آشنایی با پست های فشار قوی GIS

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: باپیشرفت روز افزون تکنولو ژی و وابسته بودن ان به انر ژ ی الکتریکی نا گزیر بشر را وادار به توسعه ی نیروگاههای تولید برق وبه تبع ان افزایش پستهای الکتریکی نمود . اما این توسعه با مشکلاتی هم مواجه بود که باید در جهت رفع انها اقدام می نمود .قبل از بیان مشکلات وارائه راه کارها ابتدا تعریفی ازپست که هدف اصلی ما در این بخش است داشته باشیم .....

پست الکتریکی :

پست الکتریکی ایستگاهی فرعی است که در مسیر تولید، انتقال یا توزیع انرژی الکتریکی ولتاژ را به وسیله ترانسفورماتور به مقادیر بالاتر یا پایین تر تغییر می‌دهد. توان الکتریکی ممکن است از میان تعداد زیادی پست بین نیروگاه و مصرف کننده عبور کند و ولتاژ آن در طول مسیر بارها تغییر کند.

اجزای پست الکتریکی:

یک پست به طور کلی دارای یک یا چند ترانسفورماتور و همچنین از سیستم‌های محافظت کننده و تجهیزات کنترل است. در پست‌های بزرگ از مدارشکن‌ها یا دژنکتور برای قطع هرگونه اضافه جریان ناشی از اتصال کوتاه یا اضافه بار استفاده می‌شود. در پست‌های کوچکتر ممکن است از سکسیونر یا فیوز برای محافظت از مدارهای منشعب استفاده کنند. پست‌ها (معمولا) دارای ژنراتور نیستند اگرچه نیروگاه‌ها ممکن است در نزدیکی خود پست داشته باشند. یک پست الکتریکی شامل تجهیزات نگهدارنده پایان خط، تابلوی فشار قوی، یک یا چند ترانسفورماتور قدرت، تابلوی فشار ضعیف، جرقه گیر، سیستم کنترل، سیستم زمین و سیستم‌های اندازگیری می‌شود، همچنین ممکن است از تجهیزات دیگری مانند خازن‌های اصلاح ضریب توان یا تنظیم کننده ولتاژ نیز در پست استفاده شود.

معایب پستهای قدیمی:

عیب پست های قبلی این بود که در انها مقره ها وعایق هاازجنس چینی وشیشه بودند وهمچنین ترانسفورما تورها کلید ها ودیگر تجهیزات پست در داخل محفظه ها یی ازهوا یا روغن قرار می گرفتند که هم نقش عایقی داشت و هم باعث انتقال حرارت وخنک کردن تجهیزات می شد وبه همین دلیل فضای زیادی را اشغال می کردند و تجهیزات مربوط به انها بسیار سنگین وپر سر و صدا بودند.

پست های GIS

پست هاي GIS به طور اصولي در سه شكل وفرم ساخته مي شوند:

1-شكلي كه باس بار ها وتجهيزات براي هر فاز داخل محفظه ي جداگانه اي قرار مي گيرند اين شكل براي ولتاز هاي بالا از 300 KV بكار گرفته مي شود .
2-شكلي كه تجهيزات وباس بار ها براي هر سه فاز در يك محفظه قرار مي گيرند اين شكل براي ولتاز هاي زير 300 KV وبخصوص ولتاز هاي فوق توزيع (72/5 و 145 KV ) كاملا پذيرفته
شده مي باشند .
3- اين شكل تنها براي ولتاز هاي فوق توزيع 72/5 وحداكثر 145 KV ساخته مي شوند .ودر ان مشابه ولتاز هاي توزيع تجهزات در داخل تابلو قرار گرفته و محفظه ي تابلو با گاز SF6 با فشاري كمتر از يك اتمسفر پر مي شود .

در این نوع پست بجای مواد عایقی از قبیل روغن وهوا وغیره از گاز سولفور هگزا فلوراید استفاده میشود .

در پست هاي GIS كليه ي تجهيزات به صورت فشرده ودر محفظه هاي گاز SF6 قرار دارند

کاربردهای گاز SF6در تجهیزات پستهای فشار قوی:

گاز هگزا فلوئورید گوگرد ( SF6) یک دی الکتریک عالی با خواص بی نظیر در قطع کنندگی ( خاموش کردن ) قوس می باشد و این ویژگی منجر به کاربرد وسیع و موفقیت آمیز در کلیدهای قدرت پستهای گازی شده است . معرفی و شناخت آن در سال 1960 بوده و تجهیزات گازی SF6 تا سال 1980 ساخته شده اند . امروزه ، کاربرد این گاز به حد مطلوبی رسیده و تعداد تجهیزات تعویضی ( تجهیزات روغنی جایگزین شده با گازی ) ، افزایش یافته است . عموما کلیدهای روغنی با تجهیزات گازی SF6 جایگزین می شوند . در حال حاضر گاز SF6 کاربرد زیادی در رده فشار قوی داشته و شواهد ، تمایل کاربرد این گاز را برای رده های پائین تر سطوح ولتاژ نشان می دهد

مزایای استفاده از گاز SF6

تجهیزات تزریق شده با گاز SF6 ، نیازی به تعمیرات و نگهداری نداشته و بدون دردسر می باشد . شایان توجه اینکه SF6 توانسته استفاده از تجهیزات روغنی را محدود سازد ، از اینرو با توجه به نیاز صنعت ، دستورالعملهای جدید مطابق با آنها ( تجهیزات گازی ) با موارد جدید باید تطابق یابد. ایمنی، نوع عملکرد آنها در خاموش کردن قوس و در نظر گرفتن اثر گلخانه ای محیط زیست این گاز ( عدم تاثیر در سوراخ شدن لایه ازن ) ، از جمله این موارد است که علاوه بر ایجاد تغییر کاربری قدیمی گاز SF6 ، انگیزه زیادی در ارزیابی فرآیند گاز و استفاده مجدد از گازهای ذخیره شده بوجود آورده است .

مزایا :

· امکان مونیتورینگ اجزاء داخلی کلید و کاهش هزینه بازرسی مؤلفه های داخلی کلید

· هزینه های راه اندازی در فرایندهای گازی کم می شود .

· قابلیت اطمینان بهبود میابد .

· ایمنی نیز زیاد میشود کاهش هزینه تعمیرات ( به جهت اینکه کلیدهای گازی در مقایسه با دیگر کلیدها ، به تعمیرات کمتری نیاز دارند).

عملکرد گاز SF6 درپست:

تحت شرایط ایده آل ، وقتی یک عمل تخلیه در کلید رخ می دهد ، هرکدام از اتمهای فلوئور موجود در گاز SF6 یک الکترون گرفته و از اتم گوگرد جدا می شوند و هنگام پایان عمل ، آن الکترون بدست آورده را از دست داده و با ترکیب با یک اتم گوگرد ، دوباره گاز SF6 را تشکیل میدهد که به این مراحل “ خودسازی ” و یا “ خواص بازیابی ” گاز SF6 گویند . این واکنش در تجهیزات الکتریکی گازی ( SF6 ) فشار قوی رخ میدهد و وقتی که ذرات دیگری از قبیل اکسیژن ، آب حاصل از آلودگی اتمسفری ، کربن موجود در مؤلفه های تفلونی کلید ، مس ، تنگستن موجود در کنتاکتها و همچنین آلومینیوم ، با ذرات گوناگونی که از تجزیه SF6 بوجود آمده اند برخورد نماید ، واکنش میدهد

  خواص گاز SF6:

در این گاز خواص سودمند فراوانی وجود دارد که باعث گسترش روز افزون استفاده از ان گردیده است. از جمله این خواص میتوان به موارد زیر اشاره نمود.

خواص خاموش کنندگی:
SF6ماده بسیار عالی برای قطع قوس الکتریکی می باشد.انرژی بالای تجزیه این گاز، قوس را به خوبی خنک می کند و خاصیت الکترو نگاتیو بودن آن سریعا الکترونهای آزاد را جذب کرده و باعث می شود تا تحمل ولتاژهای بالا ممکن گردد. تحت شرایط مشابه قدرت خاموش کنندگی درSF6 بیش از صد برابر هوا می باشد.

خواص استقامت الکتریکی :

استقامت الکتریکی گازSF6 تحت شرایط مشابه بیش از دوبرابر استقامت عایقی هوا است.خاصیت الکترونگاتیو بودن گاز SF6 و نقش آن در جمع آوری الکترونهای آزاد عامل اصلی این قابلیت است.
نکته مهم این است که اضافه شدن مقدار کمی گاز SF6 ، استقامت عایقی هوا را به شدت افزایش میدهد ولی برعکس اضافه شدن هوا به گاز SF6 تاثیر چندانی بر روی استقامت عایقی آن ندارد.

سایر خواص فیزیکی:

SF6 گازی بی بو،بی رنگ،غیرسمی و غیر قابل اشتعال است و وزن ملکولی آن برابر 146.06 می باشد که 5 برابر سنگینتر از هوا می باشد.خواص خاموش کنندگی و عایقی گاز SF6 به دانسیته آن بستگی دارد و به همین جهت از دانسیته سنج در کنترل مقدار گاز در کلید استفاده می شود.دانسیته مناسب جهت استفاده در تجهیزات فشار قوی در محدوده 25 کیلوگرم بر متر مکعب تا 70 کیلوگرم بر متر مکعب است.برای درجه حرارتهای پائین باید توجه شود که دانسیته گاز به حدی نباشد که در شرایط سرد سبب مایع شدن گاز گردد. مطابق استاندارد ، مقدار مجاز نشتی گاز SF6 کمتر از یک درصد در سال می باشد.

آلاینده های گاز:

تحلیل آلاینده های گاز ، فرایندهای تشخیص ترکیب مواد حاصل از تجزیه ، هنگام قوس الکتریکی و چگونگی انجام آن فرآیندها ، اصول تشخیص شرایط عملکرد تجهیزات گازی SF6 را فراهم می سازد .

حالت نمونه ذیل را ملاحظه فرمائید:

این جدول مربوط به یک کلید 161 کیلوولتی و 2000 آمپری از نوع SF6 تک فشار ، تانک تحت ولتاژ و با مکانیزم عملکرد فنر است که جهت برقراری مدار یک بانک خازنی 168 مگاواری ، 2 تا 3 بار در روز عمل می کند . گازهای نامبرده در این جدول ، گازهائی هستند که هنگام عملکرد یک کلید گازی SF6 ، در محفظه قطع آن کلید متصاعد میشوند . درصد این گازها در هر فاز قابل ملاحظه است . بعنوان مثال، 8/99% از گاز داخل محفظه فاز 1 کلید مورد نظر ، گاز SF6 است ( جمع هر ستون ، مقدار 100000 است ) .