نرم افزار Ducab یک نرم افزار قوی در زمینه محاسبات کابل است و بسیاری از مهندسین در طراحی هایی تاسیساتی از این نرم افزار استفاده می کنند، از مزیت های این نرم افزار می توان محیط کار ساده و آسان و همچنین محاسبه عوامل موثر در انتخاب کابل از جمله طول کابل، افت ولتاژ، جریان نامی، ضریب قدرت ، دمای محیط و ... اشاره کرد
دانلود نرم افزار
ولتاژ نامی
ولتاژ نامی کابل بایستی متناسب با سیستمی که کابل در آن مورد استفاده قرار می گیرد باشد. با توجه به جلد اول و دوم استاندارد کابل های مورد استفاده در شبکه توزیع این ولتاژ بایستی مطابق جدول 2-1 می باشد.
|
U0 کیلو ولت (r.m.s) |
19 |
12 |
35/6 |
6/0 |
|
U0 کیلو ولت (r.m.s) |
33 |
20 |
11 |
1 |
|
Um کیلو ولت |
36 |
24 |
12 |
|
ظرفیت جریان دهی کابل ها
در این قسمت عوامل مؤثر بر جریان دهی کابل ها مورد بررسی قرار گرفته و جداول مربوطه ارائه می گردد.
مهم ترین مرجع به کار رفته در این قسمت ، استاندارد IEC-287 تحت عنوان "محاسبه جریان نامی پیوسته کابل ها در ضریب بار 100 درصد" می باشد که در هر قسمت که به اطلاعات کامل تری نیاز بود ملاک استاندارد فوق می باشد.
تعیین حد مجاز جریان کابل ها به تلفات ایجاد شده در کابل و نحوه انتقال گرمای ایجاد شده به سطح کابل و محیط اطراف بستگی دارد. استاندارد IEC-287 با در نظر گرفتن تلفات ایجاد شده در کابل و مقاومت حرارتی لایه های مختلف کابل و زمین در شرایط مشخص ، حد مجاز جریان را به دست می دهد در این قسمت از جزوه فرض بر این است که مقدار جریان مجاز کابل ها در شرایط مشخص توسط کارخانه سازنده مشخص گردد. (این حد مجاز بایستی در اسناد فنی مناقصه آورده شود) ، در صورتی که اطلاعات مربوطه در دسترس نباشد می توان از جداول پیوست – الف و ب استفاده نمود.
عوامل مؤثر در ظرفیت نامی جریان کابل
عوامل مهم مؤثر در ظرفیت نامی جریان کابل را می توان به گروه های زیر تقسیم نمود:
الف) دما
دما از عوامل مهم تعیین ظرفیت نامی جریان کابل می باشد که شامل دمای محیط ، دمای محل نصب و نیز دمای مجاز برای عایق کابل و ساختار آن می باشد.
ب) طرح کابل
علاوه بر دمای مجاز عایق کابل ، نوع طراحی کابل و لایه های مختلف به کار رفته در آن ، در تعیین جریان مجاز دارای اهمیت می باشند. این لایه ها چگونگی انتقال حرارت از هادی به سطح بیرونی کابل را مشخص می کنند.
پ) شرایط نصب
شرایط نصب از قبیل نصب در هوا ، دفن شده در زمین ، در مجرا ، نوع خاک و ... از عوامل مؤثر بر جریان دهی کابل ها می باشند.
ت) اثرات کابل های مجاور
در صورت همجواری کابل با سایر کابل ها یا لوله ها بایستی ضرایب مناسب برای کاهش جریان مجاز کابل در نظر گرفت.
الف) دما
1- دمای محیط
متوسط دمای محیط برای هر کشور و هر منطقه متفاوت می باشد که به شرایط آب و هوایی منطقه ، شرایط نصب کابل بستگی دارد. در استاندارد IEC-287 دمای محیط اطراف کابل برای چندین کشور آمده است ، در اسن استاندارد برای سایر کشورها به طور تقریبی اعداد جدول 3-1 پیشنهاد شده است.
|
شرایط آب و هوا |
درجه حرارت محیط |
درجه حرارت در عمق یک متری |
||
|
حداقل |
حداکثر |
حداقل |
حداکثر |
|
|
حاره ای |
25 |
55 |
25 |
40 |
|
نیمه حاره ای |
10 |
40 |
15 |
30 |
|
معتدل |
0 |
25 |
10 |
20 |
جدول 3-1 دمای محیط و زمین بر حسب درجه سانتیگراد
مقادیر جدول فوق تقریبی بوده و بایستی به هنگام استفاده از آن دقت کافی به عمل آورد. حدود نامی جریان کابل بایستی برای بن=دترین شرایط در سرتاسر سال محاسبه شود.
حتما تا حدودی راجع به موتورهای براشلس چیزهائی شنیده اید و یا شاید هم تا بحال از آنها استفاده کرده باشید. ولی ممکن است که چیز زیادی راجع به آنها و طرز کارشان ندانید. حتما مکررا شنیده اید که موتورهای براشلس بسیار بهتر از موتورهای معمولی هستند ولی شاید ندانید که چه برتری ممکن است در این موتورها باشد. شاید متعجب باشید که چرا نمیتوانید از همان کنترلر سرعت موتور معمولی تان بر روی موتور براشلس استفاده کنید. و یا شاید این سوال برایتان مطرح باشد که چرا موتورهای براشلس بجای دو سیم سه تا دارند؟ فرق بین یک موتور Inrunner با یک موتور Outrunner در چیست؟ کدامیک برای مدل من مناسب تر است
موتورهای برس دار(معمولی) در مقایسه با موتورهای بدون برس (براشلس)
موتورهای معمولی عموما از اجزای زیر تشکیل میشوند:قسمت متحرک یا آرمیچر: که از یک سیم پیچ تشکیل شده است که بر روی یک محور فولادی میچرخد و در انتهای آن یک قسمت برای اتصال برسها قرار دارد که برق از طریق برسها به این قسمت رسیده و وارد سیم پیچها میشود. قسمت ثابت : که از دو آهنربای دائمی با قطبیت مخالف تشکیل شده است برسها: که با اتصال بصورت تماسی با انتهای آرمیچر، برق را به آن منتقل میکنند.برای راه اندازی این موتورها، کافیست که برق را به برسها وصل کنیم. برق از طریق تماس برس با آرمیچر وارد سیم پیچ آن میشود. سیم پیچها دارای چند قطب هستند و برسها طوری با آرمیچر تماس پیدا میکنند که در هر لحظه برق وارد یکی از قطبهای سیم پیچ شده و یک آهنریای الکتریکی موقتی ایجاد میکند. این آهنربا توسط یکی از آهنرباهای دائمی جذب شده و توسط دیگری دفع میشود. در این لعظه قطبیت سیم پیچ عوض شده و یک قطب دیگر مقابل آهنرباها قرار میگیرد و این کار باعث چرخش آرمیچر بطور دائم تا زمانی که جریان برق برقرار است میگردد.
مقدمه
توسعه روز افزون سیستم های توزیع انرژی
الکتریکی و همچنین افزایش به هم پیوستگی درشبکه های قدرت به دلیل نیاز به
بالا بودن ظرفیت آنها منجر به افزایش سطح اتصال کوتاه و جریانهای خطای
بزرگتر و در نتیجه ازدیاد گرمای حاصله ناشی از عبور جریان القایی زیاد در
ژنراتورها ، ترانسفورماتورها و سایر تجهیزات و همچنین کاهش قابلیت اطمینان
شبکه می شود. با وجود رعایت تمامی موارد مربوط به ایمنی سیستم قدرت ، وقوع
اتصال کوتاه در شبکه های قدرت امری اجتناب ناپذیر می باشد. در زمان اتصال
کوتاه صرف نظر از آسیبی که به خاطر بروز قوس الکتریکی به نقطه اتصال کوتاه
وارد میشود، جریانهای عظیمی که از ژنراتورها به طرف نقطه عیب جاری می شود
سبب وارد شدن تنش های دینامیکی و حرارتی بالا به تجهیزات سیستم قدرت ازقبیل
خطوط هوایی، کابلها، ترانسفورماتورها و کلیدهای قدرت می شود. عبور چنین
جریانی از شبکه نیاز به تجهیزاتی دارد که توانایی تحمل این جریان را داشته
باشند و برای قطع این جریان نیازمند کلیدهایی با قدرت قطع بالا هستیم که
هزینه های سنگینی به سیستم تحمیل می کند.کلیدهای قدرت مورد استفاده در شبکه
برای عملکرد کامل نیازمند زمانی معادل چند سیکل(چند میلی ثانیه) می
باشد. عبور مقادیر بزرگ جریان از خطوط و تجهیزات سیستم قدرت در همین چند
سیکل می تواند موجب تخریب جدی تجهیزات شود زیرا جریان اتصال کوتاه در لحظات
اولیه بویژه در پریود اول موج جریان دارای بیشترین دامنه است و بیشترین
اثرات مخرب ازهمین سیکل های اولیه ناشی می شود. این امر در صورت بالا بودن
جریان های اتصال کوتاه و عبور آن از سطح عایقی کلیدهای قدرت ممکن است موجب
برقراری یک اتصال کوتاه دایمی شود. افزایش سطح اتصال کوتاه در بعضی از
مناطق باعث شده جریان های اتصال کوتاه تا حد مقادیر نامی تجهیزات شبکه
افزایش یابد و یا حتی در بعضی حوزه ها مقادیر نامی تجهیزات جوابگوی نیاز
نباشد و نیاز به تعویض آنها درخواست شود. بنابر این در سالهای اخیر به
تجهیزاتی که توانایی محدود کردن جریان اتصال کوتاه داشته باشند، توجه ویژه
ای شده است. محدود ساز جریان خطا بلافاصله بعد از وقوع خطا در مدار قرار می
گیرد و توانایی دارد تا تمام جریان های اضافی را که بزرگتر از جریان شبکه
باشند با زمان پاسخگویی حداکثر نیم سیکل محدود کند. محدود کننده های جریان
اتصال کوتاه طراحی شده در دهه های اخیر، عناصر سری با تجهیزات شبکه هستند.
این تجهیزات در حالت عادی مقاومت کمی در برابر عبور جریان از خود نشان می
دهند،اما پس از وقوع اتصال کوتاه در لحظات اولیه شروع جریان، مقاومت آنها
یکباره بزرگ شده و از بالا رفتن جریان اتصال کوتاه جلوگیری می کنند. این
تجهیزات پس از هر بار عملکرد باید قابل بازیابی بوده و در حالت مانگار
سیستم باعث ایجاد اضافه ولتاژ و یا تزریق هارمونیک به سیستم نشوند. سیستم
هایی که از محدود کننده های جریان اتصال کوتاه استفاده میکنند دو مزیت
اساسی زیر را دارا می باشند:
1. تجهیزات سیستم قدرت این اجازه را پیدا
می کنند تا در زمان اتصال کوتاه بدون هیچگونه تنش حرارتی و دینامیکی تا
عملکرد کامل کلیدهای قدرت به کار عادی خود ادامه دهند.
2. نیاز به تعویض تجهیزات سیستم قدرت و افزایش مقادیر نامی اتصال کوتاه در آنها مرتفع شود و یا دست کم به آینده موکول شود
بنابراین
صاحبان این شبکه ها این امکان را پیدا می کنند تا از تجهیزاتی با مقادیر
نامی پایین تر استفاده کرده و صرفه جویی بالایی را در هزینه ها داشته
باشند. استفاده از FCL ها حتی در شبکه هایی که نیاز به این تجهیزات وجود
ندارد مزایای زیادی می تواند داشته باشد که در زیر به چند مورد اشاره شده
است:
1. بهبود کیفیت توان با کاهش افت ولتاژ در زمان اتصال کوتاه
2. بهبود پایداری سیستم قدرت
3. کاهش حداکثر گشتاور الکتریکی و مکانیکی ژنراتورها
4. کاهش جریان هجومی ترانسفورماتورها وموتورها
برای
مقابله با افزایش سطح اتصال کوتاه روشهای مختلفی تا به حال پیشنهاد شده
است که اکثر آنها در مرحله آزمایش می باشند و تا به حال کاربرد عملی نداشته
اند به نظر می رسد موثرترین و مفیدترین روشی که تا به حال برای این مشکل
پیشنهاد داده شده است، استفاده از محدود کننده های جریان اتصال کوتاه می
باشد. بنابراین در ادامه با ساختارهای مختلف محدود کننده های جریان اتصال
کوتاه بیشتر آشنا می شویم و در فصل آتی ضمن بیان مطالبی در مورد اتصال
کوتاه، عوامل تولید آن، خسارات ناشی از آن، به بررسی سطح اتصال کوتاه
تجهیزات سیستم قدرت پرداخته و مشارکت انواع ژنراتورها را در تولید پیک
جریان اتصال کوتاه و مقدار نامی آن را بررسی نموده و سپس روشهای مقابله با
افزایش سطح اتصال کوتاه را مورد بررسی قرار می دهیم و در این اثنا به
FCLها اشاره نموده و مختصری در مورد تاریخچه آنها صحبت خواهیم کرد. از آنجا
که یکی از FCLها از نوع ابر رساناها میباشد لذا به ابررساناها اشاره کرده و
از آنجا که انواع مهم تمرکز پژوهش جاری بیشتر روی این نوع از محدود کننده
هااست به بررس اجمالی ابررساناها پرداخته و تاریخچه آنها را بیان می کنیم
کاربردهای مختلف آنها را در بخشهای مختلف سیستم قدرت مورد ارزیابی قرار
داده و سپس مزایای استفاده از محدود کنندههای ابر رسانا را بیان خواهیم
کرد. در فصل سوم ساختارهای مختلف FCL ها را می شناسیم و مدارات الکتریکی
و نحوه عملکرد آنها را تشریح و معرفی می کنیم تا اینکه در پایان این فصل
محدودکننده های نوع ابر رسانا همچنین نوع غیر ابر رسانای راکتور DC را
معرفی میکنیم تا اینکه در فصل چهارم به آنالیز شبیه سازی ساختار سه فاز
محدود کننده های نوع فوق هادی و غیر فوق هادی پرداخته و آنها را در حالت
کار عادی شبکه، در هنگام بروز اتصال کوتاه، و پس از رفع اتصال کوتاه مورد
بررسی قرار می دهیم و با معرفی یک ساختار تکمیل شده به یک نتیجه مطلوب از
بحث جاری خواهیم رسید.
علاوه بر موارد بالا،این سیستم، برای شرایط ذیل نیز مناسب است :
- در مناطقی که لازم است شرایط زیست محیطی آن دست نخورده باقی بماند و یا اینکه تغییرات بوجود آمده در آن حداقل باشد .
- برای دادن تغییرات در شبکه و یا توسعه آن
- برای خط ورودی و یا خروجی به پست ترانسفورماتور یا ایستگاهها، زیرا که با استفاده از این کابل نیازی به مقره های عایقی نمی باشد .
- از این کابلها که وزن آن ها کم بوده و دارای عایق پلی اتیلن کراس لینک (XLPE )می باشند، در شبکه های هوایی برای ولتاژهای ماکزیمم 12، 24، 36 کیلوولت استفاده می شود .
در
مواردی که استفاده از خطوط با هادیهای لخت منجر به بروز حوادث گذرا می شود
و یا اینکه رعایت حریم و سایر نکات فنی و ایمنی شبکه برق مقدور نیست
استفاده از کابلهای خود نگهدار هوایی راه حل منطقی است . از عمده ترین این
موارد می توان به مسیرهایی اشاره نمود که دارای عرض کم بوده و یا در آنها
موانعی از قبیل ردیف درختان وجود دارد .
همانطور که می دانیم کابلهای
خود نگهدار دارای هادی آلومینیومی و عایق پلی اتیلن کراس لینک می باشند و
برای نصب این کابلها برروی پایه ها نیاز به یک سیم نگهدارنده (massenger )
می باشد که جنس این سیم برای کابلهای kv 20
از فولاد و برای کابلهای فشار ضعیف از آلیاژ آلومینیوم می باشد . در کابل
خود نگهدار فشار ضعیف از سیم نگهدارنده بعنوان سیم نول نیز استفاده
خواهد شد .
لاین تراپ یا تله موج : امروزه یکی از اجزای اصلی در هر پست فشار قوی سیستم ارتباطی PLC است .از این وسیله برای ارتباط صوتی ( بیشتر ) استفاده میشود و در کاری حساس تر جهت انتقال داده های هر پست و سیستم های حفاظتی نیز استفاده مینمایند .
خطوط فشار قوی بعنوان سیم های ارتباطی بین دو نقطه در ارتباط ها نقش دارند ، برای در خدمت گرفتن از این کابلهای ولتاژ بالا و فرکانس 50 هرتز برق ( در ایران) احتیاج به لوازمی است که بتواند اطلاعات و صوت و تصویر را با فرکانسی مشخص ( عموما بین 300 تا 2000 هرتز ) بروی سیستم انتقال انرژی منتقل نماید . این وسیله بطور عموم به تله موج شناخته میشود که شامل اجزایی است و تنظیمات خاص خود در ولتاژ های مختلف را دارد که در این مقوله با این تجهیز بیشتر آشنا میشویم.
مترجم: مهندس رضا حاجی زاد
ترانسفورماتورها ،با اندازه و پیکربندی های متفاوتی که دارند، قلب سیستمهای قدرت هستند. به عنوان یک جزء حیاتی و گران قیمت سیستمهای قدرت، ترانسفورماتورها نقش مهمی را در تحویل قدرت بازی می کنند ویکپارچگی سیستم های قدرت بستگی به آنها دارد. به هرحال، ترانسفورماتورها محدودیتهایی دارند که رفتن به فراسوی آنها می تواند سبب از بین رفتن ترانسفورماتور یا کاهش عمر آن شود. اگر ترانسفورماتور دچار اشکال شود موقعیت سیستم وتجهیزات آن می توانند به خطر بیافتند، علاوه بر اینکه قطع سرویس برای مشتری نمی تواند تحمل پذیر باشد. از آنجایی که تعمیر و جایگزینی ترانسفورماتور ها معمولا خیلی طول می کشد، بنابراین محدود کردن خطا در آنها می تواند بهترین روش برای جلوگیری از صدمه دیدن ترانسفورماتورمی باشد.
تاثیر اقتصادی یک ترانسفورماتور معیوب
1- تاثیر مستقیم اقتصادی تعمیر یا جایگزین کردن ترانسفورماتور می باشد.
2- تاثیر غیرمستقیم اقتصادی از دست دادن محصول می باشد.
شرایط عملکرد خطا همانند اضافه بار ترانسفورماتور،
خطاها وغیره ، غالبا سبب معیوب شدن ترانسفورماتور می شوند و احتیاج به حفاظت
ترانسفوماتور مانند حفاظت تحریک و حفاظت حرارتی را افزایش می دهد. افزایش شرایط
غیرعادی که عبارتند از خطاها واضافه بارها ،که در یک ترانسفورماتور در حال کار
کردن اتفاق می افتند، می توانند عمرمفید یک ترانسفورماتور را کاهش دهند. باید حفاظت
مناسبی برای جداکردن سریع ترانسفوماتور از شبکه تحت چنین شرایطی فراهم باشد.
کاربرد این نوع از حفاظت باید مدت زمان قطع را هنگامی که درترانسفورماتور خطایی
ایجاد می شود کاهش دهد تا ریسک حوادث فاجعه بار و هزینه تعمیرات کاهش یابد.
به مدت بیش از نیم قرن کلیدهای فشار قوی SF6 در تولید، انتقال و توزیع انرژی الکتریکی حرف اول را می زدند. خصوصیات عایقی خوب گاز SF6، به همراه خنثی بودن آن از نظر شیمیایی و توانایی خوبش در خاموش کردن جرقه سبب شد تا این گاز در گستره ی وسیعی از کلیدهای قدرت فشار ضعیف، متوسط و قوی بکارگرفته شود.
با تمام این مزایا گاز SF6 به عنوان یک تهدید زیست محیطی محسوب می شود و رها شدن آن در جو زمین می تواند سبب گرم شدن زمین به خاطر اثرگلخانه ای شود. از همین رو، با توجه رسانه های جمعی و جمعیتهای حفاظت از محیط زیست به قدرت آلایندگی این گاز، سازندگان کلیدهای قدرت به صرافت افتاده اند تا جایگزینی برای SF6 پیدا کنند.
شرکت ای.بی.بی به عنوان یکی از پیشروترین شرکتها در زمینه ی ساخت تجهیزات برق قدرت تصمیم گرفته است تا گاز CO2 را جایگزین گاز SF6 در کلیدهای قدرت کند. هرچند که گاز CO2 از نظر عایقی و خاموش کردن جرقه توانایی گاز SF6 را ندارد اما از نظر تأثیر آن بر حجم گازهای گلخانه ای از برتری آشکاری بر گاز SF6 برخوردار است.
دژنکتورهای ساخته شده بر اساس گاز CO2 از نظر اساس کارکرد تفاوت عمده ای با دژنکتورهای SF6 ندارند و در نتیجه شرکت ای.بی.بی توانسته است در اواخر سال 2012 اولین دژنکتور CO2 خود را برای کار در شبکه ی 72.5 کیلوولت در نمایشگاه گولدکوست استرالیا رونمایی کند. مسئولان ای.بی.بی دژنکتورهای جدیدشان را نقطه ی عطفی در ساخت کلیدهای فشار قوی محسوب می کنند.
گاهی وقتها پیشرفتهای فنی نه در یک حوزه جدید بلکه برای بهبود تکنولوژی هایی است که در دسترس می باشند. اگرچه جریان های مستقیم و متناوب مانند دو تکنولوژی رقیب آغاز به کار کردند، اما آنها واقعا مکمل هم هستند و این متأسفانه واقعیتی است که از چشم بسیاری به دور مانده است.
به صورت عجیبی داستان این دو در هنگام شروع گسترش صنعت برق شبیه قسمتهایی از فیلم هری پاتر است. یک نبرد حماسی بین دو جادو برای افزایش حوزه نفوذشان وجود داشت؛ جادوی منلوپارک ( جریان مستقیم توماس ادیسون) و جادوی غرب (جریان متناوب نیکلا تسلا). تضادها به جایی رسید که حتی ادیسون یک فیل را به برق متصل کرد تا خطرناک بودن جریان متناوب را نسبت به جریان مستقیم ثابت کند. نتیجه، بکارگیری صندلی الکتریکی برای مجازات محکومین به اعدام بود.
به صورت عادی، سیم پیچهای روتور سیم پیچی شده یک موتور القایی پس از راه اندازی موتور اتصال کوتاه می شوند. در طی راه اندازی، ممکن است که مقاومتهایی با این سیم پیچ ها سری شوند تا جریان راه اندازی را محدود کنند. اگر سیم پیچ های روتور دو موتور جدا از هم به وسیله یک مقاومت مشترک راه اندازی متصل شوند، هر دو روتور در طی راه اندازی با هم سنکرون خواهند ماند. پس از راه اندازی، روتورها اتصال کوتاه می شوند و گشتاور راه اندازی ناپدید می شود. استفاده از مقاومتهای بالاتر، گشتاور راه اندازی بیشتری را برای هر دو موتور ایجاد می کند. اگر مقاومتهای راه اندازی از مدار خارج شوند اما رتورها موازی باشند گشتاوری وجود نخواهد داشت. به هرحال، یک گشتاور سنکرون کننده اساسی وجود خواهد داشت. این سیستم یک سینکرو را می سازد که به خاطر خاصیت "خود سنکرونی" آن معروف است.
راه اندازی دو موتور القایی با استفاده از مقاومتهای راه اندازی مشترک
روتورها ممکن است در وضعیت ساکن باشند. اگر یکی از روتورها بچرخد محور روتور دیگر نیز به همان اندازه خواهد چرخید. اگر نیروی مقاومی به یکی از دو روتور اعمال شود این نیرو در هنگام گردش محور روتور دیگر حس خواهدشد. در حالی که سینکروهایی با توان چند کیلووات ساخته شده اند اما سینکرو بیشتر در توانهای پایین و به مقاصد کنترلی ساخته می شود.
