وبلاگ

امروزه به­ دلیل وابستگی شدید به انرژی الکتریکی، نقش حیاتی این انرژی در زندگی بر کسی پوشیده نیست. سیستم های توزیع که آخرین بخش از زنجیره برق رسانی به مصرف­کنند­گان این انرژی هستند، نقش اساسی را در فراهم نمودن یک سرویس مناسب، مطمئن و با کیفیت بازی می­ کنند. در این بخش، به ­دلیل اهمیت ذکر شده، ساختار یک سیستم قدرت را با تکیه بر بخش توزیع انرژی الکتریکی ارائه خواهیم نمود.
2-1- ساختار سیستم های قدرت
اهمیت انرژی الکتریکی در زندگی جوامع امروزی بر کسی پوشیده نیست. بدلیل سادگی تبدیل به سایر انواع انرژی، سهولت انتقال، کنترل آسان و ملاحظات زیست محیطی، انرژی الکتریکی بیش از سایر انواع انرژی کاربرد پیدا کرده است. هدف اصلی یک سیستم قدرت عبارت است از تأمین انرژی الکتریکی مورد نیاز مشترکان با کمترین قیمت و بهترین کیفیت ممکن. در شرایط حاضر انرژی الکتریکی عمدتاً در در    نیروگاه­های حرارتی اعم از بخاری و یا گازی، و همچنین نیروگاه­های آبی و اتمی که معمولاً در فواصل زیادی از مراکز مصرف واقع شده اند، تولید می­ شود. انتخاب محل نیروگاه­ها با توجه به ملاحظات زیست محیطی، در دسترس بودن سوخت و معمولاً آب زیاد، نزدیکی به مراکز مصرف و عوامل متعدد دیگر عموماً به­نحوی صورت می­گیرد که هزینه احداث و بهره ­برداری با توجه به تمام عوامل، حداقل شود. انرژی تولید شده برای کاهش تلفات، با ولتاژهای بسیار بالا و توسط خطوط انتقال به نزدیکی مراکز مصرف منتقل      می­گردد و پس از کاهش ولتاژ توسط شبکه توزیع به­دست مصرف­ کنندگان می­رسد. لذا صنعت برق همواره با سه فعالیت اصلی تولید، انتقال و توزیع همراه بوده است و اغلب مؤسساتی که در زمینه انرژی فعالیت دارند، یکی از فعالیت­های سه­گانه فوق را در یک منطقه خاص جغرافیایی پوشش می­دهند[1].
همانطور که پیشتر نیز گفته شد، مراکز تولید معمولاً بسیار دور از شهر­ها احداث می­شوند و دلیل این موضوع می ­تواند برای واحد­های آبی دوری رودخانه ­های بزرگ از شهر­ها و برای نیروگاه­های اتمی و فسیلی ملاحظات ایمنی و زیست محیطی باشد. بنابراین، ضروری به ­نظر می­رسد که برای انتقال انرژی این نیروگاه­ها به مراکز مصرف، سیستم مناسب انتقال انرژی در دسترس باشد. برای انتقال مقادیر بزرگ انرژی در مسافت­های طولانی، به سیستم با ولتاژ بسیار بالا که گاهی از آن به سیستم انتقال اصلی نام برده می­ شود، نیاز است. این سیستم­ ها با ولتاژ­های بالای 300 کیلو ولت، معمولاً 400 یا 500 و یا 765 کیلو ولت کار می­ کنند. معمولاً تعاریف زیر برای سطوح مختلف ولتاژ بکار می­رود. ولتاژ ضعیف یا پایین (LV) به کمتر از یک کیلو ولت اطلاق می­ شود. ولتاژ متوسط (MV) ولتاژهای بین یک تا 36 کیلو ولت را پوشش می­دهد و بویژه در در شبکه­ های توزیع بکار می­رود و ولتاژ بالا (HV) برای ولتاژهای بالای 36 کیلو ولت استفاده می­ شود. البته در هر سیستم انرژی الکتریکی مفاهیم ولتاژ ضعیف، متوسط و بالا، نسبی بوده و الزاماً با آنچه در سیستم دیگری بکار می­رود تطابق کامل ندارد. از ولتاژ بسیار

 بالا(EHV) معمولاً برای تأکید روی ولتاژهای بالای 300 کیلوولت استفاده می­ شود. شبکه­ های انتقال معمولاً بهم پیوسته بوده و برای شبکه­ های پیچیده حتی اشکالات و خطاهای همزمان ممکن است موجب قطع مصرف­ کنندگان نشود. در سطح پایین­تر شبکه انتقال، دو یا سه سطح ولتاژ توزیع برای تأمین بار و شرایط مورد نیاز مشترکان مختلف وجود دارد. در حالت کلی شبکه­ های ولتاژ متوسط و پایین به­ صورت شعاعی طراحی و بهره ­برداری می­شوند. شکل(1-1)، سلسله مراتب ارسال انرژی الکتریکی از نقاط تولید به مصرف را نشان می­ دهد[8].

3-1- آشنایی با شبکه های توزیع
وظیفه یک شبکه توزیع حمل انرژی الکتریکی از پست­های انتقال، فوق توزیع و یا نیروگاه­های کوچک به تک­تک مشترکین و تغییر سطح ولتاژ بسته به مورد و بر اساس ضرورت­ها می­باشد. در شکل (1-2) ارتباط شبکه­ های مختلف بصورت شماتیک نشان داده شده و سطوح ولتاژ مورد استفاده در این شبکه ­ها از ولتاژ ضعیف LV، تا ولتاژ متوسط MV،  ولتاژ بالا HV، و سرانجام ولتاژ بسیار بالا EHV، ارائه گردیده است.
4-1- انواع شبکه های توزیع
بسته به سطح ولتاژ سیستم، شرایط جغرافیایی و تمرکز و یا عدم تمرکز بار مصرفی، از انواع شبکه ­های توزیع می­توان برای تأمین نیاز­های مشترکین استفاده نمود. دسته بندی شبکه ­ها به­ صورت زیر است[1]:
– شبکه­ های شعاعی ساده: این شبکه فقط از یک فیدر خروجی پست فوق توزیع تغذیه می­شوند و به هر شین فقط یک خط ورودی و یک خط خروجی می ­تواند متصل شود.
– شبکه شعاعی مرکب: این شبکه­ ها نیز فقط از یک فیدر خروجی پست تغذیه می­شوند، ولی به برخی از شین ها بیش از یک خط خروجی متصل می­باشد.
شبکه ­های شعاعی ساده و ارزان می­باشند. ارزانی این شبکه ­ها به ­دلیل کم بودن تعداد تجهیزات از یک سو و پایین بودن نسبی توان اتصال کوتاه و در نتیجه ساده و ارزان بودن تجهیزات از سوی دیگر است.
– شبکه­ های حلقوی با تغذیه از یک سو: این شبکه نیز مانند شبکه شعاعی فقط از یک فیدر خروجی پست فوق توزیع تغذیه می­ شود، ولی هر یک از پست­ها از دو سو به این فیدر متصل اند. معمولاً در شبکه ­های حلقوی از یک کلید که در شرایط عادی باز است، استفاده می­ شود و بهره ­برداری از شبکه به­ صورت شعاعی انجام می­ شود.
– شبکه­ های حلقوی با تغذیه از دو سو: در این مدل شبکه توسط دو پست توزیع امکان تغذیه دارد که در حالت عادی با وجود کلید­ها، بهره برداری شبکه بصورت شعاعی صورت می­گیرد. ازآنجا که احتمال بی­برقی همزمان دو پست بسیار کم است، این شبکه از قابلیت اطمینان بسیار بالایی برخوردار است.
– شبکه غربالی: در این شبکه هر یک از پست­های توزیع به چندین پست توزیع دیگر مرتبط اند. تغذیه شبکه می ­تواند از یک فیدر خروجی پست فوق توزیع و یا از چندین پست فوق توزیع مجاور و یا تعدادی از فیدر­های خروجی یک پست فوق توزیع صورت گیرد.
از جنبه نظری ساختار سیستم فوق توزیع می ­تواند از شبکه­ های شعاعی ساده گرفته تا شبکه­ های بهم پیوسته پیچیده تغییر کند، اما در اکثر آرایش­های شعاعی فیدر­های فشار متوسط، از پست اصلی تا مصرف کنندگان بصورت شعاعی بهره ­برداری می­ شود. اساساً بروز خاموشی در فیدرهای فشار متوسط مسئله ساز بوده و بروز خطا روی هر یک از قسمت ­های فیدر، منجر به قطع کلید قدرت ابتدای فیدر و خاموشی شمار زیادی از مشترکان می­انجامد. آرایش شعاعی رایج، چنین وقفه هایی را اجتناب ناپذیر می­سازد.
برای انتقال انرژی در شبکه ­های فشار متوسط از خطوط هوایی و یا زمینی استفاده می­ شود که استفاده از فیدرهای هوایی در خارج از شهر­ها بیشتر رایج می­باشد. در این فیدرها از کلیدهایی بنام سکسیونر جهت تقسیم فیدر به چند بخش استفاده می­ شود که در حالت عادی بسته می­باشند. علت اصلی استفاده از این کلید­ها این است که در هنگام وقوع خطا روی قسمتی از فیدر بتوان بخش معیوب را از دیگر بخش­ها جدا نمود و سایر بخش­های فیدر را برقدار کرد. در صورتی­که شبکه مجهز به خطوط مانور در مواقع اضطراری باشد، کلید­های دیگری نیز روی فیدر نصب و استفاده می شوند. این کلیدها که از آنها به کلید­های مانور می­توان نام برد، توانایی وصل دو فیدر به هم را دارا هستند که در حالت کار عادی این کلید­ها بصورت باز عمل   می­ کنند. کاربرد این کلید­ها در شبکه های حلقوی قابل توجه است. در هنگام بروز خطا در سیستم ابتدا بخش آسیب دیده توسط سکسیونر­ها از سیستم جدا شده و توسط خطوط و کلید­های مانور تغذیه بار­های قطع شده را از طریق خطوط مانور امکان­ پذیر می­گردانند. شکل زیر شمای سیستم فوق توزیع و توزیع را نشان می­دهد.
در این مدل نقطه تزریق توان فقط از طریق سیستم انتقال یا ولتاژ بالا انجام می­گردد. از طرفی در صورت امکان نصب منابع تولید پراکنده[1] (DG) در شینه­های فوق توزیع و توزیع، نقاط مصرف و تولید به هم نزدیکتر شده و از دیگر سو امکان تأمین بار با قابلیت اطمینان بالاتر فراهم می­ شود. شکل زیر شمای سیستم را در این حالت نشان می دهد.
البته در حضور منابع DG، بهره ­برداری از این منابع می تواند به­صورت مجزا و ایزوله از شبکه صورت گیرد، که از این نحوه عملکرد، عملکرد جزیره­ای نام برده می­ شود.

1. Distributed Generation