پستهای انتقال نیرو به همراه خطوط انتقال نیرو سیستم انتقال نیروی برق را تشکیل می دهند ، وظیفه پستهای انتقال نیرو انتقال قدرت از مراکز تولید به خطوط انتقال ، اتصال خطوط انتقال به یکدیگر و تحویل برق به سیستم فوق توزیع و توزیع می باشد . از آنجا که مواردی از مشخصه های پست با یکدیگر مربوط می باشند ، همیشه نمی توان بهترین مشخصه در موارد مختلف را برای یک پست بهینه در نظر گرفت. این رابطه در مشخصه های فنی محیط زیست و پایایی با مشخصه های اقتصادی وجود دارد یعنی نمی توان بصورت همزمان بالاترین پایایی و کمترین هزینه احداث را در پست بهینه داشت چرا که برای افزایش پایایی پست احتیاج به تجهیزات بیشتری می باشد که باعث افزایش هزینه احداث پست می گردد. در نتیجه شرط کمترین هزینه احداث و بالاترِین پایایی نمی تواند برقرار باشد. ولی برخی مشخصه های دیگر پست مستقل از یکدیگر بوده و اثر و یا حداقل ، اثر متضادی در یکدیگر ندارند و در هر مورد می توان بهترین آن را انتخاب کرد.
هدف اصلی از احداث پستهای فشارقوی امکان انتقال نیروی برق از نیروگاهها به محل های مصرف و ایجاد ارتباط مناسب بین نقاط تولید و مصرف و در نتیجه ایجاد امکان مناسب برای بهره برداری از سیستم برق رسانی می باشد. در نتیجه پستهای انتقال نیرو بایستی در شرایط مختلف بهره برداری سیستم آمادگی انجام وظیفه خود را داشته باشند. و بهره برداری از سیستم را تسهیل نموده و کمترین اختلال را ایجاد نمایند . در حقیقت اولویت اول در بهینگی یک پست تامین نیازهای بهره برداری سیستم می باشد.
۱-۲- دسته بندی پست های فشارقوی
برای جلوگیری از تنوع زیاد ، پست ها به سه گروه اساسی تقسیم می شوند:
پستهای بسیار مهم : پستهایی هستند که در آنها قطع برق حتی به صورت موقت برای شبکه قابل تحمل نباشد و این عمل ممکن است اثراتی چون از بین بردن پایداری شبکه و درنتیجه ایجاد خاموشی سراسری و یا خاموشی منطقه ای داشته باشد و یا در مورد صنایع باعث خراب شدن اساسی تجهیزات موجود گردد. این سری پستها شامل موارد زیر می باشد:
· پستهای نیروگاهی بزرگ با ظرفیت بالا
· پستهایی که در صورت خاموشی آنها پایداری سیستم تحت الشعاع قرار گیرد
· صنایع ذوب یا صنایع مشابه که اهمیت استثنایی از لحاظ تداوم تغذیه دارند.
پستهای مهم : پستهایی که قطع برق به صورت موقت برای آنها قابل تحمل باشد ولی در بلند مدت اثرات سویی بجا می گذارد . این پستها شامل موارد زیر می باشد:
· پستهای صنایع بزرگ که قطع برق در آنها برای مدت طولانی باعث کم شدن تولید و احیانا کمبود در بازار مصرف گردد.
· پستهای تبدیل پربار شهری و یا منطقه ای که قطع آنها باعث ایجاد خاموشی موضعی می شود ولی پایداری سیستم را مختل نمی سازد.
· پستهای تغذیه کننده مناطق صنعتی و کشاورزی مهم.
پستهای معمولی : پستهایی که قطع برق در مواقع اضطراری به مدت زیاد (چند ساعت) برای آنها قابل تحمل باشد . معمولا اینگونه پستها دارای مصرف کمی می باشند، نظیر:
· پستهایی که بار آنها عمدتا مصارف خانگی و یا کارگاهی صنعتی کم اهمیت می باشند.
· پستهای انتقال مربوط به مناطق کم بار و یا با استعداد رشد کردن
· پستهایی که از طریق خطوط تک مداره به صورت شعاعی تغذیه می شوند.
۱-۳- اجزاء تشکیل دهنده پستها:
۱-۳-۱- سوئچگیر : به مجموعه ای از تجهیزات فشار قوی که عمل ارتباط بین فیدرهای مختلف را با باس بار (شینه ها) و یا قسمتهای مختلف شینه ها را در یک سطح ولتاژ معین انجام می دهد، سوئیچگیر گفته می شود. قسمتهای سوئیچگیر عبرتند از:
کلیدهای قدرت
سکسیونر
ترانس ولتاژ
ترانس جریان
برقگیر
موچگیر
مقره ها، هائیها، اسکلتهای فلزی، شینه ها و …
۱-۳-۲- ترانسفورماتورهای قدرت و تغذیه داخلی: ترانسفورماتورهای قدرت عمل تبدیل انرژی از یک سطح ولتاژ به سطح ولتاژ دیگری را انجام می دهند.ترانس تغذیه داخلی برای مصرف داخلی پست در نظر گرفته می شود، که از شبکه همجوار پست یا از طرف فشار ضعیف ترانس اصلی پست تغذیه می گردد.
۱-۳-۳- سیستم تاسیسات الکتریکی جنبی: مانند سیستم یا سیستم حفاظت از صاعقه ارتباط بین پایه های فلزی توسط سیمهای مخصوص که بر فراز مرتفع ترین نقاط آنها انجام می شود و همچنین شبکه زمین، به منظورزمین کردن نقاط نوترال دستگاهها و بدنه فلزی تجهیزات و ایجاد ایمنی پرسنل، از چاه در پستهای توزیع و شبکه زمین در پستهای فشار قوی استفاده می گردد.
۱-۳-۴- تاسیسات جنبی ساختمانی: تاسیساتی هستند که بسته به مورد و موقعیت هر پست در نظر گرفته می شود اتاق نگهبانی، پارکینگ، انبار اتاق دیزل ساختمانهای مسکونی و غیره.
۱-۳-۵- سیستمهای جبران کننده بار راکتیو: برای اصلاح ضریب قدرت کنترل ولتاژ از سیستمهای جبران کننده توان راکتیو شامل سلف و خازن استفاده می شود.
۱-۳-۶- ساختمان کنترل: ساختمانی است که می توان از آنجا پست را کنترل نمود و معمولا از قسمتهای زیر تشکیل شده است.
الف- اتاق فرمان : که کلیه تابلوهای فرمان در آن قرار دارد و محل استقرار اپراتورها نیز می باشد. دراتاق فرمان بیشتر تابلوها کنار هم قرار دارد و هر تابلو معمولا مربوط به یک مدار می باشد و دیاگرام تک خطی باس بارها روی تابلو پیاده شده است و محل هر کلید در روی تابلو نمایانگر وضعیت آن وسیله در خود پست می باشد.
ب- اتاق رله : در این اتاق کلیه رله ها و وسایل حفاظتی نصب می شود.
ج- اتاق تغذیه : تابلوهای مربوط به سیستمهای تغذیه در آن قرار داده می شود. ممکن است اتاق رله و اتاق تغذیه در اتاق فرمان باشد.
د- اتاق باطری : کلیه باطریهای موجود در این اتاق قرار دارد.
ه- اتاق دیزل : جهت تولید برق AC هنگام قطع برق و قطع ترانس داخلی
و- تاسیسات وابسته جنبی : اتاق استراحت انبار آشپزخانه و غیره
فصل دوم
بررسی تجهیزات فشارقوی ، حفاظت ، کنترل و ثبات وقایع
۲-۱- تجهیزات فشارقوی
۲-۱-۱- برقگیر
۲-۱-۱-۱- تعریف برقگیر و کاربرد آن در پست
برقگیرها به منظور حفاظت تجهیزات درمقابل اضافه ولتاژهای گذرا وتخلیه اضافه ولتاژهای موجی ظاهر شده درهادیهای خطوط وپست‌های فشار قوی بکار میروند. اضافه ولتاژهای موجی، استقامت عایقی تأسیسات وتجهیزات فشارقوی را مختل نموده وبروز قوس واتصالی را درشبکه ظاهر می‌سازند برقگیرها به شکل موازی با وسیله تحت حفاظت خود قرارمی‌گیرند.
نحوه عملکرد یک برقگیر جهت حفاظت تجهیزات به این صورت است که انرژی موج توسط برق گیر به زمین منتقل شده وبلافاصله پس ازبرقراری جریان موجی درفاصله چند میکروثانیه وکاهش دامنه ولتاژ تایک مقدار مشخص (سطح حفاظتی برق گیر)، مسیر جریان تخلیه دربرق‌گیر قطع شده وازادامه برقراری جریان وتبدیل آن به جریان اتصالی فرکانس قدرت جلوگیری میشود.
به دلیل مزایای برقگیرهای ZnO درحال حاضر ومتداول شدن آنها درمقیاس وسیع درصنعت برق بحث روی برقگیرها ومشخصه‌های آن به این نوع محدود شده است. دراین نوع برقگیرها، المانهای مقاومتی ازاکسید روی با مشخصه شدت غیرخطی که با اکسید فلزات دیگرترکیب شده ساخته میشوند.
۲-۱-۱-۲- مزایای برقگیرهای ZnO
برخی از مزایای برقگیرهای ZnO نسبت به برقگیرهای معمولی به شرح زیر میباشد:
سادگی طرح ودرنتیجه افزایش قابلیت اطمینان
سطوح حفاظتی برقگیرهای ZnO بطور کامل معین بوده وحدوداً به میزان ۱۵% حفاظت تجهیزات را نسبت به برقگیرهای نوع مرسوم بالا می برد.
رفتار بهتر برقگیر درقبال آلودگی محیط
ظرفیت جذب انرژی برقگیرهای ZnO رامی‌توان با افزایش تعداد ستونهای موازی آن زیاد نمود.
کوچکتر بودن برقگیر ازنظر ابعاد فیزیکی
۲-۱-۱-۳- معیارهای انتخاب برقگیر
به طور کلی درانتخاب برقگیرهای ZnO برای یک شبکه باید دو نکته مهم زیر را درنظر داشت:
برق گیر باید بتواند ولتاژ شبکه رابه طور دائم تحمل کند .
برقگیر باید تحمل شوک حرارتی ناشی ازتخلیه امواج ضربه‌ای را داشته باشد.
۲-۱-۱-۴- برخورد صاعقه به خطوط نزدیک پست
چنانچه سیستم حفاظت ازصاعقه خط ضعیف باشد، ممکن است صاعقه بطور مستقیم ویادراثر پدیده قوس برگشتی به سیم فازبرخورد نماید. دامنه وشیب این امواج درنزدیکی محل برخورد بسیاربزرگ بوده وخطرات جدی برای تجهیزات پستی که درمجاورت این پدیده صورت گرفته است بوجود خواهند آورد.دراین حالت برای ایجاد یک حفاظت مطمئن، نصب برقگیر درابتدای خطوط ضروری به نظر میرسد.
درپستهایی که احتمال برخورد مستقیم صاعقه درنزدیکی پست وجود دارد، باید تا آنجا که مقدور است برق گیر را درنزدیکی وسیله مورد حفاظت قرارداد وهادیهای ارتباط دهنده را تاآنجا که ممکن است کوتاه ومستقیم انتخاب نمود و نیز زمین برقگیر وتجهیزات با کمترین مقاومت امکان پذیر، ترجیحاً یک اهم یا کمتر، به یکدیگر متصل گردند.
۲-۱-۱-۵- محل نصب برقگیرها
درتعیین محل استقرار برقگیر اولین عامل مورد نظر نزدیکی آنها به تجهیزات مهم وگران قیمت مانند ترانسفورماتورهای قدرت میباشد. نصب برقگیر روی ورودی فیدر خط نیز برای کاهش اضافه ولتاژها درروی تجهیزات فیدر خط تا برقگیر توصیه میگردد، ضمن آنکه نصب برقگیر روی فیدر خط جهت کاهش اضافه ولتاژ تجهیزات سرخط(قبل ازکلید) در زمانی که کلید خط دراثر خطا یا مسائل تعمیراتی وبهره‌برداری بازمی‌باشد نیزاستفاده می گردد.
نصب برقگیر درسایر نقاط ومشخصاً در روی شینه‌ها درصورت عدم امکان حصول هماهنگی عایقی به شکل کامل، قابل توجیه است.
۲-۱-۱-۶- نحوه اتصال برقگیر به سیستم زمین
برقگیرها باید ازکوتاهترین راه ممکن به سیستم زمین پست وصل گردند وسیستم زمین جداگانه‌ای برای آنها نیاز نخواهد بود. بسته به جریانهای اتصال کوتاه ممکن سطح مقطع سیم اتصال انتخاب میگردد
۲-۱-۲-سیستم تغذیه:
۲-۱-۲-۱- منبع تغذیه AC
در سیستم فشار ضعیف LVACعموماً از دو ترانسفورماتور زمین- کمکی استفاده می شود که هر کدام می بایست ظرفیت تأمین ۱۰۰ درصد نیاز پست (شامل بارهای ضروری و غیر ضروری) را داشته باشد و همواره یکی از آنها در مدار بوده وظیفه برق‌رسانی را بعهده داشته و دیگری به صورت آماده به کار باشد. شینه‌های سیستم فشار ضعیف LVAC شامل دو قسمت جهت تأمین بارهای ضروری و بارهای غیر ضروری میباشد و به هنگام قطع برق اصلی (ترانسفوماتورهای زمین- کمکی)، دیزل ژنراتور یا فیدر مستقل ازخارج پست وظیفه برق‌رسانی به مصارف اصلی (بارهای ضروری) را بعهده دارد و در حقیقت بعنوان برق اضطراری محسوب میشود.
سیستم فشار ضعیف AC باید شامل تابلوهای اصلی و توزیع داخلی، تابلوهای توزیع محوطه، تابلوهای روشنایی، تابلوهای ترانسفورماتورهای کمکی و تابلوی دیزل ژنراتور باشد. بارهای ضروری تابلوی اصلی باید به یک شینه و بارهای غیر ضروری به شینه دیگر متصل گردند. این دو شینه باید توسط کلید تقسیم کننده شینه به یکدیگر متصل گردند.علاوه بر موارد فوق، به منظور تغذیة بارهای ضروری در صورت قطع کامل منبع تغذیه، بخش ضروری باید به طور خودکار از طریق یک دیزل ژنراتور رزرو یا منبع تغذیة مستقل ۴۰۰ ولت متصل به خارج از پست، تغذیه گردد. همچنین بخش غیر ضروری نیز باید از طریق دیزل ژنراتور رزرو یا منبع تغذیة مستقل ۴۰۰ ولت متصل به خارج از پست تغذیه گردد. اما این منابع باید بارهای غیر ضروری را تنها با نظر اپراتور تغذیه نمایند.
ارتفاع تابلوهای داخلی باید ۲.۲ متر باشد و ورودی کابل از پایین و با صفحه گلندخور باشد.
۲-۱-۲-۲- منبع تغذیه DC
این منبع که در واقع اصلی ترین و حیاتی ترین منبع تغذیه برای پست محسوب می شود از باتریها و باتری شارژرها تامین می شود. این منبع جهت تغذیه رله های حفاظتی ،لامپهای سیگنال و اضطراری ، مدارهای فرمان ، الکتروموتورهای سکسیونرها و سیستمهای مخابراتی مورد استفاده قرار می گیرد. مواظبت و طرز نگهداری از باتری های پستها بسیار حائز اهمیت است. ایجاد هر گونه عیب و ایراد در سیستم تغذیه جریان مستقیم رله ها و مدار کنترل دیژنکتورها بخصوص در زمان بروز حوادث بسیار مهم می باشد و ممکن است آسیبهای فراوانی ببار آورد. در صورت بروز عیب در سیستم تغذیه جریان مستقیم مدارهای کنترل وسایل الکتریکی و رله های پستها ، باید فورا مرکز کنترل سیستم را در جریان گذاشت.
۲-۱-۳-سیستم زمین
۲-۱-۳-۱-معرفی سیستم زمین در پست های فشارقوی
به هنگام اجرای یک پست فشار قوی، شبکه‌ای از هادیهای موازی در عمق مناسب (در حدود ۳/۰ تا ۵/۱ متر) دفن می گردد تا از نظر الکتریکی پتانسیل زمین را داشته باشد. همچنین میله‌هایی با طول متناسب با مقاومت خاک به طور عمودی در زمین قرار می‌گیرند و به شبکه زمین متصل میشوند تا مقاومت معادل سیستم زمین کاهش یابد. بدنه تجهیزات و سطوح فلزی در دسترس، مانند اسکلتهای فلزی، توسط هادیهای مناسب به شبکه زمین متصل می شوند. سیمهای محافظ خطوط انتقال انرژی و بدنه کابلهای زره‌دار، در صورت اتصال به شبکه زمین، مسیرهای موازی دیگری را برای عبور جریان زمین به وجود می‌آورند و کاهش مقاومت زمین را سبب می شوند.
۲-۱-۳-۲- وظایف سیستم زمین پست های فشارقوی
به طور کلی، سیستم زمین می باید احتیاجات زیر را برآورده نماید:
الف) ارائه مقاومت کوچک از طرف سیستم زمین باعث میشود تا امپدانس مؤلفه صفر دیده شده در نقطه اتصالی مقداری کوچک داشته باشد تا هم عملکرد مطمئن و سریع رله‌های تشخیص خطای فاز به زمین تضمین گردد و هم اضافه ولتاژهای ایجاد شده در فازهای سالم، کمتر از مقادیر پیش‌بینی شده و مجاز باشند. ارائه مقاومت متغیر از طرف زمین باعث بروز اختلال در عملکرد رله‌های حفاظتی گردیده و مطلوب نمی‌باشد.
ب) در محل اتصال برقگیر به زمین، مقاومت موجی کم و در نتیجه سطح محافظت مناسبی را برای برقگیر ارائه کند. برقگیر به منظور تخلیه ولتاژهای موجی به زمین در نظر گرفته میشود و بنابراین جریانهای موجی با دامنه و شیب قابل ملاحظه از طریق آن به زمین وارد میشوند. چنانچه مقاومت موجی سیستم زمین در محل اتصال برقگیر به آن، مقدار زیادی باشد، تخلیه کامل و سریع جریانهای موجی صورت نمی‌پذیرد و ولتاژ موجی قابل ملاحظه‌ای در طرف زمین برقگیر ظاهر میشود و بنابراین سطح محافظت برقگیر، افزایش می‌یابد.
ج) ایمنی کارکنان و تجهیزات تأمین شود. سیستم زمین باید به گونه‌ای طرح شود تا اولاً با ایجاد مسیر مناسب برای عبور جریان از زمین، چه در حالت عادی و چه در شرایط خطا، مانع گذشتن از حدود مجاز عملکرد تجهیزات شود و ثانیاً تضمین کند که اشخاص در محوطه و مجاورت پست، حتی اگر با تجهیزات زمین شده اتصال داشته باشند در معرض شوک الکتریکی خطرناک واقع نمی شوند.
برای تأمین شرایط ایمنی، سیستم زمین باید به گونه‌ای طراحی گردد که در اثر عبور جریان زمین از آن گرادیان سطحی پتانسیل در محوطه، بیش از حدود مجاز نباشد و همچنین مقاومت کل سیستم زمین مقدار کوچکی باشد تا افزایش ولتاژ زمین در اثر عبور جریان از آن قابل قبول باشد.
۲-۱-۴- ترانسفورماتور جریان
۲-۱-۴-۱- تعریف ترانسفورماتور جریان
ترانسفورماتورهای جریان جهت تبدیل جریانهای با دامنه زیاد به جریانهایی که به راحتی وبا مصرف انرژی ناچیز (تلفات اندک) که با دستگاههای اندازه‌گیری فشارضعیف قابل اندازه‌گیری است بکارمی روند. ترانسفورماتورهای جریان درکلیه شرایط عادی وغیرعادی به شبکه متصل هستند. بنابراین اثرات تمامی موارد مربوط به شرایط فوق نباید سبب خرابی یا عدم دقت آنها شود.ترانسفورماتورهای جریان باید قابلیت تحمل جریان اتصالی ودقت مناسب را درحالت گذرا(به استثناء ترانسفورماتورهای جریان اندازه‌گیری که دقت آن را درشرایط خطا تضمین نمی‌گردد) داشته باشند.
ازاولیه ترانسفورماتور جریان درشرایط عادی شبکه جریان کاری شبکه عبور میکند وجریان ثانویه ازنظر اندازه دامنه ، درصدی ازجریان اولیه وهم فاز با اولیه میباشد که البته درحالت غیرایده‌آل، خطای ترانسفورماتور سبب می گردد که چنین نباشد.
۲-۱-۴-۲- وظایف ترانسفورماتور جریان
ترانسفورماتور جریان درشبکه قدرت به دو منظور عمده بکارمیرود:
اندازه‌گیری جریان به منظور اندازه‌گیری توان عبوری ازیک نقطه واطلاع ازوضعیت شبکه ازلحاظ عبورجریان درآن نقطه. دراین حالت به ترانسفورماتور جریان، ترانسفورماتور اندازه‌گیری گفته شده که به دستگاههای اندازه‌گیری وصل میشود وآنچه که دراین حالت بیشترمورد نظر است، شرایط عادی شبکه است ونیازی به دقت درشرایط غیرعادی ازقبیل اتصال کوتاه وغیره نمی‌باشد.
استفاده ازترانسفورماتور جریان برای تبدیل جریان درشرایط غیرعادی شبکه برای حفاظت شبکه که به آن ترانسفورماتورجریان حفاظتی گفته شده وبه رله‌های حفاظتی وصل می گردد، لذا دقت تبعیت جریان ثانویه ازاولیه این ترانسفورماتورها درجریانهای زیاد(هنگام بروزعیب) دارای اهمیت بسیارمی‌باشد.
ضمناً یکی ازوظایف اساسی و مهم ترانسفورماتورهای جریان، ایزوله و جدا نمودن ولتاژ فشارقوی اولیه ازدستگاههای قابل دسترسی طرف ثانویه(دستگاههای اندازه‌گیری ورله‌های حفاظتی و…)است.
۲-۱-۵- مشخصات فنی شینه‌ها درپستهای فشارقوی
اتصال الکتریکی فیدرهای ورودی وخروجی به یکدیگر درپستها توسط شینه‌های فشارقوی امکان پذیر میگردد وجریان حاصل ازفیدرهای ورودی دردو شینه سراسری با یکدیگر جمع شده ودرفیدرهای خروجی توزیع میگردند. به همین علت لازم است شینه‌ها ازظرفیت کافی جهت دریافت تمامی انرژی وتوزیع آن برخوردار باشند. با بروز عیب درهریک ازفیدرها وتجهیزات آنها جریانی اتصالی ازطریق بقیة فیدرها به سمت نقطة عیب برقرارگشته، جریان اتصالی حاصل ازفیدرها درشینه با یکدیگر جمع شده جریان عیب اصلی را تشکیل می دهند. بدین ترتیب ضروری است شینه‌ها ازمقاومت مکانیکی والکتریکی کافی درقبال برقراری جریان عیب برخوردار باشند. درپستهای فشارقوی انتقال انرژی شینه‌ها به دو نوع کلی زیرساخته نصب می گردند:
۱- شینه‌های سخت
۲-شینه‌های نرم
که هریک نسبت به دیگری دارای مزایا ومعایبی بوده وبسته به طرح استقرار فیزیکی تجهیزات باید ازهادی‌های رشته‌ای یا لوله‌ای استفاده نمود. نوع شینه‌ها درضریب اطمینان وسطح زیربنای پست مؤثر است. درسیستم هادیهای رشته‌ای عبور شینه‌ها ازروی یکدیگر بخصوص درولتاژهای بالا ساده‌تراست وتعداد مقره‌های کمتری نسبت به شینه‌ها با هادی صلب مورد نیاز است. ولی تعمیرات اضطراری هادیها مشکلتر خواهد بود درسیستم شینه‌های سخت، دسترسی به مقره‌ها جهت تمیزکردن با سهولت بیشتری صورت میگیرد ارتفاع شینه‌ها کم بوده وتعمیرونگهداری آن براحتی انجام میگیرد. درسطح ولتاژ مساوی فواصل مجازشینة نرم بیشتر ازشینه سخت است درانتخاب نوع شینه جریان نامی شینه نیزباید مورد توجه قرارگیرد. معمولاً برای جریانهای نامی بالا ازهادیها صلب که ازنظر اقتصادی توجیه پذیر میباشد استفاده می گردد وبرای جریانهای پایین طرح شینه‌های نرم که اقتصادیترهستند مورد نظر میباشد. درهرصورت طرح استقرار فیزیکی تجهیزات نیزنقش اساسی درانتخاب مناسب نوع شینه‌ها ایفا می کند.
نوع شینه‌ها درضریب اطمینان ایستگاه ، سطح زیربنای پست، مسائل بهره‌برداری ودرنهایت ازنظر اقتصادی مؤثراست. شرایط ناپایداری درشبکه به دنبال بروزعیب وقطع فیدرها ظاهر میگردد. تبدیل ناپایداری به خاموشی کامل به مدت برقراری جریان عیب وامکان جدا نمودن قسمت اتصالی بستگی خواهد داشت. با افزایش مدت ونبودن امکان جداسازی حداقل قسمتهای شبکه،فیدرهای بیشتری ازشبکه قطع گردیده وشرایط ناپایداری آن بیش ازپیش فراهم میگردد. به همین علت، در طرح پستهای فشارقوی،نوع شینه‌بندی وتعداد کلید درفیدرها براساس وبه منظور قطع حداقل تعداد فیدردرصورت بروزنقص واشکال درهریک ازفیدرها وتجهیزات پایه‌گذاری میگردد. بنابراین اولین مرحله درطرح پستهای فشارقوی انتقال انرژی پیش‌بینی نوع مناسب آرایش شینه‌بندی وتعداد کلیدها درپست ونحوة کنترل آنان درشرایط عادی وشرایط اضطراری میباشد. درتعیین طرح مناسب جهت شینه بندی هرپست پارامترهای مختلفی چون مسائل بهره‌برداری، تعمیراتی قابلیت اطمینان ومسائل اقتصادی مورد توجه قرارمیگیرد. بهترین طرح شینه‌بندی نوعی است که ازنظر بهره‌برداری وسرویس تعمیراتی دارای بهترین ضرائب بوده وعلاوه برآن ازنظر تداوم بارنیز بالاترین درجه اطمینان را دارا باشد. بنابراین هرچه سیستم کاملتر وبهترشود نیازبه سرمایه‌گذاری بیشتری خواهد داشت.
۲-۱-۶- موج گیر و تجهیزات کوپلینگ
۲-۱-۶-۱- تعریف موج گیر و تجهیزات کوپلینگ
با توسعه شبکه های انتقال انرژی الکتریکی مخصوصاً شبکه‌های بهم پیوسته نیاز به ایجاد وارسال و دریافت اطلاعات بین مراکز تولید، پستهای انتقال و مراکز مصرف و مراکز کنترل غیر قابل اجتناب می گردد. تبادل اطلاعات و علائم بین پستها ومراکز کتنرل از چند طریق زیر انجام میگیرد:
شبکه مخابرات عمومی شهری
سیم جداگانه در کنار خطوط انتقال
ارتباطات رادئویی فرکانس بالا
سیم فشار قوی خطوط انتقال بعنوان کانال ارتباطی
شبکه فیبر نوری
با توجه به محدودیت‌ها و وابستگی‌های وسایل فوق ، روش ارتباطی PLC بعنوان یک محیط انتقال جهت ارسال و دریافت سیگنالهای مختلفی نظیر تلفنی، کنترل، اندازه‌گیری و حفاظت از راه دور و پیامهای تلکس در شبکه‌های انرژی مورد استفاده قرار گرفته است.
۲-۱-۶-۲- اجزاء اصلی یک سیستم PLC
اجراء اصلی یک سیستم PLC بطور ساده عبارتند از:
موج گیر
خازن کوپلاژ که میتواند خازن یک ترانسفورماتور ولتاژ خازنی باشد.
وسیله کوپلاژ یا واحد تطبیق امپدانس
کابل ارتباطی
فرستنده/گیرنده PLC
همانطوریکه دیده می شود سیستم درانتهای خطوط انتقال انرژی و نقطه ورود فیدرها به پست قرار میگیرد. تجهیزات ۵ گانه بالا ، تجهیزات سیستم مخابراتی نامیده می شوند.
۲-۱-۶-۳- نکات مهم در بکارگیری موج گیر و تجهیزات کوپلینگ
موج گیر به سیم پیچی با هستة هوایی،اطلاق میشود که دارای وسیلة حفاظتی (برقگیر) و وسیلة تنظیم به صورت موازی با سیم پیچی اصلی میباشد.
موج‌گیر به صورت سری در مدار خط انتقال قرار میگیرد.
موج گیر نباید بیش از مقدار مشخص شده، پارازیت موج رادیویی ایجاد نماید.
موج گیر باید مقاوم در مقابل نیروی زلزلة ناشی از شتاب زلزله مشخص شده باشد.
جریان تخلیة نامی برقگیر و مقادیر نامی سیم پیچ اصلی باید مطابق با مقدار مشخص شده باشد.
۲-۱-۷- راکتورهای موازی
۲-۱-۷-۱- تعریف راکتورهای موازی
راکتورهای موازی درسیستمهای ولتاژ بالا به منظور کاهش خاصیت خازنی بوجود آمده توسط خطوط ویا کابلها بکار میروند. بنابراین بهره‌برداری وکاربرد راکتورهای موازی به دو دلیل زیرصورت میگیرد:
پایداری سیستم ازنظر خاصیت خازنی خط
کنترل ولتاژ ونهایتاً مصرف توان راکتیو شبکه درشرایط بارکم.
۲-۱-۷-۲- نکات طراحی و بهره برداری از راکتورها
راکتورها بایستی آنچنان باشند که شارپراکندگی ایجاد حرارت زیادی درقسمتهای مختلف راکتور ایجاد ننماید.
تمام اجزاء حامل جریان درراکتورها بایستی قادر به تحمل بار پیوسته‌ای معادل ۱۲۰ درصد جریان نامی سیم پیچها باشند.
اجزاء راکتورها بایستی آنچنان باشند که خطر مربوط به حوادث اتصال کوتاه ناشی ازحیوانات، پرنده‌ها وغیره درآن حداقل باشد.
۲-۱-۸-ترانسفورماتورهای ولتاژ خازنی
۲-۱-۸-۱- تعریف ترانسفورماتور ولتاژ خازنی
ترانسفورماتورهای ولتاژ برای تبدیل ولتاژ فشارقوی به ولتاژ با دامنه پایین(با توان مصرفی کم)جهت سه هدف مهم اندازه‌گیری، حفاظت وکنترل بکارمیرود. یکی ازوظایف مهم واساسی این نوع ترانسفورماتورها، ایزوله وجدا کردن ولتاژ فشارقوی اولیه ازدستگاههای قابل دسترسی طرف ثانویه بوده که اینکاربه لحاظ جلوگیری ازخطرات ناشی ازمواجه بودن با ولتاژ فشارقوی وهمچنین دلایل اقتصادی انجام میگیرد.
با توجه به این موضوع دستگاههای اندازه‌گیری، نشان دهنده ثبات،رله‌ها، کنتورها،تجهیزات اسکادا وغیره برای کار با ولتاژ ثانویه ترانسفورماتورهای ولتاژ ساخته میشوند. البته تنظیم وکالیبراسیون دستگاههای مزبور براساس ولتاژ اولیه ترانسفورماتورولتاژ انجام میگیرد. ترانسفورماتورهای ولتاژ به دو صورت ترانس اندازه‌گیری وحفاظتی ساخته میشوند که هرکدام مشخصه ویژه خود را دارا است.
وجود ترانسفورماتورولتاژ درشبکه اجتناب ناپذیراست زیرا برای هرگونه تصمیم‌گیری درمورد وضعیت حال وآینده شبکه به لحاظ کنترل توان اکتیو ومحاسبات پخش بار و برقداربودن یا نبودن منطقه‌ای نیازبه اطلاعاتی است که توسط دستگاههای اندازه‌گیری وکنتورها ونشان دهنده‌ها به مرکز کنترل میرسند ویا درمواقع اضطراری که به دلیل خارج ازحد مجازبودن ولتاژ نقطه‌ای ازشبکه، رله یا رله‌هایی بایستی عمل نمایند این اطلاعات مورد نیازاست. لذا وجود ترانسفورماتورهای ولتاژ درسیستم قدرت ضروری بوده ویکی ازاجزاء مهم آن می‌باشند.
ترانسفورماتورهای ولتاژ ممکن است تکفاز یا سه فاز ساخته شوند که البته درسیستمهای فشارقوی معمولاً تکفازهستند ودراین صورت اولیه آنها مستقیماً بین فاز و زمین متصل میشود.
ترانسفورماتورهای ولتاژ ازنظرساختاری به دونوع تقسیم‌بندی میشوند.
ترانسفورماتورهای ولتاژمغناطیسی یا اندوکتیو(MVT)
ترانسفورماتورهای ولتاژ خازنی(CVT)
ترانسفورماتورهای ولتاژ مغناطیسی تقلیل ولتاژ را به کمک نسبت تبدیل سیم پیچهای اولیه وثانویه و یک واحد مغناطیسی انجام می‌دهند. این ترانسفورماتورها غالباً درسطوح ولتاژی پایین اقتصادی‌تر بوده وتا ولتاژهای ۵/۷۲ کیلوولت مستقیماً به خط فشارقوی متصل میشوند. درپستهای فشارقوی که ازMVT ها برای حفاظت، اندازه‌گیری وسنکرون نمودن استفاده می‌نمایند، فرستنده-گیرنده‌های PLC ،درصورت وجود اجباراً بایستی ازطریق خازنهای کوپلاژ مجزا به شبکه فشارقوی متصل گردند. با افزایش ولتاژ نامی شبکه، ترانسفورماتورهای ولتاژ خازنی که ازیک مقسم خازنی نیزبرای کاهش ولتاژ استفاده می کند اقتصادی‌تر میگردند.
۲-۱-۹- سیستم حفاظت ازصاعقه
با برقدار شدن ابر وبا توجه به بار ابر وظرفیت بین ابر و زمین، یک ولتاژ فشارقوی بین ابروزمین بوجود می‌آید که ممکن است به چندین میلیون ولت برسد. ظرفیت خازنی بین ابروزمین درحد میکروفاراد وشدت میدان الکتریکی بین ابروباردار وزمین به چندین هزارولت برمتر میرسد.چنانچه شدت میدان الکتریکی بین زمین وابربه قدرکافی بزرگ باشد آنگاه هوا دریک نقطه ازسطح ابرشروع به یونیزه شدن میکند. دراثریونیزاسیون، هوا بصورت یک گازهادی درمی‌آید ویک الکترود بصرت میله تشکیل میدهد. مسیریونیزه شده هوا را کانال هادی می‌گویند. نزدیکترین شاخه به الکترودهای تیز وبلند، مانند درختان وساختمانها وخطوط انتقال برق موجب میشود شدت میدان بزرگ درحد یونیزه شدن هوا درنوک آنها ایجاد شود درنتیجه یک کانال هادی نیزازاین نقاط به طرف کانال هادی پائین آینده صعود می کند. درلحظه‌ای که این دو کانال به یکدیگر می رسند، یک مسیر هادی بین ابرباردار وزمین بوجود می‌آید که ازاین مسیرجریان الکتریکی شدید درحد ۲ تا۳۰۰ کیلوآمپر عبورمی‌نماید. زمان مربوط به پیشانی موج جریان ناشی ازصاعقه درمقایسه باکل زمان برقراری آن خیلی کوچک میباشد. این زمان دربسیاری موارد کمتر از۱۰میکروثانیه میباشد.
صاعقه درصورت برخورد مستقیم به ساختمانها وتجهیزات اثرمخربی ازخود به جا می‌گذارد. لذا پستهای فضای باز انتقال نیرو به سبب حساسیت واهمیت آنها درسیستم ازیک طرف وقیمت گران آنها ازسوی دیگر بایستی ازاصابت مستقیم صاعقه محفوظ بمانند.
درمحل برخورد صاعقه به دلیل بالا بودن جریان صاعقه ولتاژ بسیار بالائی میتواند ایجاد گردد وبصورت موج درطول خطوط حرکت نماید وچنانچه این ولتاژ ازسطح عایقی تجهیزات بزرگتر باشد ایجاد قوس خواهد نمود. همین جریان علاوه براثر مستقیم، دراثرهدایت بوسیله هادیها، اثرالقائی نیزبرروی تجهیزات دورتر ازمحل برخورد خواهد داشت.
۲-۱-۱۰- سکسیونر و تیغه‌های زمین
سکسیونر وسیله قطع سیستمهایی است که تقریباً بدون جریان هستند. به عبارت دیگر سکسیونر قطعات و وسائلی را که فقط زیرولتاژ هستند ازشبکه جدا می‌سازد. تقریباً بدون بار بدان معنی است که می‌توان به کمک سکسیونر جریانهای کاپاسیتیو مقره‌ها، شینه‌ها وتأسیسات برقی وکابلهای کوتاه وخطوط وهمینطور جریان ترانسفورماتور ولتاژ را نیزقطع نمود و یا حتی ترانسفورماتورهای کم قدرت را با سکسیونر قطع کرد. علت بدون جریان بودن سکسیونردرموقع قطع یا وصل، مجهز نبودن به وسیله جرقه خاموش کن است. لذا بطور کلی می توان نتیجه گرفت که عمل قطع و وصل سکسیونر باید بدون جرقه یا با جرقه ناچیزی صورت گیرد. برحسب این تعریف درصورتیکه ازسکسیونر جریان عبور کند ولی درموقع قطع اختلاف پتانسیلی بین دو کنتاکت آن ظاهر نشود قطع سکسیونر بلا مانع است همینطور وصل سکسیونری که بین دو کنتاکت آن تفاوت پتانسیلی موجود نباشد گرچه به محض وصل باعث وصل جریان گردد نیز مجاز خواهد بود. ازآنچه که گفته شده چنین نتیجه میشود که سکسیونر یک کلید نیست بلکه یک ارتباط دهنده یا قطع کننده مکانیکی بین سیستمها است. سکسیونر باید درحالت بسته یک ارتباط گالوانیکی محکم ومطمئن برای هدایت بهترجریان درکنتاکت هرقطب برقرارسازد ومانع افت ولتاژ گردد. لذا باید مقاومت عبور جریان درمحدوده سکسیونر کوچک باشد، تا حرارتی که دراثر کارمدام درکنتاکتها ایجاد میشود ازحد مجاز تجاوز نکند. درضمن باید سکسیونر طوری ساخته شود که دراثرجرم و وزن تیغه‌های با فشارباد وبرف وغیره خودبخود بسته نشود یا درموقع بسته بودن نیروی دینامیکی شدیدی که دراثر عبور جریان اتصال کوتاه بوجود می‌آید باعث لرزش تیغه‌های یا احتمالاً بازشدن آن نگردد. سکسیونرمی‌تواند به تیغه‌های زمین مجهز باشد که تیغه‌های زمین برای تأمین ایمنی کارروی قسمتهای بی برق شده بکارمیرود. درحالیکه سکسیونر به تیغه‌های زمین مجهزباشد، تیغه‌های زمین معمولاً بازاست مگردر زمانی که سکسیونر بازشود که دراین حالت جهت تخلیه شارژهای خازنی (ولتاژ باقیمانده) روی خط یا قسمتهایی که قبلاً برقدار بوده تیغه‌های زمین بسته میشود.
همانطور که گفته شد اصولاً سکسیونر وسیله ارتباط دهنده مکانیکی وگالوانیکی برای هدایت بهترجریان قطعات وسیستمهای مختلف می‌باشند و در درجه اول به منظور حفاظت اشخاص ومتصدیان مربوطه درمقابل برق گرفتگی به کاربرده میشوند. بدین جهت طوری ساخته میشوند که درحالت قطع یا وصل، محل قطع شدگی یا اتصال بطور واضح وآشکار قابل رؤیت باشد. یعنی درهوای آزاد انجام گیرد. ازآنجا که سکسیونر باعث بستن یا بازکردن مدارالکتریکی نمی‌شود، برای بازکردن وبستن هرمدار الکتریکی فشارقوی احتیاج به کلید قدرت میباشد که قادراست مدار را تحت هرشرایطی بسته یا بازکند وسکسیونر وسیله‌ای است برای ارتباط کلید قدرت به شینه و یا هرقسمت دیگری ازشبکه که دارای پتانسیل است. لذا طبق قوانین متداول الکتریکی وبه منظور ایمنی لازم درهنگام تعمیرات لازم است تا جلوی هرکلید قدرتی از۱کیلوولت به بالا ویا درهرطرف درصورتی که ازدوطرف تغذیه گردد سکسیونر وسسپس کلید بسته میشود ودرصورتیکه سکسیونر به تیغه‌های زمین مجهز باشد، این تیغه‌ها بعد ازبازشدن سکسیونر بسته شده تا شارژهای خازنی ذخیره شده را به زمین منتقل نماید. سکسیونرهای بکاررفته درسیستم قدرت سه فازبوده ودارای سه پل مشابه میباشد. عملکرد همزمان سه فاز بوسیله اینترلاک مکانیکی بین سه پل امکان‌پذیر میباشد. ازآنجا که مقدار شارژ خازنی باقیمانده (ولتاژ) درروی قسمتهای جدا شده ازشبکه در رده ولتاژهای فشارقوی قابل توجه است، لازم است قبل ازعمل تعمیرات بوسیله بستن تیغه‌های زمین سکسیونر، این شارژ(ولتاژ) تخلیه شود. برای جلوگیری ازقطع ویا وصل بی‌موقع ودرزیر بارسکسیونر معمولاً بین سکسیونر وکلید قدرت اینترلاک (مکانیکی یا الکتریکی) به نحوی برقرارمی‌شود که با وصل بودن کلید نتوان سکسیونر را قطع ویا وصل نمود. برای این منظور ازیک بوبین که ازولتاژ خط تغذیه میشود برای ایجاد اینترلاک الکتریکی جهت عملکرد تیغه‌های زمین استفاده می‌نمایند.
همچنین ازاینترلاک مکانیکی ویا الکتریکی جهت حصول اطمینان ازبازبودن سکسیونر درزمان عملکرد تیغه‌های زمین وبالعکس استفاده میشود.
۲-۱-۱۱-ترانسفورماتور زمین-کمکی
۲-۱-۱۱-۱- وظیفه ترانسفورماتور زمین کمکی
در پستهای فشار قوی برای محدود نمودن جریان اتصال کوتاه یکفاز، ثابت نگهداشتن ولتاژ نقطه صفر و ازهمه مهمتر ایجاد نقطه صفر مصنوعی برای اتصال مثلث طرف ثانویه یا ثالثیه ترانسفورماتورهای قدرت از وسیله‌ای بنام ترانسفور ماتور زمین باید استفاده شود.
ضمناً مصرف کننده‌هائی بشرح زیر وجود دارند که بایستی با ولتاژ ۴۰۰ ولت سه فاز یا ۲۳۰ ولت یک فاز تغذیه شوند:
موتورهای الکتریکی پمپ‌ها و فن‌های ترانسفورماتورها و راکتورها، موتورهای الکتریکی سکسیونرها و کلیدهای فشار قوی، موتورهای الکتریکی سیستم تهویه
سیستم روشنایی ساختمانها و محوطه تجهیزات بیرونی پست وحصارکشی دور پست
سرویس ساختمانهای اداری و تغذیه موردی تجهیزات حفاظتی و باطری شارژ پست
سیستمهای روشنایی، هیتر و تغذیه پانلها و تابلوهای محوطه و داخلی
جهت تأمین مصرف فوق لازم است که ترانسفوماتوری در داخل پست نصب گردد تا پائین‌ترین ولتاژ فشار قوی ترانسفورماتورهای شبکه را به ولتاژ قابل مصرف تبدیل نماید.
۲-۱-۱۱-۲- انواع ترانسفورماتورهای زمین -کمکی از نظر ساختمان
ترانسفورماتورها زمین به دو صورت زیر ساخته میشود:
ترانسفورماتور زمین با یک سیم پیچ زیگزاگ که نقطه نوترال آن بطور مستقیم و یا توسط یک امپدانس به زمین متصل میشود.
ترانسفورماتور زمین با دو سیم پیچ اولیه و ثانویه که سیم پیچ اولیه آن با اتصال زیگزاگ بوده و نقطه نوترال آن میتواند آن میتواند بطور مستقیم یا توسط یک امپدانس بزمین متصل شود و سیم پیچ ثانویه آن با اتصال نوع ستاره و با توان پیوسته مشخص جهت تغذیه کمکی در پست بکارمیرود.
اگر سیم پیچ دیگری با اتصال ستاره با نقطة صفر جهت تأمین مصارف داخلی به ترانسفورماتور زمین افزوده شود چنین ترانسفورماتوری را ترانسفورماتور زمین –کمکی می‌نامند.
ترانسفورماتور زمین –کمکی معمولاً در طرف ثانویه یا ثالثیه ترانسفورماتورهای قدرت نصب می گردد و ولتاژ اولیه آن ۶۳، ۳۳،۲۰ یا ۱۱ کیلو ولت بوده و طرف ثانویه آن ۴۰۰/۲۳۰ ولت میباشد.
ترانسفوماتور زمین-کمکی بایداز نوع هسته‌ای، سه فاز روغنی و خنک شونده طبیعی بوده ودارای دو سیم پیچ اولیه و ثانویه جداگانه باشد. سیم پیچ اولیه(فشار قوی) آن باید دارای اتصال زیگزاگ باشد و نقطه نوترال آن میتواند بطور مستقیم یا با مقامت به زمین متصل شود. سیم پیچ ثانویه ( فشار ضعیف) باید دارای اتصال ستاره با نوترال باشد. طرف فشار قوی بطور مستقیم به ترانسفورماتور قدرت متصل میگردد.
ترانسفوماتور و تجهیزات وابسته به آن باید چنان باشند که به راحتی نیروهای وارده ناشی از عملیات حمل و نقل، نصب و بهره برداری را تحمل نماید.
۲-۱-۱۲-کلید قدرت
۲-۱-۱۲-۱- تعریف کلید قدرت
کلیدهای قدرت به منظور قطع و وصل خطوط انتقال انرژی، و سایر تجهیزات فشار قوی بکار میروند. تجهیزات فشار قوی توسط کلید قدرت به شبکه متصل و یا از شبکه جدا میگردند. هنگامیکه لازم است تا دو قسمت شبکه از یکدیگر جدا شده و یا ارتباط دو قسمت برقرار گردد از کلید فشار قوی استفاده میشود. همچنین زمانی که عیبی در تجهیزات و خطوط انتقال انرژی روی دهد ولازم است تا قسمت معیوب فوراً از شبکه جدا گردد، کلیدهای قدرت بطور اتوماتیک قطع شده و از ادامه برقراری عیب در شبکه جلوگیری می‌نماید.
۲-۱-۱۲-۲- انواع قطع و وصل کلیدهای قدرت
قطع و و صل کلیدهای قدرت در شبکه به دو صورت مختلف زیر انجام میگیرد.
قطع کلید با برنامه قبلی و با اطلاع مسئولان شبکه به منظور انجام تعمیرات، سرویس، بازرسی تجهیزات غیره در این حالت کلید بطور دستی توسط اپراتور قطع و وصل میشود.
قطع کلید بدون برنامه قبلی که در نتیجه بروز عیب در شبکه روی میدهد. در این حالت کلید بطور اتوماتیک توسط رله‌های حفاظتی و سایر سیستمهای کنترل اتوماتیکه قطع میگردد. در پاره‌ای از تجهیزات نظیر خطوط فشار قوی ممکن است کلید بطور اتوماتیک مجدداً وصل گردد.
بنابراین کلیدهای قدرت یکی از تجهیزات اصلی و پراهمیت شبکه بوده که در هنگام بروز عیب و یا ضرورت برقدار یا بی‌برق نمودن شبکه قطع و وصل میگردند.
۲-۱-۱۲-۳- نقش کلیدهای قدرت در سیستم قدرت
نقش اصلی کلیدها درپی بروز عیب درشبکه ظاهر می گردد. چنانچه با بروز عیب وضرورت قطع اتوماتیک خط، کلید خط بعللی عمل نکرده ویا موفق به قطع جریان عیب نگردد، شبکه با خاموشی موضعی مواجه میگردد. ولی درصورتی که بعللی خاموشی کامل باشد این خاموشی توأم با صدمات وخسارات جبران ناپذیر خواهد بود. کلیدها درشرایط کارعادی شبکه ودرهنگام وصل بودن، نقش مهمی درتأمین انرژی مصرف کننده‌ها به عهده ندارند نقش اصلی آنها تنها درهنگام بروز عیب ظاهر میگردد. درهنگام بروزعیب که قطع ویا وصل فوری آنها ضروری است،باید با صدور فرمان بطور اتوماتیک وبا اطمینان کافی عمل نمایند. اختلاف عمده کلیدها با سایر تجهیزات شبکه ازهمین جا ناشی میگردد، درحالیکه کلید درشرایط عادی ممکن است برای مدت طولانی مورد استفاده واقع نگردد، قطع و وصل آن درلحظه بروزعیب می‌بایست از اطمینان فوق‌العاده برخوردار بوده واحتمال بروزعیب درآنها و مکانیزم کارآنها حداقل باشد. هرگونه عیب الکتریکی درشبکه وتجهیزات فشارقوی بصورت انواع مختلف اتصالی ظاهر میگردد. رله‌های حفاظتی پیش‌بینی شده بروز عیب را درشبکه احساس کرده وفرمان قطع را به کلید قدرت تعیین شده اعلام می‌دارند. با قطع کلید، قسمت معیوب وصدمه دیده که عیب درآن روی داده است ازقسمتهای سالم شبکه جدا می گردد. بروز عیب درشبکه امری عادی بوده وقابل پیش‌بینی نمی‌باشد. بطوریکه هیچگاه نمی‌توان بطور کامل و صددرصد ازبروز آن جلوگیری نمود وتنها می‌توان با قطع سریع وبه موقع کلیدها ازادامه عیب واثرات مخرب آن درشبکه جلوگیری نمود وخسارات وصدمات ناشی ازعیب را به حداقل کاهش داد.
قطع و وصل کلیدها درهنگام بروز عیب وبطور اتوماتیک، بیش از قطع و وصل دستی آنها اهمیت دارد. درهنگان بروز عیب، جریان خطایی که ازکلید می‌گذرد تا چندین کیلوآمپر رسیده و بسیار بیش ازجریان عبور کرده ازکلید درهنگام قطع و وصل دستی کلید میباشد. لذا قطع و وصل کلید درهنگام بروز عیب با دشواری بیشتری صورت گرفته ودرشرایط سنگین مربوط به عبور جریان عیب انجام میگردد.
عمل اصلی حفاظت شبکه درهنگام بروز اتصالها وبرقراری جریان عیب توسط کلیدهای قدرت صورت می‌پذیرد. با قطع کلید قدرت، قسمت معیوب شبکه ازقسمتهای بدون عیب ودرحال کار شبکه جدا شده و ادامه کار وثبات شبکه تأمین میگردد. بروزهرگونه عیبی درکلید قدرت، بطوریکه با بروز عیب درشبکه وبکارافتادن رله‌های حفاظتی، کلید عمل نکرده وبه موقع قسمت معیوب شبکه را جدا ننماید، قطع بی مورد ونابجای سایرکلیدها وازکار افتادن قسمتی ازشبکه را به همراه خواهد داشت. عیب درکلید ممکن است ناشی ازبروز اشکال درمدار فرمان کلید، بروزعیب درمکانیزم قطع و وصل کلید، عدم توانائی کلید درقطع جریان عیب، افزایش زمان قطع کلید وغیره باشد. با توجه به تعداد عیوبی که درخطوط انتقال انرژی وسایر تجهیزات شبکه درسال روی می‌دهند ودرکلیه عیوب روی داده کلیدهای قدرت نقش اصلی را درقطع قسمت معیوب وحفظ شرایط عادی شبکه عهده‌دار می‌باشند، اهمیت کلیدهای قدرت وتأثیر آنان درادامه کارعادی شبکه روشن میگردد. عدم قطع به موقع وبجای کلیدها درهنگام بروزعیب منجر به قطع سایرکلیدها درنقاط دیگری ازشبکه شده وقسمتهای بیشتری ازشبکه را با قطع برق وخاموشی مواجه می‌نمایند. تأخیر درقطع کلیدها، مدت باقی بودن عیب و برقراری جریان عیب درشبکه را افزایش داده وبازگشت شبکه را به شرایط عادی دشوارتر می‌نماید.
با روشن شدن اهمیت ونقش کلیدهای قدرت درحفظ شرایط پایداری شبکه وجلوگیری ازخاموشی‌های مکرر، درجه اطمینان وقابلیت کلیدهای قدرت تعیین می گردد. این امر موجب میشود تا کلیدها ازحداکثر اطمینان وتوانائی برخوردار باشند. هرقدر عیوب روی داده درکلیدها ومکانیزم کارآنها کمترباشد، ثبات کارشبکه بیشترشده وقطعی‌های شبکه کمترمی‌گردد. دستیابی به حداکثر اطمینان درعملکرد کلیدهای قدرت درشبکه وتوانائی کامل آنها درقطع جریان عیب، موجب میگردد تا بررسی‌های لازم به منظور تعیین توانائی آنها درقطع جریان عیب وتعیین نوع مناسب آنها بادقت زیاد وبا توجه به کلیه پارامترهای شبکه صورت پذیرد. درشبکه‌ای که کلیدهای قدرت نصب شده درآن بازدهی خوبی نداشته ونتوانند درمقابل عیوب روی داده درشبکه با سرعت کافی عمل نمایند، همواره عدم رضایت مشترکین ومصرف کنندگان انرژی وجود خواهد داشت.
۲-۱-۱۲-۴- نیازهایی از شبکه که کلید قدرت باید تامین نماید
بطور کلی کلیدهای قدرت تجهیزاتی هستند که باید توانایی قطع ووصل مدار فشار قوی راهم درشرایط عادی سیستم وهم درشرایط وقوع خطا داشته باشند. یک کلید قدرت مناسب باید بتواند عمل قطع و وصل شبکه را درشرایط مختلف بار واتصال کوتاه درمحدوده شرایط ومقادیر نامی تعیین شده برای کلید طوری انجام دهد که خود آسیب ندیده وشبکه نیزبه نحومطلوب کنترل شود.
بطور کلی کلیدهای قدرت بایستی بتوانند نیازهای زیررا بدون ایجاداضافه ولتاژ گذرای خارج ازتحمل عایق‌بندی شبکه بدون اینکه آسیبی به خود وسایر تجهیزات شبکه وارد آید برآورده نمایند:
تحمل عبورجریان پیوسته نامی مدار بدون اینکه حرارت اضافی درآنها تولید شود و به کلید صدمه‌ای برسد.
قطع جریانهای خطا (بدون افزایش غیرمجاز تنشهای حرارتی ومکانیکی)
قطع و وصل جریانهای خازنی (نظیر جریانهای خطوط انتقال نیروی بی باربا انتهای باز)
قطع و وصل جریانهای اندوکتیو (نظیر جریانهای ترانسفورماتورهای بی بار وجریان راکتورهای موازی)
قطع جریانهای اتصال کوتاه ترانسفورماتورها و راکتورها
وصل مجدد اتوماتیک
۲-۲- سیستم کنترل
۲-۲-۱- مقدمه ای بر کنترل مدرن پست های فشارقوی
از مهمترین وظایف سیستم کنترل در پستهای فشارقوی مدرن ، برقراری ارتباط همزمان با سیستم حفاظت است. این ارتباط شامل مشارکت در فرامین وصل مجدد اتوماتیک ، انتخاب کلیدهای مناسب جهت جداسازی خطا ، کلیدزنی برای ترتیب مجدد سیستم با حداقل قطع، وارد کردن مدارهای آماده و احتمالا مشارکت در تنظیم رله های حفاظتی می باشد. بنابراین سیستم کنترل و حفاظت ، رابطه تنگاتنگ با یکدیگر داشته و برای بررسی باید بصورت همزمان در نظر گرفته شوند.
۲-۲-۲- وظایف سیستم کنترل
وظایف متعددی که توسط سیستم های کنترل انجام می گیرد ، به دو دسته کلی تقسیم می گردد: وظیفه جمع آوری اطلاعات ( غیر فعال ) و وظیفه ارسال فرمان های کنترلی (فعال) ، وظایف جمع آوری اطلاعات را می توان بصورت زیر دسته بندی کرد:
ثبت حوادث
رسم اتوماتیک شکل موجهای خطا
مشاهده وضعیت کلیدها و سکسیونرها توسط اپراتور از روی تابلو کنترلی
اندازه گیری مقادیر مشخصه کار عادی شبکه و نمایش آن
با خبر شدن اپراتور توسط سیستم اعلام خطر در زمان بروز حادثه
تعیین تقریبی محل وقوع خطا
۲-۲-۳- وظایف سیستم کنترل
۲-۲-۳-۱- جمع آوری اطلاعات
وظایف جمع آوری اطلاعات شامل قسمت های زیر می باشد:
۱. ثبت حوادث : اطلاعات خطا ها که توسط وسایل حفاظتی تهیه می شوند ،۲. بصورت سیگنال های قطع یا وصل بوده و از طریق کنتاکت های رله یا سوییچ ها تهیه می گردد. این اطلاعات در پست بر روی چاپگر ثبت می گردند در صورت نیاز به مرکز کنترل نیز ارسال می شوند.
۳. رسم اتوماتیک شکل موجهای خطا: سیستم های ثبت اتوماتیک ،۴. جریانها و ولتاژ ها و سیگنالهای کلیدزنی را در طول خطاها رسم نموده و شرایط موجود را نشان می دهند.
۵. مشاهده مقادیر اندازه گیری شده : در حالت کار عادی شبکه ،۶. مقادیر ولتاژ ،۷. جریان ،۸. فرکانس ،۹. توان های اکتیو و راکتیو برای استفاده اپراتور نمایش داده میشود.
۱۰. مشاهده وضعیت کلیدها و سکسیونرها : بر روی تابلو کنترل ،۱۱. وضعیت کلیدها و سکسیونرها نمایش داده می شود تا اپراتور از چگونگی وضعیت سیستم در هر زمان آگاهی یابد .
۱۲. سیستم اعلام خطر : در مواقعی که حادثه ای در سیستم رخ می دهد و اپراتور باید از آن مطلع شود،۱۳. اعلام خطر این وضعیت را نشان می دهد.
۱۴. محل یاب خطا: محل خطاهای سیستم باید با استفاده از اندازه گیری متغیرهای شبکه قبل از باز شدن کلید انجام گیرد. این کار با استفاده از محل یاب خطا بر روی تمام خطوط انتقال فشارقوی صورت می گیرد. فاصله محل وقوع خطا از پست بصورت درصد یا کیلومتر نشان داده می شود.