تـحـقـیـق کـن
تحقیق و مقالات دانش آموزی و دانشجویی

مقاله کامل در مورد تعریف برق

تعریف برق

انتقال توان الکتریکی دومین فرایند ارائه الکتریسیته به مصرف کننده هاست. الکتریسیته توسط نیروگاه های برق تولید می شود و سپس توسط فروشنده ها به مصرف کنندگان نهایی به عنوان یک کالا فروخته می شود.

انتقال توان الکتریکی و شبکه توزیع الکتریسیته اجازه ارائه الکتریسیته تولید شده را به مصرف کننده ها می دهد. فرایند صنعتی شدن سریع قرن ۲۰ ام خطوط و شبکه های انتقال را تبدیل به بخش مهمی از زیر ساخت های اقتصادی در کشورهای صنعتی، کرد.

شبکه های برق امکانات تولید زیادی را ممکن می سازند، نظیر سدهای هیدرو الکتریک، نیروگاه های سوخت فسیلی، نیروگاه های هسته ای و … که توسط سازمان های بهره برداری خصوصی و عمومی، برای تولید مقادیر بزرگی از انرژی و ارائه آن به شبکه های توزیع برای تحویل به مصرف کننده های خریدار، گردانده می شوند.

معمولاً الکتریسیته را در طول فواصل بلند از طریق ترکیبی از خطوط انتقال توان هوایی (مانند آنچه در شکل مشاهده می شود) یا کابل های زیر زمینی ارسال می کنند.

اولین ژنراتور هیدروالکتریک بزرگ در آبشار نیاگارای ایالات متحده (که تحت دیدگاه فنی نیکلا تسلا ساخته و نصب شده بود) نصب شد و از طریق خطوط انتقال، الکتریسیته را برای بوفالو، نیویورک فراهم ساخت.

مقاله کامل در مورد تعریف برق

 

ورودی شبکه

یک شبکه انتقال از: نیروگاه های برق، پست های برق و مدارات انتقال ساخته شده است. معمولاً برق از طریق یک جریان متناوب سه فاز انتقال می یابد. در نیروگاه ها، برق را در سطح ولتاژی نسبتاً پایین در حدود ۱۰ تا ۱۵ کیلو ولت تولید می کنند، سپس توسط ترانسفورماتور نیروگاه، آن را به یک ولتاژ بالا (۲۲۰ تا ۴۴۰ کیلو ولت) جریان متناوب می رسانند تا آن را به یک پست برق که نقطه خروجی شبکه است و در فواصل دور قرار دارد، انتقال دهند.

تلفات

به منظور کاهش درصد تلفات توان لازم است که الکتریسیته را در ولتاژهای بالا انتقال دهیم. هرچه که ولتاژ بالاتر باشد جریان کمتر خواهد بود که این امر اندازه ی کابل مورد نیاز و میزان انرژی تلف شده را کاهش می دهد. انتقال در طول خطوط بلند معمولاً در ولتاژهای ۱۰۰ کیلو ولت و بالاتر صورت می گیرد. تلفات انتقال و توزیع در ایالات متحده در سال ۲۰۰۳م ۲/۷ و در انگلستان در سال ۱۹۹۸م ۴/۷ درصد تخمین زده شده است.

وقتی لازم است که توان را در طول خطوط بسیار بلند انتقال دهیم، استفاده از جریان مستقیم برای انتقال، به جای جریان متناوب موثرتر ( و بنابراین اقتصادی تر) است. به دلیل اینکه این امر نیازمند هزینه کردن پول بسیار زیادی بر روی مبدل های توان AC/DC است، از این روش تنها در هنگام انتقال مقادیر بسیار زیاد توان در طول خطوط بسیار بلند یا برای موقعیت های خاص، نظیر یک کابل زیر دریا انجام می شود.

همچنین به دلیل طبیعت بارهایی که به شبکه وصل می شوند، توان از بین می رود؛ این تلفات با نام ضریب توان بیان می شود. اگر ضریب توان کم باشد بخش زیادی از توان هدر می رود. شرکت های بهره بردار تلاش شایان توجهی را برای حفظ یک ضریب توان خوب صرف می کنند.

خروجی شبکه

پست های برق برای کاهش دادن ولتاژ و تغذیه آن به خطوط برق محلی کم ولتاژ برای توزیع به کاربران تجاری و خانگی، نیز به کار می روند. عموماً الکتریسیته با استفاده از ترانسفورماتورهای واسطه به یک ولتاژ زیر- انتقال (۶۶-۱۳۲ کیلو ولت) تبدیل می شود و سپس به یک ولتاژ متوسط (۱۰ – ۵۰ کیلو ولت) تبدیل شده، و در نهایت، در پست های توزیع، برق به ولتاژ پایین (۲۲۰-۳۳۰ ولت) تبدیل می شود.

تمامی روش تغذیه از خطوط توزیع تا مصرف کننده های کوچک انتهای خط از طریق اتصالات تک فاز یا سه فاز است.

ارتباطات

خطوط انتقال را می توان برای انتقال اطلاعات هم مورد استفاده قرار داد، که حامل خط برق یاPLC خوانده می شود.

نگرانی های سلامتی

برخی گفته اند که زندگی در کنار خطوط ولتاژ بالا برای حیوانات و انسان ها خطرناک است. عده ای نیز ادعا کرده اند که تشعشعات الکترو مغناطیسی ناشی از خطوط برق، منجر به ریسک زیاد ابتلا به انواع معینی از سرطان می شود. برخی مطالعات بیان داشته اند که این ریسک را شناسایی کرده اند در حالی که برخی دیگر این ادعا را رد می کنند. مطالعات انجام شده بر روی افراد زیادی نشان داده است که هیچ رابطه واضحی بین تاثیرات بر روی سلامتی و نزدیکی به خطوط برق وجود ندارد.

اکنون دیدگاه علمی غالب این است که خطوط برق منجر به هیچ گونه افزایشی در ریسک ابتلا به سرطان یا دیگر بیماری های بدنی نمی شوند. برای مباحث دقیق تر راجع به این موضوع، شامل منابع بسیاری از مطالعات دانشمندان، به سوالات و جواب های خطوط برق و سرطان مراجعه کنید. این موضوع تا حدودی در کتاب علم وودو «Voodo»ی ربرت ال پارک بحث شده است.

تولید الکتریسیته

تولید الکتریسیته اولین فرایند در ارائه الکتریسیته به مصرف کننده هاست. سه فرایند دیگر انتقال توان الکتریکی، توزیع الکتریسیته و فروش الکتریسیته است.

اهمیت تولید الکتریسیته، انتقال و توزیع آن زمانی کشف شد که معلوم شد الکتریسیته برای تهیه گرما، روشنایی و توان مورد نیاز برای دیگر فعالیت های انسانی، مفید است. تولید الکتریسیته غیر متمرکز نیز زمانی ممکن شد که کارشناسان فهمیدند خطوط برق جریان متناوب می توانند الکتریسیته را با قیمت ارزان در طول فواصل بلند و توسط بهره برداری از مزیت قابلیت تبدیل ولتاژ با استفاده از ترانسفورماتورهای توان، انتقال دهند.

برای مدت ۱۲۰ سال، الکتریسیته از منابع مختلف انرژی پتانسیل و به منظور فراهم آوردن انرژی فن آوری های بشر، تولید می شده است. اولین نیروگاه برق توسط چوب راه اندازی شد، در حالی که امروزه نیروگاه ها با نفت، گاز طبیعی، زغال سنگ، سیستم برق آبی و انرژی هسته ای و به میزان کمی با هیدروژن، انرژی خورشیدی، کنترل جزر و مد و ژنراتورهای بادی کار می کنند.

تولید و توزیع الکتریسیته اغلب در دستان بخش خصوصی یا دولتی که خدمات رفاهی عمومی را در اختیار دارند، بوده است. در سالهای اخیر برخی دولت ها به عنوان بخشی از حرکتی برای اعمال فشار بازار به حقوق انحصاری، شروع به خصوصی سازی یا شرکتی کردن این خدمات رفاهی کرده اند. بازار الکتریسیته نیوزیلند مثالی از این نوع است.

تقاضای الکتریسیته را می توان به دو صورت ارضاء کرد. روش اول که تا کنون برای خدمات رفاهی به کار می رفته است، ساختن پروژه های بزرگ تولید و ارسال الکتریسیته لازم به اقتصادهای سوختی در حال رشد، است. بسیاری از این پروژه ها دارای تاثیرات زیست محیطی نامطلوب نظیر آلودگی هوا یا آلودگی تشعشعی و آب گرفتگی بخش وسیعی از زمین، هستند.

تولید پراکنده به عنوان روش جدیدی (روش دوم) برای برطرف کردن تقاضای الکتریکی، در نزدیکی مصرف کننده ها شناخته شده است.

پروژه های کوچک تر پراکنده دارای خصوصیات زیر هستند:

ـ حفاظت در برابر خاموشی های برق ناشی از متوقف کردن نیروگاه های غیر متمرکز یا خطوط انتقال به منظور تعمیر، فریب بازار یا توقفهای اضطراری.

ـ کاهش آلودگی.

ـ اجازه دادن به بازیگران کوچک تر برای ورود به بازارهای انرژی.

روش های تولید الکتریسیته

روش های تبدیل توان های دیگر به توان الکتریکی

توربین های دوار که به ژنراتورهای الکتریکی متصل شده اند، اکثر الکتریسیته تجاری موجود را تولید می کنند. توربین ها عموماً توسط بخار، آب، باد یا دیگر مایعات به عنوان یک واسطه حامل انرژی، گردانده می شوند. پیل های سوختی که برای تولید الکتریسیته از مواد شیمیایی مختلفی استفاده می کنند، توسط برخی از مردم مناسب ترین منبع برق برای بلند مدت شناخته می شوند، خصوصاً اگر بتوان از هیدروژن به عنوان ماده تغذیه در این پیل ها استفاده کرد. اما به هرحال هیدروژن معمولاً تنها یک حامل انرژی است و بایستی توسط منابع توان دیگری ایجاد شود

ژنراتورهای کوچک قابل حمل نیز عموماً توسط موتورهای دیزل کار می کنند که خصوصاً در کشتی ها، مکان های مسکونی دور افتاده و برق اضطراری استفاده می شوند.

منابع انرژی اولیه، بکار رفته در تولید انرژی الکتریکی

جهان امروز برای تولید انرژی بر زغال سنگ و گاز طبیعی تکیه می کند. هزینه های بالای مورد نیاز برای انرژی هسته ای و ترس از خطرات این انرژی، از دهه ۱۹۷۰م جلوی تاسیس نیروگاه های جدید هسته ای را در آمریکای شمالی گرفته است.

توربین های بخار را می توان توسط بخارهای ناشی از منابع زمین گرمایی، انرژی خورشیدی، مایعات، سوخت های فسیلی گازی و جامد، به راه انداخت. راکتورهای هسته ای از انرژی ناشی از شکافت اورانیوم یا پلوتونیوم رادیواکتیو برای تولید آزمایش‌های مربوط به گرما استفاده می کنند. این راکتورها اغلب از دو مدار بخار اولیه و ثانویه تشکیل شده تا یک لایه حفاظتی اضافی را بین محل قرار گرفتن سوخت هسته ای و اتاق ژنراتور قرار دهد.

نیروگاه های برق آبی از آبی که مستقیماً از توربین ها عبور می کند، برای راه اندازی ژنراتورها استفاده می کنند.

کنترل جزر و مد از نیروی ماه بر روی بدنه آب دریاها برای گرداندن یک توربین استفاده می کنند. ژنراتورهای بادی از باد برای گرداندن توربین هایی که با یک ژنراتور مرتبط اند، استفاده می کنند. نیروگاه برق آبی ذخیره شده با پمپ برای هم سطح کردن تقاضاها روی یک شبکه برق به کار می رود.

تولید الکتریسیته توسط هم جوشی آزمایش‌های مربوط به گرما هسته ای به عنوان راه حلی ممکن برای تولید الکتریسیته پیشنهاد شده است. در حال حاضر برخی موانع فنی و مسایل زیست محیطی در مسیر این راه وجود دارد که اگر برطرف شوند هم جوشی، یک منبع انرژی الکتریکی نسبتاً تمیز و بی خطر را تامین خواهد کرد. پیش بینی می شود که یک راکتور آزمایشی بزرگ «ITER) در سال ۲۰۰۵-۲۰۰۶ شروع به کار کند.

بهبود کارایی

نیروگاه های تولید مختلط «برق و گرمای ترکیب شده)، با استفاده از برق خورشیدی، سوخت های فسیلی، گازهای سنتزی، تراکم زیست یا زیست گاز به عنوان یک منبع سوختی، تولید الکتریسیته و آزمایش‌های مربوط به گرما را انجام می دهند. این نیروگاه ها می توانند به کارایی به میزان ۸۰ درصد برسند اما انتظار می رود بسیاری از این نیروگاه ها که امروزه ساخته می شوند تنها به کارایی معادل حداکثر ۵۵ درصد برسند. بخار گرم شده یک توربین را می گرداند و سپس گرمای اضافی برای گرم کردن فضاهای داخل ساختمان ها، فرآیندهای صنعتی یا گرم کردن گلخانه ها بکار می رود. تمامی مردم می توانند از گرمای توزیع شده از طریق یک طرح گرمایی منطقه ای بهره ببرند.

توانایی دستیابی به تولید سه گانه با استفاده از سوخت های فسیلی یا انرژی خورشیدی برای تولید گرما، الکتریسیته و سرمایش تبخیری نیز وجود دارد. این نیروگاه های ترکیبی بهترین نسبت تبدیل انرژی را بعد از نیروگاه های برق آبی دارند.

آرایه های کوچک فتو ولتایی، آسیاب های بادی و دوچرخه های مرتبط با یک توربین، همگی می توانند برای تولید الکتریسیته قابل حمل بکار برد.

اصلاحات الکتریکی در سرتاسر جهان در حال جدا کردن تولید الکتریسیته از مبانی کنترل شده حق انحصار انتقال و توزیع الکتریسیته است، بازار الکتریسیته را مشاهده کنید

آثار پیری و فرسودگی اجزاء شبکه های توزیع و فوق توزیع نیرو

بررسی و ارزیابی اضافه ولتاژهای ناشی از برقدارکردن خطوط هوایی و کابلهای زمینی ۲۰ کیلوولتی در شبکه های توزیع

مطالعه هارمونیک های شبکه

کاربرد سیستمهای ترموگرافیک مادون قرمز در تعمیرات و بازرسیهای فنی شبکه های توزیع نیرو

بررسی آماری عیوب ترانسفورماتورهای توزیع

ارزیابی روشهای مختلف مدیریت مصرف در جامعه ایران

استفاده از کنتورهای کارتی بجای کنتورهای الکترومکانیک و مزایای آنها نسبت به نوع قدیمی

بررسی برق رسانی به صنایع از طریق نیروگاههای اختصاصی با اتصال به شبکه سراسری

ارزیابی اقتصادی تولید انرژی در نیروگاههای برق – آبی کوچک (نیروگاه برق آبی کوچک یاسوج)

کاربرد منطق فازی در پیش بینی بار

بهبود تنظیم ولتاژ در خطوط توزیع انرژی الکتریکی

تعیین ضریب قدرت اقتصادی بر اساس خازن گذاری در شبکه توزیع

تقلیل بار راکتیو کارخانجات توسط ژنراتورهای موجود در آنها

نصب بهینه خازن های موازی در سیستمهای توزیع

علل تغییر باردهی کابلهای تک رشته فشارقوی بازره فلزی تحت تاثیر اشکال مختلف زمین کردن و آرایش آنها

حفاظت و ایمنی تجهیزات شبکه های توزیع و لوازم مصرف کنندگان در مواقع رفتار غیرعادی شبکه

نگرشی بر حفاظت شبکه های توزیع در تحلیل حادثه ای که دو برادر را به قربانی گرفت

استفاده از کابل نوری برای ایزولاسیون ترانسهای جریان

بررسی حادثه مورخ ۲۸ /۸ /۶۹ پست ۶۶ کیلوولت درواهی

بررسی علل قطع فاز از شبکه ۲۰kv و راه حل عملی جهت جلوگیری از خسارت به تجهیزات شبکه و مشترکین

سیستم توزیع نیرو را دریابیم

متحول ساختن ساختار سازمانی و افزایش بهره وری نیروی انسانی از طریق کاربری طرح های کارمزدی

مکانیزمهای جدید مدیریتی در صنعت برق

نقش ترانسفورماتورها در کاهش ضریب اطمینان برق رسانی شبکه های توزیع نیرو

برآورد مقدار تقریبی بار شهر اصفهان تا ۱۵ سال آینده

روشهای اندازه گیری مقاومت بازنگری و اصلاح شبکه زمین پستهای فشارقوی

پیش بینی های ایمنی جهت جلوگیری از برق گرفتگی در شبکه های توزیع و مصرف

سیستم کنترل پیشرفته شبکه توزیع برق با استفاده از تکنولوژی جدید مخابراتی

مدلی مناسب جهت ارزیابی اقتصادی در مطالعات سیستم

برق گرفتگی در گستره فشار ضعیف

کاربرد SVC برای کنترل بهینه قدرت راکتیو

استفاده از زبان منطقی پرولاگ در کاربردهای زمان واقعی شبکه های قدرت

ویرایشگر گرافیکی پایگاه اطلاعاتی شبکه های قدرت

جایگاه و نقش آموزش و تدوین نظام آموزشی مناسب برای بخش توزیع

منافع اقتصادی نصب خازن در شبکه های توزیع

تصحیح کننده های ضریب قدرت و بررسی نحوه عملکرد صحیح آنها در مواد

مدل قوس الکتریکی در کلید های فشار قوی

جایگاه و نقش آموزش و تدوین نظام آموزشی مناسب برای بخش توزیع

مرور بر روشهای بهینه سازی وکنترل سیستمهای توزیع

راه آهن برقی و استفاده بهینه از انرژی در حمل و نقل

نقش انواع بارها در ایجاد هارمونیک ها در شبکه توزیع- اثرات و کنترل هارمونیک

سیکل ترکیبی چیست؟

برای پاسخ به پرسش مذکور در ابتدا تعریفی از انواع توربین ها و اصول کلی کار آنها ارائه می دهیم.

توربین ها اصو لا بر اساس عامل ایجاد کننده کار تقسیم بندی می گردند . اگر عامل فوق گاز باشد آن را بخاری اگر آب باشد آبی و چنانچه باد باشد توربین بادی گو یند. توجه داشته باشیم که منظور از گاز گاز ناشی از احتراق است. لذا نوع سوخت دخیل در آن که بر حسب مورد می تواند گازوئیل مازول یا گاز باشد در این تقسیم بندی ها اهمیت ندارد. (اگر چه در کشور ما سوخت گاز سوخت غالب این توربین هاست. )

هر توربین گاز v94.2 متشکل از دو محفظه احتراق است که در طر فین توربین نصب هستند و سوخت گاز یا گازو ئیل پس از ورود به آن همراه با عملکرد سیستم جرقه مشتعل شده و با هوایی که از سمت فیلتر های ورودی وارد کمپرسور شده و پس از انبساط از آن خارج می شود وارد ناحیه محفظه احتراق شده محترق می گردد و گازی با درجه حرارت ۱۰۵۰ در جه سانتیگراد تو لید می نماید.

گاز مذکور وارد توربین گاز شده و سبب گردش توربین و در نتیجه محور ژنراتور ده و تولید برق می کند. محصول خروجی از توربین گاز دودیست با درجه حرارت حدود ۵۵۰ درجه سانتیگراد که به عنوان تلفات حرارتی از طریق دودکش وارد جو می شود و به ایت ترتیب توربین گاز در بهترین شرایط با بهره برداری حدود ۳۳ درصد تولید انرژی می کند. به بیان دیگر ۶۷ درصد دیگر به عنوان تلفات حرارتی محسوب و فاقد کارایی می باشد.

ایده سیکل ترکیبی در واقع بازیافت مجدد از بخش ۶۷ درصد یاد شده است. به این ترتیب که در بخش خروجی اگزوز هر توربین گاز با نصب دریچه های کنترل شونده گاز داغ فوق را به قسمت دیگ بخار هدایت تا آب موجود در آن به بخار سوپر هیت(بخار خیلی داغ و خشک) با درجه حرارت حدود ۵۳۰ درجه سانتیگراد تبدیل و به همراه بخار خروجی از بویلر دوم جهت استفاده در توربین بخار به کار گرفته شود.

به این ترتیب در بخش دیگ بخار چون از مشعل و سوخت جهت گرمایش صرفه جویی می شود راندمان در کل افزایش یافته و به رقمی معادل ۵۵ در صد می رسد. (نزدیک به ۲۵ درصد از ۶۷ درصد تلفات فوق الذکر بازیافت و بدون نیاز به سوخت اضافی تبدیل به انرژی الکتریکی می شود. )

این بخار پس از انجام کار در توربین بخار افت درجه حرارت پیدا کرده و دمای آن به رقمی حدود ۶۰ درجه سانتیگراد می رسد و در اینجا به منظور استفاده مجدد از آن بخار فوق توسط سیستم خنک کن ( در نیرو گاه کرمان به کمک فنر های پرقدرت) سرد و تبدیل به آب شده و جهت استفاده مجدد پس از انجام عملیات تصفیه بین راهی وارد تانک تغذیه می گردد تا دوباره وارد دیگ بخار گشته و تبدیل به بخار سوپر هیت شود.

این چرخه را سیکل ترکیبی گویند که نیرو گاه کرمان یکی از نیرو گاه های فوق الذکر در سطح کشور محسوب می شود.

آب مورد نیاز این نیرو گاه از طریق سه حلقه چاه حفر شده در دشت جو پار تامین و به کمک خط لوله به استخر آب خام نیرو گاه به ظرفیت ۳۰۰۰ متر مکعب وارد و ذخیره شده تا پس از انجام عملیات تصفیه مورد استفاده بویلر های نیرو گاه قرار گیرد.

ظرفیت آبدهی چاه های مذکور ۸۰ لیتر در ثانیه است.

مشکلات خطوط HVDC

۱- مبدل های گران قیمت : در هریک از انتهای خطوط انتقال HVDC نیاز به میدان های گران قیمت است.

توان راکتیو دراخوستی :کانورترها نیاز به توان راکتیو دارند. هم مبدل AC به DC و هم در مبدل DC به AC ، در هر کدام از کانورتر ها توان راکتیو تلف می شود . در حالت ماندگار توان مصرفی حدود ۵۰ درصد توان اکتیو انتقالی است . در حالت گذرا این مقدار ممکن ا ست بسیار بیشتر باشد . بنابراین منابع توان راکتیو نزدیک کانورتر ها مورد استفاده قرار می گیرند . در سیستم های قوی جریان متناوب معمولا به صورت خازن های موازی هستند بسته به تقاضای وارد بر خط ارتباطی جریان مستقیم و برسیستم جریان متناوب ،‌ بخشی از منبع توان راکتیو ممکن است به صورت کندانسور سنکرون با جبرانگر استاتیکی توان راکتیو مورد نیاز را فراهم می آورند.

مزایای خطوط انتقال HVDC

در این مقاله ابتدا مقدمه ای از سیستم های HV DC بیاان می شود و سپس در بخش اول مزایای خطوط انتقال HV DC مطرح می شود در بخش دوم در ابتدا کاربرد سیستم انتقال (خطوط انتقال) HV DC بیان می شود و سپس کاربرد های ولتاژ های فشار های قوی DC یا همان HV DC ذکر می گردد . و در بخش چهارم سیستم های انتقال (HV DC) از دیدگاه هزینه مورد بررسی قرار می گیرد

شبکه های توزیع در اکثر کشورهای در حال توسعه و جهان سوم با استفاده از هادی های لخت اجرا می شوند. این در حالی است که مصرف کنندگان انرژی الکتریکی در کشورهای پیشرفته بویژه در طی چند دهه اخیر شاهد روند رو به رشد استفاده از انواع خطوط هوائی عایق شده در شبکه های توزیع هوایی می باشند.

رایج ترین انواع خطوط هوایی عایق شده در شبکه های توزیع هوایی عبارتند از :

۱-هادی روکش دار Covered Conductor ( CC )

۲-هادی با روکش ضخیم Covered Conductor Thick ( CCT )

۳-کابل باندل هوایی ( کابل خودنگهدار Self-suppporting Cable ) در دو نوع با پوشش فلزی و با پوشش غیرفلزی

( یا به اختصارABC ) Metallic/Non-Metallic Screened Aerial Bundlled Cable ( M/NMSABC )

۴-کابل هوایی فاصله دار Aerial Spacer Cable ( ASC )

از بین موارد فوق CC و CCT بسیار مشابه می باشند. هر دوی آنها دارای هادی های مجزا هستند که با عایق پلی اتیلن کراس لینک Cross Linked Polyethlene ( XLPE ) پوشیده شده اند. تفاوت اساسی CCT با CC این است که در نوع CCT ضخامت عایق ، متناسب با سطح ولتاژ و سایز هادی تغییر می کند و همچنین دارای روکش خارجی از جنس پلی اتیلن سنگین ( HDPE ) High Density Polyethylene می باشد. نوع CC صرفاً در مقابل برخوردهای اتفاقی و کوتاه مدت دوفاز به هم یا فاز به زمین استقامت الکتریکی نشان می دهد در حالیکه CCT می تواند در مقابل تماس های طولانی مدت دوفاز به هم یا یک فاز به زمین استقامت عایقی مناسب داشته باشد.

کابل باندل هوایی از سه فاز مجزای عایق شده و یک هادی لخت از جنس آلومینیوم آلیاژی ( وگاهی یک هادی اضافی زمین ) تشکیل می شود. بر روی فازهای عایق شده با XLPE ، یک پوشش هادی جهت شکل دهی میدان الکتریکی کشیده شده است. و نهایتاً با یک نوار عایق و یک لایه HDPE ساختار اساسی کابل هوایی شکل می گیرد.

در کابل های فوق ، یک لایه نیمه هادی رشته هادی های تابیده شده و عایق را در بر می گیرد. رشته های تابیده شده میانی از جنس فولاد یا آلومینیوم آلیاژی بوده و جهت افزایش مقاومت مکانیکی کابل هوایی می باشد. کابل های NMSABC ( با پوشش غیر فلزی ) از نظر ساختار مشابه کابل های MSABC ( با پوشش فلزی ) می باشند اما فاقد پوشش هادی شکل دهنده میدان هستند.

در خطوط با کابل هوایی فاصله دار از کابل های هوایی که عموماً دو پوشش عایقی و روکشی دارند استفاده می شود. لایه داخلی از پلی اتیلن کراس لینک ( XLPE ) و لایه خارجی از پلی اتیلن مشکی یا خاکستری مقاوم در مقابل ترک خوردگی با چگالی زیاد و مقاوم در برابر سائیدگی تشکیل می شود. در ضمن لایه نازکی از نیمه هادی ، هادی های تابیده شده و عایق را در بر گرفته است. علاوه بر لایه های مذکور ، در ولتاژهای بالاتر از ۱۵ کیلوولت از یک لایه محافظ دیگر جهت جلوگیری از ترک خوردگی لایه آخر نیز ممکن است استفاده شده باشد. کابل های مذکور توسط نگهدارنده های مخصوص که عموماً از جنس پلی اتیلن می باشند دور از هم نگهداشته می شوند.

به منظور مقایسه انواع کابل ها و هادی های روکش دار فوق باید توجه داشت که کابل های هوایی فاصله دار نیازمند استفاده از یراق آلات ، آموزش های جدید کادر فنی و صرف هزینه های بیشتر هستند. این موارد موجب می گردد استفاده از این خطوط در اولویتهای مقادیر جریان نامی و جریان عیب آنها کمتر از NMSABC می باشد.

کابل های NMSABC نیز گرانتر از انواع CC و CCT بوده و در ضمن انجام عملیات خط گرم در مورد آنها بسیار دشوارتر می باشد. بدین ترتیب از بین انواع چهارگانه خطوط هوایی عایق دار توزیع ، صرفاً دو نوع CC و CCT مورد توجه بیشتر قرار گرفته است. البته خطوط CCT گرانتر از نوع CC می باشد و به جزء در مناطق پر دذرخت یا طوفان خیز ، استفاده از خطوط CC به جهت اقتصادی بودن توصیه می شود. به همین جهت اکثر خطوط هوایی عایق دار در کشورهای پیشرفته از نوع هادی های روکش دار CC می باشند. هادی روکش دار Covered Conductors

جنس هادی در انواع مختلف هادی های روکش دار شبکه های توزیع از نوع آلومینیوم ، آلومینیوم آلیاژی و یا آلومینیوم با مغز فولاد ( ACSR ) می باشد ( در شبکه های فشار ضعیف از هادی های مسی نیز استفاده شده است ). با وجود اینکه آلومینیوم به دلیل وزن سبک به عنوان یک هادی مناسب به طور وسیعی در هادی های روکش دار مورد استفاده قرار می گیرد ولی عواملی همچون افزایش استقامت مکانیکی و ممانعت از پارگی و خوردگی منجر به استفاده از آلومینیوم آلیاژی در این خصوص شده است.

شکل دهی رشته هادی ها نیز یکی از مواردی است که منجر به کاهش تأثیرات نامطلوب عوامل فیزیکی محیط بر روی هادی ها و نهایتاً خطوط می گردد. استفاده از رشنه هادی های شکل یافته به صورت فشرده و تولید هادی های کمپکت روکش دار از دیگر مواردی است که ضمن بهبود شرایط مکانیکی هادی های فوق ، موجب سهولت توزیع حرارت در آنها شده و کاهش مقاومت الکتریکی را نیز به همراه دارد.

هاد های روکش دار دارای یک روکش عایقی با ضخامت معینی ( به طور متوسط ۳ میلی متر ) برای تمام رده های شبکه فشار متوسط تا ۱۹/۳۳ کیلوولت می باشند. پس از ساخت هادی و کمپکت نمودن آن ابتدا یک لایه نسبتاً نازک از جنس نیمه هادی بر روی هادی کشیده شده و سپس با ضخامت معینی از مواد عایقی XPLE ( پلی اتیلن کراسلینک ) پوشیده می شود. این هادی ها در ولتاژ کاری ۲۰ کیلوولت نسبت به برخوردهای موردی بین فازها و فاز به زمین نقش عایقی را داشته و از ایجاد اتصالی ها ممانعت به عمل می آورند.

عایق این نوع هادی ها غالباً به رنگ مشکی بوده و در مقابل اشعه ماوراء بنفش خورشیدی ( UV ) از مقاومت لازم برخوردار است. لایه نیمه هادی پوششی بر روی سطوح هادی ها در ولتاژهای ۲۰ کیلوولت و بالاتر نقش شکل دهی میدان را دارد. لازم به ذکر است اخیراً هادی های روکش دار در بعضی از شرکت های داخلی در حال طی مراحل تولید می باشد. ویژگی های الکتریکی خطوط هوایی روکش دار

وجود پوشش عایقی در هادی های روکش دار موجب ایجاد ویژگی های الکتریکی خاص برای این نوع از هادی ها می گردد. مهمترین این موارد عبارتند از :

۱-حفاظت در مقابل صاعقه

۲-تخلیه های جزئی

۳-تغییر مقادیر اندوکتانس و کاپاسیتانس خط

۴-جریان شارژ.

آسیب پذیری کابلهای توزیع در محل اتصالات جدا شونده

شکست الکتریکی اتصالی به هنگام جدا کردن آرنج کابل های توزیع ( اتصالات قابل جدا شدن کابل ها ) از بوشینگ ها و کلاهک های عایقی و همچنین کلید زنی های معمول در بهره برداری که با قطع جریان بار کم یا جریان شارژ کابل توام است ، فراوان اتفاق می افتد. در این میان بویژه وقوع شکست الکتریکی هنگام برداشتن کلاهک های عایقی، سوال برانگیز است چون اصولا با این کار جریانی قطع نمی شود. به دلیل نزدیکی پرسنل بهره بردار به محل وقوع این نوع اتصالی ها، اهمیت و خطر مسأله مورد توجه می باشد.

همچنین قطع برق مشترکین و صرف هزینه های لازم برای تعویض قطعات و زمان گروه تعمیرات، از دیگر نتایج منفی این نوع خطاها به حساب می آیند. کارشناسان دلیل اصلی شکست الکتریکی مزبور را ناشی از پدیده خلاء جزئی می دانند. برداشتن کلاهک عایقی، یا اتصال جداشونده ( آرنج ) حجم هوای داخل آرنج کابل را افزایش میدهد، این امر باعث ایجاد خلاء جزئی می شود که قدرت دی الکتریک هوا را کاهش می دهد. در این راستا سازندگان معروف با تجدیدنظر در طراحی بعضی از اجزاء نسبت به کاهش اثر پدیده خلاء جزئی اقدام کرده اند.

گروه تحقیق، بهره برداری و آزمایش سیستم های توزیع (Dstar)، مجموعه تحقیقات و آزمایشهایی را از سال ۱۹۹۵ در زمینه شناخت دلائل اینگونه اتصالی ها آغاز کرده است. بعضی از شکست ها در شرایطی رخ داده اند که در آنها تئوری خلاء جزئی قابل توجیه نیست. از جمله در مواردی شکست الکتریکی بعد از جدا شدن آرنج از بوشینگ و در شرایطی که میزان خطا جزئی در حد فاصل دو قطعه یکسان بوده، رخ داده است. از این رو بدلیل مخفی ماندن دلایل ریشه ای و اصلی وقوع این جرقه ها و شکست ها، باید اطلاعات بیشتری از عملکرد قطعه بدست آید.

بر این اساس Dstar یک پروژه دو ساله را به منظور جمع آوری و پردازش گزارش های مربوط به نقص اتصالات جدا شونده در کابلها به مورد اجراء گذاشته است. در این راستا یک فرم مخصوص در وب سایت شرکت Dstar www.dstar.org قرار داده شده است تا شرکت های برق با وارد کردن اطلاعات و تجربیات عملی خود در زمینه نقص اتصالات مذکور، در انجام این پروژه، سهیم شوند.

بررسی و تحلیل اطلاعات جمع آوری شده بر اساس داده های کارشناسان صنعت برق و نتایج بدست آمده از آزمایشهای انجام گرفته توسط Dstar می باشد. اطلاعات قابل جمع آوری باید شامل کلیه شرایط بهره برداری و محیطی باشد. برای حفاظت کابل در مقابل پدیده خلاء جزئی در ناحیه اتصلال جداشونده آنها اخیراً شرکت Hubbell در آمریکا یک رینگ فلزی مخصوص را طراحی و عرضه نموده است که با قرار دادن آن در محل آرنج کابل از وقوع پدیده شکست الکتریکی بواسطه خلاء جزئی جلوگیری می نماید.

علاوه بر این کمیته هادیهای عایقی بخش قدرت IEEE اقدام به اصلاح استانداردهای مربوطه کرده است. طبق استاندارد IEEE 386 ، آرنج ها و بوشینگ ها باید از نظر ایمنی در برابر قطع بارهای مجاز آزمایش شوند، اما استانداردهای موجود راهی برای آزمایش این تجهیزات تحت شرایط بی باری یا بار کم ارائه نمی دهند

نحوه اتصال برقگیرهای شبکه هوایی توزیع به زمین

جهت اتصال نقطه خنثی برقگیر به زمین از کابل مسی تک رشته به مقطع ۵۰ میلیمتر مربع استفاده می شود. این کابل به فاصله ۳۰ الی ۳۵ سانتیمتری از برقگیر فاز وسط لخت شده و مستقیماً به آن وصل می گردد. برقگیرهای کناری نیز توسط سیم مسی لخت به مقطع ۵۰ میلیمتر مربع به یکیدیگر متصل و در عین حال توسط بست شیاردار دو پیچه مسی به قسمت لخت شده کابل اتصال داده می شود.در شکل نحوه اتصال نشان داده شده است.

جهت اتصال بدنه ترانسفورماتور به سیستم زمین کابل تک رشته ای که از برقگیر می آید را در محل سکوی ترانسفورماتور به اندازه ۱۰ سانتیمتر لخت نموده و توسط یک قطعه سیم مسی به مقطع ۵۰ میلیمتر مربع و یک عدد بست مسی شیاردار اتصال برقرار می شود

پاسخ بدهید

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.