برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

محاسبات جریان اتصال کوتاه در کابلها

دوستان سلام، افتخار دارم تا محاسبات جریان اتصال کوتاه کابل ها که در طراحی پروژه ها بسیار مورد استفاده قرار میگیرد را ** بزبان ساده ** تقدیم حضورتان نمایم.
همانگونه که استحضار دارید ، جریان اتصال کوتاه که از جریان نامی بسیار بزرگتر است میتواند در هنگام وقوع حادثه سبب تنش در سیستم گردیده و چنانچه محدود نشوند موجبات متلاشی نمودن سیستم گردیده و به تجهیزات الکتریکی خسارات جبران ناپذیری را وارد نمایند و لذا حفاظت از سیستمهای قدرت و از جمله کابلهای تغذیه ( فیدرها ، اینکامرها و ترانسفورماتورهای قدرت ) و باسبارها و.. ، در مقابل این جریانهای بالا، امری ضروری میباشد که در محاسبات طراحی مهندسی حتما میبایست مد نظر قرار گرفته شود.
در طول مدت اشتغال در وزارت نفت همواره جهت طراحی و محاسبات جریان اتصال کوتاه کابلها ، از روش ساده ذیل استفاده کرده که بر گرفته از استانداردهای مهندسی انگلیس میباشد. در این روش سیستم میبایست به طریقی طراحی گردد تا بتواند در صورت وقوع اتصال کوتاه، بمدت یک ثانیه تحمل نموده و در هم متلاشی نگردد.
ماکزیمم سطوح اتصال کوتاه در ولتاژهای مختلف برای یک ثانیه زمان:
1- برای ولتاژ 220/380 ولت 31 MVA
2- برای ولتاژ 3300 ولت 150 MVA
3- برای ولتاژ 11000 ولت 550 MVA
4- برای ولتاژ 33000 ولت700 MVA

انجام محاسبات: با ذکر مثال موضوع به سادگی فرا گرفته میشود: مثال - محاسبه سطح مقطع کابل سه رشته ( 3 CORE ) از جنس مس جهت فیدر 11 کیلو ولت به شرح ذیل است: طبق فرمول داریم:

SHORT CIRCUIT( KA).= (KVA) / (RADICAL 3 * SYS. VOLTAGE )

SHORT CIRCUIT = 550000 / ( 1.73 * 11000)

SHORT CIRCUIT = 28.9 KA

حال به منحنی سطح اتصال کوتاه مربوط به مس ارائه شده مراجعه میکنیم و برای یک ثانیه مشاهده میشود که عدد 28.9 KA بین اعداد 26.6 و 34.9 قرار گرفته است در نتیجه کابل 240 میلیمتر مربع را انتخاب مینماییم و پاسخ میشود کابل سه کر 240 میلیمتر مربع از جنس مس.
و چنانچه بخواهیم همین محاسبات را برای آلومینیم انجام دهیم پاسخ میشود کابل
سه کر 400 میلیمتر مربع از جنس آلومینیم. / موفق باشید.

منبع: صفحه فیس بوک آقای مهندس شمسایی

دوستان عزیز سلام،
یه سوال داشتم ، یه کابل 63کیلوولت داریم با مشخصات :نوع هادی: آلومینیوم،نوع غلاف: فولادی،نوع کابل: XLPE، سطح مقطع 800، طول کابل 2.5 کیلومتر ، لطفا بگید در سطح ولتاژ 63کیلوولت چند آمپر میشه از این کابل جریان گرفت...ممنون....ضمنا اگه ادرسی راجع به بقیه کابلها دارید بدید ....سپاس

جواب:

1- برابر کاتالوگ MV شرکت البرز که مربوط به 5 سال پیش میباشد، این شرکت کابل مورد نظر شما را برای 63 کیلو ولت تا مقطع 630 میلیمتر مربع از نوع آلومینیم میسازد اما متاسفانه برای آن جریان مجازی تعریف ننموده است.
2- شرکت سیمک
و در کاتالوگ 5 سال قبل خود کابل شما را بدون زره فولادی و حداکثر تا مقطع 630 میسازد و جهت اطلاع ، جریان مجاز در زمین تحت دمای 20 درجه سانتی گراد برابر 735 آمپر میباشد.
3- شرکت BICC انگلیس در کاتالوگ 15 سال پیش کابل شما را میسازد اما بجای زره فولادی ، ازCSA SHEATH که مشابه داکت فولادی میباشد استفاده نموده. جریان مجاز کابل مزبور در زمین تحت دمای 15 درجه سانتیگراد برابر 780 و در داکت 730 و در هوا با دمای 25 درجه سانتیگراد 985 آمپر میباشد.
4- ضمنا تا آنجا که بنده اطلاع دارم ، افت ولتاژ فقط در کابلهای با ولتاژ پایین اتفاق میافتد و بنده ندیده ام که شامل کابلهای ولتاژ بالا هم گردد بنابراین در فواصل کوتاه دو و نیم کیلومتری، میتوان از مقاومت خازنی Xc صرفنظر نمود. بعلاوه در ولتاژ های بالا میتوان از طریق تغییرTAPPING در ترانسفورماتور، مشکلات افت ولتاژ احتمالی را بر طرف نمود./ پایدار و سرافراز باشید.


دلایل انتخاب فرکانس 50 و 60 هرتز

 در اوایل پیدایش صنعت تولید برق، ژنراتورها به علت محدودیتهای مكانیكی ونبودن انرژی لازم قادر به تولید انرژی الكتریكی با فركانس بیش از 25 هرتز نبودند. فركانس 25هرتز در آمریكا مورد استفاده قرار می گرفت ، به عنوان مثال در شهر نیویورك كمپانی New haven Haretford برای راه اندازی لوكوموتیو برقی از این فركانس استفاده می كرد وهمچنین در شهر بوستون از فركانس 25هرتز برای انتقال انرژی الكتریكی مورد نیاز خود استفاده می شد.
البته اینگونه نبود كه 25هرتز به عنوان یك فركانس واحد و استاندارد تلقی شود، طوریكه در اروپا فركانسهای 3/2+16 یا 5/12 هرتز نیز استفاده می شد. استفاده از فركانسهای پایین مشكلاتی در سیستم برق آن زمان ایجاد کرد كه یكی از آنها پدیده چشمك زنی در لامپهای روشنایی بود خاموش و روشن شدن متناوب لامپهای روشنایی در فركانسهای پایین كاملا محسوس بود و به علت بالا بودن راكتانس خط ، افت ولتاژ نیز شدیدتر است بنابراین لازم است در این خطوط نسبت به سیستمهای با فركانس پایین تر از هادیهای با سطح مقطع بالاتر استفاده شود كه علاوه بر این استفاده از فركانسهای بالا بر خطوط تلفن نیز تاثیر نامطلوب دارد وباعث ایجاد نویز می گردد.
سازندگان ژنراتورها در اروپا با بررسی همه جوانب فركانسی را با عنوان واحد انتخاب كردند و آن را در تمام اروپا به عنوان بك استاندارد گسترش دادند . این فركانس 50 هرتز می باشد. برای اولین بار در اروپا یک شركت آلمانی از انرژی الكتریكی با فركانس 50هرتز استفاده كرد.
نكته قابل توجه این است كه در ساخت ترانسفورماتورهای قدرت با بالا رفتن فركانس به مواد اولیه كمتری نیاز است وترانسفورماتور كوچكتر ، سبكتر وارزانتر می شود.
برای لامپهایی كه بر اساس تخلیه كار می كتد  40 هرتز می باشد.به همین دلیل مهندسان بر آن شدند تا فركانسهای بالاتری تولید كتد.
در حدود سال 1900 میلادی تكنولوژی ی ساخت توربینهای با سرعت بالا به دست آمد وتولید فركانسهای بالاتر میسر كشت و فركانس جدید، توسط سازندگان ژنراتورها انتخاب ومعرفی شد. از آنجا كه بیشتر خطوط انتقال در اروپا به یكدیگرمتصل بودند ضرورت انتخاب یك فركانس واحد آشكار گردید . فركانسهای بالا نیز مشكلاتی به وجود می آورند، به عنوان مثال تلفات در خطوط انتقال با بالا رفتن فركانس هر دو استاندارد 50و60 هرتز با سیستم انتقال، ژنراتورها و اکثر مصرف كنندكان الكتریكی سازگار هستند. در این فركانسها پدیده چشمك زنی در لامپهای روشنایی محسوس نخواهد بود و از تاثیر خطوط انتقال بر شبكه های مخابراتی می توان صرف نظر نمود. البته ترانسفورماتورهای قدرت با فركانس 60هرتز نسبت به ترانسفورماتورهای 50 هرتز احتیاج به مواد اولیه كمتری دارند و از نظر اقتصادی به صرفه تر می باشند. به همین دلیل شاید بتوان گفت فركانس 60 بهتر از 50 هرتز است


رنگهای استاندارد در صنعت برق بر اساس سطح ولتاژ

مفهوم ضریب بار در شبکه

 یكی از شاخصه های مهم در تشخیص چگونگی الگوی مصرف و در نتیجه چگونگی وضعیت بهره مندی از امكانات و تاسیسات برق رسانی ضریب بار می باشد . ضریب بار همواره ضریبی است كوچكتر از واحد است و هر قدر به واحد نزدیكتر شود نشانه ای از بهبود الگوی مصرف و بهره مندی بهتر از سرمایه گذاریهای بعمل آمده در تاسیسات برق رسانی است . برای روشن شدن این ادعا به تعریف ضریب بار باید توجه شود. طبق تعریف ضریب بار عبارتست از نسبت انرژی مصرف شده در یك دوره زمانی معین به انرژی كه می توانست مصرف شود اگر بار شبكه در تمامی طول زمان فوق الذكر برابر با حداكثر بار بود بعبارت دیگر متوسط بار مصرفی به حداكثر بار مصرفیLF=(Pav/Pmax) یا  LF=(E/(Pmax*T))كه درآن E انرژی مصرفی در دوره زمانی T و Pmax حداكثر بار در آن دوره و T دوره زمانی مورد نظر می باشد كه می تواند روز ، هفته ، ماه و یا سال باشد . حال هرقدر این ضریب به واحد نزدیك شود یعنی فاصله بین متوسط بار و حداكثر بار كمتر شده و این به معنی استفاده بهتر از تاسیسات موجود است و منحنی تغییرات بار به سمت یكنواخت تر شدن میل نموده است و توزیع بار در طول زمان بهتر شده است برای بهبود ضریب بار با توجه به رابطه اشاره شده در فوق باید مخرج كسر كوچكتر یا صورت كسر بزرگ گردد و در شبكه ایران بهترین راه كوچك شدن مخرج كسر یعنی كاهش اوج مصرف یا كاهش همزمانی مصرف و انتقال بار به ساعت های غیر اوج مصرف است. در سال 1382 ضریب بار تولیدی شبكه سراسری 2/65 درصد گردیده است.

اهداف و شرح و ظایف دیسپاچینگ
١- پایش ، نظارت ، كنترل و حفظ پایداری و بهره برداری بهینه از شبكه انتقال و فوق توزیع
۲- برنامه ریزی قطعی های درخواستی جهت تعمیر ، سرویس ، نگهداری و توسعة شبكه انتقال و فوق توزیع
۳- هماهنگی و نظارت بر تعمیر ، سرویس ، نگهداری و توسعة سیستمهای مخابراتی ( بی سیم _ PLC _ تلفن و مراكز تلفن _ مایكروویو ... ) و تله متری
سلسله مراتب دیسپاچینگ
از آنجایی كه حفظ ایمنی ، پایداری ،  برنامه‌ریزی و بهره ‌برداری بهینه از شبكه تولید و انتقال به عهده دیسپاچینگ ملی می‌باشد ، كلیه دیسپاچینگ منطقه‌ای ، نیروگاهها و كلیه پست ‌ها و خطوط ٢٣٠ و ٤٠٠ كیلوولت و نیروگاههای با ظرفیت كمتر از ١٠٠ مگاوات ،  با توجه به دستورالعمل شرایط تفویض اختیار از طریق دیسپاچینگ مناطق اعمال می‌گردد .

طراحی سیستم دیسپاچینگ بایستی به گونه‌ای باشد كه علاوه بر منطبق بودن با ساختار شبكه برق ، با ساختار فعلی وزرات نیرو و روش فعلی بهره‌ برداری همخوانی داشته باشد و در عین حال قابلیت انعطاف جهت هماهنگی با ساختارهای آتی وزارت نیرو یا روشهای بهره ‌برداری در آینده را داشته باشد .
سطح ١ : دیسپاچینگ ملی (System control Center – SCC )
با توجه به اینكه فركانس یك مفهوم متمركز بوده و یكی از شاخصهای اصلی پایداری و تعادل بین میزان تولید و مصرف برق می‌باشد ، كنترل فركانس شبكه به مركز ملی سپرده شده است . ابزار مركز كنترل ملی جهت تثبیت فركانس شبكه ، مدیریت تولید واحدهای بزرگ می‌باشد . سیستم دیسپاچینگ ملی با نصب تجهیزات اسكادا در نیروگاه ‌های بزرگ ، ضمن قرائت تولید هر واحد و وضعیت آنها با استفاده از نرم‌افزار‌های كنترل از راه دور تولید ( نرم‌افزار AGC ) چه به صورت دستی و یا خودكار بار  واحدها را متناسب با فركانس شبكه كنترل می‌نماید . بدین منظور لازم است كه كلیه نیروگاهها و پست‌های توزیع برق با این مراكز ارتباط داشته  و اطلاعات آنها دریافت گردد .
 
سطح ٢ : دیسپاچینگ ‌های منطقه‌ای ( Area Operating System – AOC )
دیسپاچینگ منطقه‌ای كنترل ولتاژ و بار شبكه انتقال را بر عهده دارد . با توجه به اینكه ولتاژ یك مفهوم غیرمتمركز می‌باشد و شبكه انتقال كشور بسیار گسترده می‌باشد ، لذا شبكه انتقال به مناطق كوچكتری تقسیم شده است تا كنترل بار و ولتاژ هر منطقه‌  به صورت غیرمتمركز انجام گیرد .

هم اكنون شبكه انتقال كشور به شش قسمت تقسیم شده است :‌
١-  منطقه شمال شرق كه مركز دیسپاچینگ آن در مشهد می‌باشد . (  NEAOC)
۲-  منطقه شمال غرب كه مركز دیسپاچینگ آن در تبریز می‌باشد . ( NWAOC)
۳-  منطقه جنوب شرق كه مركز دیسپاچینگ آن دركرمان می‌باشد . ( SEAOC)
۴- منطقه جنوب‌غرب كه مركز دیسپاچینگ آن در اهواز می‌باشد . (SWAOC )
۵-  منطقه مركزی كه مركز دیسپاچینگ آن در اصفهان می‌باشد . (ESSC )
۶- منطقه تهران كه مركز دیسپاچینگ آن در تهران می‌باشد . ( TAOC)
و در آینده نزدیك نیز سه مركز زیر اضافه خواهد شد :
۷- منطقه غرب كه مركز دیسپاچینگ آن در كرمانشاه می‌باشد .
۸- منطقه فارس كه مركز دیسپاچینگ آن در شیراز می‌باشد .
۹- منطقه شمال كه مركز دیسپاچینگ آن در ساری می‌باشد .


 
سطح ۳ : دیسپاچینگ محلی ( Regional Dispatching Center – RDS )
مراكز دیسپاچینگ محلی به مراكز دیسپاچینگ فوق توزیع معروف هستند و كنترل و بهره ‌برداری از شبكه فوق توزیع را در شهرهای بزرگ به عهده دارند .
محدوده عملكرد این مراكز عبارت  است از :
١-  كنترل وبهره‌برداری از شبكه ٦۳كیلوولت و نیز پست‌های ۲٠/٦۳ كیلوولت
۲- كنترل و بهره‌برداری از شبكه ١۳۲ كیلوولت و كلیه پست‌های (۳۳ )۲٠/١۳۲كیلوولت واقع در سه منطقه تهران ، مركزی و جنوب‌ غربی كشور
۳- كنترل و بهره ‌برداری از پست‌های (۳۳ )۲٠/١۳۲كیلوولت كه به صورت شعاعی در سه منطقه شمال‌ شرق ،  شمال غرب  و جنوب ‌شرق قرار گرفته‌اند .
۴- كنترل و بهره‌برداری از طرف ( ۳۳ )۲٠كیلوولت كلیه پست‌های (۳۳ )۲٠/١۳۲كیلوولت در كلیه مناطق .
 
سطح ۴ : دیسپاچینگ توزیع ( Distibution Control center – DCC )
این مراكز دیسپاچینگ ، شبكه ١١ ، ۲٠ ، ۳۲ كیلوولت و نیز پست‌ها ٠۴/ ١١ ، ٠۴/۲٠ ، ٠۴/۳۳ كیلوولت را در شهرها مورد بهره ‌برداری و كنترل قرار می‌دهند .
محدوده عملكرد این مراكز به شرح ذیل می‌باشد :
١- كلیه خطوط ( ١١ )۲٠ كیلوولت
۲- تجهیزات فشار قوی داخل پست‌ های ۴٠٠كیلوولت / ( ١١ )۲٠
این مراكز عموما" به اداره اتفاقات یا مراكز حوادث موسوم می‌باشند . در حال حاضر در شهرهای متوسط و بزرگ شبكه فشار متوسط توسط دو یا چند مركز حوادث یا اداره اتفاقات مورد بهره ‌برداری قرار می‌گیرد .
 
سطح۵: دیسپاچینگ فشار ضعیف
شبكه فشار ضعیف از شینه ۴٠٠ ولت پستهای فشار متوسط تا كنتور مصرف‌كنندگان خانگی توسط نواحی یا مناطق ۴٠٠ ولت تحت نظارت و كنترل قرار می‌گیرد . تعداد این نواحی با توجه به گستردگی و وسعت شهرها ممكن است به ۲٠ نیز برسد .

به ساعت ‎ هایی که مصرف برق در کل کشور زیاد است، ساعت اوج مصرف یا پیک مصرف می ‎ گویند. در ساعات اوج مصرف برق که در اواخر روز می‌باشد، وسایل روشنایی نیز به جمع مصرف‌کنندگان برق می‌پیوندد. و این در حالی است که مصرف‌کنندگان ثابتی نظیر یخچال و فریزر و ... از قبل در مدار بوده‌‌اند. در این صورت است که مصرف انرژی الکتریکی به حداکثر میزان خود می‌رسد و اصطلاحاً به آن پیک مصرف برق می‌گوئیم. لازم به ذکر است که در کشورهای پیشرفته صنعتی، ساعات پیک مصرف عموماً در روز اتفاق می‌افتد. در حالی که ساعات پیک کشور ما همانطور که گفته شد در تابستان بین ساعات 19 تا 23 و در زمستان بین ساعات 18 تا 22 است همچنین در بعضی از فصلهای سال مصرف برق نسبت به سایر فصول سال بیشتر است مثلاً در ساعات پیک مصرف کارخانجات نیز بسته به نوع محصولات و فرآیندهای تولید، متفاوت است. اما متأسفانه وجود ساعات اوج مصرف برق در کشور ما، به دلیل استفادة بی ‎ رویه مصرف‌کنندگان بخش‌های خانگی و تجاری است نه بخش صنعت. برای تأمین نیروی برق مورد نیاز در ساعات پیک (اوج مصرف برق) نیاز به سرمایه‌گذاری‌‌های کلان برای احداث نیروگاه‌های جدید می‌باشد که تنها چند ساعت در شبانه‌روز به تولید برق بپردازند. بنابراین برق تولید شده توسط این نیروگاه‌ها بسیار گران تمام می‌شود. مثلاً در ساعات پیک سال 1372، 2000 مگاوات برق تنها در یک درصد از طول زمانی سال به مصرف رسیده که این رقم معادل حدود 2 میلیارد دلار سرمایه‌گذاری برای احداث نیروگاه‌های جدیدبوده است.

ساعات پیک شبکه سراسری(در این ساعات نباید از وسایل برقی پر مصرف استفاده کرد)
تابستان (از ساعت 19 الی 23)
زمستان (از ساعت 18 الی 22)

ساعات کم باری شبکه سراسری (بهترین زمان برای استفاده از وسایل برقی پر مصرف)
شش ماهه اول (از ساعت 23 الی 7)
شش ماهه دوم (از ساعت 22الی 6)

در ساعات پیک مصرف هزینه برق شبکه حدودا سه برابر حساب میشه و در این زمان نباید از وسایل برقی پر مصرف مانند (لباس شویی، اتو، جاروبرقی و ... استفاده کرد چون فشار خیلی زیادی به شبکه میاره ولی در ساعات کم باری بهترین زمان برای استفاده از این وسایل هست و هزینه برق در این ساعت حدود یک چهارم بهای واقعی محاسبه میشه.

با رعایت الگوی مصرف در مصرف برق هزینه ای کمتری برای بهای برق مصرفی خواهید داد

سطح ولتاژ شاخص اصلی تعادل بین توان راکتیو تولید شده و توان راکتیو موردنیاز در سطح شبکه میباشد. تغییرات ولتاژ از حد نامی علاوه بر اینکه میتواند منجر به صدماتی بر روی دستگاهها ، تجهیزات شبکه و مصرف کنندهها میگردد ، در حالات بحرانی و غیرقابل تحمل میتواند عامل بروز نوسانات ولتاژی ،و ناپایداری و اختلالات قابل توجه در سطح شبکه گردد .


http://heidary-eng.blogfa.com/

صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :