انواع پستهاي فشار قوي

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: کلیه پست­های فشارقوی مجهز به تجهیزات لازم و ضروری از جمله ترانسفورماتورها، تجهیزات قطع و وصل­ کننده،تجهیزات اندازه­ گیری و غیره می باشند. این مجموعه تجهیزات می­توانند در فضای آزاد و یا در فضای سر پوشیده نصب گردند که این امر باعث تقسیم­ بندی پست­ها به دو نوع پست­های داخلی (indoor) و پست­های خارجی (outdoor) می­شود.

 

 

الف) پست­های بیرونی(outdoor substations)

در این نوع پست­ها تجهیزات فشارقوی در فضای آزاد نصب می­شوند که عایق مورد استفاده هوای آزاد می­باشد. به همین علت ایزولاسیون خارجی تجهیزات فشارقوی و هادی­های تحت ولتاژ کاملاً تحت تاثیر آلودگی محیط زیست و تغییرات جوی واقع می­شوند. این نوع پست­ها معمولاً از نوع پست­های معمولی هستند ولی در صورتی که تعداد فیدر­های یک پست زیاد باشد می­توان از پست­های گازی استفاده کرد.

ب) پست­های داخلی(indoor substations)

در صورتی که تجهیزات یک پست در فضای بسته یا در یک فضای سر پوشیده نصب شود این پست به عنوان یک پست داخلی در نظر گرفته می­شود. منظور از فضای بسته نصب تجهیزات در داخل یک ساختمان سرپوشیده است. در این حالت نیز ایزولاسیون عمده­ی هادی­های تحت ولتاژ(به استثنای تجهیزات فشار قوی) توسط عایق هوا انجام می­گیرد. از خصوصیات این نوع پست­ها آن است که ایزولاسیون خارجی تجهیزات فشار قوی و فواصل هوایی ایزولاسیون واقع در فضای بسته تحت تاثیر تغییرات جوی، تغییرات درجه حرارت و آلودگی محیط قرار نمی­گیرند. لذا ایزولاسیون هادی­ها از اطمینان بیشتری برخوردار می­باشد. این نوع پست­های داخلی به سه نوع پست های داخلی باز و نیمه باز و بسته تقسیم می شوند.

1) پست داخلی باز

تجهیزات در این نوع پست­ها به گونه­ای نصب می­شوند که علاوه بر شین­ها کلیه تجهیزات اساسی نیز(از قبیل دیسکانکت­ها، کلید­های قدرت و دیگر وسایل) از پشت درب­های توری و حداقل از یک طرف قابل رؤیت می­باشند. ولی امروزه این نوع پست­ها کاربردی ندارند.

2) پست داخلی نیمه باز

در این­گونه پست­ها تجهیزات تحت ولتاژ تا ارتفاع دسترسی از هر جهت محفوظ و پوشیده هستند و از آن قسمت به بالا (که اغلب تجهیزات دیسکانکت­ها و شین­های پست می­باشد) در فضای آزاد نصب شده و قابل رؤیت می­باشند.

3) پست داخلی تمام بسته فلزی(تابلوهای برق)

در این نوع پست­ها تمام قسمت­های تحت ولتاز (حتی شین­ها) در یک محفظه­ی کاملاً پوشیده با درب های فلزی نصب می­شود. لذا به این نوع پست­ها پست­های تابلویی یا پست­های قفسه­ای نیز می­گویند. که خود این­ها به دو دسته فیکس یا ثابت و کشویی تقسیم­بندی می­شوند. هم­اکنون کاربرد پست­های داخلی تمام بسته فلزی بسیار زیاد بوده و تا ولتاژ های 63 کیلوولت مورد بهره­برداری قرار می­گیرند. به علاوه این نوع پست­ها به صورت­های کیوسکی و زیر زمینی و غیره نیز به کار می­روند.

د) پست­های سیار(mobile substations)

این نوع پست­ها معمولاً با ظرفیت کم و در ولتاژهای بالا می­توانند به صورت موقت جایگزین یک پست دائمی شوند. این نوع پست­ها در شبکه­ی برق ایران با سطح ولتاژهای 20/230 کیلوولت و63/230 کیلوولت با ظرفیت­های محدود مورد بهره­برداری قرار می­گیرند. تجهیزات این نوع پست­ها که معمولا به صورت GIS می­باشند به همراه یک دستگاه ترانسفورماتور روی یک یا چند تریلی نصب می­گردند تا به سادگی بتوانند از نقطه­ای به نقطه­ی دیگر منتقل شوند. این نوع پست­ها معمولاً به صورت موقت به یک خط فشارقوی اتصال یافته و در شرایط اضطراری ( وتا موقعی که پست اصلی در منطقه راه­اندازی شود) بار منظقه را تأمین خواهد کرد. به علاوه در مواقع توسعه پست­های فشارقوی یا انجام تعمیرات دوره­ای (که پست اصلی برای مدتی از مدار خارج می­گردد) استفاده از این نوع پست­ها راه حل مطلوبی است. همچنین استفاده از این پست­ها در مناطقی که امکان احداث پست دائمی وجود ندارد و یا زمان احداث آن طولانی باشد توجیه­پذیر خواهد بود.

ساختار پست­های داخلی باز و نیمه ­باز

در این نوع پست­ها که در سالن­های سرپوشیده نصب می­شوند شین­ها و بریکرها به طور آزاد در سالن نصب می­شوند تا از مراقبت و دید بهتری برخوردار باشند. همچنین ترانسفورماتورهای قدرت در اتاق­های جداگانه­ای نصب می­گردند تا در بروز هرگونه خطری برای آن­ها، حادثه به دیگر قسمت­های پست سرایت نکند. به علاوه، دیگر تجهیزات هر فیدر از قبیل بریکرها، سکسیونرها، ترانسفورماتورهای اندازه­گیری ولتاژ و جریان و دیگر وسایل مورد نیاز در قسمتی مشخص و محدود به نام سلول قرار می­گیرند. این سلول­ها در کنار دیواره­ های سالن یا در وسط سالن نصب می­شوند. هر سلول از سلول­های مجاور خود به وسیله­ی تیغه آجری صفحات فلزی یا عایقی نسوز مجزا می­شوند. همچنین هر سلول به دو بخش مربوط به تجهیزات قدرت و بخش مربوط به تجهیزات کنترل و حفاظت تقسیم می­شود. قسمت مربوط به بخش کنترل و حفاظت در قسمت جلوی سلول قرار می­گیرد تا به راحتی در دسترس بهره­برداران قرار گیرد. ضمناً در پست­های داخلی به منظور جلوگیری از تماس سهوی افراد با قسمت­های برق­دار وسایل تحت ولتاژ را با ایجاد فاصله­ی کافی و نصب حفاظ­های نرده­ای یا توری فلزی و... از سایر قسمت­های دیگر جدا می­کنند.

ساختار پستهای داخلی بسته

در پست­های داخلی بسته کلیه تجهیزات قدرت و وسایل مربوط به سیستم­های کنترل و حفاظت پست در تابلو­های فلزی نصب می­شوند. عموماً در هر تابلو وسایل یک انشعاب از شین قرار داده می­شود که عموماً شامل بریکر، سکسیونر زمین و ترانسفورماتورهای اندازه­گیری ولتاژ و جریان می­باشد. بریکر این نوع پست­ها به صورت ثابت و کشویی می­باشد. از جمله مزایای بریکرهای کشویی نصبت به بریکرهای ثابت آن است که دیگر نیازی به سکسیونر وجود ندارد. به عبارت دیگر با بیرون کشیدن بریکر کشویی از تابلو عمل قطع سکسیونرها نیز خود به خود انجام می­شود(شکل 2-1). همچنین تعویض بریکرهای کشویی به راحتی انجام می­گیرد.

در ساختمان این نوع تابلوها باید نکاتی در نظر گرفته شود :

1- اول آنکه ساختار باید به گونه­ای باشد که برخورد جرقه به تابلو­های دیگر و پیش­روی آن در شین­های دیگر امکان­پذیر نباشد.

2- همچنین باید اتصال کوتاه در داخل تابلو باعث بالا رفتن فشار هوا در داخل تابلو نشود. برای جلوگیری از برخورد جرقه به تابلو های مجاور دو روش زیر متداول است :

الف) جلوگیری از گسترش جرقه با به کار بردن شین و کانکت­های عایق شده با مواد عایقی PVC یا دیگر مواد عایقی.

ب) تقسیم تابلو به چند بخش و چند قفسه فلزی به طوری که هریک از اعضای تابلو در یک قفسه مستقر شوند.

همچنین برای جلوگیری از زیاد شدن فشار داخلی تابلو (که در اثر تخلیه الکتریکی و شدت جرقه به وجود می­آید) باید در سقف تابلو­ها دریچه­ هایی به اسم دریچه­ های فشارشکن نصب گردد. این دریچه­ ها در هنگام ازدیاد فشار خود به خود باز شده تا مانع انفجار تابلو و خسارت دیدن آن شود.

از مزایای این تابلو­ها می­توان به موارد زیر اشاره نمود :

- از مزایای بسیار خوبی در مقابل تماس سهوی افراد و برخورد جرقه با آنها برخوردار است.

- به علت اینکه کلیه وسایل در یک قفسه سرپوشیده نصب می­شوند می­توان فاصله­ی بین دستگاه ­ها را نسبت به هم قدری کوچکتر از فاصله ی لازم در سلول­های باز و نیمه باز انتخاب کرد. در نتیجه پست­های بسته ابعاد تابلو­ها به مراتب کوچکتر از ابعاد سلول­های مشابه می­باشد.

- بسته بودن تابلوها مانع کثیف شدن مقره ­ها شین­ها و دیگر تجهیزات الکتریکی می­شود. بدین جهت کاربرد آن­ها در مناطق آلوده و کارخانجات دودزا، معادن، کارخانجات ذوب فلزات و.... بسیار مناسب است.

- نصب و راه­اندازی و بهره­برداری این­گونه پست­ها آسان بوده و در مدت زمان نسبتاً کوتاهی وارد مدار می­شوند. همچنین از نظر قیمت بسیار مناسب می­باشند.

از معایب پست­های بسته می­توان به عدم امکان نظارت عینی و مستقیم بر دستگاه­ ها و همچنین عدم امکان تعویض آنها با وسایل ساخت کارخانجات دیگر نام برد.

به طور کلی با توجه به مزایای پست­های بسته نسبت به پست­های باز و نیمه باز در حال حاضر و در اکثر موارد از پست­های بسته (بخصوص با بریکر­های کشویی) استفاده می­شود. معمولاً این نوع پست ها تا سطح 33 کیلو ولت ساخته می­شوند.

ساختار پست­های GIS (داخلی و بیرونی)

این نوع پست­ها با دو نوع ساختار داخلی و بیرونی به کار می­روند که نوع داخلی آنها بیشتر مورد استفاده قرار می­گیرد. همانگونه که قبلاً نیز ذکر شد به منظور عایق کردن تجهیزات و نزدیک کردن فواصل شین­ها به یکدیگر از گاز هگزا فلوئورید گوگرد SF6 استفاده می­شود. از خصوصیات مهم این گاز می­توان به موارد زیر اشاره کرد :

- استقامت الکتریکی آن در حدود سه برابر استقامت الکتریکی هوا در فشار یک اتمسفر می باشد.

- گاز SF6 گازی الکترونگاتیو است به این معنی که با جذب الکترون­های آزاد قادر به تبدیل شدن به یک یون منفی می­باشد. با توجه به آنکه الکترون­های آزاد عامل شکست الکتریکی هستند لذا استفاده از این گاز باعث خاموش شدن سریع جرقه­ ها می­شود.

- این گاز غیر قابل اشتعال می­باشد و تأثیر چندانی بر بدن انسان ندارد.

- گاز غیر سمی و بیرنگ و بی­بو است.

- از نظر شیمیایی پایدار بوده و میل ترکیبی پایینی دارد.

- وزن آن پنج برابر هوا است.

- خاصیت خاموش­کنندگی جرقه در آن بسیار بیشتر از هوا است.

از طرفی دیگر نحوه طراحی پست­های GIS از نظر ساختاری در دو وضعیت صورت می­گیرد.

در وضعیت اول) هر فاز و وسایل مربوط به آن در کپسول­های جداگانه­ای قرار می­گیرند. یه این نوع ساختار سویچگیر­های تک­فاز(phase segregated switchgear) می­گویند.

کپسول­های سه­فاز به گونه­ای در کنار هم نصب می­شوند که بتوان به راحتی از شین انشعاب سه فاز گرفت.

در وضعیت دوم) هر سه فاز و وسایل جانبی آن در یک کپسول قرار می­گیرند. لذا به این نوع ساختار سویچگیر­های سه­فاز (phase integrated switchgear) گفته می­شود. شین­های سه­فاز در داخل یک کپسول و در سه رأس یک مثلث متساوی الاضلاع قرار می­گیرند که در داخل آنها گاز SF6 با فشار زیاد تزریق شده است. فشار گاز SF6 معمولاً در حدود 4 تا 6 اتمسفر می­باشد. همچنین برای قرار گرفتن سه شین در وسط کپسول از نگهدارنده ­های عایقی استفاده می­شود.

 

 

با توجه به موارد مذکور از مهمترین مزایای این پست­ها می­توان به موارد زیر اشاره کرد :

- عوامل محیطی و خارجی هیچ­گونه تأثیری بر روی عایق­ها ندارند زیرا تجهیزات در داخل محفظه­ های پر شده از گاز SF6 قرار می­گیرند. لذا این پست­ها برای مناطق آلوده بسیار مناسب می­باشد.

- پست های گازی GIS دارای قابلیت اطمینان بالایی در کارکرد هستند. بالا بودن این قابلیت اطمینان با توجه به خصوصیات مطلوب شینه­بندی در این گونه پست­ها و خصوصیات گاز SF6 می­باشد.

- به خاطر قدرت عایقی بالای گاز SF6 فاصله­ی مورد نیاز بین تجهیزات تحت ولتاژ به حداقل مقدار ممکن خود می­رسد. در نتیجه ابعاد پست های GIS در مقایسه با پست­های معمولی بسیار کم می­باشد.

- معمولاً زمین مورد نیاز برای این­گونه پست­ها معادل 10 تا 15 درصد از زمین مورد نیاز پست­های معمولی (با همان خصوصیات فنی) می­باشد. لذا در صورتی که در مکان پست­ها هزینة زمین مورد نیاز بسیار زیاد باشد هزینة تمام شدة پست­های گازی می­تواند از پست­های معمولی نیز کمتر گردد.

- پست­های گازی GIS به تعمیرات دوره­ای (سرویس و نگهداری) کمتری نیاز دارند.

- در این نوع پست­ها امکان تماس سهوی پرسنل بهره­بردار با تجهیزات تحت ولتاژ فشارقوی وجود ندارد. به عبارت دیگر با توجه به آنکه محفظه­ های فلزی تجهیزات همگی در سطح پتانسیل زمین قرار دارند لذا ایمنی رفت­و­آمد در اینگونه پست­ها به مراتب بیشتر از پست­های معمولی می­باشد.

- عدم وجود تداخل در امواج رادیویی و بی­صدا بودن آنها از دیگر مزایای پست­های گازی می­باشد.

- با توجه به اینکه حفظ زیبایی محیط زیست در مناطق شهری از اهمیت خاصی برخوردار است لذا استفاده از این نوع پست­ها در ایجاد هماهنگی با زیبایی محیط زیست بسیار اهمیت دارد.

از جمله اصلی­ترین معایب این پست­ها بالا بودن هزینه سرمایه­گذاری آنان نسبت به پست­های معمولی می­باشد. البته با پیشرفت تکنولوژی پست­های GIS، این هزینه­ی بالا، روز به روز در حال کاهش است.

ساختار پست­های معمولی بیرونی

در این نوع پست­ها تمام تجهیزات اساسی در فضای آزاد نصب می­شوند و به خاطر آنکه تحت تأثیر عوامل جوی از قبیل حرارت، برودت، شبنم، باران، برف، طوفان و حتی گردوخاک و آلودگی شدید قرار دارند لذا باید از کیفیت خاصی برخوردار باشند.همچنین کلیه تجهیزات باید در ارتفاعی نصب شوند که قسمت زمین شده­ی آن­ها (قسمت های فلزی تجهیزات) از سطح تمام شده ی زمین پست حداقل 230 سانتی متر فاصله داشته باشند. بدین ترتیب امکان تماس سهوی با قسمت­های تحت ولتاژ فشار قوی از بین خواهد رفت. در این نوع پست­ها برای ایجاد این ارتفاع تجهیزات را روی پایه­ ها یا اسکلت فلزی با ارتفاع مناسب در هوای آزاد نصب می­کنند. البته به خاطر نصب تجهیزات در فضای آزاد این نوع پست­ها به فضای بیشتری نیاز دارند. لذا در مناطقی که از نظر وسعت و یا شکل زمین مورد نیاز برای پست دارای محدودیت­هایی هستند مناسب نمی­باشند. همچنین در صورت وجود آلودگی در محیط در طراحی این نوع پست­ها باید ملاحظاتی در نظر گرفته شود تا پست مورد نظر با مشکلات عایقی روبرو نگردد.

 

 

منبع: مرجع مقالات برق