گزارش کارآموزی هادی ها

 رشته :

برق قدرت 

مقدمه :

در روزگار اولیه صنعت قدرت الکتریکی و تولید انرژی با هم آمیخته بود و سیستم توزیع وسعت کمی داشت . ناحیه مورد سرویس دهی ، کوچک و تعداد مشترکین نسبتا کم بود . همچنین مقدار مصرف هر مشترک زیاد نبود . با توسعه استفاده از الکتریسیته نیاز در طرف سیستم توزیع بیشتر و پیچیده تر شد . شرکتهای تولید کننده برق نه تنها مجبور به سرویس دهی به تعداد بیشتری مشترک بودند بلکه مجبور شدند که مصرف کننده های با مصرف اختصاصی بیشتری را تغذیه نمایند .

امروزه به جای مدار ساده شعاعی اولیه یعنی یک فیدر تغذیه شونده از یک منبع از طراحی های پیچیده تری استفاده می شوند . مدارهای شعاعی به نقاط انشعاب مجهز می شوند تا امکان جدا کردن قسمت های خطا دار مدار را فراهم نمایند . پیدایش ترانسفورماتور و افزایش بار مورد انتقال روی مسافت بیشتر و با فاصله بیشتر از منبع بزودی سیستم جریان متناوب جایگزین جریان مستقیم شد .

هم اکنون با افزایش سطح ولتاژ امکان تغییر بارهای بیشتر در فواصل دورتر وجود دارد .

به موازات توسعه مدار های توزیع انرژی ، مواد و تجهیزات و ابزار مناسب تر هم توسعه یافتند که امکان ساخت ، تعمیر و بهره برداری با بازده بالاتر را فراهم می ساخت .

روندی که تا به امروز ادامه داشته است . تیرهای چوبی از جنس چوب خام کم کم جای خود را به تیرهای با جنس سخت تر و ظاهر بهتری دادند . سپس تیرهای سیمانی تقویت و تیرهای فلزی مورد استفاده قرار گرفتند . هادیها ابتدا از مس ساخته می شدند .

امروزه آلومینیوم و آلیاژهای مس و فولاد نیز به کار می روند . مقره ها که قبلا بصورت تک حلقه ای ساخته می شد امروزه این عایقها به صورت قطعه قطعه ساخته می شوند و قابل اتصال به هم هستند و مقره هایی شیشه ای و پیرکس نیز به طور وسیعی بکار می روند و اکنون تحقیقات برای استفاده از مقره ها با ترکیبات پلاستیکی انجام می شوند .

عایق های لاستیکی برای کابلها که قبلاً برای اکثر کابلها مورد استفاده قرار می گرفت و قابلیت تحمل ولتاژ آنها کم بود ، جای خود را به عایقهای دیگر نظیر عایقهای کاغذ آغشته و عایقهای پلاستیکی دادند.  ترانسفورماتورها هم کوچکتر و هم با بازده بیشتر و ارزانتر شده اند .

شکل های جدید هسته های فولادی ترانسفورماتور با ترکیبات جدید ، باعث کاهش تلفات مغناطیسی می شود و عمر ترانسفورماتور را نیز افزایش می دهد . خازنهای موازی بمنظور تنظیم ولتاژ و کاهش تلفات بکار می روند که با این کار به تنظیم کننده های ولتاژ در شبکه کمک می کنند و در ضمن بازده بهره برداری از سیستم را نیز بالا می برد .

جزوه پیش رو گزارشی از شرح  و وظایف و نکات با اهمیت بیشتر در بهره برداری از سیستم های توزیع انرژی الکتریکی می باشد که به وسیله اینجانب در مدت کارآموزی در برق منطقه ای شهرستان صومعه سرا استخراج شده است . امید است تلاش بنده در جهت تکمیل و ارائه جزوه ای کامل مورد توجه و عنایت کلیه مخاطبین قرارگرفته باشد .

انواع شبکه های توزیع انرژی الکتریکی

هر گاه به کمک یک سیم کشی چندین مصرف کننده از جریان برق استفاده کنند ، سیم کشی را شبکه می نامند .  از طرح یک شبکه باید به نکات زیر توجه شود :

1 شبکه حداکثر درجه اطمینان مصرف را دارا باشد .

2 شبکه دارای درجه اطمینان حفاظتی خوبی باشد .

3 عیب یابی شبکه سریع باشد .

4 ضریب بهره شبکه بالا باشد .

شبکه باز ( شعاعی )

این شبکه از یک سمت تغذیه می شود . در ضمن شبکه ای یک یا چند هادی از منبع جریان به تابلو اصلی تقسیم می شوند  . در شبکه باز ممکن است هر مصرف کننده ای مستقیما از تابلو اصلی تقسیم نماید . در ضمن حالتی ضریب اطمینان  کار شبکه خوب است . این شبکه در کارخانجات و تاسیسات صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد .

شبکه های از دو سو تغذیه شونده

در محلهایی که قطع اتفاقی جریان برق مجاز نمی باشد جهت بالابردن ضریب اطمینان کار شبکه  الکتریکی بهتر است که شبکه از دو پست مختلف تغذیه شوند . در این صورت با از کار افتادن یکی از دوخط تغذیه کننده قدرت مورد نیازوخط تقسیم انرژی مصرف کننده می تواندازسمت دیگر تامین  گردد . عملکرد شبکه های حلقه ای مانند عملکرد شبکه های از دو سو تغذیه شونده می باشد  . با این تفاوت که در یک شبکه حلقوی ابتدا و انتهای خط به یک نقطه(منبع) تغذیه کننده متصل می باشد .

شکم ‍( فلش )  سیم :

در یک شبکه هوایی فاصله بین راس تیر تا پایین ترین نقطه سیم را شکم یا فلش سیم می نامند در طرح و اجرای شبکه  های هوایی محاسبه و حفظ حدود تعیین شده شکم حائز اهمیت است .

از طرف دیگر اگر شکم سیم از حد مجازش بیشتر باشد مخصوصا در فصل گرما که طول سیم زیادتر می شود امکان نزدیک شدن سیمها و بوجود آمدن اتصالی و در نتیجه قطع جریان برق در هنگام وزش باد وجود خواهد داشت .

فاصله بین پایه ها ( اسپان )

فاصله بین دو پایه متوالی را اسپان می نامند هر چه این فاصله زیادتر باشد ، تعداد پایه و متعلقات آن کمتر است و در نتیجه هزینه شبکه کاهش خواهد یافت . اما این فواصل نباید از آنقدر زیاد شود که شکم سیم از حد مجازش تجاوز نماید .

مطابق استاندارد وزارت نیرو برای شبکه فشار ضعیف بین 30 تا 100 متر و برای شبکه فشار متوسط بین 70 تا 150 متر می باشد .

فاصله آزاد سیمها 

فاصله پایین ترین نقطه سیم هوایی تا سطح زمین را فاصله آزاد می نامند با داشتن طول پایه و شکم سیم و عمق زمینی که پایه در آن محکم شده می توان این فاصله را محاسبه کرد . به طور کلی هر چه ولتاژ شبکه قویتر باشد این فاصله نیز متناسب با آن بایستی زیادتر شود .

هادی ها

بدون تردید ، هادی ها مهمترین اجزای یک شبکه انتقال انرژی محسوب شده و مسیر جریان از طریق آن ها برقرار می گردد ، بنابراین تمام مقدمات در طراحی یک  خط انتقال هوایی ، فقط به منظور برق رسانی مناسب و مطمئن از طریق این هادی ها صورت می گیرد .

به عنوان مثال نقش پایه های خط انتقال نگهداری فاصله هادی ها از زمین ، نقش کنسول ها رعایت فاصله مناسب هادی ها از یکدیگر و نقش مقره به عنوان ایزوله کننده و نگهدارنده هادی های تحت ولتاژ از بدنه می باشد، که در این بین، هادی ها نقش اساسی را به عهده دارند .

در این بخش، ضمن تعریف مشخصات و معرفی انواع هادی های متداول در ایران ، به کاربرد آنها و سپس به استانداردهای حاکم بر تولید و استفاده از هادی های هوایی فشار متوسط توزیع و هادی های مورد استفاده در خطوط هوایی فشار ضعیف شبکه های توزیع ایران پرداخته می شود .

 قبل از شروع بحث ، لازم به توضیح است که بیشترین کاربرد سیم از نوع آلومینیوم فولاد در « شبکه هوایی فشار  متوسط » و همچنین سیم های لخت مسی مورد استفاده در « شبکه های فشار ضعیف هوایی » ایران می باشند که در خصوص آنها نیز بحث خواهد شد .

جنس سیم های هوایی

جنس هادی های خطوط انتقال انرژی در شبکه های هوایی توزیع ، باید به گونه ای باشد که علاوه بر رسانایی الکتریکی مورد نیاز ، استقامت مکانیکی مناسب را داشته و در مقابل رطویت و گازهای شیمیایی موجود در هوا مقاوم بوده ، به آسانی دچار خوردگی یا فرسایش نگردد . سیم های شبکه توزیع برق شهری و روستایی را می توان به صورت هوایی لخت و یا روپوش دار و به صورت هادیهای عایق شده، نصب و مورد استفاده قرار داد.

متداولترین سیم های هوایی در شبکه توزیع ، از جنس آلومینیوم و یا آلومینیوم تقویت شده با مغز فولاد و مس می باشد که فقط در موارد و گونه های خاصی از دیگر گونه های آنها از جمله سیم فولادی استفاده می شود .

آلومینیوم

در سال های اولیه ، هادی های خطوط هوایی توزیع ، از جنس مس انتخاب می شد ولی بعدها ، برای این کار آلومینیوم نیز مورد استفاده قرار گرفت .

امروزه ، به علت وزن سبکتر و قیمت کمتر به غیر از شبه های فشار ضعیف با کاربرد انبوه ، هادی های آلومینیومی با انجام فرآیندهایی برای تقویت مقاومت مکانیکی آنها در شبکه های فشار متوسط جایگزین شده و نتایج رضایتبخشی نیز به دنبال داشته است .

هادی های آلومینیومی نسبت به مس ، از درجه رسانایی و استقامت کششی پایین تری برخوردارند ، بنابراین برای انتقال جریان مساوی ، باید سطح مقطع هادی آلومینیوم از هادی مسی ، بزرگتر انتخاب شود ولی وزن مخصوص آلومینیوم در حدود یک سوم مس می باشد . بنابراین برای قابلیت هدایت برابر ، وزن هادی آلومینیوم فقط نصف وزن مس خواهد بود که البته در این حالت ، قطر هادی آلومینیومی مقداری بزرگتر از قطر هادی مسی خواهد بود . در جدول زیر مقایسه خواص مربوط به و هادی آلومینیوم نسبت به مس ارائه شده است .