه در محدوده قابل قبول باقی بمانند.

در بسیاری از سیستم های توزیع، تعدادی از المان های بین تولید و مصرف مورد نیاز نیستند و در مناطقی مانند یک شهر کوچک که توسط یک نیروگاه واقع در نزدیکی آن تغذیه می شود، ممکن است فیدرهای توزیع مستقیماً از پست نیروگاهی خارج شوند و بقیه المان ها حذف گردد.

در مناطقی که چگالی بار بالاست و باید قابلیت اطمینان سیستم بالا باشد، سیستم توزیع بسیار پیچیده و پر هزینه می شود. چندین سیستم ثانویه اصلی بصورت حلقه یا شبکه به هم متصل می گردند. ترانسفورماتورهایی که این سیستمهای ثانویه اصلی با شبکه ثانویه را تغذیه می کنند، از چندین فیدر اولیه مختلف تغذیه می شوند.

 

سیستم قدرت ساده شده

شکل (۲) سیستم قدرت ساده شده

 

در مواقعی که یک یا تعداد بیشتری از این فیدرها از حوزه سرویس دهی خارج می گردند شبکه ثانویه از فیدرهای باقیمانده تغذیه شده سرویس دهی به مصرف کننده قطع نمی شود.

برای جلوگیری از برگشت جریان از شبکه ثانویه (از طریق ترانسفورماتورها به فیدرهای خارج از سرویس)، کلید های اتوماتیک که حفاظت کننده های شبکه نامیده می شوند، بین ثانویه ترانسفورماتورها و شبکه سیستم ثانویه قرار می گیرند. این کلیدها هنگامی که جهت جریان معکوس می گردد بطور اتوماتیک باز می شوند.

بطور کلی سیستم های توزیع شامل پست های توزیع، فیدرهای اولیه (فشار قوی) ترانسفورماتورها، فیدرهای سیستم ثانویه اصلی (فشار ضعیف)، مصرف کننده ها و وسایل حفاظتی می باشند.

 

 

مقالات مرتبط