طراحی پست های فشار قوی مبحث 9
طراحی پست های فشار قوی مبحث 9
با پیشرفت بشر در کلیه ی علوم از جمله علوم مهندسی برق پست های فشار قوی نیز از ایجاد فن آوری های جدید بی نصیب نبوده اند.هدف از ایجاد فن آوری های جدید در زمینه ی طراحی و ساخت تجهیزات پست های فشار قوی کاهش هزینه های تجهیزات افزایش ضریب اطمینان در عملکرد تجهیزات و کارکرد کل پست کوچک شدن ابعاد تجهیزات و پست کاهش سطح زیر بنای مورد نیاز ایجاد امکان توسعه ی پست ها با کمترین هزینه و بهترین شکل ممکن و ... می باشد.
بدین منظور در این پست و پست های بعدی که آماده خواهم کرد قصد داریم تا بعضی از این فن آوری ها را (که به گونه ای با تنوع در طراحی و ساختار این گونه پست ها با پست های قبلی و معمولی در ارتباط است) بیان نماییم.
برای رسیدن به این هدف ابتدا ساختار پست های " نیومریک " را ارائه می کنیم که برای اولین بار در پست 230 کیلو ولت نیروگاه گازی آبادان به کار رفته است.سپس با توجه به نیاز فشرده سازی پست های معمولی در نوشته های بعدی بر آن خواهیم بود تا انواع پست های فشرده شده ی متداول را بیان نماییم.
در نهایت به بیان ساختار دو نوع پست های فشرده گازی از نوع PASS و COMPASS خواهیم پرداخت.با توجه به قابلیت های پست های فشرده گازی و توسعه ی رو به رشد آنها مزایای آنها مورد بررسی و ارزیابی قرار می گیرد.
پست های نیومریک (NUMERICAL SUBSTATION):
به منظور درک مناسب پست های نیومریک و خصوصیات آنها لازم است تا ابتدا مشخصات پست های متداول در صنعت برق را مورد بررسی قرار داده و معایب آنها را تعیین نماییم.با این کار و در راستای رفع مشکلات پست های متداول خصوصیات پست های نیومریک نیز بهتر قابل تشخیص خواهد بود.
سیستم های کنترل در پست های متداول:
در پست های متداول سیستم های کنترل مانیتورینگ و حفاظت از ترکیب وسایل مجزای استاتیکی و الکترومکانیکی تشکیل شده اند که خود نیز شامل تعداد زیادی از زیر سیستم های جداگانه می باشند.بعضی از این زیر سیستم ها وظایف کنترل تجهیزات کلید زنی – اینترلاک – هشدار دهنده ها – ثبت اغتشاشات – حفاظت – اندازه گیری و ... را بر عهده دارند.حتی با وجود رایانه ها و سیستم های SCADA این ساختار هنوز هم به کار می رود.
در این نوع پست ها منطق اینترلاک از طریق رله های کمکی و سیستم های ارتباطی اعمال می شود که در پست های بزرگ این منطق با مشکلات و سیم کشی های پیچیده ای مواجه خواهد شد.همچنین باید از تمام کمیت های الکتریکی ( از قبیل کمیت های ولتاژ- جریان – قدرت های اکتیو و راکتیو و ...) در تمام شین ها و فیدرها و ترانسفورماتورها مطلع باشیم که برای تمام این مسائل نیاز به سیستم های کنترلی و مانیتورینگ می باشد.
فن آوری های رایج در زمینه سیستم های کنترل و حفاظت پست های متداول منجر به استفاده از اجزاء زیادی از قبیل رله های کمکی و سیستم های ارتباطی بسیار زیادی می شود.این موضوع باعث می شود تا علاوه بر پر هزینه تر شدن این فن آوری فضای مورد نیاز پست نیز زیاد گردد.همچنین قابلیت اطمینان سیستم نیز کاهش می یابد.
همچنین برای رفع عیب و خطا در این سیستم های کنترلی با مشکلات زیاد و صرف وقت زیادی همراه خواهد بود.
پس به طور خلاصه مشکلات و معایب سیستم های کنترلی و حفاظتی در پست های متداول را می توان به صورت زیر بیان نمود:
الف)- عدم اطمینان به سیستم های کنترل و حفاظت:در سیستم های کنترلی متداول تعداد زیادی از اجزاء و سیم های ارتباطی وظیفه کنترل و حفاظت اعمال بسیار ساده تا پیچیده را بر عهده دارند.این وظایف در هر پست باید به صورت جداگانه انجام شود و نمی توان یک راهکار کامل و یکپارچه برای این وظایف ارایه نمود.همچنین در صورت ایجاد اشکال در یک قسمت کوچک کارکرد کل سیستم می تواند تحت تاثیر قرار گرفته و در نتیجه قابلیت اطمینان کل سیستم کاهش یابد.
ب)- اشکالات در نصب و راه اندازی : تجربه ی شرکت های برق منطقه ای بیانگر آن است که بیشتر نقص ها و اشکالات در سیستم های کنترل و حفاظت به وسیله ی خطاهای انسانی در هنگام فرآیند مهندسی – سیم کشی- نصب و راه اندازی رخ می دهد.البته بعضی از این اشکالات در زمان راه اندازی کشف می شوند ولی بعضی دیگر از این مشکلات تا زمانی که منجر به خطا نشود آشکار نمی گردند.
ج)- مشکلات در نگه داری و آزمایش تجهیزات : در پست های متداول تعمیر هر قطعه از سیستم معمولا نیاز به تغییراتی در سیم کشی دارد.به عنوان مثال برای تعمیر هر بریکر باید آن را علاوه بر مدارهای منطقی از سیستم های ثبت وقایع و هشدار دهنده های متصل به آن نیز جدا نمود.همچنین با توجه به زیاد بودن اجزاء سیستم –آزمایش کل آن بسیار مشکل می باشد.
د)- مشکلات در توسعه ی پست : در اینگونه پست ها اصلاحات و توسعه شینه بندی (مثل افزودن یک خط انتقال – توسعه شین ها و تجهیزات و ...) با مشکلات زیادی روبرو خواهد بود.علت این موضوع آن است که در این راستا باید بسیاری از کنترل های منطقی تغییر یابند که این کار نیز می تواند باعث انجام مجدد سیم کشی های گسترده در سطح پست گردد.
ساختار پست های نیومریک
در پست های نیومریک از یک سیستم اتوماسیون هماهنگ شده با فعالیت های توزیعی و به شکل مناسب بین تجهیزات مربطه برای کنترل و حفاظت تجهیزات داخل پست و بی ها استفاده می شود.در مرکز کنترل این پست ها یک شبکه ی ناحیه محلیLAN برای کلیه ارتباطات به کار می رود.البته برای افزایش قابلیت اطمینان سیستم می توان از دو شبکه ی LAN استفاده کرد.همچنین برای ارتباط با دیگر پست های شبکه نیز می توان از یک شبکه ی ناحیه گسترده WAN استفاده نمود.این ارتباطات از طریق شبکه های فیبر نوری در داخل پست و در سیستم قدرت نیز از طریق خطوط انتقال قابل انجام می باشد.
معمولا با ایجاد این ارتباطات شبکه ی LAN به گستردگی وسیعی دست می یابد به گونه ای که همه اجزاء مختلف سیستم (از قبیل شین- بریکر- خط انتقال- فیدرهای توزیع-ترانسفورماتورها-و...)به طور مجزا قابل نظارت و کنترل می باشند.اطلاعات مورد نیاز به طور مرتب بین پایانه های مختلف کنترل پست مبادله می شود.با این روند دیگر نیازی به استفاده از یک رایانه ی مرکزی کنترل پست وجود ندارد ولی با ایجاد این رایانه ی مرکزی می توان ضریب اطمینان کارکرد پست و سیستم را به مقدار قابل ملاحظه ای افزایش داد.
شبکه ی کنترل محلی به دو سطح بی و سطح پست تقسیم می شود.در سطح پست با استفاده از یک مرکز اصلی بروی تمام سطح بی ها نظارت و هماهنگی صورت می گیرد.پایانه ی کنترل بی با ایجاد ارتباط با مرکز اصلی در سطح پست وظایف کنترل- حفاظت-مانیتورینگ و اندازه گیری را به نحو مطلوبی انجام می دهد.در ادامه فعالیت های سیستم نیومریک از قبیل عملکرد سیستم ها-سطح پردازش اطلاعات و نمایش اطلاعات ارائه می گردد.
عملکرد سیستم ها
تجهیزات کلید زنی در پست ها به بی تقسیم می شوند.سیستم های کنترل و حفاظت نیز به طور مشابهی تقسیم بندی می شوند.یک بی شامل تمام تجهیزات فشار قوی مانند بریکرها- دیسکانکت ها- ترانسفورماتورهای ولتاژ و جریان می باشد.برای یک سیستم یک و نیم بریکری هر بی شامل سه بریکر و دو سیم متصل به آن است.در سطح بی پایانه کنترل بی برای هماهنگ نمودن کلیه وظایف داخلی بی مورد استفاده قرار می گیرد.
پایانه ی کنترل بی شامل تمام وظایفی است که می تواند بر روی سخت افزار مشترک قرار داده شوند بدون آنکه به امنیت و قابلیت اطمینان سیستم لطمه ای وارد شود.این وظایف در سطح بی شامل موارد زیر است:
- کسب داده ها
- کنترل تجهیزات فشار قوی
- قواعد اعمالی در سطح بی
- باز و بست خودکار
- کنترل ولتاژ توسط تپ چنجرها- راکتورها و بانک های خازنی
از طرف دیگر تنها وسایل نصب شده در سطح پست برای عملکرد سیستم ها در راستای ایجاد پایگاه عملیاتی برای ارتباط میان انسان – ماشین MMC و تجهیزات مربوطه در این ارتباط می باشد.
سیستم کامپیوتری MMC جایگزین تابلو کنترل مرسوم و همچنین سایر وظایف دیگر تابلوها مثل تابلوهای هشدار دهنده ( آلارم ) و ثبت وقایع می گردد.
در سطح پست تعدادی از نمایشگرها نیز برای آگاهی دادن به اپراتور از وضعیت فرآیند سیستم کنترل پست وجود دارد.در این سطح کنترلی انواع نمایشگرهای زیر قابل دسترسی می باشند:
- نمایش های فرآیند مثل دیاگرام های تک خطی
- نمایش های گزارش
- نمایش نگهداری فعالیت های کنترلی
- هشدارها و لیست وقایع
همچنین در سطح کنترلی پست و از طریق اتاق کنترل اپراتور می تواند وظایف زیر را انجام دهد:
- بهره برداری از تجهیزات فشار قوی
- نشان دادن وضعیت
- نشان دادن مقادیر اندازه گیری شده و مقایسه با حد مجاز آن
- بهره برداری از تجهیزات کنترل خودکار
- نشان دادن خطا
- رسیدگی به وقایع ترتیبی
- قرائت پارامترها و تنظیم رله های حفاظتی
- ....