• 1397/1/27 4/16/2018 3:21:55 PM 4/16/2018 3:21:55 PM
  • 0
  • 82

صنعت برق يكي از حياتي ترين صنايع يك كشور به حساب مي آيد . در اين ميان ، شبكه هاي توزيع انرژي الكتريكي ، محل تلاقي مشتركين صنعت برق مي باشد و اشكالات سيستم توزيع در اين صنعت ، از ديد مصرف كنندگان ، مشكل كليه صنعت برق قلمداد خواهد شد . توسعه روز افزون ، عدم پيش بيني صحيح اين روند و عقب ماندگي تكنولوژي ، همواره مشكلاتي را در سيستم توزيع انرژي الكتريكي به همراه داشته است . با توجه به اينكه 35 درصد از سرمايه گذاري هاي صنعت برق ، به بخش توزيع مربوط است و عدم طراحي صحيح ، هدايت سيستم بدون برنامه ريزي و تعيين اهداف بدون كنترل پروژه ها ، موجبات اعمال ضرر به سرمايه ملي ، اتلاف انرژي وعدم رضايت و بدبيني مشتركين را به دنبال داشته است ، بنابراين لزوم آموزش و انتقال دانش ، نوآوري ، رعايت نكات فني و استانداردها، نظارت ، كنترل و ارزيابي در سيستم هاي توزيع شديداً احساس مي شود .

لزوم توجه و آشنايي با توزيع انرژي الكتريكي 

          با هر قدمي كه در زندگي برداشته مي شود ، وابستگي جوامع بشري به منابع انرژي الكتريكي بيشتر احساس مي شود ؛ در اين ميان ، ارتباط بين منبع تغذيه و مصرف كنندگان ، به نام سيستم توزيع انرژي نقش حياتي را ايفا مي كند . اين سيستم نه تنها از نظر كميت توزيع انرژي الكتريكي اهميت دارد ، بلكه از نظر ارائه و استمرار تامين برق نيز با استانداردهاي معتبر در كيفيت مطلوب مورد توجه قرار گرفته است .

انرژي الكتريكي ، در نيروگاهها ي حرارتي توسط سوخت هاي فسيلي ، يا پس از صرف هزينه هاي سنگين ، با استفاده از پتانسيل آب سدها در توربين هاي آبي توليد شده از طريق خطوط انتقال انرژي ، به مراكز مصرف انتقال مي يابند . در اين مراكز ، ايستگاه هاي تبديل ، سطح ولتاژ را كاهش مي دهند . اين ولتاژ متوسط به وسيله شبكه هاي توزيع به محل مصرف كننده خواهد رسيد . در محل مصرفي نيز، به كمك ايستگاههاي ترانسفورماتوري توزيع ، ولتاژ به حد قابل استفاده براي مصارف خانگي ، صنعتي ، تجاري ، عمومي، كشاورزي و ... تبديل شده و به مصرف مي رسد ( شكل 1-1 ). سيستم هاي قدرت ، وظيفه تامين انرژي الكتريكي رااز مرحله توليد تا مصرف به عهده دارند . اين سيستم ها به چهار بخش عمده توليد ، انتقال ، توزيع و سرويس به مشتركين تقسيم مي شود . امروزه ، باتوجه به گستردگي فعاليت هاي چرخه تامين برق در انواع مراحل «توليد ، انتقال ، توزيع برق و خدمات بعداز فروش به مشتركين »، لزوم توجه بيشتر و اختصاصي تر به هر كدام از اين شاخه هاي صنعت برق را جدي تر كرده است .

          ضرورت آموزش و استفاده از تخصص نيروي انساني در هر يك از اين بخش ها ، باعث شد تا براساس نوع فعاليت آن ها ( شكل 1-1 ) وزارت نيرو به شركت ها و سازمانها ي وابسته تقسيم گردد . كه البته به دليلي تفاوت زياد اين فعاليت ها معمولاً هر يك توسط تشكيلات جداگانه اي اداره مي شوند .

          در اوايل توسعه استفاده از انرژي برق ، سيستم هاي توزيع اغلب جزو نيروگاه ها بودند ، كه با گسترش بهره گيري از انرژي الكتريكي ، تقاضا از سيستم هاي توزيع نيرو بيشتر و بسيار پيچيده تر شد . اين سيستم ها نه تنها مجبور بودند كه تعداد زيادي از مصرف كنندگان را سرويس بدهند ، بلكه بايد بارهاي انفرادي بزرگ را نيز تغذيه مي كردند كه امروزه ، نياز به نظارت دقيق تر وطراحي جامع تري را از لحاظ رعايت افت ولتاژ و كيفيت برق با قابليت اطمينان بالا در سرويس دهي مي طلبد . بنابراين «مهدسي توزيع نيرو » به طور پيوسته ، با پهنه گسترده اي از مسايل مواجه است كه خود از نظر اقتصادي ، طراحي ، مباحث علمي براي ساخت ، تعمير وبهره برداري بهينه ، به صورت يك شاخه علمي در زمينه مهندسي برق تبديل شده است . با گسترش بهره برداري از برق ،تقاضاهاي مصرف كنندگان ازسيستم هاي توزيع نيرو نيز بيشتر و بسيار متنوع تر شد . اين سيستم ها نه تنها مجبورند كه تعداد زيادي ا زمصرف كنندگان شهري را سرويس بدهند بلكه بايد بارهاي انفرادي از جمله صنايع و كارگاه هاي توليدي ، چاه هاي آب كشاورزي ، مناطق دوردست روستايي را نيز تحت پوشش نيرورساني قرار دهند كه در اين حالت ، نياز به نظارت و  رسيدگي دقيق تر به سطح تغييرات ولتاژ در اشعابات مشتركين وجود خواهد داشت . از سوي ديگر امروزه مصرف كنندگان ، چنان قابليت اطميناني از سرويس دهي خواستارند كه در آن ، دفعات قطع برق كمتر و مدت خاموشي در زمان هاي كوتاه تر باشد . بنابراين ، توجه به امر طراحي ، احداث ، تعميرونگهداري سيستم هاي توزيع ، خود يك مبحث علمي روز شده و براي رعايت اصول فني و اقتصادي در اين شاخه از صنعت برق نياز روزافزوني به چشم مي خورد .

پيشرفت سيستم هاي توزيع 

          به موازات توسعه شبكه هاي توزيع برق، نوآوري در وسايل الكتريكي ، اختراع مواد بسيار مناسب ، تكامل تجهيزات و ابزارآلات پيشرفته ، روز به روز جايگزين وبه كار گرفته شد به شكلي كه تكنيك هاي جديد و بسيار كارآمدي  را براي تعمير ، بهره برداري و احداث شبكه هاي توزيع ، براي برپاداشتن يك سيستم توزيع اقتصادي ، انتخاب صحيح اندازه هاي هادي ها ، عايق ها ، ترانسفورماتورها و ديگر اجزا، موجب شد تا براي يك سيستم با قابليت اطمينان بالا به بهره برداري هاي اضطراري ناشي از بارهاي اضافه نياز كمتري داشته و به طور كلي ، تاسيسات براي تقاضاي بيشتر آينده جوابگو باشد . در چنين سيستمي تلفات كاهش خواهد يافت . از طرف ديگر ، مباحث جديدي در زمينه سيستم هاي توزيع از جمله مديريت مصرف و بار ، مكانيزاسيون ، ديسپاچينگ توزيع و دستگاههاي كنترل از راه دور ، سيستم هاي ديجيتالي و الكترونيكي در اندازه گيري و كنترل معرفي و ساخته شه است . همه موارد گفته شده ارتباط مهندسي شدن شبكه هاي توزيع را با بهبود كيفيت سرويس دهي الكتريكي و همچنين كاهش تلفات و بهره برداري بهينه و خودكار از سيستم توزيع را نويد مي دهد .

          عوامل ديگري نيز وجود دارد كه بر طراحي ، احداث و بهره برداري از سيستم هاي توزيع تاثير گذاشته در حالي كه بسياري از آنها طبيعت فني ندارند ، از اين جمله اند مسايل اقتصاد – مهندسي كه مهمترين نقش را در اين زمينه ايفا مي كنند ، مسايلي همچون نرخ برگشت سرمايه ، ارزش آتي سرمايه گذاري هاي فعلي ، همچنين ارزش فعلي هزينه ها در آينده ، نرخ تورم ، مسايل تامين مالي ، بودجه و ماليات هستند . ازديگر مشكلات مي توان به حريم هاي خطوط برقدار ، حفظ و نگهداري اراضي ، قطع درختان و مسايل محيط زيست اشاره كرد. الگوي رشد درآينده ،آيين نامه هاي تعرفه هاي برق وافزايش توقع مصرف كنندگان، تلاش براي جلب رضايت مشتركين ، تامين و آموزش نيروي انساني ماهر و متخصص را طلب مي كند .

          از آنجايي كه مهندسين توزيع ، با سيستم هاي موجود كار مي كنند ، بنابراين تحليل وضعيت تاسيسات فعلي ، عمليات اصلاح و بهينه سازي روي آنها و همچنين تشريح بعضي از تغييرات و تحولات ، امري مطلوب خواهد بود . درحال حاضر ، بيشتر سيستم هاي توزيع ، به صورت هوايي مي باشند و صرفنظر از افزايش شبكه هاي كابل زميني ، سيستم هاي توزيع هوايي براي مدتي به همين گستردگي ادامه خواهد داشت .

           استفاده از خطوط هوايي ، امكان استفاده از انرژي برق به دورترين نقاط كشور را نيز فراهم آورده است . امروزه ،علم مهندسي توزيع ، به عواملي محيطي احاطه داشته وبيش از پيش ، درپي ابتكارونوآوري براي حل اين مشكل مي باشند . درطرح هاي جديد شبكه هاي هوايي ، علاوه بر رعايت كردن استانداردهاي موجود ، عوامل زيست محيطي را نيز در طراحي آن مد نظر قرارمي دهند تا سازه هاي خطوط توزيع ، كمترين مزاحمت راايجاد نمايند . در اين زمينه حتي در كشورهاي پيشرفته نيز يكسان كردن پايه هاي خطوط توزيع برق، شبكه هاي مخابراتي و شبكه روشنايي معابرو اجرا يآن روي پايه هايي با ارتفاع هاي توافق شده براي انواع هادي ها ، به مورداجرا گذاشته شده است .

           مهندسين توزيع برق صرف نظر از برخي ديدگاه هاي متداول ، بايد به جنبه هاي ديگر مثل معماري و شهرسازي ، همخواني سازه ها با محيط اطراف همچنين شهر وعوامل ديگر محيطي نيز توجه داشته باشند . البته اين حقيقت رانمي توان از نظر دور داشت كه رعايت حريم خطوط فشار متوسط برقدار از يك طرف ، و منظره رديف پايه هاي خطوط توزيع هوايي از طرف ديگر ، فقط براي مهندسين توزيع زيبا به نظر مي رسد . احداث فقط يك خط هوايي ، به ظاهر محيط اطراف لطمه وارد كرده همه ساله ، باعث قطع درختان ومرگ پرندگان دربرخورد باجمپرها واتصالات آنها مي شود . پيشرفت هاي جديد دمورد انواع كنسول ها ، مقره هاي اتكايي به عنوان عايق و كنسول به طور يك جا و حتي شكل ، اندازه ورنگ پايه ها ، طوري طراحي شده اند كه تنوع و زيبايي محيط را كمتر به هم زده از ايجاد مناظر و اتفاقات بد جلوگيري كنند .

بررسي شبكه هاي توزيع :

        با توجه به مزيت هاي مهم انرژي الكتريكي بر ساير انرژي ها به صورت سادگي و راحتي توزيع و قابليت انتقال براي مسافت هاي طولاني امروزه پيش بيني مي گردد كه بيشترين مصرف انرژي در قرن آينده كماكان به صورت انرژي الكتريكي باشد و شبكه توزيع كه عهده دار ارائه انرژي به مصرف كنندگان ميباشد ، به عنوان يكي از اجزاي اصلي سيستم قدرت از اهميت و ارزش قابل ملاحظه اي برخوردار مي گردد . در يك سيستم قدرت ، به طور معمول نيمي از تلفات متعلق به شبكه توزيع است و با افزايش تقاضاي مصرف برق ، شبكه هاي توزيع روبه گسترش نهاده است ؛سرمايه گذاري هاي ساليانه دراين زمينه،به ميلياردها دلارميرسد .       عدم تامين منابع مالي در اين بخش ، استراتژي نامناسب طراحي و بهره برداري و همچنين رواج فرهنگ استادكاري باعث شده تاشبكه هاي توزيع كشور ، از وضعيت مطلوبي برخوردار نباشد . بنابراين وقتي هر دو عامل يعني سرمايه گذاري كلان و تلفات در كنار يكديگر قرار بگيرند، مشخص خواهد شد كه اصلاح حتي قسمت كوچكي از روش هاي طراحي اين سيستم ، به تغيير اساسي در شركت هاي توزيع برق خواهد انجاميد . هدف از اصول طراحي شبكه هاي توزيع ، ارائه طرحي است كه تضمين كننده نياز رو به رشدانرژي الكتريكي بوده به شكلي كه از نظر تكنيكي و اقتصادي مورد قبول و عملي باشد . به اين ترتيب ، طراحي سيستم توزيع از يك سو به پارامترهاي مربوط به رشد بار ، توزيع مكاني نقاط مصرف واز سوي ديگر ، به عوامل فني مانند مقادير خطوط و فيدرها ، ظرفيت و محل پست هاي فوق توزيع ، سطوح ولتاژ وقابليت اطمينان مورد نظر و ... را در نظر مي گيرد . علاوه براين ، براي آن كه طرح به صورت عملي قابل اجرا باشد ، بايد به جنبه هاي اقتصادي مانند هزينه هاي خريد و نصب تجهيزات ، هزينه هاي تلفات ساليانه انرژي ، نرخ بهره و مانند اين ها توجه نمود . براي بررسي همه جانبه شبكه هاي توزيع كه سرانجام به ارائه اصول وروش هاي مناسب در طراحي آن ها منجر مي شود لازم است كه ساختار اين شبكه دركل سيستم قدرت مشخص گردد .

مدارها و پست هاي فوق توزيع 

        قدرت متوسط خطوط فوق توزيع ( انتقال ) از منابع توليد به پست هاي فوق توزيع منتقل مي شود . مدارهاي فوق توزيع ،ممكن است به صورت مدارهاي ساده شعاعي ،حلقوي يا يك شبكه به هم پيوسته (رينگ) باشند كه در نهايت ، به پست فوق توزيع ختم مي شود . به طور معمول ، هر پست فوق توزيع (HV/MV) ناحيه بار خود را كه بخشي از ناحيه سرويس دهي سيستم توزيع است ، تغذيه مي كندو درآن ، ولتاژ فوق توزيع به منظور توزيع در سراسر ناحيه به ولتاژ فشار متوسط كاهش مي يابد . نقاط ورود ي در سيستم هاي توزيع تزريق انرژي ، به صورت شاخه هاي تغذيه مي باشد ، كه درشبكه هاي توزيع به اصطلاح «فيدر» ناميده مي شوند . اين فيدرها بر اساس توپولوژي شبكه تعريف مي شوند و مورد نظر هر شبكه طراحي بوده ، ساختار سيستم توزيع را تشكيل مي دهند . فيدرها مي توانندبه صورت خطوط هوايي ياشبكه كابل زميني بوده به شكل ولتاژ فشار متوسط يا درسطح ولتاژ فشار ضعيف به كار بروند . درطراحي سيستم هاي توزيع ، بايد سه گزينه زير از قبل تعيين و مورد توجه قرار گيرند :

  1. ساختار سيستم توزيع : شعاعي ، حلقوي ( رينگي ) ،تغئيه از دو سو ( تبديلي ) و شبكه هاي غرابلي 
  2. سطح ولتاژ توزيع برق : به صورت فشار متوسط ( طرف اوليه ) و يا فشارضعيف (طرف ثانويه ) . شكل 4 دياگرام شماتيك سيستم هاي توزيع ر نشان مي دهد .
  3. نوع ساختمان شبكه : شبكه هاي هوايي ، سيستم زيرزميني .

 

ساختار فيدرهاي سيستم توزيع

        به طور اساسي فيدرهاي شعاعي يك سيستم توزيع ، به دليل عدم تداوم سرويس دهي سوال برانگيز بوده و بروز يك خطا روي هر يك از اين فيدرها ، به خاموشي تعدادي ازمصرف كنندگان مي انجامد . هنگام استفاده از اين آرايش ، توقف در سرويس ده يبه صورت اجتناب ناپذيري وجود دارد . بنابراين استفاده از شبكه هاي حلقوي و يارينگي مورد توجه قرار مي گيرد . به عنوان تعريف : شبكه رينگي به مداري گفته مي شود كه ا زيك شينه آغازشده پس از متصل كردن چند شينه به يكديگر ، به همان نقطه شروع باز گردد. به عبارت ديگر ، رينگ ، حلقه اي است كه مي تواند بيش از يك پست را تغذيه كرده و بيشتر از يك نقطه ، قابل تغذيه باشد . مزيت اصلي شبكه رينگ قابليت اطمينان مناسب و امكان گسترش آسان آن است ، اما تعداد ديژنگتورها وكليدهاي مورد نياز زياد و رله گذاري مشكل وپر خرج مي شود . پس در شبكه هاي فعلي توزيع برق ، براي استفاده از قسمتي از قابليت هاي شبكه هاي حلقوي وبه دليل مشكلات جايگزيني و تجهيزات ذكر شده از سيستم حلقه باز يا شبكه با قابليت تغذيه از دو سو در بين دو شينه يا پست توزيع استفاده مي نمايند .

          بر طراحي فيدرهاي اوليه ، عوامل مهم بسياري اثر مي گذارند كه مهمترين آن ها عبارتند از :چگالي ورشد بار ، نياز به ايجاد ظرفيت خالي براي بهره برداري در حالت اضطراري ، ساختار مدار مورد استفاده طرح ، ظرفيت پست فوق توزيع مربوط به آن ، تلفات ، سطح ولتاژ و نيز ساير استانداردهاي سرويس دهي . در برخي از موارد ، افت ولتاژ نقش مهمي در طراحي فيدرهاي اوليه به عهده دارند . افت ولتاژ كل بايد در طول فيدر اوليه ، پست هاي توزيع ، مدارهاي ثانويه واتصالات سرويس مصرف كننده ، به گونه اي مناسب تقسيم شود ؛ البته اين تقسيم بندي به نوع ساختار مدار اوليه و ثانويه ، و ترانسفورماتور به كار رفته نيز بستگي دارد .

سطوح ولتاژ شبكه هاي توزيع

        شبكه هاي فشار متوسط عمومي در ايران ، با ولتاژ 33 ، 20و11 كيلو واتي كار مي كنند كه در اين ميان ، ولتاژ 20كيلو ولت رايج ترين آنها است و امروزه نيز ، ايجاد و توسعه شبكه هاي فشار متوسط به طور اساسي با ولتاژ 20 كيلو ولت صورت مي گيرد . در برخي از شهرها نيز كه از قديم ولتاژ 11 كيلوولتي معمول بوده است ، رفته رفته جاي خود را به 20كيلوولت داده اند . ولتاژ 33 كيلوولتي فقط در خوزستان رايج است و در ابتدا به عنوان ولتاژ فوق توزيع به كار رفته مي رفت . بدين معني كه از طريق خطوط 33 كيلوولتي و ايستگاههاي تبديل11/33 كيلوولتي ولتاژ توزيع 11 كيلوولتي تامين و برق به مراكز مصرف رسانده مي شد و سپس با تبديل 11 كيلوولت به 400 ولت به مصرف مي رسيد . اما امروزه گرايش به تبديل مستقيم ولتاژ از 33 كيلوولت به 400 ولت بيشتر است و ايستگاه هاي مبدل 400/33000 ولتي به يكباره كار توزيع انرژي در سطح فشار متوسط را انجام مي دهند . در حال حاضر ، هر دو حالت ياد شده در شبكه خوزستان وجود دارد . ازطرفي در آينده در شهرهاي بزرگي همچون تهران ، ولتاژ فوق توزيع 63 كيلوولتي نيز جز سطوح ولتاژ فشار متوسط در طرف ولتاژ اوليه شبكه هاي توزيع قرار خواهد گرفت .

          لازم به توضيح است كه براساس تعريف جديد استانداربين المللي ،سطح ولتارفشارمتوسط (M.V.)، طيف ولتاژ در بازده 3 الي 75 كيلوولت را شامل مي شود . به عنوان مثال ، در بيشتر پالايشگاه ها و صنايع پتروشيمي و همچنين صنايع سيمان و خودروسازي ، پست هايي با سطح ولتاژ 3/3 و 6 كيلوولت ، به عنوان شبكه اوليه وجود دارد كه مقدار اين ولتاژها د رشبكه هاي توزيع مجاز نمي باشد .جدول (1) سري ولتاژهاي استانداردهاي شده طبق IEC را نشان مي دهد .

                      جدول (1): ولتاژهاي نامي سيستم هاي سه فاز A.C از 1 تا 35 كيلوولت

                 ولتاژ نامي سيستم

                          KV

          بيشترين ولتاژ تجهيزات

                      KV

3*                             3/3*

6*                             6/6*

10                              11

15                                _

20                                22

_                                  33

35*                               _

                      3/6

                     2/7

          12                      

                       5/17

                        24

                        36

                       5/40

 

* اين مقادير نبايد براي سيستم هاي توزيع برق عمومي به كار برده شوند .

** اين سيستم ها به طور معمول سه سيمه هستند و مقادير ولتاژهاي مابين فازها را نشان مي دهند .

*** در يك سيستم طبيعي تغييرات حداكثر و حداقل نبايد بيشتراز محدوده 10%± باشد .

شبكه هاي فشار ضعيف و به دنبال آن اتصالات مربوط به سرويس مصرف كننده ، آخرين بخش از شبكه هاي توزيع راتشكيل مي دهند يعني به طور مستقيم با مصرف كنندگان در ارتباط هستند . اين مدارها ، از نظر چگونگي سرويس دهي با فيدرهاي اوليه يكسانند . شبكه فشار ضعيف به طور كلي ، به همراه ترانسفورماتورهاي توزيع در يكحوزه قرار مي گيرد كه ميان آنها ، ارتباط تنگاتنگي برقرار است .درمناطق شهري با چگالي بار سنگين ، به طور معمول شبكه فشار ضعيف فقط از طريق كابل هاي زميني عبور داده مي شوند ، بنابراين امكان به هم پيوستگي شبكه فشار ضعيف ،با هزينه مناسبي فراهم مي آيند . از اين رو در گذشته ، در اين مناطق ، از شبكه شعاعي استفاده مي شد ، اما اكنون شبكه هاي به هم پيوسته مناسب تر به نظر مي رسد.

اگرچه شبكه شبكه فشارمتوسط ( طرف اوليه ) وفشار ضعيف ( طرف ثانويه ) با يكديگر تفاوت هاي  آشكاري دارند ، با اين حال ، مباني مشتركي به ويژه در طراحي آنها حاكم است و اين مطلب درباره پست ها نيز صدق مي كند .

مقايسه سيستم هاي زميني و هوايي :

در بررسي محاسن و معايب بين شبكه هاي زميني و هوايي ، بايد توسعه همه جانبه سيستم هاي الكتريكي ونيز مقرون به صرفه بودن آن را مد نظر قرار داد . طبيعت ساختماني ، چگونگي احداث ، بهره برداري و تجربه هاي نگهداري از اين دو گونه سيستم توزيع ، براي مقايسه همه جانبه شبكه هاي هوايي باسيستم زميني به شرح آورده شده است .

صرفه اقتصادي

به طور كلي سيستم هاي هوايي برخلاف سيستم هاي زميني ، بسيار كم هزينه تر و ارزان ترند زيرا به كندن كانال ، هزينه هاي اخذ مجوزهاي حفاري ، لوله هاي مخصوص و ... نيازي نداشته و در مورد خود كابل ها نيز حفاظ و عايق گران قيمت ، اتصالات و غلاف هاي آب بندي گران جهت امكانات ويژه ضد آب كردن تجهيزات زيرزميني وجود ندارد. درست همين هزينه هاي گزاف سرمايه گذاري است كه سيستم هاي زميني را چندين برابر گران تر از سيستم هاي هوايي كرده است .

امروزه باپيشرفت هاي تكنولوژي،ازپلاستيك به عنوان عايق وپوسته كابلهاي زميني استفاده مي شود. توانايي اين مواد براي دفن مستقيم سيستم در زير خاك ، صرفه اقتصادي آن را نسبت به سيستم هاي هوايي كاهش داده، بااين حال ،هنوزهم افزايش هزينه هاي شبكه زميني در ولتاژهاي زياد به مراتب بيشتر مي باشد به طوري كه به عنوان مثال ، هزينه هاي شبكه هاي فشارضعيف 400 ولت زميني ، در حدود دو برابر شبكه هاي هوايي خواهد بود و اين نسبت در شبكه هاي با ولتاژ 63 و 132 كيلوولت به ترتيب 10 و 18 برابرمي گردد .

مشكلات اجرايي 

احداث شبكه هاي هوايي آسان تر بوده و در هر نقطه و محل مي توان به وسيله شبكه هوايي ، به سرعت جريان برق را برقرار نمود . در اين شبكه ها ، سادگي ساخت و احداث ، سهولت بهره برداري وتعميراتي كه به دنبال دارند به عنوان اصولي مهم در نظر گرفته مي شود . يك طرح ساده ، هميشه بر طرح هاي پيچيده برتري دارد مگر عواملي مهم ، استفاده از طرح هاي پيچيده شبكه هاي زيرزميني را توجيه نمايد . امروزه سياست هاي كلان بخش برق ، در چگونگي طراحي و نيرو رساني به شبكه هاي توزيع هوايي تاكيد دارند . مشكل عدم وجود منابع مالي سازمان در انجام پروژه ، مي تواند به انتخاب اين سياست منجر شودكه شبكه هاي توزيع هوايي ، با حداكثرسرعت ممكن و به راحتي توسعه مي يابند . گرفتن انشعاب از شبكه هاي هوايي ، بدون مشكل ، با مخارج كم و با سرعت بيشتر انجام مي شود ، در حالي كه اشعاب گيري از كابل ها ، مستلزم ايجاد نقاط برداشت و پخش مانند ايستگاه هاي توزيع ، تابلوهاي برق و پيلارها (شالترها ) ، جعبه هاي انشعاب و ... خواهد بود .

بنابراين سيستم هاي هوايي ، به صورت خيلي وسيع براي مدتي غالب خواهد بود و در سطوح برق رساني روستاها كاربردي به تقريب انحصاري خواهند داشت . در آينده ، براي شبكه هاي شهري داراي چگالي بار زياد ، با استفاده از درآمدهاي حاصله ، بهبود كيفيت ، رعايت ديگر مسايل و تبديل به شبكه هاي زميني مد نظر خواهند بود . به طور كلي در مكان هايي كه چگالي بارهاي مصرفي آن قدر زياد باشد كه نصب خطوط هوايي با سيم ها و هادي هاي انبوه واقع روي پايه هاي خطوط هوايي از نظر شكل ظاهري ، ايمني و بهره برداري غير عملي به نظر رسد ، انتخابي جز سيستم زميني وجود نخواهد داشت .

تعمير و عيب يابي

عيب يابي و رفع آن در شبكه هاي هوايي ،آسان تر انجام مي گيرد ، زيرا بيشتر عيبهاي شبكه هاي هوايي با چشم ديده مي  شوند در صورتي كه براي پيدا كردن عيب در شبكه زيرزميني ، به دستگاه هاي خاص نياز خواهد بود . در ضمن هنگامي كه درسيستم هاي زميني مشكلي پيش مي آيد ، از نظر تعمير بسيار وقت گير و سخت خواهد بود با اين حال ، سيستم زميني با خطر قطعي برق ناشي از طوفان ، رفت و آمد و برخورد وسايل نقليه ، سقوط درختان و غيره مواجه نيست . به همين دليل ، صرف مخارج اضافي براي شبكه هاي زميني ، جهت احداث شبكه هاي قابل تغذيه از دو سو( مدار دوم ) ، چندين مدار موازي ، طرح هاي تبديلي و حتي شبكه هاي غربالي براي ايجاد قابليت اطمينان برقرساني ، توجيه پذير خواهد بود .

لازم به توضيح است كه شرايط متعدد ديگري نيز وجود داردكه كابل هاي زميني را به سيستم هاي هوايي ترجيح مي دهند . در واقع چون شبكه هاي زميني در زير خاك دفن مي باشند ، از عوامل جوي ، مانند طوفان ، يخ زدگي ، برخورد شاخه هاي درختان و رعد وبرق درامان بوده امكان خرابي آنها كمترمي باشد ، از اين رو ، قطع جريان كمتري نيز پيش مي آيد .

يكي ديگر از مشكلات فعلي خطوط هوايي ، رفت وآمد وسايل نقليه و برخورد آنها با تيرها است . از طرفي مقررات راهنمايي و رانندگي چنان سخت است كه ساخت و مرمت سيستم هاي هوايي را رفته رفته با مشكل مواجه كرده است . علاوه بر آن ، رفت و آمد ( ترافيك ) سنگين ووسايل با ارتفاع زياد مانند بالابرها و جرثقيل ها ، خطرات ديگري از نظر برخورد وسايل نقليه سنگين به تيرها و سيم ها ايجاد مي كنند .

حفظ زيبايي محيط وحريم ها

به طور كلي سازه هاي خطوط هوايي ، با زيبايي و معماري امروزي محيط همخواني ندارند بنابراين مهندسين توزيع برق ، در طراحي سيستم توزيع انرژي الكتريكي ، به حفظ زيبايي نيز توجه مي كنند تا جايي كه پايه هاي سيماني ر در رنگ ها و اشكال متعددي مي سازند .

در شهرها و مناطق پر جمعيت و حساس ، براي حفظ زيبايي شهر ، به طور معمول از شبكه هاي زميني استفاده مي شود ، با اين حال در بعضي از نقاط به اجبار از شبكه هاي هوايي استفاده مي شود تا حريم سيم هاي برق داررعايت شوداين موضوع مانند باند فرودگاه ها، داخل محوطه نيروگاه ها و پادگان ها و غيره ... مي باشد . به علت بدون روپوش بودن هادي هاي خطوط هوايي رعايت فاصله مجاز از تاسيسات و ساختمانها به عنوان رعايت حريم خطوط انتقال مورد نياز مي باشد . در بسياري از موارد ، به علت كم بودن عرض مسير و معابر و در نتيجه به علت عدم امكان تامين حريم خطوط هوايي ،كابل كشي زميني يا شبكه كابل هاي هوايي روكش دار ( كابل هاي خودنگهدار ) توصيه مي شود . اين موضوع به خصوص درباره خطوط فشار متوسط در داخل شهرها و مجتمع هاي آپارتماني ، مجتمع هاي صنعتي و تجاري به طور كامل محسوس است . رعايت حريم شبكه هاي هوايي ، ازعواملي است كه بايد مورد توجه قرار گيرد . به طور معمول شهرداري ها يا سازمان پاركها درمسيراحداث شبكه هاي هوايي شهرها درختكاري مي كنند كه پس از رشد درختان شاخه هاي آن ها با هادي هاي خطوط تماس پيدا كرده و در هواي باراني يا رطوبت موجب اتصالي و سوانحي مانند پارگي سيم ها خواهند شد البته عبور خطوط هوايي از مناطق جنگل كاري شده و درختان ميوه نيز باعث قطع درختان و صدمه به محيط زيست مي شود .

حادثه آفريني و ايمني

به علت درد سترسي بودن و لخت بودن قسمت هاي زنده خطوط هواي وهمچنين آسيب پذيربودند پايه وهادي آنها، شبكه ها اغلب درمعرضي بروز حوادث بودند كه شرح مختصري ازآنها بدين قرار است :

الف ) آسيب پذيري دربرابرطوفان ها واختلالات جوي درشبكه هاي هوايي بسيارقابل توجه مي باشد. دراين موارد، ايجاد آتش سوزي و برق گرفتگي ، به دليل درهم پيچيده شدن هادي ها يا افتادن اشيا و اجسام روي شبكه دورازانتظار نيست .

ب ) خطرهايي كه همه ساله در اثر برخورد جرثقيل ها ، كمپرسي ها و خودرو هاي با ارتفاع زياد با شبكه برق دار هوايي اتفاق مي افتد ، رانندگان ، اپراتورها و ديگر عوامل كاري را تهديد مي نمايد و هر ساله ، آمار قابل ملاحظه اي را به خود اختصاص مي دهد .

ج ) پرتاب فلاخن كودكان ، شكستن مقره هاي بشقابي و برخورد بادبادك هاي نوجوانان كه فاقد سرگرمي و محيط ورزشي هستند ، از عواملي هستند كه در شهرها و روستاهاي  كشور به شبكه هاي فشار ضعيف هوايي آسيب مي رسانند و گاه با قطع سيم نول و افتادن روي فازهاي ديگر و دوفاز شدن ، باعث خرابي تجهيزات مصرف كنندگان تكفاز شده به مشتركان برق زيان هاي مالي وارد مي كنند .

       د ) تصادف وسايل نقليه با تيرهاي بتني يا چوبي در كنار جاده و اتوبان ها ، يكي ديگر از عوامل حادثه ساز در شبكه هاي توزيع هوايي است كه گاهي موجب افتادن تير روي خودروها و بروز خسارت جاني و مالي سنگين مي شود .

       ه ) شبكه هاي هوايي براي كارگران ساختماني نيزخطرآفرين است . به دليل كم عرض بودن بسياري از معابر شهري ، برپا كردن داربست ها براي نماسازي يا نصب وسايل ، سبب نزديكي شبكه هاي برق و گاهي برق گرفتگي يا خسارت هاي جاني مي شود .

       و ) سقوط برقكاران از روي پايه يا پلكان هاي تيرها ، خواه با استفاده از وسايل ايمني و خواه بدون آنها ، به دليل انجام فعاليت هاي برقي ، هنوز در برخي از مناطق تحت پوشش برق كشور اتفاق مي افتد . در ضمن افتادن اشياء و برخورد آنها با افراد در حال تعمير يا نصب يراق آلات و يا كنده و پاره شدن سيم و اصابت آنها به عابرين ، از معايب ديگر شبكه هاي هوايي است . در حالي كه در شبكه هاي زيرزميني ، فقط حفاري است كه موجب آسيب ديدن كابل هاي زميني خواهد شد ، كه اين امرنيزاگر با توجه به نقشه هاي دقيق شبكهزير زميني كابل ها  صورت پذيرد ، مي تواند از بروز اينگونه حوادث جلوگيري كرد .

       با توجه به تمامي اين موارد ، بايد به سه مورد از عيب هاي شبكه هاي هوايي نيز اشاره كرد :

الف ) ايجاد پارازيت در خطوط مخابراتي وراديويي از مضرات شبكه هوايي است كه بايد تدابير خاصي براي به حداقل رساندن آنها انجام داد .

ب ) برداشت هاي غير مجاز برق از شبكه هاي توزيع هوايي به آساني انجام پذيراست .

ج ) برخورد رعد وبرق به خطوط هوايي ، موجب بروز اختلالات و خسارات متعددي خواهد شد . اين مشكل در مورد خطوطي كه كيفيت اصلي خود را به مرور زمان از دست مي دهند شايع تر است .

هر دو نوع توزيع هوايي يا زميني ، داراي مزايا و معايب مربوط به خود مي باشند كه براي مقايسه اين دو حالت ، بايد كليه جنبه هاي فني و اقتصادي مساله را مورد توجه قرار داد همچنين مسايل مربوط به زيبايي ، تاثيرات رواني و قيمت تمام شده شبكه براي كارفرما نيز حائز اهميت است . در اين مقايسه ها ، ابتدا ديدگاه هاي فني سپس مسايل اقتصادي هر دو شبكه مورد تجزيه وتحليل قرار مي گيرد .

با اين حال با توجه به بررسي شبكه فشار متوسط هوايي در مقايسه با 10253 كيلومتر شبكه فشار متوسط زيرزميني تعيين شده است يعني بيش از96 درصد ازشبكه فعلي ايران ،به صورت هوايي مي باشد .

توسعه شبكه هاي توزيع :

      توجه شركت هاي برق منطقه اي ، با توجه به پاسخ گويي به تقاضاها و برآوردن نيازهاي روزافزون مشتركان برق ، توسعه شبكه هاي توزيع نيرورا به صورت يك فعاليت مستمردرصنعت برق درآورده است. اين فعاليت همه ساله به طور مستمر ادامه دارد .

خصوصيت گستردگي و فراواني شبكه هاي توزيع نيرو و تاثيرپذيري بيشتر آنها از عوامل بيروني ، درمقايسه با شبكه هاي انتقال نيرو ، توجه ويژه براي حفظ و ارتقاي استانداردهاي كيفي در شبكه هاي توزيع راهرروزملموس تر مي سازد كه پرداختن به آن ، كاري بزرگ و زمانبراست . البته چون بيشتر نتايج آن به صورت كيفي ظاهرمي شود ،آمارهاي كمي متداول به خوبي ازعهده بيان اهميت آن درهمه ابعاد برنمي آيند.

خطوط فشار متوسط ( ولتاژ اوليه ) :

شركت هاي برق ، همزمان با ادامه برق رساني به مشتركان جديد و قديم ، كار احداث ، تقويت و توسعه خطوط فشارمتوسط را نيزادامه مي دهند كه ميزان آن دركل كشورتا سال 1383به 278253كيلومتر مدار رسيده است. روند تغييرات طول خطوط فشارمتوسط درجدول 2 براي سال 1357 و سال هاي 1373 به بعد درج شده است . همچنين آمار تفكيكي خطوط فشار متوسط بر حسب شركت هاي برق منطقه اي را مي توان از جدول 5 استخراج كرد .

                          جدول ( 2) : طول خطوط فشار متوسط در سال هاي گذشته

            سال

       خطوط هوايي

     ( كيلومتر مدار )

       خطوط زميني

     ( كيلومتر مدار )

             جمع

     ( كيلومتر مدار )

           1357  

             ...

           1373

           1374

           1375

           1376

           1377

          28209

              ...

         150162  

         159481 

         169930

         184009

         199045

           3868      

              ... 

           7043

           7242

           7383

           7712

           7702

           32077        

              ... 

         157205

         166723

         177313

         191721

         206747

   رشد سال 1377%

           17/8

               -

            84/7

ميانگين رشد سالانه(%)

(ازسال 1357تا1377)

          26/10

            50/3

            76/9

          1383

          26000

          10253 

         278253 

 

 

در تركيب خطوط زميني و هوايي ، خطوط هوايي هميشه غالب بوده اند . اين گرايش به خصوص در بيست سال اخير ، به دليل توسعه شبكه به روستاها و نواحي برون شهري ، بيشتر شده است .

خطوط فشار ضعيف ( ولتاژثانويه ) :

طول شبكه فشارضعيف كشور، تا سال1383 به 231042 كيلومتررسيد كه ازاين ميزان ،205510 كيلومتر آن از نوع هوايي و 25532 كيلومتر از نوع كابل هاي زيرزميني بود . افزايش طول خطوط فشار ضعيف در طي هر سال ، به طور متوسط به مقدار 8 هزار كيلومتر مي باشد كه نسبت به سال پيش از آن ، معادل 4 درصد نشان مي دهد .

در جدول 3خلاصه اي از مجموع طول خطوط فشار ضعيف ، همراه با روند گسترش آنها از سال 1357 به بعد آمده است . شبكه خطوط فشار ضعيف نيز ، مانند فشار متوسط بيشتر به صورت هوايي برقرار است . البته توزيع نسبي اين دو نوع خط در مناطق مختلف ، تفاوت هاي آشكاري دارد ، به عنوان مثال در حالي كه در استان هاي خوزستان و سيستانو بلوچستان ، سهم نسبي خطوط زيرزميني ناچيز و در حدود صفر است ، اين سهم در حوزه برق منطقه اي تهران به حدود 29 درصد مي رسد كه البته سهم نسبي شهر تهران و به ويژه نواحي مركزي آن از رقم ميانگين ياد شده بيار فراتر مي رود . آمارهاي تفكيكي خطوط فشار ضعيف برحسب شركت هاي برق منطقه اي را مي توان درجدول 5 يافت .

                        جدول (2) : طول خطوط فشار ضعيف در سال هاي گذشته 

        سال

خطوط هوايي

( كيلومتر مدار )

خطوط زميني

( كيلومتر مدار )

       جمع

( كيلومتر مدار )

       1357 

          ...

      1373

      1374

      1375

      1376

      1377

      31083

         ...

      136476

      147376

      153273

      164943

      172856     

        5054

         ...

       13530

       14705 

       15469

       16307

       16973

     36137

        ...

     150006

     162081

     168742

     181250

     189829

 

  رشد سال 1377 %

          80/4

            08/4

           73/4

ميانگين رشد سالانه(%)

( از1357 تا 1377)

          96/8

            24/6

           65/8

           1383

       205510

        25532

         231042

 

پست ها (ايستگاه هاي ) توزيع

آخرين مرحله تغييرسطح ولتاژ وعمل آوري انرژي برق به ولتاژقابل استفاده براي مصرف كنندگان،

در پست ها ( ايستگاه هاي) توزيع انجام مي گيرد و پس از آن ، برق آماده تحويل به مشتركان عادي مي شود .اين ايستگاه ها درشبكه برق كشوربه دوصورت زميني ( نصب شده درساختمان ) و هوايي (نصب

شده در هواي آزاد و روي پايه هاي برق ) رايج اند . پست هاي زميني به محدوده داخلي شهرها و بعضي از مشتركان مصارف سنگين اختصاص دارند و ويژگي آنها ، نسبت به ايستگاه هاي هوايي ، ظرفيت نامي بالاترو قابليت مانور روي شبكه از طريق تجهيزات موجود در آنها است . در بيرون از محدوده هاي شهري

نوع رايج ، پست هاي هوايي است ( مگر به دليل شرايط استثنايي ) .

همراه با افزايش مصرف برق و با پيوستن شمار تازه اي از تعداد 90 درصد مشتركان شهري ، برون شهري ، صنعتي ، كشاورزي و روستايي به شبكه برق كشور ، همه ساله تعداد ايستگاه هاي توزيع نيز افزايش مي يايند به طوري كه در سال 1377 به 205687 دستگاه رسيد كه نسبت به رقم مشابه سال پيش از آن ، يعني 196238 دستگاه ، به ميزان 9449 دستگاه افزايش نشان مي دهد و اين حاكي از 8/4 درصد رشد سالانه است . با توجه به گسترش و فراواني تجهيزات توزيع نيرو دركشور و بازنگري مكرر، آماري در حوزه هاي زير پوشش برخي از شركت هاي برق منطقه اي در جدول 4 مربوط به پايان سال 1377 آورده شده است .

       تعداد كل پست هاي توزيع بيش از 291 مي باشد . از ميزان تعداد كل پست هاي توزيع نصب شده ايران ، بيش از 92 درصد به صورت پست هاي توزيع هوايي مي باشد كه اين ميزان ، بيش از 71 درصد ظرفيت نصب شده ترانس هاي بخش توزيع را به خود اختصاص داده است .

                                 جدول ( 4 ) : آمار پست هاي توزيع در سال 1382

         نوع پست

             تعداد

         ( دستگاه )

       جمع ظرفيت

     ( مگاولت آمپر )

      متوسط ظرفيت

          زميني

          21191

         15536

            733

          هوايي

         270133

         39425

            145

           جمع

         291324

         54957

            188

 

 

شبكه هاي توزيع برق كه در مقياس هاي بسيار وسيع در تمامي نقاط كشور براي عرضه انرژي برق به مشتركان گسترده شده اند ، زير تاثير عواملي فراوان ، ازمشخصات فني وكيفي تجهيزات گرفته تا شرايط جوي و اقليمي و مسايل فرهنگي و اجتماعي قرار مي گيرند . براي حفظ و يكپارچگي شبكه هاي توزيع با هدف تداوم عرضه بار و انرژي به صورت مطمئن و با كيفيت قابل قبول ، يكايك عوامل ياد شده بايد مورد توجه مستمر باشند . بر اين پايه ، از سال هاي گذشته ذو به ويژه از زمان تشكيل شركت هاي توزيع نيرو ، برنامه ها و طرح هاي متعددي در دستوركار مسئولان بخش توزيع نيرو قرار داشته است كه در اين جا بع برخي از مهمترين آنها اشاره مي شود :

  1. افزايش قابليت اطمينان شبكه ،
  2. بهبود بخشيدن به امور بهره برداري و حركت به سوي بهره برداري اقتصادي از شبكه ،
  3. كاهش تلفات توان و انرژي ،
  4. كاهش ميزان انرژي هاي توزيع نشده و زمان خاموشي مشتركان ،
  5. تهيه بسته هاي نرم افزاري براي رايانه اي كردن محاسبات مهندسي توزيع برق ،
  6. رايانه اي كردن نظام خدمات مشتركان ،
  7. تهيه دستورالعمل ها و گردش كاري همگن ،
  8. الزام شركت هاي توزيع نيرو به رعايت استانداردها و اصول فني ،
  9. توجه شديد به رعايت اصول ايمني و افزايش ضريب اطمينان در حفظ جان افراد ،
  10. آموزش كاركنان و ارتقا سطح علمي و تخصصي آنان و
  11. توجه به عوامل موثر در نگهداري كاركنان با تجربه موجود و كوشش براي جذب نيروهاي متخصص جديد .  

 

هادي ها

بدون ترديد ، هادي ها مهمترين اجزاي يك شبكه انتقال انرژي محسوب شده و مسير جريان از طريق آنها برقرار مي گردد ، بنابراين تمام مقدمات در طراحي يك خط انتقال هوايي ، فقط  به منظور برق رساني مناسب و مطمئن ازطريق اين هادي ها صورت مي گيرد . به عنوان مثال نقش پايه هاي خط انتقال نگهداري فاصله هادي ها از زمين ، نقش كنسول ها رعايت فاصله مناسي هادي ها از يكديگر و نقش مقره به عنوان ايزوله كننده و نگهدارنده هادي ها تحت ولتاژ از بدنه مي باشد ، كه در اين بين ، هادي ها نقش اساسي را به عهده دارند .

به دليل افزايش روز افزون مصرف انرژي الكتريكي ، خطوط انتقال نيرو همواره در حال گسترش و توسعه هستند و به طور دائم خريد ، حمل و نصب سيم هادي ها در خط انتقال نيرو سهم قابل توجهي از هزينه هاي اجرايي خط را به خود اختصاص داده است . علاوه بر سرمايه گذاري اوليه انجام شده هزينه ساليانه افت انرژي در مراحل بهره برداري و نيز ميزان تلفات توان ، جنبه هاي اقتصادي انتخاب بهترين و مطلوب ترين هادي در يك خط هوايي دو چندان نموده است .

لازم به توضيح است كه بيشترين كاربرد سيم ازنوع آلومينيوم فولاد در« شبكه هوايي فشارمتوسط  » و همچنين سيم هاي لخت مسي مورد استفاده در « شبكه هاي فشار ضعيف هوايي »ايران مي باشند . در اين زمينه ، پارامترهاي مهمي از جمله سطح مقطع ، حد گسيختگي ، مقاومت الكتريكي و نيز ويژگي هاي مكانيكي و هم ويژگي هاي الكتريكي را بايد شناخت و درانتخاب سيم ، مد نظر قرار داد .

پايه ها

خطوط توزيع هوايي ، به طور كلي در همه جا روي پايه ها نصب مي شوند . اين پايه ها بيشتر از نوع بتني ، چوبي و يافلزي بوده و مورد استفاده قرار مي گيرند. البته به موازات پيشرفت در شبكه هاي توريع هوايي ، مواد مناسب و كارآمدتر و همچنين روش هاي جديدي در ساخت تجهيزات ، از جمله پايه اي خطوط انتقال پديد آمده كه كار محافظت بهتر پايه ها و ساخت پايه هاي توخالي و سبك ، پيش تنيده ، فايبرگلاس ، فولادي و حتي آلياژهاي آلومينيومي را هموار كرده است .

نيروهايي كه بر پيكره يك پايه اعمال مي شوند ، عبارتند از : نيروهاي عمودي ناشي از وزن سيم يا لايه يخ دور سيم ، يراق آلات ، مقره ، كنسول و خود پايه و نيروي افقي كه نزديك به سر پايه به آن اعمال مي شود و بيشتر ناشي ازكشش سيم ، فشار باد ونيروهاي ناشي از وزن هادي ها در نتيجه غير يكنواخت بودن فاصله پايه ها از يكديگر و زاويه انحراف خط است . پايه مناسب بايد كليه اين بارگذاري ها را به راحتي و با اطمينان كامل تحمل نمايد . از سوي ديگر ، از نظر معماري شهري و زيبايي محيط ، بايد كاربرد انواع مختلف پايه ها در مناطق روستايي و شهري و در كنار جاده ها براساس اصولي محكم و با در نظر گرفتن كليه جنبه هاي آن انجام شود . به عنوان مثال ، برخورد خودروها با سرعت زياد به پايه هاي خطوط انتقال ، علاوه بر ايجاد خسارت وقطعي برق ، باعث بروز حوادث جاني و مالي جبران ناپذيري خواهد شد ، پس كاربرد بهتر پايه ها همواره ذهن مهندسين برق را در طراحي شبكه هاي توزيع هوايي به خود جلب كرده است .

مقره ها

در شبكه هاي توزيع برق مانند خطوط انتقال ، به تجهيزاتي نياز است كه بتوانند نقش عايقي و جداسازي قسمت هاي تحت ولتاژ را از ديگر قسمت ها داشته باشد . طبق تعريف « مقره » به وسيله با آلتي گفته مي شود كه داراي مقاومت الكتريكي بالايي بوده ، بين هادي هاي برق دار و سازه هاي نگهدارنده قرار مي گيرد . مقره ، علاوه بر عايق نمودن هادي نسبت به پايه ( و همچنين نسبت به زمين ) ارتباط مكانيكي هادي و پايه را نيز تشكيل مي دهد . مقره ها چهار ويژگي و وظيفه عمده دارند :

       الف ) وظيفه اصلي مقره ها ، ايزوله كردن هادي از بدنه كنسول و پايه مي باشد . اين مقره ها ، بايد بتوانند بدون داشتن جريان نشتي ،مشخصات الكتريكي لازم براي تحمل بيشترين ولتاژعادي وسايرولتاژهاي اضافي تحت شرايط مختلف راداشته باشند .اين ويژگي ها به عنوان« خواص الكتركي مقره ها» عبارتند از:  

  1. مقاومت الكتركي حجمي و سطحي بالا .
  2. مقاومت در برابر سوراخ شدن توسط شوك حرارتي در اثر عبور جريان الكتريكي فشارقوي .
  3. مقاومت زياد در مسير .
  4. عدم تشكيل خود القايي .

           ب ) وظيفه ديگر مقره ها ،تحمل نيروهاي مكانيكي حاصل از وزن هادي ها و نيروهاي اعمالي ناشي از باد و يخ مي باشد كه درهر شرايطي ، فاصله هادي از بدنه و بازوي پايه ، نبايد از مقادير مجاز كمتر باشد . اين ويژگي ها ، به عنوان « خواص مكانيكي مقره » ناميده شده و به شرح زير هستند :

          1- خاصيت الاستيسيته به نسبت خوب كه باعث مي شود مقره ، تنش هاي خمشي و كششي را تا حدودي تحمل كرده و در برابر تغيير شكل مقاومت نمايد .

          2- در برابر نيروي فشاري مقاومت بالايي از خود نشان مي دهد .

          3- چون مقره هاي چيني در برابر ضربه مقاومت كمي دارند بايد سعي شود تا لبه و گوشه هاي تيز نداشته باشند .

          4- مقاومت لازم را در برابر شوك هاي حرارتي حاصل از تغييرات اختلاف پتانسيل الكتريكي ، صاعقه و ... به طور ناگهاني داشته باشند .

          ج) مقره ها بايد در برابر تغييرات جوي و درجه حرارت مقاوم بوده ، خواص خود را در اثر گذشت زمان و كهنه شدن ، تا حد قابل قبول حفظ نمايد . اين ويژگي ها ، كه به عنوان « خواص فيزيكي » ناميده شده عبارتند از :

          1- مقاومت در برابر عوامل جوي و تابش آفتاب .

          2- زنگ نزدن و اكسيد نشدن .

          3- دارا بودنضريب انبساط كم .

          4- حفظ خواص در برابر سرما و گرما .   

       5- عدم ميل تركيبي با بيشتر مواد موجود در محيط اطراف .

       د ) هر مقره بايد « خواص ساختماني » را رعايت نموده و قابل اعمال روي آن باشد . به عنوان نمونه ، مي توان موارد زير را در مورد مقره هاي چيني با ساختمان پرسلان نام برد :

       1- مقره چيني بايد داراي ساختمان به هم فشرده بوده ، به طوري كه هيچ خلل و فرجي در داخل آن وجود نداشته باشد .

       2- الكترون ها و يون ها به يكديگر مرتبط و متصل باشد تا اختلاف پتانسيل الكتريكي بسيار زياد به آن وارد نشود .

       امروزه درشبكه هاي توزيع، براي اتكاي اجسام هادي وجداسازي آن ها ازيكديگر بيشترازمقره هاي چيني استفاده مي نمايند . اين مقره ها ، علاوه بر اينكه در خطوط انتقال فشار متوسط به عنوان نقاط اتكايي سيم در محل پايه ها استفاده مي شوند ، به عنوان عايق در سيستم هاي توزيع ، از جمله بوشينگ هاي ترانسفورماتورها ، كليدها و ساير ادوات برقي از جمله بدنه برقگيرها ، مهارها ، كات اوت ها و بدنه سركابل فشار قوي و اتكايي براي عايق سازي در محل ورود برق به كار مي روند . مواد اوليه به كار رفته براي ساخت مقره ها «سراميك الكتريكي » مانند چيني و شيشه مي باشد . در آينده براي ساخت مقره ها از مواد جديدتري همچون فايبرگلاس ، اپكسي ، پلاستيك و مواد پليمري بيشتر استفاده خواهد شد .

       براي رعايت نكته هاي مختلف مكانيكي و الكتريكي ، سازندگان مختلف مقره سعي مي كنند تا مناسبترين ، مرغوبترين و در عين حال اقتصادي ترين نوع مقره را براي استفاده در شبكه و كاربردهاي هوايي فشار متوسط ( 20 كيلوولت ) و فشار ضعيف ( 230 تا 400 ولت ) مورد بررسي قرار گرفته و بيشتر مشخصات فني آنها ارايه شده است .جنس مواد مورد مصرف در ساختمان مقره هابه شرايط استفاده و كاربرد آنها بستگي دارد كه به دودسته مواد سراميكي وغيرسراميكي تقسيم مي شوند.ماده اصلي درساختمان عايق هاي سراميكي كه كاربرد انبوه آنها به صورت مقره هاي هوايي به كار رفته «چيني » يا «شيشه اي » مي باشد . امروزه مقره هاي غيرسراميكي نيز ساخته شده كه مراحل تحقيقات و توسعه را طي مي نمايند .

يراق آلات خطوط هوايي شبكه هاي توزيع

      يراق آلات مورد نياز براي مونتاژ مقره ها و نيز برپايي سازه هاي خطوط هوايي شبكه هاي توزيع ، داراي تنوع و گونه هاي فراواني است . بيشتر اين اتصالات ، از فولاد گالوانيزه يا آلياژ آلومينيوم و بعضي نيز از چدن نرم ( آهن ماليبل) ساخته شده اند كه كليه قطعات آهني براي جلوگيري اززنگ زدگي بايد به صورت گرم گالوانيزه شوند . همچنين به دليل اهميت كيفيت اين قطعات ، علاوه بركنترل ضخامت گالوانيزه  آنها بايد از نظر كمترين مقاومت (كشش) مكانيكي مورد آزمايش قرار گيرند. بديهي است در يك زنجيره مقره كششي كه متشكل ازچندين قطعه اتصالات فلزي و نيزمقره هاي بشقابي مي باشد ، ضعيف ترين حلقه ، نقطه پارگي آن سازه ها خواهدبود . بنابراين درطراحي مكانيكي و نكات استقامت مقره زنجيره ، بايد انتخاب قدرت يكنواخت اين يراق آلات رامد نظرقرارداد . با توجه به اين كه مقره بشقابي مورد كاربرد درشبكه هاي توزيع ايران ، اكثراً از نوع نر ومادگي ( Boll & Socket) يا نوع كلاهكي 15 هزار پوندي مي باشد ، بديهي است سيستم قفل كننده مقره داراي محل مادگي و اشپيل در همگي بايد با اين مقره ها هم خانواده بوده ، سيستم قفل كنندگي آنها به تناسب مقره انتخاب شوند . براي راحتي شناخت اتصالات ، درجدول 6، نام هريك از آنها آورده شده است . استاندارد سيستم هاي قفل كننده ( كوپلينگ ) مقره هاي بشقابي ايران ، از نوع بال و سوكت در رديف 16 ميلي متري نوع A براساس استاندارد IEC آورده شده است ، كه معادل نوع B استاندارد ANSI  و BS مي باشد . لازم به توضيح است كه در تدوين ابعاد و مشخصات فني ، از كاتالوگ كارخانهNGK ، استاندارد شبكه هاي توزيع  و استاندارد مقره هاي به كار رفته در شبكه توزيع استفاده شده است .

كنسول ، كراس آرم و آرايش پايه ها

      براي نگهداري هادي ها و مقره ها روي تير ، از كنسول استفاده مي شود . كراس آرم نوعي كنسول به شكل بازوي متقاطع با پايه ( به شكل صليب ) است كه درشبكه هاي توزيع برق به طور انبوه استفاده شده است . ساخت انواع كنسول و كراس آرم با شكل هاي گوناگون ، امكان پذير است اما معيارهاي الكتريكي و مكانيكي طراحي كنسول خطوط توزيع و كراس آرم هاي مناسب براي شرايط آب و هوايي و همچنين هادي هاي مختلف با در نظر گرفتن مسايل اقتصادي در ساخت و بهره برداري ، مي تواند موجب تجديد نظر در طرح آنان شود . با توجه به حجم بالاي خطوط هوايي در شبكه هاي توزيع وانواع شرايط بارگذاري كشور ،  مواردي چند در انتخاب كنسول قابل ملاحظه خواهند بود كه به شرح زير است . با رعايت اين نكات ضمن تنوع زدايي ، مي توان استاندارد مدون شده اي براي انواع كراس آرم هاي شبكه توزيع محاسبه و تدوين نمود :

  1. استفاده از كمترين مواد ،
  2. سادگي در ساخت ،
  3. استفاده كمتر از پيچ و اتصالات ،
  4. كم بودن هزينه هاي نگهداري ، تعمير و كنترل ،
  5. راحتي كار توسط سيمبانان عملياتي ،
  6. ايجاد تقارن در ممان وارده به تير نصب شده ،
  7. رعايت فاصله مجاز بين هادي ها ،
  8. رعايت فاصله افقي سيم از پايه ،
  9. بهينه كردن باند حريم خطوط انتقال ( درجه 1 ) و
  10. جاگيري كم و سادگي در نگهداري ، انبار و حمل ونقل .

بنابراين تعداد محدودي از كنسول ها به صورت آرايش نگه دارنده هادي ها با شرايط گفته شده در شبكه هاي توزيع برق ايران طراحي و به كار برده شده اند ، كه هر كدام نيز باتوجه به ميزان فلش و اسپن مجاز ، شرايط آب و هوايي ، عوارض طبيعي موجود درمسير خط ، تعداد مدار، وزن هادي هاو نوع آرايش سيم ها نسبت به يكديگر كاربد خواهند داشت . براي بررسي و تجزيه و تحليل وهمچنين كنترل كراس آرم جديد طراحي شده و يا انتخاب آرايش مناسب براي خط انتقال 20كيلوولت بايد معيارهاي الكتريكي و مكانيكي آن محاسبه و كنترل شود . در معيارهاي الكتريكي رعايت دو فاصله به اين شرح لازم مي باشد :

          الف ) فاصله هادي ها از پايه ( فاز به زمين ) و

          ب ) فاصله فازها از يكديگر ( فاز به فاز ) .

همچنين معيارهاي مكانيكي شامل محدوديت نيروهايي است كه بايد توسط كراس آرم تحمل شود ، اين نيروها ، به طور كلي به دو دسته زير تقسيم مي شوند :

          الف ) نيروهاي افقي ( فشار باد و زاويه درخط ) و

          ب ) نيروهاي قائم ( وزن سيم ، يخ و برف ) .

محاسبات الكتريكي خطوط هوايي 

        براي برقراري ارتباط الكتريكي بين دو نقطه از طريق احداث خطوط هوايي ، ابتدا مسير مناسب ( براساس اصول مسير يابي ) توسط نقشه بردار ( در شبكه هاي توزيع پيكتاژچي ) انتخاب مي گردد ، سپس نسبت به تهيه پلان و پيكتاژ و در موارد تكميلي تر تهيه پلان و پروفيل مسير ( با رعايت موازين مشخص ) اقدام مي شود . فعاليت اصلي طراحي خطوط در شبكه توزيع از مبحث محاسبات الكتريكي آغاز مي گردد كه اين مرحله ، خود شامل تعيين پارامترهاي الكتريكي خط مورد نظر ، انتخاب مقاطع مناسب براي هادي ازجمله تعداد مدارها ،آرايش آنها وكنترل افت ولتاژ و تلفات توان ، جريان اتصال كوتاه و ... خواهد بود . در نهايت ، هر خط پايدار داراي محاسبات مكانيكي و چگونگي رعايت فاصله هاي مجاز و حريم ها خواهد بود .

         هنگامي كه خطي مورد طراحي قرار مي گيرد بايد افت ولتاژ و تلفات قدرت را به طور دقيق مورد بررسي قرار داد . اين مطالعه ، پس از تعيين و پيش بيني ميزان بار كشيده شده از خط و رشد آن در سال هاي آينده سرويس دهي خط و انجام محاسبات مربوط به پخش بار ممكن مي گردد. به طور كلي ، با توجه به اين محاسبات ، مقطع هادي بايد چنان باشد كه تلفات قدرت درهر حالت ، از ميزان حداكثر 5درصد توان انتقالي آن خط تجاوز نكند .همچنين بررسي اختلالات شديد و ناگهاني در زمان ايجاد انواع اتصال كوتاه ها و يا پاره شدن خطوط كه با عنوان خطا در سيستم هاي قدرت مي باشد ، بايد مورد مطالعه قرار گيرند.در صورتي كه براي شديد ترين نوع خطا ( اتصال كوتاه سه فاز متقارن ) طراحي صورت گيرد ، خط براي حالت هاي ديگر اتصالي نيز ، قابليت تحمل و پاسخگويي را خواهد داشت .

حريم خطوط هوايي شبكه هاي توزيع :

        در احداث يا اصلاح خط هوايي و يا تاسيسات الكتريكي با هادي هاي لخت و بدون روپوش عايق ، فواصل هوايي مجاز بين اين خطوط برق دار و زنده با عناصر و طبيعت اطراف آن طبق قوانين ارايه شده در كليه كشورهاي جهان وتحت عنوان «حريم خطوط انتقال و توزيع نيروي برق »  رعايت مي شوند .ازجمله اين استانداردها ،مي توان به مواردمنتشرشده درNESC-1990  اشاره نمود. در ايران نيز قانون و تصويب نامه هايي در اين رابطه صادر و حاكم مي باشند . اين محدوديت ها و ضوابط ، بايد توسط كليه طراحان ، مهندسين و ناظرين مورد توجه قرار گرفته و به نحو مقتضي رعايت شوند و حتي در صورت احتياج به خريد يا تصرف اراضي ، ابنيه و مستحدثات ، موارد را در پروژه ها مشخص نمايند . حريم خطوط انتقال و توزيع نيروي برق هوايي ، بايد با توجه به ولتاژ برق و براساس استانداردهاي وزارت نيرو و تصويب نامه مربوطه رعايت شود .

محاسبات مكانيكي خطوط هوايي توزيع 

        به طوركلي ، طراحي مكانيكي خطوط هوايي توزيع ،براي هرخط انتقال انرژي هوايي ، از اساسي ترين مباحث در فرآيند تهيه طرح و نقشه هاي اجرايي مي باشد . قوانين و دستورالعمل هايي حاكم بر منحني سيم و پارامترهاي طراحي ( ازجمله كشش وفلش هادي وحل معادلات تغيير وضعيت سيم ) است . اين روابط براساس وزن سيم ، شرايط مختلف آب و هوايي ، بازه هاي مجاز فلش و كشش سيم و فاصله بين پايه ها در خطوط توزيع ، قابل تغيير خواهند بود ، كه با استفاده از نمايش نتايج در جدول هاي كاربردي و منحني هاي سيم كشي ، مقايسه و انتخاب مي شوند .

         براي انجام مراحل طراحي مكانيكي ، از نتايج محاسبات كامپيوتري و نمايش نتايج در جدول ها ، يك الگوريتم و روش مدون شده به شرح زير استفاده مي شود :

  1. محاسبات مكانيكي نيروهاي وارد بر سيم ،

در انواع رژيم هاي آب و هوايي                ←    جدول كشش وفلش

  1. محاسبات مكانيكي نيرو هاي وارد بر تير و

انتخاب قدرت پايه هاي مياني و كششي        ←    جدول بارگذاري و انتخاب پايه ها

  1. محاسبات و كنترل مجدد طرح پايه گذاري

شده و ارايه منحني فلش براي سيم كشي       ←    جدول سيم كشي ومنحني هاي فلش « تمپلت»

مسيريابي و نقشه برداري خطوط هوايي توزيع 

        از مدت قبل ، « پيكتاژ » يا تعيين مركز پايه ها توسط ميخ كوبي ( به نام پيكه ) براي حفر چاله و نصب پايه ها ، همزمان با شروع اجراي خط هوايي ( با استفاده از دوربين نقشه برداري توسط شخصي به نام پيكتاژچي )  متداول بود . امروزه ، پياده كردن مسير عبور خطوط هوايي توزيع و همچنين تعيين محل و نوع پايه ها براي تيرهاي بتوني ، چوبي و يا فلزي از روي نقشه طرح به عنوان يك فعاليت مهم قبل از اجراي خطوط توسط شركت هاي توزيع مد نظر قرار مي گيرد . با مهندسي شدن روش هاي اجرايي در شركت هاي توزيع ، ضرورت تهيه طرح ، انجام مسيريابي و نقشه برداري براي پروژه هاي توسعه و احداث خطوط هوايي توزيع براساس استانداردهاي مورد قبول وزارت نيرو ، مورد توجه قرار گرفته است ، به شكلي كه انتخاب مسير بهينه و ارايه نقشه « پلان و پيكتاژ » از مسير خط هوايي و يا در صورت اهميت تهيه « پلان و پروفيل » ازطرح خط پيشنهادي ، مورد توجه كليه وفاتر طراحي قرار گرفته است . دراين راستا ، مسيريابي، از جمله اقدامات اوليه عمليات طراحي يك خط هوايي توزيع به شمار مي رود و به علت نقش مهمي كه در چگونگي قرارگيري خط هوايي در ارتباط با ساير تاسيسات و محيط و عوارض مجاور خود از يك طرف و تاثير قابل توجهي كه در هزينه اجراي آزادسازي و تحصيل مسير و بهره برداري خط از طرف ديگر دارد ، مورد بررسي دقيق قرار خواهد گرفت .

         برداشت مسير تعيين شده توسط عمليات نقشه برداري و سپس تعيين محل ،آرايش پايه ها واسپاتينگ خط براساس نتيجه هاي طراحي مكانيكي ، جزء فعاليت هاي تكميلي هرپروژه طرح خطوط هوايي20كيلوولت بوده و يكي ديگر از ملزومات طراحي و اجراي صحيح پروژه هاست : نقشه بردار ، مجموعه اطلاعات لازم براي طراحي و ارايه نقشه اجرايي خطوط هوايي توزيع را در اختيار مسئول و طراح پروژه قرار مي دهد .

         در اين جا لازم به توضيح است كه مسيريابي و نقشه برداري خطوط هوايي توزيع ، در خطوط انتقال فشار قوي و فوق توزيع داراي تفاوت ويژه اي خواهد بود ، زيرا خطوط هوايي توزيع ، علاوه بر در دسترس بودن جهت تعمير ، بهره برداري و بازديد محلي از خطوط ، بايد به راحتي شرايط برقراري و فروش انشعاب جديد برق را نيز فراهم نمايد و ضمن در نظر گرفتن كليه مسايل حريم تا حد امكان به نزديك ترين محل تحويل و توزيع انرژي برق به مصرف كنندگان قرار گيرد .

               

نظرات 0
برای ارسال دیدگاه وارد حساب کاربری خود شوید.

ورود به حساب کاربری ایجاد حساب کاربری
مریم زمانی
شبكه هاي توزيع برق
زیگماوب