پستهای الکتریکی رابط بین قسمتهای شبکه توزیع و سیستمهای انتقال هستند. این مناطق برای امنیت بیشتر اساسا حصارکشی شده هستند و احتمالا شما در اطراف شهرهای خود نمونه های آن را دیدهاید. انواع پست برق ولتاژ خطوط انتقال را کاهش میدهد تا برای شبکه توزیع مناسب باشد. آنها همچنین برای محافظت از سیستم توزیع به مدار قطع کننده مجهز هستند و میتوانند برای کنترل جریان در جهات مختلف استفاده شوند. پست برق همچنین نوسانات ولتاژ ناشی از افزایش بار را صاف و فیلتر میکنند.
اجزای پست برق
نیروی الکتریکی را میتوان از واحدهای تولیدی به توزیع و با استفاده از اجزای مختلف پست الکتریکی یعنی ایزولاتور، میله گذرگاه، ترانسفورماتور نیرو و… در پست به یکدیگر متصل کرد. اجزای پست برای نصب و راه اندازی پست برق بسیار ضروری است. طراحی پستهای برق یک روش پیچیده و پر از برنامهریزی مهندسی است. مراحل اصلی در طراحی انواع پست برق شامل سیستم سوئیچینگ، برنامهریزی و قرار دادن تجهیزات، انتخاب اجزا و همچنین سفارش، پشتیبانی مهندسان، طراحی سازه، طراحی چیدمان الکتریکی، حفاظت از رله و رتبهبندی دستگاههای اصلی است. اجزای اصلی یک پست برق به شرح زیر هستند:
1- ترانس برق
هدف اصلی ترانسفورماتور نیرو، افزایش ولتاژ انتقال در واحد تولید و پایین آوردن ولتاژ انتقال در واحد توزیع است. این نوع ترانسفورماتورها در شرایط بار کامل کار میکنند و هنگامی که در شرایط بار سبک باشد ترانسفورماتور جدا میشود. بنابراین، بازده ترانسفورماتور قدرت، در شرایط بارگذاری کامل، بیشترین بازدهی را دارد.
2- ترانسفورماتور ابزار
هدف اصلی ترانسفورماتور کاهش جریان زیاد و همچنین تنظیم ولتاژها برای یک مقدار مطمئن و واقعی است. این مقادیر را میتوان با دستگاههای معمولی محاسبه کرد.
3- صاعقه گیر
این اولین جز در انواع پست برق است و عملکرد اصلی این قطعات محافظت از اجزای پست در عبور ولتاژ بالا و همچنین متوقف کردن دامنه و مدت زمان جریان برق است. اجزای این قسمت جریان برق و صاعقه را به زمین هدایت میکنند و هادی سیستم بوده و همچنین در برابر آسیب از پست برق محافظت میکنند.
4- موج گیر
گیرنده موج روی خطوط ورودی قرار دارد تا سیگنال با فرکانس بالا را به دام بیندازد. این سیگنال (موج) از ایستگاه راه دور میآید که سیگنالهای جریان و ولتاژ را قطع کند.
5- قطع کننده مدار
این ابزار نوعی سوئیچ الکتریکی است که در هنگام بروز خطا در سیستم، برای باز یا بستن مدار استفاده میگردد. شامل دو قسمت متحرک است که معمولاً بسته هستند. وقتی خطایی در سیستم رخ میدهد، آنگاه رله سیگنال را به قطع کننده مدار منتقل میکند و بنابراین قطعات آنها جداگانه منتقل میشوند.
6- میلهها
میله اتوبوسی شکل یک جز بسیار مهم در انواع پست برق است. میلهها از نوعی هادی حامل جریان برق تشکیل شده‌اند که اتصالات زیادی در آن ایجاد میشود. به عبارت دیگر، این میلهها نوعی اتصال الکتریکی است که در آن جریان ورودی و جریان خروجی صورت میگیرد. زمانی که خطا در این قطعه اتفاق میافتد تمام اجزای مدار مرتبط با بخش باید جدا شوند. زیرا در مدت زمان طولانی ایزوله کامل ایجاد میشود تا خطا به دلیل گرم شدن هادیها برای اتصالات نادیده گرفته شود.
در نیروگاهها یا پستهای بزرگ برق، عملکرد روشنایی، سیستم رله یا مدارهای کنترل توسط باتری تأمین میشود. این باتریها بر اساس ولتاژ کار مدار خاص DC به یک سلول باتری خاص متصل میشوند. باتریها به دو نوع اسید-قلیایی و همچنین اسید سرب دستهبندی میگردند. باتریهای اسید سرب به دلیل ولتاژ بالا و ولتاژ پایین بسیار مقرون به صرفه برای پستها، در نیروگاهها قابل استفاده هستند.
7- سوئیچینگ
سوئیچینگ برای انتقال نیرویی که از پست در سطح ولتاژ ترجیحی به خط انتقال یا ایستگاه برق نزدیک تولید میشود، استفاده میشود.
8- رله
رله یک دستگاه الکتریکی است و نقش اصلی این دستگاه در انواع پستهای برق ، محافظت از جز شبکه در برابر شرایط نامنظم مانند خرابی است. یکی از انواع دستگاههای تشخیص است که برای شناسایی و تعیین محل خطا استفاده میشود و سپس سیگنال را به قطع کننده مدار میفرستد. پس از دریافت سیگنال از رله، قطع کننده مدار قسمت خراب را جدا میکند. رلهها عمدتا برای محافظت از دستگاهها در برابر خطرات، آسیبها مفید هستند.
نکات مهم در طراحی انواع پست برق
پستهای برق زیر مجموعهای از شبکه الکتریکی بوده، بدین جهت طراحی درست آن بسیار حائز اهمیت است. قبل از اینکه پست برقی را در منطقهای جایگذاری کنیم باید به یک سری از اطلاعات دسترسی داشته باشیم تا بتوانیم مناسبترین انتخاب را برای منطقه درنظر بگیریم.
1- اطلاعات محیطی که شامل:
- درجه حرارت
- ارتفاع از سطح دریا
- سرعت باد
- زلزله
- مقدار یخبندان
- مقدار آلودگی هوا
- مقدار بارش نزولات جوی
2- اطلاعات الکتریکی که شامل:
- ولتاژ نامی
- ولتاژ حداکثری تجهیزات UM
- جریان نامی RATED CURRENT
- فرکانس نامی
- سیستم اتصال فازها و گروه برداری
- اضافه ولتاژهای موقت و گذرا
انواع پستهای برق
حال وقت آن است که به معرفی انواع پست برق بپردازیم. پستهای برق بر حسب ولتاژ در سه زیرشاخه دستهبندی میشود که در ادامه به توضیح آن میپردازیم:
پست انتقال(Transmission Substation)
در زمانی که دو خط دارای ولتاژ یکسان باشند این پست وظیفه دارد اتصال بین آنها را انجام دهد. پستهای انتقال در دو دسته ساده و پیچیده دستهبندی میشود.
پست توزیع(Distribution Substation)
وظیفه این پست تحویل گرفتن توان از یک پست انتقال و انتقال آن به سیستم توزیع دیگر است. پست ولتاژ را به مقداری میرساند که برای مصرفکنندگان مناسب باشد. زمانی پست توزیع استفاده میشود که از دو پست توزیع بخواهیم استفاده کنیم. هر کشوری استاندارد ولتاژ خودش را دارد و این ولتاژها به پستهای توزیع وارد میگردد. وظیفه بعدی پست توزیع ایزوله کردن شبکه توزیع نیز میباشد تا درصد خطا را کاهش دهد.
پست نیروگاهی(Sub-transmission Substation)
این نوع از پستهای برق وظیفه دارند ولتاژهای خروجی را از ژنراتورها به سطحی برساند که قابل انتقال باشد. نصب این پستها در قدرتهای زیاد و در فواصل طولانی استفاده میشود.
دسته بندی دیگری نیز در مورد انواع پستهای برق وجود دارد که پستهای سوئیچینگ است که در ادامه در مورد آن توضیح خواهیم داد.
وظیفه این پست قطع و وصل خطوط انتقال یا مصرف کننده از شبکه اصلی است. این اتفاق ممکن است از قبل برنامه ریزی شود یا اینکه کاملا اتفاقی و در صورت بروز مشکل انجام گردد. در زمان آسیبدیدگی لازم است دستگاهها بررسی و عیبیابی شوند و یا گسترشی در سیستم اتفاق بیفتد، این پست برق کل سیستم را قطع نمیکند و فقط قسمتی که تعمیرات دارد برق آن منطقه قطع خواهد شد.
اگر بخواهیم انواع پست برق را بر حسب عملکرد و نقشی که بر عهده دارند، دستهبندی کنیم، میتوانیم به دستهبندی زیر برسیم:
پست افزاینده
همان طور که میدانید ولتاژهایی که توسط ژنراتورها تولید میشوند، محدود بوده و برای انتقال قدرت اقتصادی، ما احتیاج به قدرتهایی داریم که در فواصل مختلف گذاشته شود تا ولتاژ بالا برود. این پست را معمولا نیروگاههایی که از مراکز مصرف دور هستند لازم دارند.
پست کاهنده
ولتاژ تولید شده در پستها باید به حدی برسد که مناسب مصرف کننده باشد. این کاهش را به وسیله پستهای کاهنده و یا پستهای توزیع انجام میدهند تا ولتاژ برق مناسب مصرف گردد.
پست توزیع
پستهای توزیع تنظیم ولتاژ را بین پست توزیع و انتقال انجام میدهند. در شهرهای بزرگ میتوانید پستهای توزیع پیچیده را ببینید. پستهای توزیع برق را با ولتاژ مناسب برای مصرف خانگی و صنعتی میرسانند.
اگر در مورد پستهای برق اطلاعات کافی داشته باشید متوجه میشوید که پستهای برق را در دو نوع پستهای برق باز و خارجی (outdoor substations) که در اطراف شهرهای خود مشاهده کردهاید، هستند.
پستهای برق بسته و داخلی (indoor substations )
که درون سالنها و اتاقها نگهداری میشود و مردم عادی آنها را ندیده اند.
پستهای باز و خارجی
پستهای باز بر روی زمین و در معرض شرایط جوی اطراف خود قرار دارند و دارای عایق رعد و برق میباشند که شما از این نوع از پستها در اطراف شهرهای خود دیدهاید. دستهبندی این پست به دو دسته پستهای معمولی و پستهای گازی (GIS) تقسیم میگردد.
- پستهای معمولی
زمانی که محدودیت زمین نداشته باشیم این گونه پستها احداث میگردد. رعایت فاصله ایمنی و مجاز را در این پستها رعایت کنید. - پستهای گازی
کلیه تجهیزات فشار قوی در پستهای گازی در داخل فشار محفظه ای فلزی قرار داده شده است. این پستها عایق گازهای هگزا بوده عایقی مناسب برای برق میباشد.
مزایای پستهای گازی
این پستها در معرض شرایط جوی نبوده به این علت دچار اتصال و حوادث کمتری میگردد و به علت اینکه ایزوله هستند ایمنی بالاتری دارند.
معایب پستهای گازی
در زمان سرما و افت دما، گاز به حالت مایع تبدیل میگردد. البته نباید از هزینه بالای این پستها نیز غافل شد.
در یک دستهبندی کلی دیگری میتوانیم انواع پست برق را به صورت دیگری دستهبندی کنیم که در ادامه به آنها اشاره خواهیم کرد.
پست توزیع زمینی
در طراحی این پست دو سلول طراحی شده است که سلول اول را برای حفاظت در برابر اتصال کوتاه و اضافه بار قرار دادهاند و سلول دوم که به آن سلول اندازهگیری نیز میگویند در آن دو یا سه ترانسفورماتور با خروجی صد وات قرار داده شده است.
پست عمومی برق
از این پست جهت برقرسانی به متقاضیان کم مصرف مثل شبکه خانگی و مانند آن استفاده میگردد.
پست اختصاصی برق
این پست برای انشعابهای برق دیماندی ولتاژ اولیه و با ولتاژ 250 کیلووات یک پست اختصاصی تعبیه میگردد.
پست عمومی- اختصاصی
این پست جهت مصارف عمومی و در کنار مشترکان دیماندی طراحی شده و ترکیبی از دو پست گذشته است.
پست پاساژ
زمانی که نیروگاه و محل مصرف دارای فاصله طولانی باشند، پست پاساژ را در محل مصرف نصب میکنند.
پست تقسیم برق
در این پست یک فیدر به چندین انشعاب تقسیم میگردد.
پستهای برق پیش ساخته فشرده(کیوسک)
این پستها حمل نقل راحتی داشته و بهرهبرداری از آن راحت است. ویژگی اصلی این پستها راحتی و ایمنی بالا در بهرهبرداری میباشد.
پست توزیع هوایی
از نظر اقتصادی استفاده از این پستها راحتتر از پستهای زمینی میباشد و دلیل آن جای کمی است که اشغال کرده و تجهیزات مصرفی کمتری که در این پست استفاده شده، میباشد.
در یک جمعبندی میتوان گفت پست مکانی است که تجهیزات انتقال انرژی در آن نصب میگردد و تبدیل به ولتاژ شده و به چرخه مصرف میرسد. در نگاه کلی پست برق، مبدل ولتاژ و سویچینگ است که در بسیاری از انواع پست برق این دو ویژگی در کنار هم انجام شده است. پستها با توجه به نوع وظیفه، عایق و محل نصب دستهبندیهای مختلفی را داشتهاند که در مقالهای که مطالعه کردهاید به آنها اشاره شده است.
