فهرست مطالب

عنوان صفحه

مقدمه آ

تاريخچه صنعت برق 1

هيتر 2

بويلر 3

توربين 7

ژنراتور 9

ترانسفورماتور 14

پست هاي فشار قوي 18

كليدهاي قدرت 19

پست هاي برق قدرت 22

پست 25

اجزاي تشكيل دهنده پست ها 32

خصوصيات برقگير 34

ترانسفورماتور 40

استقامت الكتريكي روغن 41

ترانسفورماتورهاي جريان و ولتاژ 44

ترانسفورماتورهاي تغذيه داخلي 46

سكسيونر قيچي اي 47

نكاتي در مورد نصب پايه ها و ترانس 50

تعويض پايه فيوز سوخته 52

چند نكته اي در مورد آزمايش اتصالات ايمني ترانس 53

كنتاكتور 54

STOP & START 59

چراغ هاي سيگنال 59

 

تاريخچه صنعت برق :

صنعت برق در ايران از سال 1283 شمسي با بهره‌برداري از يك ديزل ژنراتور 400 كيلو واتي كه توسط يكي از تجار ايراني بنام حاج حسين‌ امين‌الضرب تهيه و در خيابان چراغ‌برق تهران (امير كبير) فعلي گرديده بود آغاز مي شود.

اين موسسه بنام دايره روشنايي تهران بود و زير نظر بلديه اداره مي‌شد. اين كارخانه روشنايي چند خيابان عمده تهران را تامين مي‌كرد، خانه‌ها برق نداشته و تنها به دكانهاي واقع در محله‌ها برق داده مي‌شد و روشنايي آن از ساعت 7 الي 12 بود و بهاي برق هم براساس لامپي يك ريال هر شب جمع‌آوري مي‌شد. از سال 1311 اولين كارخانه برق دولتي به ظرفيت 6400 كيلووات در تهران نصب گرديد، ولي مردم از گرفتن امتياز خودداري مي‌كردند و به‌ همين دليل براي پيشرفت كارها براي كساني كه انشعاب برق مي‌گرفتند يك كنتور مجاني به عنوان جايزه در نظر گرفته مي‌شد. چند سال بعد وضع تغيير كرد و كار به جايي رسيد كه انشعاب برق سرقفلي پيدا كرد.

 

 

 

هيتر :

گرمكن يا هيتر دستگاههايي هستند كه توسط آن آب ورودي به بويلر را گرم مي‌كنند تا درجه حرارت آب بالا رود تا به تجهيزات و لوله‌هاي بويلر آسيب نرسد، اين عمل توسط هيترها انجام مي‌شود، هيترها به دو صورت وجود دارند :

1ـ هيترهاي باز

2ـ هيترهاي بسته

هيترهاي باز : هيترهايي هستند كه حرارت را مستقيم به آب منتقل مي‌كنند.

هيترهاي بسته : هيترهايي هستند كه حرارت را از طريق لوله‌ها و محيط به آب منتقل مي‌كنند.

به هيترهايي كه قبل از پمپ تغذيه قرار مي‌گيرند هيترهاي فشار ضعيف گفته مي‌شود و به هيترهايي كه بعد از پمپ تغذيه قرار مي‌گيرند هيترهاي فشارقوي گفته مي‌شود.

سوپر هيتر : بخاري كه از درام خارج مي‌شود داراي قطره‌هاي آب مي‌باشد كه باعث مي‌شود پره‌هاي توربين آسيب ببينند و خوردگي و پوسيدگي در پره‌ها ظاهر شود براي اينكه بخار به توربين آسيب نرساند بايد قبل از برخورد به پره‌هاي توربين به بخار خشك تبديل شود، اين عمل (خشك كردن) توسط سوپر هيتر انجام مي‌شود.

فرق هيتر و سوپر هيتر اين است كه : هيتر باعث مي‌شود كه درجه حرارت آب ورودي به بويلر زياد شود ولي سوپر هيتر باعث مي‌شود بخار ورودي به توربي به بخار خشك تبديل شود.

بـويـلـر :

آب پس از خروج از پمپ تغذيه (Feed Pump ) و شير يكطرفه وارد اكونومايزر مي‌شود كه اولين قسمت ديگ بخار مي‌باشد، كه حاوي تعدادي لوله موازي است كه در آخرين مرحله دود خروجي از بويلر لوله‌هاي اكونومايزر قرار دارند داخل اين لوله‌ها آب تغذيه ورودي به بويلر جريان دارد اين آبها مادامي كه لوله‌هاي اكونومايزر را طي مي‌كنند حرارت دود را جذب نموده و سپس به درام هدايت مي‌گردند. بنابراين اكونومايزر سبب مي‌گردد كه راندمان بالا برود.

آب در درام با آبهاي داخل آن مخلوط شده و سپس از طريق لوله‌هاي پائين آورنده به لوله‌هاي ديواره‌اي و محوطه احتراق وارد مي‌شود، همانطور كه از نام محوطه احتراق پيداست، فضايي است كه عمل احتراق در آن صورت مي‌گيرد. اطراف اين محوطه تعداد زيادي لوله‌هاي موازي نزديك به هم كه به لوله‌هاي ديواره‌اي موسوم هستند پوشيده شده است. بخشي از حرارت حاصل از احتراق از طريق تشعشع و جابجايي به اين لوله‌ها منتقل مي‌گردد، اينها نيز حرارت را به آب داخل خود منتقل مي‌نمايند. بنابراين در كوره هر سه نوع انتقال حرارت با يكديگر انجام مي‌گيرد. حاصل اين تبادل حرارت جذب حرارت توسط آب داخل لوله‌ها و تبديل آن به بخار است. به عبارت ديگر كليه بخاري توليدي ديگ در اين لوله‌ها ايجاد مي‌شود، از طرف ديگر جذب حرارت توسط لوله‌هاي ديواره‌اي باعث خنك شدن فضاي اطراف كوره مي‌شود و لذا شكلي از نظر عايقكاري ديواره‌هاي اطراف محفظه احتراق پيش نخواهد آمد پس مي‌توان گفت كه لوله‌هاي ديواره‌اي همانطور كه از نامشان پيداست ديواره كوره را تشكيل مي‌دهند.

حركت جريان آب در داخل لوله‌هاي ديواره‌اي از پائين به بالاست هرچه آب در طول كوره به طرف بالا حركت كند حرارت بيشتري را جذب نموده و در نتيجه بخار بيشتري توليد مي‌گردد. در بويلرهاي گردش طبيعي، اين حركت به صورت طبيعي انجام مي‌گيرد و لذا در خاتمه در لوله‌هاي ديواره‌اي، مخلوطي از آب و بخار خواهد بود كه به محض ورود به درام آب و بخار از يكديگر جدا مي‌شوند. در بويلرهاي گردش اجباري، جريان آب در داخل لوله‌هاي ديواره‌اي به كمك يك پمپ كه در مسير لوله‌هاي پائين آورنده نصب است انجام مي‌گيرد.

در بويلرهاي بونسون نيز اين جريان به كمك پمپ آب تغذيه انجام مي‌گردد و ساختمان اين بويلر به گونه‌اي است كه احتياج به درام نمي‌باشد و بخار تبديل شده مستقيماً به سوپر هيتر مي‌رود.

بطور كلي درام دو وظيفه اصلي را بعهده دارد :

1ـ عمل نمودن به عنوان يك مخزن ذخيره كه جهت ديگ بخار :

درام مي‌تواند با ذخيره آب و يا بخار در خود در شرايط بحراني بهره‌برداري از بويلر مقداري از نيازهاي ضروري آب و يا بخار را تامين نمايد.

2ـ تقسيم آب و بخار :

آب و بخار ايجاد شده در لوله‌هاي ديواره‌اي وارد درام شده و به وسيله تجهيزاتي كه در داخل درام وجود دارد آب و بخار كاملاً از هم جدا شده و به اين ترتيب امكان عبور بخار بدون ذرات آب بطرف سوپر هيتر فراهم مي‌شود.

در درام اعمال ديگري نظير تقسيم يكنواخت آبهاي ورودي از طريق اكونومايزر و يا تزريق محلولهاي شيميايي به بويلر نيز انجام مي‌گيرد. هواي مورد لزوم احتراق توسط فنهاي FD.Fan تامين مي‌شود بنابراين فن با توجه به مكشي كه ايجاد مي‌نمايد هواي محيط را مكيده و در كانالهايي كه در نهايت به محوطه احتراق (مشعلها) ختم مي‌شود به جريان مي‌اندازد. فنها داراي انواع و اقسام مي‌باشند، نظير فنهاي جريان شعاعي و يا فنهاي جريان محوري و يا تركيبي كه در طراحي ديگ بخار با توجه به مقدار هواي لازم و فشار آن و همچنين راندمان مورد نظر يكي از اين انواع انتخاب مي‌گردند.

براي كنترل مقدار هواي ورودي به بويلر و از دريچه‌هاي كنترل هواي استفاده مي‌گردد. غالباً اين دريچه‌ها به صورت اتوماتيك كنترل مي‌گردند، البته طبيعي است كه با دست نيز قابل كنترل هستند در مسير دود نيز چنين دريچه‌هايي وجود دارد كه به صورت باز يا بسته عمل مي‌كنند.

GR.Fan : اين فنها مقداري از گازهاي خروجي از بويلر را پس از اكونومايزر گرفته و مجدداً در كوره بويلر به جريان مي‌‌اندازد اين كار معمولاً جهت كم كردن حرارت دودي كه از دودكش خارج مي‌شود است. اكونومايزر باعث مي‌شود راندمان بالا رود زيرا آب حرارت دود را جذب نموده و در قسمتهاي بعد سوخت كمتري براي بالا بردن درجه حرارت آب لازم است.

آخرين مرحله مسير دود، دودكش است كه گازهاي خروجي از بويلر را به محيط بيرون هدايت مي‌نمايد. طبيعي است ارتفاع دودكش نقش تعيين كننده‌اي در هدايت دود و عدم آلودگي محيط دارد.

سوخت ديگهاي بخار در كشورمان، سوختهاي مايع و گاز تشكيل مي‌دهند كه بيشتر مازوت و گاز طبيعي براي سوخت مشعلهاي محفظه احتراق استفاده مي‌شود. آب ورودي به بويلر بايد دماي آن حداقل 195 باشد تا به لوله‌ها و تجهيزات بويلر آسيب وارد نكند.

تـوربـين :

توربين‌هاي بخار دسته‌اي از توربو ماشينها را تشكيل مي‌دهند كه عامل در آنها بخار آب مي‌باشد توربين بخار براي نخستين بار در پايان قرن گذشته به عنوان ماشين حرارتي بكار گرفته شده و از ان زمان تا كنون پيشرفت‌هاي زيادي در طراحي، ظرفيت، توليد و راندمان انها حاصل شده كه امروزه به صورت گسترده در نيروگاههاي حرارتي و نيز برخي از واحدهاي صنعتي ديگر بكار گرفته مي‌شوند.

بخار سوپر هيتر ورودي به توربين كه حاوي مقدار قابل ملاحظه‌اي انرژي حرارتي است در آنجا به انرژي جنبشي تبديل شده و در نهايت بصورت كار مكانيكي برروي روتور بدل مي‌گردد. مزاياي عمده توربين بخار نسبت به ساير محركهاي مكانيكي سرعت بالا (توربين‌هاي بخار در صورتي كه مستقيماً با ژنراتور كوپل شوند، داراي دور 3000 RPM و در صورتي كه از طريق جعبه دنده به هم مرتبط گردند، دور آنها مي‌تواند بيشتر باشد)، ابعاد كوچك و امكان توليد قدرت بالاي آنها مي‌باشد.

توربين‌هاي ضربه‌اي و عكس‌العملي، اولين مدلهاي توربين بخار بوده كه در آنها بخار در جهت محوري پس از چندي برادران ژونگستروم نخستين توربين بخار شعاعي را كه در آن منبسط مي‌شود، بخار در جهت شعاعي منبسط مي‌گرديد را ابداع نمودند.

توربين‌هاي ژونگستروم فاقد پره‌هاي ثابت هستند و از دودميك متفاوت تشكيل يافته‌اند كه برروي آنها چندين مرحله پره‌هايي در محيط دواير متحدالمركز نصب شده است. در اثر انبساط بخار پره‌ها و نيروي عكس‌العمل ناشي از آن ديسكها در دو جهت مختلف و با سرعتي يكسان شروع به چرخش مي‌كنند، به اين ترتيب هر كدام از آنها مي‌توانند محرك يك ژنراتور باشند.

امروزه اغلب توربين‌هاي بخار داراي چندين مرحله انبساط بخار در پره‌ها هستند كه پره‌هاي اوليه به صورت ضربه‌اي و پس از آن به صورت مخلوطي از ضربه‌اي و عكس‌العملي است.

از نظر تعداد مراحل انبساط بخار، توربين‌ها به سه دسته تقسيم
مي‌شوند :

الف) توربين‌هاي يك مرحله‌اي (HP : فشارقوي).

ب) توربين‌هاي دو مرحله‌اي (HP : فشارقوي و LP : فشار ضعيف).

ج) توربين‌هاي سه مرحله‌اي (HP : فشارقوي، IP : فشار متوسط و LP : فشار ضعيف).

در توربين‌هاي نوع اول : بخار پس از انبساط در انتهاي پوسته وارد كندانسور مي‌شود، در توربين‌هاي نوع اول LP و HP مي‌توان گفت يكپارچه‌اند و در نوع دوم اين عمل در دو پوسته جدا از هم صورت مي‌گيرد و بخار خروجي از پوسته LP وارد كندانسور مي‌گردد، در نوع سوم كه براي واحدهاي با قدرت بالا بود و بخار پس از انبساط در پوسته HP (فشارقوي) به بويلر بازگشته و در لوله‌هاي بار گرمايي مي‌گيرد و پس از آن وارد پوسته IP (فشار متوسط) شده در نهايت بخار از اين پوسته به پوسته LP (فشار ضعيف) فرستاده شده و از آنجا به كندانسور زير مي‌شود. البته توربين‌هاي مدرن امروزي با قدرت 600MW به بالا داراي دو پوسته LP مجزا از هم مي‌باشند.

ژنـراتـور :

جزئي از يك نيروگاه مي‌باشد كه براي تبديل انرژي مكانيكي دوران شناخت ژنراتور به انرژي الكتريكي از آن استفاده مي‌شود.

ژنراتورهاي موجود در نيروگاه بخاري (توربو ژنراتور) از نوع ژنراتور سه فاز سنكرون (همزمان يا دور ثابت) و معمولاً دو قطبه مي‌باشد كه از دو قسمت اساسي روتور و استاتور تشكيل گرديده است. ژنراتورها با قدرت‌هاي بالا اصولاً به صورت دو قطب ساخته مي‌شوند كه براي فركانس 50Hz شبكه با سرعت 3000RPM مي‌گردند ( ) كه در آن n سرعت گردش روتور ژنراتور و f فركانس شبكه و p تعداد جفت قطب مي‌باشد. روتور ژنراتورها به صورت يك تكه فولاد نورد شده ساخته شده شيارهايي در جهت طولي روي آن وجود دارد و در اين شيارها شمش‌هايي قرار داده شده است كه بر اثر عبور جريان مستقيم ازداخل شمش‌ها، روتور به صورت آهنربا در مي‌آيد براي انتقال جريان تحريك به روتور از رينگ‌هاي لغزشي استفاده مي‌شود. در داخل محيط استاتور ژنراتور سه سيم‌پيچ با همديگر 120 مكاني اختلاف فاز دارند پيچيده شده است. بر اثر دوران روتور، فلوي مغناطيسي متغيري سيم‌پيچي‌هاي استاتور را قطع كرده و ولتاژ سه فازي در سيم‌پيچي‌ها استاتور القاء مي‌كنند به طوري كه هر چه مقدار جريان DC عبوري از روتور كم و زياد شود ولتاژ القاء شده در سيم‌پيچ‌ها كم و زياد مي‌شود.

تحريك ژنراتور :

به وجود اوردن ولتاژ تحريك از طريق اتصال به رينگ‌هاي لغزشي روتور ژنراتور توسط جاروبكها به وجود مي‌آيد، روشهاي گوناگوني براي تحريك استاتور وجود دارد كه اجمالاً به چند نوع آن اشاره مي‌كنيم :

1ـ تحريك توسط ژنراتور جريان دائم : در اين روش ژنراتور جريان دائم مستقيماً روي روتور AC نصب گرديده كه با چرخش ژنراتور AC در ژنراتور جريان دائم، ولتاژ مستقيم به وجود آمده روتور توسط جاروبكها به روتور ژنراتور وصل گشته به اين ترتيب جريان تحريك ژنراتور تامين مي‌نمايد.

2ـ تحريك تريستوري : در اين روش از تريستور جهت يكسو كردن ولتاژ متناوب و تبديل آن به ولتاژ مستقيم جهت تامين جريان تحريك استفاده مي‌شود. بديهي است كه ولتاژ متناوب مستقيماً از خروجي ژنراتور توسط ترانسفورماتور تحريك تامين مي‌شود. زاويه آتش تريستورها براي ميزان كردن ولتاژ يكسو شده توسط رگولاتور انجام مي‌شود.

3ـ تحريك ديناميكي : در اين روش از يك موتور آسنكرون جداگانه براي به حركت درآوردن روتور يك ژنراتور جريان مستقيم استفاده مي‌شود، جريان مستقيم توليد شده جريان تحريك ژنراتور را تامين مي‌كند.

4ـ ژنراتور بدون جارو : در اين روش در روي ژنراتور، يك ژنراتور سه فاز با قطب‌هاي خارجي كوپل نموده‌اند. جريان متناوب در سيم‌پيچ روتور اين ژنراتورها توسط ديودهاي سيليسيم كه در روي محور جا داده شده است، با محور با محور روتور به چرخش در‌ مي‌آيد يكسو شده و پس از تبديل به جريان دائم، توسط كابلي كه از داخل محور ژنراتور عبور مي‌كند به سيم‌پيچي تحريك ژنراتور هدايت مي‌گردد لازم به توضيح است روشهاي 1 و 3 و 4را تحريك ديناميكي و روش 1 را تحريك استاتيكي مي‌نامند.

حفاظت ژنراتور :

ژنراتورها مهمترين و با ارزشترين دستگاههاي نيروگاهها مي‌باشند و نقص داخلي آنها علاوه بر زياني كه به خود ژنراتور وارد مي‌كند باعث قطع شدن قسمت زيادي از انرژي نيروگاه مي‌گردد وظيفه دستگاههاي حفاظتي ژنراتور پيدا نمودن خطا در مراحل ابتدائي است و در صورت لزوم قطع ژنراتور از شبكه و برداشتن تحريك مي‌باشد اصولاً خطاهايي كه در ژنراتور اتفاق مي‌افتد يا در اثر كمبود و نقصان ايزولاسيون و عايقبندي قسمتي از سيم‌پيچ ژنراتور و كابلهاي ارتباطي آن است و يا بستگي به عوامل خارجي ديگر دارد، لذا حفاظت ژنراتور به دو دسته تقسيم مي‌شود :

1- حفاظت در مقابل خطاهاي داخلي : اين خطاها ممكن است در سيم‌پيچ استاتور مثل اتصال بين دو فاز و اتصال حلقه و اتصال زمين رخ دهد و يا در روتور مثل اتصال زمين و اتصال حلقه و قطع تحريك اتفاق بيفتد.

2- حفاظت در مقابل خطرات خارجي : اين خطاها ممكن است در شبكه پيش آيد، مانند اتصال كوتاه در شبكه و بار نامتعادل و ازدياد ولتاژ در اثر برداشتن قسمت بزرگي از بار ژنراتور، يا ممكن است در وسيله گرداننده روتور ژنراتور پيش آيد، مثل خراب شدن توربين و قطع بخار وسايل حفاظتي. بايد سريعاً قسمت معيوب و اتصالي شده را پيدا كرده و نه تنها ژنراتور را از شبكه خارج كند بلكه انرژي كه سبب اتصالي و خطا شده است را نيز از بين ببرد و علاوه بر ان تحريك را قطع كند و دستگاه خاموش كننده جرقه را بكار اندازد تا از خسارت به ژنراتور جلوگيري شود.

سنكرونيزم :

ژنراتورها اصولاً به تنهايي كار نمي‌كنند بلكه تعدادي از آنها بطور موازي شبكه فيزيكي را تغذيه مي‌كنند لذا قبل از وصل كردن ژنراتور به ژنراتور ديگر يا شبكه ديگر، بايد شرايط زير برقرار باشد :

1- برابري ولتاژها.

2- برابري فركانسها.

3- برابري فاز اختلاف سطح‌ها.

4- ترتيب صحيح فازها.

همانطور كه قبلاً گفته شد برابر كردن ولتاژ ژنراتور با ولتاژ شبكه توسط تغيير دادن مقدار جريان تحريك ژنراتور عملي است و برابر كردن فركانسها توسط تعداد دور توربين انجام مي‌پذيرد. براي كنترل آن از دو ولت‌متر و فركانس‌متر نشان دهنده استفاده مي‌شود كه اغلب به صورت ولت‌متر و فركانس‌متر دوبل در نيروگاه بكار مي‌رود . جهت رفع اختلاف فاز ولتاژها در نيروگاههاي كوچك از لامپهاي خاموش و يا روشن و نيز در نيروگاههاي مدرن از سنكرون اسكوپ استفاده مي‌شود. اگر ژنراتوري كه بايد با شبكه پارالل شود سريع و يا آهسته‌تر از حد معمول بچرخد عقربه سنكرون اسكوپ به جهت چپ يا راست منحرف مي‌شود كه شرايط مطلوب واقعي وقتي است كه عقربه سنكرون اسكوپ روي صفر بايستد.

ترانسفورماتور :

اصول كار ترانسفورماتور عبارت است از دستگاه الكترو مغناطيسي ساكني كه براي تبديل انرژي الكتريكي جريان متناوبي از يك ولتاژ به ولتاژ ديگر با ثابت ماندن فركانس بكار مي‌رود.

بطور كلي مي‌توان گفت كه در ترانسفورماتور انتقال انرژي الكتريكي از مدار اوليه به ثانويه بواسطه ميدان مغناطيسي هسته انجام مي‌شود با توجه به اينكه مدارهاي اوليه و ثانويه از نظر الكتريكي نسبت به يكديگر عايق مي‌باشند ترانسفورماتورها يكي از عناصر مهم مدارهاي الكتريكي به شمار مي‌آيند كه امكان بوجود آوردن يك سيستم ساده انتقال و توزيع با ولتاژهاي مختلف را فراهم مي‌كنند.

نيروگاهها معمولاً در مجاورت صنايع انرژي (رودخانه‌ها ـ معادن زغال سنگ و نفت و غيره) ساخته مي‌شوند در حالي كه مصرف كننده‌هاي انرژي الكتريكي امكان دارد حدود چند صد كيلومتر با آنها فاصله داشته باشند. توليد كننده و مصرف كننده توسط مدارهاي واحدي بهم‌ديگر مربوط مي‌شوند كه ايجاد سيستم پيچيده توليد ـ انتقال توزيع را مي‌نمايند.

در نيروگاههاي انرژي الكتريكي، بوسيله ژنراتورهايي با ولتاژ نامي كمتر از 20kv توليد مي‌شود. كه براي انتقال اين انرژي الكتريكي به مصرف كننده و جهت افزايش توانايي انتقال انرژي و كم كردن تلفات بايد ولتاژ خطوط انتقال را افزايش داد، علاوه بر ان مصرف كننده‌هاي صنعتي به ولتاژهاي 6kv و 20kv و غيره و مصرف كننده‌هاي خانگي به ولتاژ 220v و موتورها به ولتاژ 380v نياز دارند به اين ترتيب لازم است ولتاژ خط در چند مرحله افزايش پيدا كند كه هر دو عمل توسط ترانسفورماتور انجام مي‌گيرد . ترانسفورماتورهايي كه در شبكه انتقال و توزيع بكار مي‌روند، اغلب داراي قدرت‌هاي تا چند صد مگاوات مي‌باشند، ترانسفورماتورهاي قدرت ناميده مي‌شوند . ترانسفورماتورها همچنين در مدار كنترل و اندازه‌گيري (ترانسفورماتورهاي اندازه‌گيري) و دستگاههاي حرارتي (ترانسفورماتورهاي كوره‌هاي الكتريكي) و جوشكاري و غيره بكار مي‌روند و اغلب آنها به صورت سه فاز مي‌باشند، طرز كار آنها شبيه سه عدد ترانسفورماتور يك فاز مي باشد كه هسته آهني آنها مشترك است.

توانسفورماتورها اصولاً به دو نوع هسته‌اي و جداري (زرهي) ساخته مي‌شوند. در نوع هسته‌اي هر كدام از سيم‌پيچ‌هاي اوليه و ثانويه روي يك بازوي هسته‌ آهني پيچيده شده‌اند. و در نوع جداري سيم‌پيچ‌هاي اوليه و ثانويه روي يك بازوي هسته آهني و به روي همديگر پيچيده مي‌شوند. نوع جداري براي ترانسفورماتورهاي فشار ضعيف و نوع هسته‌اي براي توانسفورماتورهاي فشارقوي با صرفه‌تر مي‌باشد.

مهمترين عيب ترانسفورماتورهاي سه فاز اين است كه اگر سيم‌پيچي يكي از فازهاي آن معيوب شود بايد تمام ترانسفورماتور را از سرويس خارج كرد و تعمير آن گران تمام مي‌شود. در تاسيسات بزرگ صرفه‌نظر از جنبه‌هاي اقتصادي ترجيح مي‌دهند كه چهار دستگاه ترانسفورماتور تك فاز مشابه استفاده كننده كه سه‌تاي آنها در مدار سه فازه بكار رفته چهارمي به عنوان رزرو نگه‌داشته مي‌شود. از اين نوع ترانسفورماتورها در سد شهيد عباس‌پور اهواز بكار برده شده است.

انواع ترانسفورماتورهاي موجود در نيروگاه بخار :

از جمله ترانسفورمتورهاي مهم نيروگاه بخار مي‌توان، ترانس اصلي ( Station Tran )؛ ترانس واحد ( Unit Tran ) ؛ ترانس كمكي ( Station Tran ) ؛ ترانس تحريك ( Exciter Tran ) و ترانس كمكي داخلي ( Internal Auxiliary Tran ) را مي‌توان نام برد.

حفاظت ترانسفورماتور :

ترانسفورماتور كه يكي از مهمترين اجزاء يك نيروگاه مي‌باشد بايد در مقابل كليه خطاهايي كه آن را تهديد مي‌كند حفاظت شود، اين خطاها را مي‌توان به خطاهاي داخلي و خارجي و خطاهاي غيرالكتريكي تقسيم نمود (خطاهاي داخلي ترانسفورماتور مي‌تواند اتصال كوتاه و يا اتصال زمين در داخل ترانسفورماتور باشد كه جهت حفاظت ترانس در مقابل اتصال كوتاه داخلي مي‌توان رله ؛ فيوز ؛ رله جريان زياد زماني و رله ديفرانسيل بكار برد. همچنين براي حفاظت ترانس در مقابل اتصال زمين مي‌توان از رله اتصال زمين استفاده كرد.

خطاهاي خارجي ترانسفورماتور عمدتاً اتصالي شدن در شبكه و اضافه بار و ازدياد ولتاژ در اثر موج سيار ناشي از رعد و برق و يا قطع و وصل كردن كليد مي‌باشد كه اتصالي شدن در شبكه را مي‌توان توسط فيوز با رله جريان زياد يا رله ديستانس سنجيد و فرمان لازم جهت ادامه كار و يا عدم كار ترانسفورماتور را توسط رله‌هاي مذكور صادر نمود. اضافه بار در ترانس توسط دماسنج يا رله جريان زياد قابل اندازه‌گيري و حفاظت است و براي جلوگيري از ورود ولتاژ زياد در اثر امواج سيار به داخل ترانسفورماتور، مي‌توان از برق‌گير استفاده نمود.

خطاهاي غيرالكتريكي عمدتاً كمبود روغن ترانسفورماتور و يا نقص فني در دستگاههاي خنك كننده روغن و يا در تنظيم كننده ولتاژ ترانسفورماتور مي‌باشد.

پست‌هاي فشارقوي :

پست‌هاي فشارقوي براي چهار منظور زير ساخته مي‌شوند :

1ـ پست‌هاي بالا برنده ولتاژ : اين پست‌ها بلافاصله بعد از نيروگاه به منظور بالا بردن ولتاژ توليدي توسط ژنراتورها جهت انتقال نيرويبرق از نيروگاه به محل مصرف ساخته مي‌شود.

2ـ پست‌هاي پائين آورنده ولتاژ : اين پست‌ها معمولاً در قسمت توزيع و جهت پائين آوردن ولتاژ براي مصرف كننده‌ها ساخته مي‌شود.

3ـ كليد خانه : اين پست‌ها فقط به منظور قطع و وصل خطوط مختلف و پارالل كردن خطوط و غيره ساخته مي‌شود.

4- مخلوطي از پست‌هاي بالا برنده ولتاژ و كليد خانه يا پست‌هاي پائين آورنده ولتاژ و كليد خانه.

 

كليدهاي قدرت :

كليدهايي كه در شبكه و در پست‌هاي فشارقوي بكار مي‌روند كليدهاي قدرت نام دارد كه به سه دسته تقسيم مي‌شوند :

1ـ دژنكتورها.

2ـ سكسيونر.

3ـ سكسيونر زمين.

دژنكتورها :

كليدهاي قابل قطع زير بار هستند كه مي‌توان آنها را در زير بار قطع و وصل نمود، مكانيزم عمل اين كليد شبيه كليدهاي معمولي است با اين تفاوت كه در موقع قطع و وصل به علت ولتاژ زياد در دو سر كليد و عبور جريان زياد جرقه شديدي بين دو سر كليد بوجود مي‌آيد و همچنين باعث آتش گرفتن كليد و خورد شدن كنتاكتهاي آن مي‌شود براي خاموش كردن اين جرقه اولين روش، قطع و وصل كنتاكتهاي كليد در يك تانك پر از روغن بوده كه خود باعث حجيم شدن روغن مي‌شود.

در حال حاضر ساخت كليدهاي قدرت پيشرفتهاي زيادي نموده است و بر اين اساس محيط خاموش كننده جرقه به ترتيب زير تقسيم‌بندي مي‌شود :

1- Air Breek C.B : هوا عامل خاموش كردن جرقه مي‌باشد.

2- Oil C.B : روغن عامل خاموش كردن جرقه مي‌باشد.

3- Minimum – Oil C.B : روغن عامل خاموش كردن جرقه مي‌باشد.

4- Air Blast C.B : هواي فشرده عامل خاموش كردن جرقه مي‌باشد.

5- SF6 C.B : گاز هگزافلوئور گوگرد عامل خاموش كردن جرقه مي‌باشد.

6- Vacuam C.B : محيط خلاء عامل خاموش كردن جرقه مي‌باشد.

سكسيونر :

قطع و وصل اين كليدها در حالت بدون بار انجام مي‌پذيرد و تحت بار نبايد آنها را قطع و وصل نمود و بيشتر در دو طرف كليدهاي قدرت قرار مي‌گيرند كه براي تعميرات روي كليدهاي قدرت بايد سكسيونرهاي دو طرف را قطع نمود.

انواع سكسيونر به قرار زير است :

1ـ سكسيونر تيغه‌اي.

2ـ سكسيونر كشوني.

3ـ سكسيونر دوراني.

4ـ سكسيونر قيچي‌اي.

سكسيونر زمين :

جهت اطمينان از بي‌خطر بودن عمليات تعمير و نگهداري روي خطوط و به منظور دفع بارهاي موجود روي اجزاء مختلف برقي از اين كليد استفاده مي‌شود كه ارتباط اين اجزاء را با زمين برقرار مي‌كند. بعد از عمليات تعمير كليد را به حالت اول بايد باز گرداند.

باس بارها :

ارتباط الكتريكي ترانسفورماتورها ـ سكسيونرها و دزنكتورها و غيره را باس بار برقرار مي‌كند، كه به انواع زير تقسيم مي‌شود :

1ـ باس بار ساده.

2ـ باس بار دوبل.

3ـ باس بار كمكي.

4ـ باس بار يك نيم كليدي‌

علاوه بر تجهيزات اساسي كه قبلاً توضيح داده شد لوازم ديگري نيز در پست‌ها وجود دارد كه به اختصار نقش و نحوه عملكرد آنها را توضيح مي‌دهيم :

1- ترانسفورماتورهاي اندازه‌گيري :

1-1- ترانسفورماتور جريان C.T .

1-2- ترانسفورماتورهاي ولتاژ P.T .

1-3- ترانسفورماتورهاي ولتاژ خازني : كه براي ولتاژهاي 230kv و 400kv كاربرد دارد.

2- سيستم مخابراتي خطوط انتقال يا P.L.C : كه از سيمهاي انتقال انرژي مي‌توان جهت انتقال خبر استفاده كرد.

3- برق‌گير : در اثر القاء جريان شديدي كه در مواقع رعد و برق از ابر و زمين صورت مي‌گيرد ولتاژ خطوط انتقال به چندين برابر ولتاژ ولتاژ معمولي مي‌رسد. و علاوه بر آن در مواقع مانور كردن روي سيستم يا به عبارت ديگر قطع و وصل كليدها نيز با اين افزايش ولتاژ مواجه خواهيم بود، اين افزايش ولتاژ براي عايق الكتريكي تجهيزات موجود در پست‌ها خطرناك ات و ممكن است آنها را از بين ببرد از اين رو برق‌گير ورودي به پست استفاده مي‌شود و نصب مي‌گردد.

پست‌هاي برق نيروگاه :

نيروگاه داراي دو پست برق مي‌باشد :

1- پست واحدهاي 1 و 2 و 3 كه پست برق 63kv / 230kv مي‌باشد.

1- پست واحدهاي 4 و 5 كه پست برق كليد خانه مي‌باشد.

ژنراتورهاي واحدهاي 1 و 2 هر كدام ولتاژ 13.8kv با قدرت 37.5mw * 2 توليد مي‌كنند كه توسط ترانسفورماتور 13.8kv / 63kv به ولتاژ 63kv تبديل مي‌شود و به پست ولتاژ63 / 230kv نيروگاه انتقال مي‌يابد و همچنين ولتاژ 230kv به شبكه انتقال مي‌يابد، ژنراتور واحد 3 ، ولتاژ 13.8kv با قدرت 120mw توليد مي‌كند كه توسط ترانسفورماتور 13.8 /63kv به ولتاژ 63kv تبديل مي‌شود كه به پست ولتاژ63 / 230kv نيروگاه انتقال مي‌يابد و به ولتاژ 230kv تبديل مي‌شود و به شبكه انتقال مي‌يابد.

ژنراتورهاي واحد 4 و 5 هر كدام ولتاژ 20kv با قدرت 320mw توليد مي‌كنند و توسط ترانسفورماتور 20/230kv به ولتاژ 230kv تبديل مي‌شود، به پست كليد خانه نيروگاه انتقال مي‌يابد و از آنجا به شبكه برق متصل مي‌شود. به پست‌هاي نيروگاه پست سوئيچ يارد مي‌گويند.

مصرف كننده‌هاي نيروگاه :

مصرف كننده‌هاي نيروگاه به دو دسته تقسيم مي‌شوند :

1- مصرف كننده‌هاي AC .

2- مصرف كننده‌هاي DC .

مصرف كننده‌هاي AC :

عبارتند از پمپ‌ها ـ فن‌ها ـ كمپرسورها و سيستم روشنائي.
موتورها به دو نوع تقسيم مي‌شوند :

1- موتورهايي كه قدرت نامي آنها زياد است و از 100kw به بالا مي‌باشند و با ولتاژ نامي بالا كار مي‌كنند ( 6 kv ) مانند موتورهاي FD Fan و JR Fan و بويلر فيد پمپ‌ها.

2- موتورهايي كه قدرت نامي آنها پائين است و معمولاً با چهارصد ولت كار مي‌كنند مانند پمپ‌هاي روغن خنك‌كننده‌ها و غيره.

مصرف كننده‌هاي DC :

مصرف كننده‌هاي DC دو حالت مي‌باشند :

1ـ حالت عادي.

2ـ حالت اضطراري.

حالت عادي :

عبارتند از مدارات كنترل و فرمان و سيستم كامپيوتر و سيستم آلارم و تلفن و آيفون.

حالت اضطراري :

مانند پمپ‌‌هاي DC توربين و پمپ سيل ژنراتور كه سيستم برق DC آن به اهميت زياد مصرف كننده‌هاي DC شين مربوطه هميشه بايد برقرار باشد، در حالت عادل از شين اضطراري نيروگاه انشعابي گرفته و به ولتاژهاي مورد نياز تبديل مي‌كنند و سپس توسط كتي‌فاير يكسو مي‌شوند.

اگر به عللي شين اضطراري بي‌برق مي‌شود منبع مورد اطمينان ديگر باطري خانه مي‌باشد كه از يكسري باطري اسيدي به صورت سري ـ موازي به هم وصل شده‌اند تشكيل مي‌شود و مستقيماً با شين DC در تماس است؛ طراحي به نحوي است كه كار باطري شارژ را نيز انجام مي‌دهد. باطري خانه تا 2 ساعت برق واحد را مي‌تواند تامين نمايد.

مقدمه

از آنجايي كه براي تاسيس پستهاي انتقال انرژى بودجه عظيمي مصرف و ماهها وقت لازم است تجهيزات و وسايل ان خريداري و تهيه و نصب و راه اندازي كردد لازم است از نگهداري آن نهايت دقت و تلاش به عمل آيد زيرا در جهان امروز خصوصاً در كشورهاي پيش رفته صدمه ديدن تجهيزات و دستگاههاي موجود در پستهاي برق تحت هر عنواني تقريبا موضوعي منسوخ و فراموش شده است .زيرا كه صدمه ديدن تجهيزات و دستگاهاي موجود در پستهاي انتقال انرژي كلا ناشي از چند عامل بوده كه ذيل به اين عوامل اشاره شده است : 1-عوامل خارجي (External) :مانند برخورد صائقه به خطوط انتقال انرژي با تجهيزات موجود . 2-عوامل داخلي (I nternal) : مانند اضافه ولتاز- هاي ناشي از قطع و وصل مدار (Translent Dver Voltage) 3- عوامل جوي : مانند باد –باران –يخ زدگي- سرماي شديد و… 4-عوامل ناشي از بهره برداري غيراصولي : مانند عدم بازديد به موقع و اصولي از تجهيزات در حال كار, عدم توجه به عيوب و اشكالات –بيش آمده و اعمال در –كزارش انها (مخصوصا در مراحل اوليه عيب) ,عدم به كار –كيري مقررات و دستورالعملهاي تدوين شده 5- عوامل مربوط به سرويس و نگهداري صحيح تجهيزات : مانند تاخير در سرويس دستگاهها- عدم استفاده از دستورالعملهاي سازنده و…

پيشرفت تكنولوژي و دانش و تجربه بشري و به كار گيري حفاظت هاي لازم براي طراحي اوليه پست هاي برق سبب شده است كه ديگر عوامل جوي و يا عوامل داخلي و خارجي نتواند موجب صدمه ديدن تجهيزات و دستگاههاي موجوددرا پستها گردد اما عدم بهره برداري و يا سرويس نگهداري صحيح هنوز در بعضي از كشورها و در برخي از بخشهاي كشور ما نيز يكي او عوامل عمده در صدمه ديدن نا هنگام تجهيزات و عدم استفاده كامل از عمرمفيد بسياري از اين دستگاهها (مخصوصاً تجهيزات آسيب پذير در سوئيج پستها) باشد.

بازديدهايي كه توسط كارشناسان مختلف از پستهاي برق بعضي از كشورهاي صنعتي به عمل آمده است نشانگر آن است كه در اكثر اين كشورها , اپراتورهاي پستها از بين افراد با تجربه كه داراي شناخت كافي از تجهيزات –پستها مي باشند . انتخاب مي شوند زيرا كه آنها مي توانند با دانش و تجربه خود و با به كارگيري مقررات و دستورالعملهاي موجود از بسياري از صدمات وارده به تجهيزات جلوگيري و در مواقع اضطراري با تصميم گيري صحيح و به موقع در خروج دستگاههاي معيوب از –خسارت هاي كسترده جلوكيري نمايند.