انتخاب مناسب سیستم‌های الکتریکی

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز، برای طراحی برق شبکه‌های صنعتی پارامتر‌های اساسی باید مورد بررسی قرار گرفته شود و سپس با جمع بندی تمامی آن‌ها نسبت به انتخاب سیستم صحیح و اقتصادی برق برای شبکه‌های برق پروژه‌های صنعتی اقدام نمود. در این فصل هدف انتخاب صحیح سیستم برق و بخصوص ولتاژ بوده و لذا پارامتر‌های دیگر مثل اتصال کوتاه به اختصار بحث شده اندتا صرفا در نتیجه گیری از آن‌ها استفاده شوند. پارامتر‌های اساسی در انتخاب صحیح سیستم برقی عبارتند از:

پارامتر‌های اصلی انتخاب صحیح سیستم برقی :

فرکانس

سطوح ولتاژی

جریان

جریان یا قدرت اتصال کوتاه

پارامتر‌های جانبی:

بررسی فنی

بررسی اقتصادی

بررسی مکانی و فضایی

بررسی از دید مصرف کننده‌ها

۱. فرکانس:

دو سطح فرکانسی ۵۰ هرتز و ۶۰ هرتز در کشور‌های مختلف مورد استفاده قرار میگیرند. در ایران و اروپا فرکانس ۵۰ هرتز و در آمریکا از فرکانس ۶۰ هرتز استفاده میشود. سطح فرکانس در هر کشوری ثابت است (به استثنای برخی از کشور‌ها که از دو فرکانس استفاده میکنند) و جزء ساختار و استاندارد‌های مورد قبول به حساب می‌آید و پارامتری ثابت در هر کشور میباشد و طراحی بر مبنای آن صورت می‌پذیرد.

۲. بررسی سطوح ولتاژی:

ابتدا به معرفی سطوح ولتاژی بر طبق استاندارد IEC می‌پردازیم:

لازم به ذکر است که ولتاژ نامی موثر متناوب در فرکانس‌های ۵۰ و ۶۰ هرتز برای توزیع و انتقال و بهره برداری بیشتر از ۱۰۰ ولت میباشد.

چند تعریف مهم:

ولتاژ نامی (Nominal Voltage): ولتاژ مبدا یا ولتاژی که سیستم تولید کنندهولتاژ بر مبنای آن طراحی شده است.

ولتاژ تامین (Supply Voltage): ولتاژ فاز به فاز یا فاز به نول یا ولتاژی که در ترمینال مصرف کننده میباشد و مصرف کننده از آن میتواند انشعاب بگیرد.

ولتاژ بهره برداری (Utilization Voltage): ولتاژی که در ترمینال مصرف کننده قرار میگیرد.

ولتاژ مجاز (Rated Voltage): ولتاژی که تجهیزات برقی بر مبنای آن ساخته شده اند و تجهیزاتدر محدوده آن میتوانند کار کنند. یا حداکثر ولتاژی که تجهیزات در حالت نرمال میتوانند تحمل نمایند.



۲.۱. ولتاژ بین ۱۰۰ ولت تا ۱۰۰۰ ولت:

جدول زیر ولتاژ در محدوده بین ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ ولت را نشان میدهد:



همانطور که میدانیم فرکانس و سطوح ولتاژی در کشور‌های مختلف متفاوت میباشد وچون فرکانس در کشور ما ۵۰ هرتز میباشد تمرکز مباحث برروی سطوح ولتاژ رایج در این فرکانس میباشند و در صورت لزوم به فرکانس ۶۰ هرتز نیز اشاره خواهیم کرد. سطح ولتاژ رایج کشور ایران در گذشته ۳۸۰/۲۲۰ ولت بوده است که بر طبق توصیه استاندارد IEC به ولتاژ ۴۰۰/۲۳۰ (%۶+ و %۱۰-) ولت ارتقاء پیدا نموده است. همچنین در فرکانس ۵۰ هرتز میتوان از سطح ولتاژ ۶۶۰/۳۸۰ نیز استفاده نمود کهبر طبق توصیه استاندارد IEC به ولتاژ ۶۹۰/۴۰۰ ارتقا پیدا نموده است.

۲.۲. ولتاژ‌های بالاتر از ۱۰۰۰ ولت و مساوی یا کمتر از ۳۵ کیـلو ولت:

جدول زیر ولتاژ در محدوده بین ۱۰۰۰ ولت و کمتر از ۳۵ کیلو ولت را نشان میدهد:



در کشور ایران بر طبق استاندارد IEC از سری اول استفاده میشود. البته طبق توصیه این استاندارد در سطوح ولتاژی توزیع جدید نباید از ولتاژ‌های ۳.۶ و ۷.۲ کیلو ولت استفاده شود.

۳. جریان:

جریان موثری که تجهیزات میتوانند بطور دائم و بدون افزایش دمای تعیین شده در استاندارد تحمل نمایند. مثلا جریان یک ترانسفورماتور ۱۰۰۰ کیلو ولت آمپر در ولتاز ۴۰۰ ولت برابر است با:



۴. جریان اتصال کوتاه:

جریان اتصال کوتاه عبارتست از اتصال دو یا چند هادی با همدیگر که منجر به مسیری با مقاومت بسیار پایین و ایجاد جریان بالا و افزایش حرارت میشود و اختلاف پتانسیل در بین هادی‌ها صفر یا بسیار پایین است. مثلاحداکثر جریان اتصال کوتاه ترانس قبل با امپدانس اتصال کوتاه ۵% برابر است با:


۵. بررسی فنی:

یکی از بحث‌های مهم و اساسی در پروژه‌ها انتخاب سطوح ولتاژ و جریان اتصال کوتاه مناسب میباشد و چگونگی انتخاب بهینه بخصوص در پروژه‌های بزرگ تاثیر بسزایی در هزینه پروژه خواهد داشت. از آنجا که ولتاژ و جریان اتصال کوتاه با یکدیگر رابطه مستقیم دارند یعنی در توان مشابه با افزایش ولتاژ، جریان اتصال کوتاه کاهش پیدا کرده و بالعکس. اما افزایش ولتاژ، افزایش قدرت عایقی سیستم را به همراه خواهد داشت و تمامی تجهیزات باید توانایی تحمل ولتاژ را دارا باشند و لذا از لحاظ ابعادی سیستم حجیم‌تر خواهد شد. از سوی دیگر اگر ولتاژ در مقادیر پایین حفظ شود و توان تولیدی زیاد باشد لذا جریان اتصال کوتاه افزایش پیدا کرده و مشکلات حرارتی در تابلوها، کابلها، کلید‌ها و … نمایان میگردد.