آشنایی اجمالی با پست فشار قوی و تجهیزات آن

آشنایی با پست فشار قوی و تجهیزات به کار رفته در آن در ادامه مطلب...

    

مقدمه:

شبکه برق ایران یک شبکه گسترده و به هم پیوسته می باشد می باشد که کل شبکه برق ایران به صورت رینگ می باشند(البته در سالهای گذشته شبکه برق خراسان به صورت مستقل از شبکه برق کشور بودکه شبکه برق خراسان نیز به صورت رینگ با بر کل کشور درآمد). در شبکه برق ایران برای اینکه برق مطمئن به دست مصرف کننده ها برسد باید از سه بخش مهم عبور کند که این سه بخش عبارتند از: تولید، انتقال و توزیع. بخش تولید مربوط به نیروگاه می شود که بسته به نوع نیروگاه ولتاژ تولیدی را به شبکه تحویل می دهد. در نیروگاه، ژنراتور یک ولتاژ پائینی در حدود 20kv تولید می کند و خروجی ولتاژ ژنراتور را پست نیروگاه که دارای ترانس های افزاینده هست، می دهند که این ولتاژ را در حد چند صد کیلو ولت(حداکثر تا 400kv ) افزایش داده و تحویل شبکه می دهد سپس در قسمت انتقال و فوق توزیع این ولتاژ را توسط پست های فشار قوی و به وسیله ترانسفورماتورهای کاهنده، کاهش می دهند به طور مثال در پست های انتقال ولتاژ 400kv را به 230kv و ولتاژ 230kv را به 63kv کاهش داده و در پستهای فوق توزیع نیز ولتاژ 63kv را به 20kvکاهش می دهند.

در قسمت توزیع ولتاژ خروجی از پست فوق توزیع توسط ترانسفورماتورهای kv400/20   می کند و بسته به نوع مصرف کننده به دست آن می رسد. در بعضی بارهای صنعتی ولتاژ خروجی از پست فوق توزیع توسط ترانسفورماتور kv3/6kv20می شود.

در این بین پستهای فشار قوی نقش بسیار مهمی در رساندن برق از نیروگاه به مصرف کننده و همچنین پایداری شبکه دارند. در واقع پست های فشار قوی نقطه واصل بین نیروگاه و مصرف کننده می باشند و هر گونه اختلالی در پست ها رساندن برق به مصرف کننده ها را با مشکل مواجه خواهد کرد. پست فشار قوی محلی است که تجهیزات انتقال انرژی در آن نصب و تبدیل ولتاژ انجام می شود و با استفاده از کلیدها امکان انجام مانور فراهم می شود و در واقع کار اصلی پست مبدل ولتاژ یا عمل سوئیچینگ بود. که در بسیاری از پست ها ترکیب دو حالت فوق دیده می شود.

آشنایی با پست فشار قوی و تقسیم بندی آن:

پست فشار قوی به محل نصب تجهیزات فشار قوی اعم از ترانسفورماتور، بریکر، سکسیونر، ترانسفورماتورهای اندازه گیری و غیره گفته می شود. پستهای فشار قوی جهت تبدیل انرژی الکتریکی در سطوح مختلف برای رساندن آن به مصرف کننده بکار می روند که در زیر به چند نمونه تقسیم بندی پستها اشاره می کنیم.

پستهای فشار قوی از نظر ولتاژ:

1)      پستهای افزاینده: اینگونه پستها برای افزایش ولتاژ به کار می روند و معمولاً در مجاورت نیروگاهها ساخته می شوند.

2)      پستهای کاهنده : این گونه پستها برای کاهش ولتاژ به کار می روند و معمولاً در  مراکز توزیع برای رساندن انرژی به مصرف کننده بکار می روند.

3)      پستهای ترکیبی:  در این گونه پستها هم افزایش و هم کاهش ولتاژ صورت می گیرد.

4)      پستهای کلیدی(Switching): در این گونه پستها هیچ گونه افزایش یا کاهش ولتاژی صورت نمی گیرد و در واقع رینگ شبکه سراسری را بر عهده دارند و در نقاط حساس شبکه نصب می شوند مثلاً پست تیران اصفهان .

پستهای فشار قوی از نظر عایق بندی:

1)      پستهای فشار قوی معمولی (AIS ): در این پستها فاصله بین فازها و مدارهای مختلف و تجهیزات توسط هوا عایق شده است.

2)      پستهای فشار قوی گازی(GIS) : در این پستها بجای هوا از گاز  به عنوان عایق استفاده می کنند، کلیه تجهیزات درون کپسولهای محتوی گاز   با فشار مناسب قرار داد ، اینگونه پستها در همه سطوح ولتاژی ساخته می شوند ولی برای بالاتر از kv 63 کاربرد آن رایج تر می باشد.

مزایای پست (GIS): 1- سطح و حجم کمتری را اشغال می کند 2- غیر حساس بودن نسبت به شرایط محیطی 3- کوتاه بودن زمان نصب 4- قابلیت استفاده در پستهای سیار 5- عدم ایجاد سروصدا به هنگام عملکرد تجهیزات.

پستهای فشار قوی از نظر محل نصب:

1- پستهای داخلی : پستهای داخلی معمولی تا ولتاژ kv 110 ساخته می شوند ولی استفاده از این پستها تا ولتاژ kv 33 بیشتر رایج است. در این پستها تجهیزات قدرت در داخل یک ساختمان نصب می گردد واز نظر ساختار و وضعیت فیزیکی تجهیزات ، به سه دسته پستهای باز، نیمه باز و بسته تقسیم بندی می شوند. در پستهای داخلی از نوع باز تجهیزات عمده که شامل کلیدهای قدرت، شینه بندی و ترانسهای اندازه گیری می باشند کاملاً رویت می شوند و جهت حفاظت افراد از نزدیک شدن به تجهیزات برقدار از صفحات مشبک فلزی به عنوان محافظ استفاده می شود،‌در پستهای نیمه باز فقط شینه بندب که عموماً در بالاترین قسمت نصب می گردند،‌قابل رویت بوده و سایر تجهیزات تا ارتفاع دسترسی توسط دیوار یا مواد عایق نسوز پوشیده شده و دیده نمی شوند. در پستهای بسته قسمتهای برقدار یعنی تمام تجهیزات و شینه بندی درون تابلوهای فلزی  قرار دارند. پستهای داخلی گازی تا ولتاژ بالاتر از

Kv 800 نیز ساخته می شوند، از آنجا که تجهیزات ، داخل کپسولهای گاز   قرار دارند، امکان تماس سهوی با قسمتهای برقدار وجود ندارد.

2- پستهای بیرونی :

در این پستها کلیه تجهیزات در یک محوطه با فضای باز که محدوده آن switchyard نامیده می شود،نصب می گردد . این پستها عموماً برای ولتاژهای بالاتر از kv 63 ساخته می شوند. در اکثر پستهای برق که ولتاژهای مختلف وجود دارد مثل 33/132/230 تجهیزات kv 33 به صورت پستهای داخلی و تجهیزات 132/230 به صورت پستهای بیرونی در نظر گرفته می شوند.

تجهیزات قدرت در پستهای فشار قوی:

1- ترانس قدرت 2- کلید قدرت (بریکر) 3- سکسیونر(DS ) 4- ترانسهای اندازه گیری جریان (CT) 5- ترانسهای اندازه گیری ولتاژ (PT) 6- مقره های نگهدارنده یا ایزولاتور 7- شینه بندی (Bus Bar) 8- برقگیر(L.A) 9- لاین تراپ یا تله موج (Line Trap) 10 – راکتور و مجموعه بانک خازنی مجموعه تجهیزات فوق بدون ترانس قدرت سوئیچ گیر نامیده می شوند که وظیفه ارتباط ورودی و خروجیها را در یک سطح ولتاژ معین به یکدیگر یا به باسبار به عهده دارند. تعداد سوئیچ گیرها با تعداد سطح ولتاژی که در آن پست داریم ، مرتبط است و له تعداد ورودیها و خروجیها بستگی ندارد.

ترانس قدرت:

ترانس های قدرت موجود در پست ها جهت افزایش یا کاهش ولتاژ به کار می روند که ترانسهای افزاینده معمولاً در مجاورت نیروگاهها و ترانسهای کاهنده بر سیستم های انتقال و فوق توزیع به کار می روند. ترانسهای قدرت ظرفیتشان متناسب با بار پست می باشد، برخلاف ماشینهای الکتریکی که انرژی الکتریکی و مکانیکی را به یکدیگر تبدیل می کنند ، در ترانسفورماتور انرژی به همان شکل الکتریکی باقیمانده و فرکانس آن نیز تغییر نمی کند و فقط مقادیر ولتاژ و جریان اولیه و ثانویه متفاوت خواهد بود.

انواع ترانسفورماتور ها را می توان بر حسب وظایف آنها به صورت زیر دسته بندی کرد:

1-  ترانسفورماتورهای قدرت در نیروگاهها وپستهای  فشار قوی

2-  ترانسهای توزیع درپستهای توزیع زمینی و هوایی ، برای پخش انرژی در سطح شهرها و کارخانه ها

3- ترانسهای قدرت برای مقاصد خاص مانند کوره های ذوب آلومینیوم ، مکیوسازها و واحد های جوشکاری

4- قدرت جهت تبدیل ولتاژ با نسبت کم و راه اندازی موتورهای القایی

5- ترانسهای ولتاژ و جریان جهت مقاصد اندازه گیری و حفاظت

ساختمان ترانسهای قدرت روغنی:

قسمتهای اصلی در ساختمان ترانسهای قدرت روغنی عبارتند از :

1- هسته یک مدار مغناطیسی 2- سیم پیچ های اولیه و ثانویه 3- تانک اصلی روغن

به جز موارد فوق اجزای دیگری به منظور اندازه گیری و حفاظت به شرح زیر وجود دارند:

1- کنسرواتور یا منبع انبساط روغن 2- تپ چنجر 3- ترمومترها 4- نشان دهنده های سطح روغن 5- ژله بوخهلتس 6- سوپاپ اطمینان یا لوله لنفجاری (شیر فشار شکن) 7- رادیاتور 8- پمپ و فن ها 9- شیرهای نومنه برداری از روغن 10- شیرهای مربوط به پرکردن و تخلیه روغن ترانس 11- مجرای تنفسی و سیلیکاژل مربوط به تانک اصلی و تپ چنجر 12- تابلوی کنترل 13- تابولی مکانیزم تپ چنجر 14- چرخ ها 15- پلاک مشخصات نامی

هسته:

هسته ترانس یک مدار مغناطیسی خوب با حد اقل فاصله هوایی و حداقل مقاومت مغناطیسی است تا فورانهای مغناطیسی به راحتی از آن عبور کنند . هسته به صورت ورقه ورقه ساخته شده و ضخامت ورقه ها حدود 3/0 میلیمتر و حتی کمتر است. برای کاهش فوکو ورقه ها تا حد امکان نازک ساخته می شوند ولی ضخامت آنها نباید به حدی برسد که از نظر مکانیکی ضعیف شده و تاب بردارد.در ترانسهای قدرت ضخامت ورقه ها معمولاً 3/0 یا 33/0 میلیمتر انتخاب می شود که این ورقه ها توسط لایه نازکی از وارنیش عایقی با یک سیم نازک عایقی ، نسبت به هم عایق می شوند.

سیم پیچی های ترانس:

در ساختمان سیم پیچی های ترانس باید موارد متعددی در نظر گرفته شوند که در زیر به آنها اشاره می کنیم:

1- در سیم پیچ ها  باید جنبه های اقتصادی که همان مصرف مقدار مس و راندمان ترانس می باشد، مراعات شود.

2- ساختمان سیم پیچ ها برای رژیم حرارتی که باید در آنها کار کند محاسبه شود ، زیرا در غیر این صورت عمر ترانس کاسته خواهد شد.

3- سیم پیچ ها در مقابل تنش ها و کشش های حاصل از اتصال کوتاه های ناگهانی مقاوم شوند.

4- سیم پیچ ها باید در مقابل اضافه و لتاژهای ناگهانی از نقطه نظر عایقی ، مقاومت لازم را داشته باشند. سیم پیچ ترانس ها نسبت به هم دو نوع سیم پیچ ، تعداد حلقه ها ، درجه واندازه سیم ها و ضخامت عایق بین حلقه ها متفاوت خواهند بود. هرچه ولتاژ ترانس بالا برود ، تعدا حلقه های سیم پیچ بیشتر می شود و هرچه ظرفیت ترانس بیشتر شود ، اندازه سیم ها بزرگتر می گردد. در ترانس با هسته ستونی ،‌سیم پیچ ها اعم از فشار قوی ، متوسط و فشار ضعیف و سیم پیچ تنظیم به صورت استوانه متحد المرکز روی ستونهای هسته قرار می گیرند. معمولاً سیم پیچ فشار ضعیف در داخل و فشار قوی در خارج واقع می شوند ترتیب فوق به این دلیل رعایت می شود که عایق کاری فشار ضعیف نسبت به هسته راحت تر است.

تانک اصلی روغن:

تانک ترانس یک ظرف مکعب یا بیضوی شکل است که هسته و سیم پیچ های ترانس در آن قرار می گیرند و نقش یک پوشش محافظتی را برای آنها ایفا می کند، داخل این ظرف از روغن پر می شود به طوریکه هسته و سیم پیچ کاملاً در روغن فرو می روند. سطح خارجی تانک تلفات گرمای داخل ترانس را به بیرون منتقل می کند از هر متر مربع سطح تانک حدوداً 400 تا 450 وات توان گرمایی به بیرون منتقل می شود بطوریکه در ترانسهای کوچک ، همین سطح برای خنک کاری کافی است و به تمهیدات دیگری نظیر رادیاتور و فن نیاز نمی باشد. در ترانسهای تا KVA 50 بدنه تانک از ورق ساده فولادی به ضخامت حدوداً 3 میلیمتر ساخته می شود. سطح آن صاف بوده و نیازی به میله های تقویتی یا لوله های خنک کن ندارد. هر 4 وجه ترانس از یک ورق یک پارچه درست می شود و فقط در یک گوشه جوشکاری می گردد. تانک ترانس بایستی موجب شود که موارد مشروحه زیر تأمین گردد:

1- حفاظتی برای هسته ،‌سیم پیچ ، روغن و سایر متعلقات داخلی باشد.

2- دارای استقامت کافی باشد که در حین حمل و نقل و نیز در زمان اتصال کوتاه داخلی بتواند تنش های مکانیکی ایجاد شده را تحمل نماید.

3- ارتعاشات وصدا در آن به حداقل برسد.

4- ساختمان آن در برابر نشت روغن و یا نفوذ هوا کاملاً آب بندی باشد.

5- سطوح کافی برای دفع گرمای ناشی از تلفات ترانس را تأمین کند.

6- محلی برای نصب بوشینگها ، تپ چنجر ،‌ مخزن ذخیره روغن و سایر متعلقات باشد.

7- حداقل تلفات فوکو در آن ایجاد شود.

8- حداقل میدان مغناطیسی در خارج آن وجود داشته باشد.

به این ترتیب طراحی تانک ترانس به روش پیش بینی شده برای حمل و نقل آن نیز بستگی دارد.

مقره ها (بوشینگ ها):

سرهای خروجی سیم پیچ های فشار قوی و فشار ضعیف باید نسبت به بدنه فلزی تانک،‌عایق کاری شوند. برای این منظور از مقره ها استفاده می کنند. مقره یا بوشینگ تشکیل شده است از یک هادی مرکزی که توسط عایق های مناسبی درمیان گرفته شده است. بوشینگ ها روی درپوش فوقانی ترانس نصب می شوند و در موارد نادری بوشینگها را روی دیواره جانبی تانک هم نصب می کنند. انتهای پائینی مقره در داخل تانک جای می گیرد، در حالیکه سردیگر آن در بالای درپوش و در هوای خارج واقع می شود.ترمینالهای هر دو سر دارای بستهای مناسبی برای اتصال به سر هادی های داخل ترانس و نیز هادی های شبکه می باشند. شکل و اندازه بوشینگها به کلاس ولتاژ، نوع محل و جریان نامی آن بستگی دارد. بوشینگهای داخل ساختمانی نسبتاً کوچک بوده و سطح آن صاف است، اما بوشینگهای هوای آزاد کاملاً در معرض شرایط مختلف جوی نظیر برف و باران و آلودگی قرار می گیرند، بنابراین از نظر شکل کاملاً متفاوتند و از سپر هایی به شکل چتر تشکیل می شوند، تا سطح زیرین آنها در مقابل باران خشک نگه داشته شوند. در این صورت سطح خارجی آنها زیاد شده و فاصله خزش جرقه روی سطح چینی عایق زیادتر می گردد و در نتیجه استقامت الکتریکی بوشینگ افزایش می یابد در حال حاضر تمام ترانس های با قدرت زیاد، برای کار در هوای آزاد ساخته می شوند.

کنسرواتور یا منبع انبساط روغن

کنسرواتور تانکی است که در بالاترین قسمت ترانس نصب می شود و در حین تغییرات باد روزانه روغن ترانس انبساط و انقباض می یابد و در حین انبساط وارد منبع ذخیره می شود. اندازه و حجم منبع ذخیره به اندازه ترانس و تغییرات دمای آن در هنگام بهره برداری بستگی دارد. در ترانس هایی که دارای تپ چنجر قابل قطع زیر باران هستند، منبع انبساط به دو بخش تقسیم می شوند که قسمت کوچکتر برای تپ چنجر و قسمت بزرگتر برای تانک اصلی در نظر گرفته می شود. از بالای هر قسمت منبع ذخیره لوله ای به فضای آزاد آورده می شود که به آن مجرای تنفسی می گویند در ورودی این مجرا ظرف شیشه ای قرار دارد که داخل آن از ماده ای رطوبت گیر بنام سیلیکاژل پر می شود. به این ترتیب هوای ورودی به ترانس، رطوبت خود را از دست داده و کاملاً خشک خواهد بود.

در هر قسمت منبع ذخیره، یک نشان دهنده سطح روغن نصب می شود تا سطح روغن را در حین کار ترانس بتوان نظارت کرد و همچنین دو سطح منبع دیگر که مجهز به کنتاکت آلارم می باشند نیز بر روی آنها نصب می گردند سطح خارجی منبع ذخیره نیز با رنگ مناسب پوشیده می شود تا زنگ نزند .

تپ چنجر (Tap chenger)

در بارهای مختلف افت ولتاژ در ترانسفورماتورها و خطوط نیز تغییر می کند و سبب تغییر ولتاژ شبکه می شود. کنترل ولتاژ شبکه های توزیع و انتقال عمدتاً توسط تپ چنجر ایجاد می شود. اساس کار تپ چنجر بر تغییر نسبت تبدیل ترانس استوار است بدین ترتیب که با انشعاباتی که در سیم پیچ فشار قوی تعبیه می گردد، تعداد دور سیم پیچ را تغییر داده و سبب تغییر ولتاژ خروجی ترانس می شود. تپ چنجرها به طور گسترده ای برای کنترل ولتاژ شبکه در سطوح مختلف ولتاژی بکار گرفته می شوند. معمولاً کنترل ولتاژ در محدوده 15%  مقدور است. ولتاژ هر پله تپ چنجر معمولاً بین 1 تا 5/2 درصد تغییر می کند انتخاب مقدار کم برای پله ها سبب افزایش تعداد تپ ها می گردد، مقدار بالا برای هر پله باعث عدم امکان تنظیم دقیق ولتاژ مورد نظر می گردد. تپ چنجر را در سمت فشار قوی ترانس نصب می کنند به دلایل زیر:

1-    در طرف فشار قوی جریان کمتر است لذا برای تپ چنجرهایی که زیر بار عمل می کنند حذف جرقه ساده تر است.

2-    چون تعداد دور سیم پیچی های فشار قوی بیشتر است لذا امکان تغییرات یکنواخت تر و پله های کوچکتر به راحتی میسر است .

تپ چنجرها عموماً بر دو/2 نوع می باشند:

1- on load Tap chenger : ترانسهایی که تپ آنها زمانی که ترانس زیر بار است، تغییر می کند

2- off load Tap chenger : ترانسهایی که تپ انها زمانی که ترانس زیر بار نیست، تغییر می کند.

این تغییر تپ در محل روی بدنه ی ترانس صورت می گیرد. به این ترتیب با توجه به تعداد تپ و اینکه هر تپ چه مقدار تغییر ولتاژ به وجود می آورد و نیاز به چه مقدار تغییر در ولتاژ می باشد، تپ آنها را بر حسب نیاز سیستم تغییر می دهیم. مکانیزم عمل تپ به طور کلی به این صورت است که اهرمی قادر است در جهت گردش عقربه های ساعت تعداد حلقه های سیم پیچ را کم و در خلاف آن زیاذ نماید.

"ترمومترها"

این نشان دهنده ها، از نوع عقربه ای بوده و برای تشخیص درجه حرارت گرمترین نقطه سیم پیچی ترانس بکار می رود. معمولاً به ازای هر گروه سیم یک نشان دهنده بکار می گیرند که روی یکی از فازها نصب می شود. این روش اندازه گیری به صورت غیر مستقیم است به این معنی که غلاف ترمومتر داخل روغن بوده و دمای روغن را حس می کند، سپس توسط یک زف جریانی متناوب با جریان عبوری از سیم پیچ از کویل حرارتی عبور می کند، لذا گرمایی متناسب با سیم پیچ ها در ترمومتر ایجاد می شود.

نشان دهنده سطح روغن

اگر چه رلۀ بوخهلتس می تواند کاهش سطح روغن را نشان دهد ولی برای داشتن ضریب اطمینان بالاتر، نشان دهنده سطح روغن نیز بر روی منبع ذخیره پیش بینی می شود. ممکن است نشان دهنده به صورت دریچه شیشه ای برای دیدن سطح روغن باشد. علاوه بر آن نشان دهنده نوع عقربه ای که از طریق مغناطیس، با شناور داخل منبع کنسرواتور در ارتباط است نیز تعبیه می گردد و باید طوری نصب شود که از سطح زمین قابل رؤیت باشد. عقربه نشان دهنده باید نمایانگر سطوح حداکثر، حداقل و نرمال بوده و کنتاکتهایی برای آلارم نیز باید پیش بینی شده باشد .

رلۀ بوخهلتس:

تجهیزات الکتریکی که داخل آنها پر از روغن است نظیر ترانسفورماتورها، بوشینگهای آنها و ترمینال باکس مربوط به کابلها را می توان جهت محافظت از عیوب داخلی و از دست رفتن روغن آنها، با رلۀ بوخهلتس محافظت کرد. این رله که در لوله رابط بین تانک و منبع ذخیره نصب می شود از دو گوی شناور که در داخل محفظه رله نصب شده اند و می توانند همراه با سطح روغن جابجا شوند، تشکیل شده است. دو عدد کلید جیوه ای نیز با شناور همراه هستند و می توانند کنتاکتهایی را قطع یا وصل کنند، رلۀ بوخهلتس بسیار دقیق است و از آنجا که در مراحل اولیه آغاز شدن بسیاری از مشکلات آلارم می دهد. این شانس را به پرسنل بهره برداری می دهد که شرایط خطرناک را خیلی زود شناسایی کنند و از آسیبهای جدی به تجهیزات جلوگیری نمایند. تنظیم درجه حساسیت رلۀ بوخهلتس کاملاً تجربی بوده و بستگی به ترانس و رله دارد. در هر حال باید دقت داشته که رله خیلی حساس نباشد زیرا اضافه بار کم و جریانهای اتصال کوتاه شدید خارجی و حتی تغییرات درجه حرارت موسمی، سبب جریان پیدا کردن روغن می شود که نباید رلۀ بوخهلتس را بکار اندازد. پس از هر تریپ ترانس در اثر عملکرد رلۀ بوخهلتس باید گازهایی که در محفظه رله جمع شده است را خارج نمود تا شناور آن به حالت اولیه خود بازگردد. در ضمن باید گازهایی را که به محفظه گاز رله خارج می کنیم، از نظر قابلیت اشتعال مورد آزمایش قرار دهیم زیرا در صورتیکه ترانسفوماتور خوب تحت جلأ قرار نگرفته باشد هوای موجود در داخل روغن کم کم خارج شده و در رله جمع می گردد و می تواند سبب ظاهر شدن آلارم گردد. همچنین ممکن است به طریقی هوا به داخل ترانسفوماتور نفوذ کرده باشد. این عمل در ترانسهایی که روغن آن را جدیداً عوض کرده اند بیشتر پیش می آید. با وجود اینکه رله بوخهلتس یک رله بسیار خوبی است و می تواند از آغاز پیدایش نقص آن را تشخیص دهد و لیکن دارای محدودیت هایی نیز هست که در ادامه ذکر می کنیم.

محدودیت های رلۀ بوخهلتس:

1)      فقط خطاهایی را تشخیص می دهد که در سطح روغن پائین تر از رله اتفاق می افتد.

2)      تنظیم کلید جیوه ای را نمی توان زیاد حساس گرفت، زیرا در این صورت لرزشهای ناشی از بهره برداری، زلزله، شوکهای مکانیکی در خط و حتی نشستن پرنده ها، ممکن است اشتباهاً آنرا بکار اندازد.

3)      مینیمم زمان عمل کردن آن 1/0 ثانیه است و متوسط آن 2/0 ثانیه. چنین رله ای  خیلی کند به حساب می آید و لیکن با وجود آن ارزش این رله بسیار بالاست

4)      از نظر اقتصادی رلۀ بوخهلتس برای ترانسهای کمتر از 500KVA بکار نمی رود.

سوپاپ اطمینان یا لولۀ انفجاری (شیر فشار شکن)

 در اثر اتصال کوتاه ناگهانی و یا هر حادثۀ دیگر در هسته و سیم پیچها که منجر به ایجاد گاز شدید شود. فشار داخل تانک می تواند به میزان خطرناکی افزایش یابد، برای جلوگیری از خطر انفجار تانک در بالای درپوش آن شیر فشار شکن نصب می گردد. این شیر در عرض چند میلی ثانیه عمل خواهد کرد و سبب تخلیه فشار خواهد شد. در همین موقع، میکروسوئیچی که همراه آن است سبب بسته شدن مدار تریپ می گردد. پس از کاهش فشار در اثر نیروی فنر، شیر خود به خود بسته خواهد شد.

رادیاتور یا مبدل حرارتی

نظر به اینکه روغن دارای خاصیت عایقی خوب و همچنین تبادل حرارتی زیاد می باشد. در ترانسها به عنوان خنک کننده مورد استفاده قرار می گیرد. جهت تبادل حرارتی بهتر با محیط اطراف، اصولاً روغن از طریق رادیاتور و پمپ های روغن یک سیکل بسته را طی می نماید و حین عبور از رادیاتورها توسط فن ها با محیط اطراف تبادل حرارتی انجام می دهد . لازم به توضیح است در بعضی از ترانسفوماتورهای واحد آبی روغن توسط کولرهای آبی خنک می شود .

پمپ ها و فن ها

جهت تبادل حرارتی بهتر با محیط اطراف، اصولاً روغن از طریق رادیاتور و پمپ های روغن یک سیکل بسته را طی می نماید و حین عبور از رادیاتورها توسط فن ها با محیط اطراف تبادل حرارتی انجام می دهد. معمولاً در ترانس های قدرت که مجهز به پمپ روغن می باشند، یک نشان دهنده فولی روغن در مسیر بای پاس و به موازات مسیر پمپ های روغن نصب می شود که در شرایط روشن بودن پمپ ها و جاری بودن روغن، صفحه معلق آن به صورت مایل قرار می گیرد اما به خاموش شدن پمپ و یا قطع جریان روغن(به هر دلیل) صفحه بر اثر نیروی وزن پائین آمده و به صورت قائم واقع می شود. در این حالت، اغلب سبب بسته شدن کنتاکتی خواهد شد که موقعیت این صفحه را در اتاق فرمان گزارش می نماید. همچنین از طریق دریچه شیشه ای، موقعیت آن قابل رویت است.

مجرای تنفسی و سیلیکاژل مربوط به تانک اصلی و تپ چنجر

منبع ذخیره روغن توسط یک یا دو مجرای تنفسی به هوای آزاد مربوط می گردد و در ورودی آن یک ظرف شیشه ای کار گذاشته می شود که بسته به بزرگی منبع می تواند از یک یا چند قسمت تشکیل شده باشد. درون این ظرفها را با سیلیکاژل پر می کنند. هنگامیکه بار ترانس زیاد باشد و روغن گرم شود بر اثر انبساط روغن مقداری از هوای داخل منبع ذخیره از طرق مجرای تنفسی خارج می شود. در انتهای ظرف سیلیکاژل یک مجرا دارد که در بالای آن یک پیاله زنگی شکل به صورت معکوس قرار دارد و در ته ظرف مقداری روغن ترانس ریخته می شود به این مجموعه تله هوا گفته می شود. هوا برای خارج شدن از منبع ذخیره باید از این تله بگذرد هنگامیکه روغن منقبض می شود، فشار داخل منبع ذخیره کاهش می یابد و فشار هوای بیرون بر طح روغن داخل تله، سبب می گردد که سطح روغن داخل زنگ تا آنجا پائین آید که هوا بتواند از آن عبور کند و پس از گذشته از سیلیکاژل به منبع ذخیره برسد. به این ترتیب روغن، ذرات معلق در هوا را می گیرد و سیلیکاژل به صورت دانه های گرد کوچکی است که در شرایط خشک، رنگ آن آبی است و با جذب رطوبت به رنگ صورتی در خواهد آمد. وقتی حدود %75 از سیلیکاژل داخل ظرف تغییر رنگ داد باید آن را تعویض نمود. سیلیکاژل ورتی شده را برای بازیافت به آزمایشگاه می فرستند. سیلیکاژل از پائین ظرف شروع به تغییر رنگ می کند. اگر در مواردی مشاهده شود این تغییر رنگ از بالای ظرف شروع شده است به این معنی است که نشتی هوا وجود دارد و باید آنرا برطرف نمود.

کلید قدرت(بریکر) Breaker  

بریکر یک کلید قطع و وصل قدرت می باشد و قابل قطع و وصل زیر بار می باشد چون عامل خاموش کنندۀ جرقه دارد. بریکر جهت حفاظت شبکه به کار می رود و جریان شبکه را قطع می کند دارای همۀ خصوصیات مورد انتظار از کلیدها می باشد، عبور جریان نامی به صورت دائمی، قابلیت عبور جریان اتصال کوتاه، قابلیت عبور جریان اتصال کوتاه معین و قطع سریع آن، تحمل ولتاژهای بوجود آمده در سیستم، در حالت باز بودن بایستی قادر به تحمل ولتاژهای ایجاد شده بین کنتاکتهای کلید را داشته باشد. بریکرها باید قابلیت سرعت عملکرد بالایی در قطع و وصل مدار الکتریکی را داشته باشند. بریکرها محدودیت جریانی ندارند و برای بزرگترین جریانهای اتصال کوتاه ساخته می شوند.یکی از مشخصه های مهم بریکرهای قدرت زمان تأخیر در قطع کلید است. این زمان عبارت است از حر فاصله بین لحظه فرمان قطع توسط رلۀ مربوطه و آزاد کردن ضامن قطع کلید تا خاموش شدن کامل جرقه .

ویژگیهای مشترک بریکرها

1) داشتن مکانیزم عملکرد قطع و وصل 2) داشتن مکانیزم خاموش کردن جرقه در اتاق جرقه 3) داشتن کنتاکتهای اصلی بریکر 4) داشتن سیم پیچ های قطع و وصل 5) داشتن کنتاکتهای فرعی 6) داشتن مدارات کنترل بریکر.

انواع کلیدهای قدرت:

1) کلید پر حجم روغن 2) کلید کم حجم روغن3) کلید هوایی 4) کلید خلأ 5) کلید  

1) کلید پر حجم روغن

روش قطع قوس در این کلیدها توسط افزایش طول قوس به طریق مکانیکی و خنک کردن قوس با استفاده از عایق روغن صورت می پذیرد. بر اثر دمای بالای قوس الکتریکی میان کنتاکتهای کلید روغن تجزیه شده و اطراف جرقه را گازهای مختلفی می پوشانند که متناسب با شدت جرقه از لایه های مختلفی تشکیل شده است . حدود%70 حباب گاز را هیدروژن و حدود%30 را استیلن تشکیل می دهد، خاصیت مهم گاز هیدروژن ضریب بالای انتقال حرارت آن است و ضمناً برای تولید آن نیاز به انرژی است. روغن دارای ولتاژ دی الکتریک بالایی بوده و به عنوان عایق مناسب جهت ایزولاسیون تلقی می شود، این خاصیت در عدم بازگشت قوس بعد از صفر جریان فعالیت زیادی دارد . نقطۀ ضعف روغن معدنی قابل اشتعال بودن آنست که البته در قطع قوس کلید نقشی ندارد ولی در ورتیکه جریان و یا TRV ناشی از خطای اتصال کوتاه بیش از قدرت قطع کلید باشد ممکن است منجر به انفجار کلید و آتش سوزی گردد به دلیل حجم بالای روغن در این نوع از کلید آتش سوزی ناشی از آن بسیار خطرناک است. این نوع کلیدها در همۀ رده ولتاژها تا230kv کاربرد دارد.

2) کلید کم حجم روغن

با ایجاد تغییر در طراحی کلید پر حجم روغن به دو /2 روش، مقدار روغن مورد نیاز را کاهش می دهیم .

1- عایق کردن بدنۀ کلید توسط مقره 2- برقراری قوس در یک محفظۀ جداگانه.

در اثر بروز قوس روغن تجزیه شده و گاز تولید می شود که دارای فشار بالایی در محفظۀ قطع است، بجز گاز پر فشار و گاز هیدروژن و استیلن در اطراف قوس لایه های دیگری از گاز و بخار روغن با دمای کمتر در اطراف آن قرار گرفته است، گاز پر فشار ولتاژ شکست بالایی دارد ولی به دلیل دمای بالا ولتاژ شکست آن کاهش یافته (  ) و قادر به تحمل TRV نمی باشد، پس از صفر جریان به دلیل هدایت حرارتی بالای گاز هیدروژن و جایگزینی گازها و روغن با دمای کمتر در کانال قبلی قوس، گاز به تدریج خنک شده و ولتاژ شکست آن افزایش می یابد، وجود قسمتهای مختلف در محفظۀ قطع باعث حرکت عمودی و افقی گازها و روغن با دمای کمتر شده که در خنک کردن محل قوس و خروج گازهای یونیزه با دمای بالا اهمیت دارد. محفظۀ قطع با روغنهای جداگانه باعث جایگزینی روغن دیونیزه و تسریع خنک شدن قوس می شود.

3)     کلید هوایی

عایق بین کنتاکتها در حالت قطع، هوا می باشد که چون نسبت به عایق روغن، عایق ضعیف تری است در حالت قطع فاصلۀ بین کنتاکتها بیشتر خواهد بود، به منظور کاهش زمان قطع و وصل تعداد کنتاکتهای ثابت و متحرک را افزایش می دهند و از آنجا که ولتاژ روی تمام کنتاکتها در این حالت یکسان نیست، از خازنهای با اندازۀ مساوی و کوچک برای توزیع یکنواخت ولتاژ استفاد می کنیم، همزمان با قطع کلید هوایی تحت فشار به قوس الکتریکی پاشیده می شود در این حالت از طریق جابجا کردن هوای بین کنتاکتها و خنک کردن و افزایش طول قوس به خاموش شدن سریعتر قوس کمک می شود بنابراین نیاز به کمپرسور و تانک مخزن به منظور ذخیره هوای فشرده داریم. این نوع کلیدها در همۀ سطوح ولتاژی کاربرد دارند.

4)     کلید خلأ:

هیچ ماده عایق فاصلۀ بین کنتاکتها را در بر نگرفته است و کنتاکتها در خلأ قرار دارند، از نظر تئوری هنگام قطع کلید، قوس الکتریکی نبایستی برقرار شود اما در عمل به خاطر ایجاد پلاسمای بخار فلز قطع کلید همراه با قوس خواهد بود( بخار فلز و تشعشعات قطع کنتاکتها، باعث ایجاد قوس می شود) این کلید تا سطح ولتاژ 33kv کاربرد دارند. ایجاد خلأ و نگهداری خلأ از مشکلات کلید می باشد. یک جریان فرکانس بالا به جیان فرکانس قدرت اضافه می شود، در سایر کلیدها که زمان بازیابی یا ریکاوری مادۀ عایقی نسبتاً زیاد است، این نوسانات فرکانس بالا به تدریج میرا می شوند و مشکل ساز نمی شود ولی در کلیدهای خلأ در صفر شدن جریان گذرا کلید قطع شده و باعث ایجاد ولتاژ TRV در دو سر کلید می گردد، این حالت تا قطع کامل قوس تکرار می گردد همچنین به دلیل طبیعت برشی جریان و شکست الکتریکی با اطمینان نمی توان گفت که جرقه زنی بعدی نسبت به حالت قبل در سطح بالاتری رخ می دهد.

5)     کلید

در کلیدهای گاز  این گاز به عنوان مادۀ عایقی و ماده خاموش کننده قوس الکتریکی استفاده می شود در فشار پائین استقامت الکتریکی گاز  به مراتب بیشتر از هوا بوده و در فشارهای بالا از روغن نیز بیشتر می شود، کلیدهای اولیه دارای دو سطح فشار بودند Double pressure در این حالت محفظۀ قطع دارای یک فشار معین بوده و فشار گاز در قسمتهای دیگر بیشتر است، هنگام قطع و وصل، گاز از محفظۀ پر فشار وارد محفظۀ قطع شده و با روشهای خنک کردن، افزایش طول قوس و جابجا کردن قوس آن را قطع می نمایند، در این کلیدها نیاز به تجهیزات زیادی جهت داشتن دو سطح فشار مختلف است .

کلیدهای  با یک سطح فشار گاز:

در حالت عادی فشارگاز در تمام قسمتها یکسان است با قطع یا وصل کلید کنتاکت متحرک به صورت تلسکوپی در داخل کنتاکت ثابت حرکت می کند، بدین ترتیب فشار گاز در محفظۀ قطع افزایش یافته و به هنگام برقراری قوس گاز با فشار بالا به محل قوس دمیده می شود هم اکنون این کلید ها در کلیۀ سطوح ولتاژی از 20kv تا 400kv استفاده می شود.

انواع کلیدها از نظر ولتاژ بدنۀ کلید:

1)      کلیدهایی که بدنۀ آنها دارای ولتاژ نمی باشند: در این کلیدها ملزم هستیم، حتماً برای ورود و خروج هادیها به کلید از بوشینگ استفاده کنیم. ( حجم گاز  در داخل آنها زیاد است) با توجه به پایین بودن مرکز ثقل کلید، پایداری آن در برابر نوسانات مکانیکی زیاد بوده و مناسب برای محل های زلزله خیز است.

2)      کلیدهایی که بدنۀ آنها دارای ولتاژ می باشند: ولتاژ بدنۀ کلید توسط استفاده از یک ایزولاتور مناسب جبران می شود، حجم کمتری از گاز  دارند، سبکتر با ابعاد کمتر و عیب یابی و تعمیر آنها ساده تر است این کلیدها نیاز به CT جداگانه در طرفین کلید دارند. آسیب پذیری در برابر زلزله، افزایش تعداد کنتاکتهای ثابت و متحرک با افزایش ولتاژ کلید صورت می گیرد اما این کار در ولتاژهای بالا انجام می شود.

انواع مکانیزم عملکرد کلیدها :

1) دستی 2) موتوری 3) سلونوئیدی 4) فنر شارژ شده5) پنوماتیک 6) هیدرولیک

1) مکانیزم دستی: 1- تأمین انرژی و نیروی مکانیکی لازم برای جابجا کردن کنتاکتهای متحرک توسط دست یا اپراتور ایجاد می شود،در این حالت زمان عملکرد طولانی است 2- امکان صدور فرمان از راه دور وجود ندارد 3- مناسب برای قطع و وصل کلید تا ولتاژ 63kv یا برای باز و بسته کردن سکسیونر زمین معمولاً تا ولتاژ 230kv کاربرد دارد. این مکانیزم در سکسیونرها کاربرد دارد.

2) مکانیزم موتوری: نیروی مکانیکی لازم با استفاده از موتورهای الکتریکی AC تا DC تأمین می گردد. دور موتورها توسط چرخ دنده هایی کاهش می یابد . زمان عملکرد نسبتاً طولانی در حد ثانیه است. قابل استفاده برای سکیونرها، امکان صدور فرمان علاوه بر محل از راه دور نیز وجود دارد .

3) مکانیزم سلونوئیدی : عمل قطع و وصل با استفاده از سیم پیچ و میدان مغناطیسی حاصل از آن انجام می شود. از این روش عملاً در کلیدهای فشار ضعیف نظیر کنتاکتورها استفاده می شود.

4) مکانیزم فنر شارژ شده توسط موتورهای الکتریکی:هیچکدام از روش های قبلی قابلیت ذخیره سازی انرژی را نداشته اند، به عنوان مثال در مکانیزم موتوری با افزایش ولتاژ که باعث بزرگتر شدن کلید می شود بایستیاز موتور با توان بالاتر یا گیریبکس استفاده شود. در این روش منبع ذخیره انرژی یک فنر است، در زمانیکه قطع یا وصل کلید اتفاق نمی افتد فنر وصل به تدریج شارژ می شود و با آزاد کردن ضامن فنر این فنر قادر به وصل سریع کلید است. با توجه به اینکه ممکن است وصل کلید بر روی شبکه خطا دار انجام شود، لذا بلا فاصله پس از وصل کلید بایستس آمادۀ قطع آن باشیم. به همین دلیل فنر وصل قویتر از فنر قطع انتخاب می شود و در حین وصل کلید فنر قطع نیز شارژ شده و آماده قطع مدار است. معمولاً ساختمان فنر ها به گونه ای است که با یک بار شارژ، چندین بار می توان عمل قطع و وصل را انجام داد . برای تأمین انرژی مورد نیاز عملکرد کلید گاهی از چند فنر موازی استفاده می شود .

مزایای مکانیزم فنری:

1)      عدم نشتی از سیستم و بروز حوادث ناشی از آن 2) عدم تلفات انرژی در سیستم3) امکان شارژ دستی در صورت قطع تغذیۀ الکتریکی 4) عدم نیاز به لوله های رابط، واشرها و سیستم آب بندی.

معایب مکانیزم فنری:

1) سر و صدای زیاد هنگام عملکرد کلید 2) زیاد بودن تجهیزات متحرک الکتریکی 3) نیاز به تنظیم فنر هنگام تغییر دما در فصول مختلف4) انرژی در ابتدا و انتهای حرکت نبایستی یکسان باشد و مکانیزم هایی برای دمپینگ(میرا کردن) لازم است.

مکانیزم سیستم های پنو ماتیک:

در سیستم پنوماتیک هوا در مخزن مجزا تحت فشار قرار می گیرد و با لوله های ارتباطی به کلید منتقل می شود، در کلیدهای نوع هوایی که نیاز به هوای فشرده برای خاموش کردن قوس الکتریکی دارد می توان از این سیستم ها استفاده نمود. نسبت به سیستم هیدرولیکی ساختمان ساده ای داشته و تعمیر و نگهداری آن آسانتر است . زمان عملکرد کلید در این مکانیزم کمتر از فنر شارژ شده است . سر و صدای بیشتری نسبت به سایر مکانیزم ها دارد ضمناً بایستی فشار هوا با توجه به دمای محیط تنظیم شده و از لحاظ عدم وجود نشتی کنترل شود.

مکانیزم هیدرولیکی (Hydroulic mechanism)

در این سیستم معمولاً از روغن جهت حرکت سریع کنتاکتها استفاده می شود با توجه به این که فشار روغن را نمی توان مانند گاز زیاد کرد لذا از هوا یا ازت جهت ایجاد فشار مورد نیاز برای باز و بسته کردن کلید استفاده می شود. فشار حدود300Bar مکانیزم هیدرولیکی معمولاً در کلیدهای فشار قوی و یا پستهای GIS استفاده می شود.این مکانیزم طوری طراحی می شود که بدون افت فشار زیاد قادر به چند مرحله قطع و وصل کلید باشد.

ویژگی های مکانیزم هیدرویکی :

1) عملکرد بدون سر و صدا 2) زمان کم قطع و وصل به دلیل اینرسی پایین مکانیزم فرمان.

سکسیونر( Disconect Switch )

سکسیونر قابلیت قطع و وصل جریان را ندارد و فقط می تواند جریان محدود از جمله جریان بی باری و خازنی خطوط را قطع کند، پس از قطع جریان توسط کلید قدرت از سکسیونر به عنوان کلید بدون بار به منظور برداشتن ولتاژ از بقیۀ تجهیزات استفاده می شود اگر با وصل سکسیونر جریان از آن عبور کند و یا اگر با قطع سکسیونر جریان بار قطع شود نبایستی به سکسیونر فرمان داد مگر در شرایط زیر:

1) سکسیونر بسته ای که از آن جریان می گذرد را مجاز نیستیم باز کنیم2) سکسیونر بازی که اگر بسته شود از آن جریان عبور می کند مجاز نیستیم ببندیم

دستورالعمل باز کردن سکسیونر:1) قطع دژنکتور مربوطه2) قطع سکسیونر مورد نظر .

دستورالعمل بستن سکسیونر:1) اطمینان از باز بودن دژ نکتور 2) بستن سکسیونر مورد نظر 3) بستن دژنکتور.

خواص مورد انتظار سکسیونرDs

1) قابلیت عبور جریان نامی را در شرایط محیطی به صورت دائمی داشته باشد به نحوی که دمای آن از حد مجاز تجاوز ننماید2)قابلیت عبور جریان اتصال کوتاه را تا مدت زمان مشخص و بدون اضافه حرارت داشته باشد3) قابلیت تحمل ولتاژ با توج به سطح عایقی تعیین شده را دارا بوده و در حالت قطع باید اضافه ولتاژ میان کنتاکتها را تحمل نماید 4) سکسیونرهای مورد استفاده در شبکه های انتقال معمولاً مجهز به محفظۀ قطع نبوده و غیر قابل قطع و وصل زیر بار است.

سکسیونر قابل قطع زیر بار ضمن اینکه بایستی وظیفۀ یک سکسیونر را انجام دهد، باید قادر باشد مانند یک دژ نکتور قدرتهای کوچک الکتریکی را هم قطع کند . سکسیونر قابل قطع زیر بار دارای قدرت وصل زیاد است و می تواند جریان های 25 تا 75 کیلو آمپر را بخوبی وصل کند ولی دارای قدرت قطع کم در حدود 400 تا 1500 آمپر هستند پس در صورتی می توانند بر روی شبکه هایی که امکان عبور جریان اتصال کوتاه را دارند به کار روند که جریان قطع توسط کلید یا فیوز مهار شود. هدف از بکار گیری سکسیونر قطع قابل رویت مدار هست تا از قطع بودن مدار اطمینان حاصل شود ، همچنین وظیفۀ جدا نمودن باسها و یا استفاده شینه بندی چند باسه نیز از دیگر کاربردهای سکسیونر است. سکسیونرهای سر خط انتقال مجهز به تیغۀ زمین است تا بار خازنی خط انتقال را دشارژ نماید، در غیر این صورت ولتاژ چند ده/10 کیلو ولت روی خط باقی مانده و کار کردن روی خط خطرناک است، این تیغه یک اتصال زمین مستقیم و قال مشاهده در سر خط انتقال یا ثانویه ترانس ایجاد می نماید.

انواع مختلف سکسیونر:  

1) تیغه ای 2) کشویی3)دورانی4)قیچی

1) سکسیونر تیغه ای:

این سکسیونرها که برای ولتاژهای تا 30kv به صورت یک پل وسه/3 پل ساخته می شوند، دارای تیغه هایی هستند که ضمن قطع کلید عمود بر سطح افقی (در سطح محور پایه ها) حرکت می کنند و در بالای ایزولاتور قرار می گیرند. سکسیونر تیغه ای برای فشار قوی به صورت یک پل ساخته می شوند و فرمان قطع و وصل آنها عموماً کمپرسی با هوای فشرده انجام می گیرد.

2)سکسیونر کشویی:

سکسیونر کشویی برای کیوسک با قفسه هایی که دارای عمق کم هستند بسیار مناسب است در این سکسیونر تیغۀ متحرک در موقع قطع در امتداد خود (در امتداد سطح افقی یا عمود بر سطح محور پایه ها) حرکت می کند و بدین جهت فضای اضافی برای تیغه در حالت قطع از بین می رود.

3)     سکسیونر دورانی:

سکسیونر دورانی که برای ولتاژهای زیاد به خصوص 60kv و 110kv ساخته می شود به جای یک تیغه بلند و یک کنتاکت ثابت دارای دو تیغۀ متحرک و دورانی می باشد که با برخورد آنها به هم ارتباط الکتریکی برقرار می شود. در این نوع کلید حرکت به موازات سطح افقی و یا عمود بر سطح محور پایه ها انجام می گیرد و دارای این وضعیت است که با کوچک کردن طول بازوی تیغه فاصله هوایی لازم بین دو تیغه به وجود می آید و چون تیغه ها با گردش پایه ها باز و بسته می شوند عوامل خارجی مثل فشار باد و برف و غیره نمی تواند باعث وصل بی موقع آن گردد یا به علت یخ زدگی کنتاکتها در زمستان احتیاج به نیروی اضافی برای باز کردن آنها نیست.

4)سکسیونر قیچی:

سکسیونر قیچی برای فشارهای زیاد بسیار مناسب است زیرا به علت اینکه کنتاکت آن شین با هوایی تشکیل می دهد احتیاج به دو پایه عایق مجزا از یکدیگر که در فشار قوی باعث می شود اعاد بزرگتر و وزن آنها سنگین تر شود و فقط شامل یک پایۀ عایقی است که چنگک یا تیغۀ قیچی مانند کنتاکت دهند روی آن نصب می شود و با حرکت قیچی مانندی با شین یا سیم هوایی ارتباط پیدا می کند، مورد استعمال سکسیونر قیچی که به آن سکسیونر ستونی نیز گفته می شود در شبکه ایست که دارای دو شین به ازای هر فاز در سطح و ارتفاع مختلف نسبت به زمین و بالای هم باشد و سکسیونر ارتباط عمودی بین ان دو شین را فراهم می سازد.

ترانسهای اندازه گیری جریان (‍Current Transformer)

در سیستمهای فشار قوی و صنعت اندازه گیری اهمیت بسیار زیادی دارد چرا که هر چه قدر سطوح جریان بالاتر رود با هزینه هایبیشتری مواجه جواهیم شد و باید سعی کرد تا حد ممکن از هزینه ها کاست اما از طرفی کاهش نباید سبب ایجاد نقصان در سیستمهای قدرت شود زیرا با کوچکترین اشتباه خسارتهای سنگینی به بار می آید، پس باید به دنبال راهی بود تا اندازه گیری استاندارد، دقیق و کم باشد . همانطوری که می دانید و مطمئناً به دفعات زیاد در آزمایشگاهها دیده اید و عمل کرده اید، اندازه گیری سطوح ولتاژ و جریان کم به سادگی و با وسایل ساده آزمایشگاهی امکان پذیر است. اما در برق فشار قوی قضیه متفاوت است واندازه گیری در این سیستم دشوارتر و حساستر به نظر می رسد. اگر در حالت عادی بخواهیم وسیله های اندازه گیری فشار قوی بسازیم باید طوری عمل کنیم تا دستگاه های ما قدرت و تحمل جریان بالا را داشته باشند اما ساخت این دستگاه ها بسیار سخت و پر هزینه می باشد و از طرفی دارای هزینه تعمیر و نگهداری بالایی می باشند بنابراین باید کاری کرد که سطوح جریان آنقدر کاهش ابد تا با دستگاههای اندازه گیری معمولی قابل اندازه گیری شوند . برای کاهش جریان و قابل اندازه گیری نمودن آن از دستگاههایی به نام ترانسفورماتورهای اندازه گیری استفاده می کنیم، برای اندازه گیری جریان از ترانسفورماتور جریان (CT) استفاده می کنیم.

اساس کار ترانس جریان CT

CT هم مانند همۀ ترانس ها از دو سیم پیچ اولیه و ثانویه تشکیل شده است که سیم پیچ اولیه بخاطر جریان زیاد دارای سیم با سطح مقطع زیاد و تعداد دور کم می باشد و در مقابل در ثانویه بخاطر جریان کمتر دارای سیم با سطح مقطع کم و تعداد دور زیاد می باشد که به آمپر متر وصل می شود. اگر فرض کنیم که جریان 1000 آمپر وارد یک دور سیم پیچ اولیه شود آن گاه در ثانویه به ازای هر 1000 دور سیم پیچ جریان 1 آمپر خواهیم داشت. پس می بینیم که جریان 1000 آمپری که قابل اندازه گیری نبود به یک آمپر تبدیل شد که به راحتی با آمپر متر معمولی قابل اندازه گیری می باشد . بنابراین در این مثال اگر جریان 1 آمپر روی آمپر متر مشاهده کردیم یعنی جریان واقعی ما 1000 آمپر می باشد و اگر 5/1 آمپر را مشاهده کردیم یعنی جریان واقعی ما 1500 آمپر می باشد. این نسبت عددی که مثال زده شد یعنی 1/1000 برای درک بهتر مطلب بود اما به طور معمول در CT ها این نسبت 5/1000 می باشد. نکتۀ دیگر اینکه CT در مدار به صورت سری قرار می گیرد. ثانویه CT همیشه باید اتصال کوتاه باشد چون اگر باز باشد و بار به سر اولیۀ آن بدهیم در نتیجه جریان نیز سر ثانویه ظاهر می شود که از حد تعیین و تنظیم شده بیشتر می باشد و در نتیجه CT می سوزد.

ترانس ولتاژ PT (voltage transformer)

اساس کار PT هم مانند همۀ ترانسفورماتورها از دو سیم پیچ اولیه و ثانویه تشکیل شده است که سیم پیچ اولیه بخاطر جریان کم و ولتاژ زیاد دارای سیم با سطح مقطع کم و تعداد دور زیاد می باشد و در مقابل در ثانویه به خاطر جریان بیشتر دارای سیم با سطح مقطع زیاد و تعداد دور کم می باشد که به ولتمتر وصل می شود PT دارای انواع مختلف و اندازه ها، قدرت متفاوت و ساختمانهای متفاوت است ترانسهای ولتاژ در انواع تک فاز، دو فاز و چند فاز نیز ساخته می شوند این ترانسها در ولتاژ های بالا برای صرفه جویی در هزینه ها و کمتر شدن حجم ساختمانی خود از خازنهایی سود می برد که در داخل خود ترانس تعبیه شده است و به ترانس های ولتاژ خازنی معروف است. علاوه بر اندازه گیری ولتاژ فشار قوی و نمونه برداری ولتاژ برای رله های حفاظتی از ترانس های ولتاژ در پستها برای ارتباطات PLC نیز استفاده می شود که در بعضی موارد وسابل ارتباطی (لاین تراپ) بر روی خود این ترانس ها نصب می شود.

مقره (ایزولاتور)

مقره ها نگهدارنده قسمتهایی از تأسیسات الکتریکی هستند که نسبت به زمین دارای اختلاف سطح الکتریکی می باشند. لذا مقره ها باید از یک استقامت مکانیکی و الکتریکی خاصی برخوردار باشند تا بتوانند علاوه بر نیروهای مختلف مکانیکی(فشار، کشش،خمش) و الکترودینامیکی که به آنها وارد می شود. در نامناسب ترین شرایط فشار الکتریکی وارده را نیز تحمل کنند. بدین جهت پایداری و انتقال بدون وقفه انرژی الکتریکی تا حدودی بستگی به انتخاب و مراقبت صحیح ایزولاتور دارد. استقامت مکانیکی ایزولاتورها بستگی به جنس و ضخامت عایق و استقامت الکتریکی آن بستگی به جنس و طول  و شکل مقره دارد. مقره ها و پایه های عایقی اکثراً از چینی و نوعی از مقره ها از شیشه ساخته می شوند. حتی در این دهۀ آخر از مواد مصنوعی نیز در شرایط خاصی استفاده شده است. مواد اولیۀ چینی که در ایزولاتور از آن استفاده می شود عبارت است از 33 تا 18 درصد فلدسپات 46 تا 43 درصد کائولین و 30 تا 10 درصد کوارتز .

انواع مقره ها از دید کلی

1)      مقره های داخلی( مقره هایی که در شبکه و تأسیسات سر پوشیده به کار می روند)

2)    مقره های خارجی (مقره های مخصوص شبکه و تأسیسات در هوای آزاد)

مقره های داخلی : الف- مقره های مقوائی ب- مقره های سرامیکی

الف) مقره های مقوائی: این مقره ها به شکل لوله از کاغذ آغشته به لاک و الکل در زیر فشار و حرارت زیاد پیچیده و ساخته می شود. ضخامت مقوا بستگی به استقامت مکانیکی که در آن انتظار داریم، دارد این پایه ها در ضمن اینکه نسبتاً سبک می باشند به قطعات و طول های مختلف قابل برش هستند و از این جهت است که بیشتر از آن که در اسباب و ادوات فشار قوی مخصوص آزمایشگاهها و لابراتورها استفاده می شود. در ضمن ایزولاتورهای مقوایی نسبت به ایزولاتورهای چینی دارای این مزیت هستند که در اثر جرقه های جنبی نمی شکنند و استقامت مکانیکی خود را از دست نمی دهند، در صورتیکه ایزولاتورهای چینی ممکن است در اثر جرقه ترک بردارند و متلاشی شوند و باعث تماس قطعات زیر فشار با زمین گردند.

ب) مقره های سرامیکی : این گونه مقره ها به دو/2 دسته تقسیم می شوند : 1)مقره توپر 2) مقره توخالی

ایزولاتورهای توپر از نظر الکتریکی غیر قابل شکست هستند به عبارت دیگر ازدیاد ولتاژ همیشه قبل از شکست الکتریکی در داخل ایزولاتور باعث شکست جنبی ایزولاتور می شود، لذا ایزولاتور توپر نمی شکند و مقاوم است . در ایزولاتورهای تو خالی امکان شکست داخلی وجود دارد زیرا در سوراخ داخل ایزولاتور نیز مانند سطح خارجی آن امکان نفوذ رطوبت و کثافت که از عوامل شکست الکتریکی زود رس می باشند موجود است . مقره های تو پر را که غیر قابل شکست الکتریکی هستند می توان فقط تا یک قطر معین و محدودی ساخت که مسلماً نمی تواند جوابگوی نیروی مکانیکی والکترودینامیکی در تمام قسمتهای تأسیسات می باشد. بدین جهت در قسمتهایی از تأسیساتکه نیروی مکانیکی بیشتری را باید تحمل کند از مقره های توخالی استفاده می شود و برای بالا بردن اختلاف سطح شکست داخلی آن سوراخ داخل مقر ه را پس از پر کردن با گاز خشک ازت با فشار1/5at تا 2/1 را می پوشانند. سوراخ مقره در انتها باریک شده و به یک سوراخ باریکی منتهی می شود که پس از پر شدن با گاز به وسیلۀ شیشۀ مذاب پوشانده می شود. در ضمن در اطراف سطح خارجی ایزولاتورهای مخصوص شبکه های محصور و سر پوشیده نیز برآمدگی هایی تعبیه می شود ولی به هیچ وجه ایزولاتورها ی داخلی مانند مقره های خارجی چتری نیستند.

مقره های خارجی

مقره های خارجی را می توان به طور کلی به دو/2 دسته تقسیم کرد:

الف) مقره های ثابت که مانند مقره های داخلی در روی زمین قرار می گیرند و یا اینکه با میله پیچ هایی با دکل های چوبی یا فلزی محکم می شوند و برای ولتاژ های تا 33kv ساخته می شوند. این مقره ها به نام مقره های دلتا معروف هستند.

ب)مقره های آویزان که برای ولتاژهای زیاد ساخته می شوند و سه3 دسته هستند الف) بشقابی ب) توپر ج) بلند

برای تمام مقره هایی که در هوای آزاد نصب می شوند، مشکلات زیادی از قبیل باران و اجسام خارجی (آلودگی هوا) به وجود می اید و با توجه به این که تمام این عوامل باعث شکست الکتریکی جنبی زود رس می گردد، ایزولاتورهای خارجی باید از نظر شکل ظاهری با ایزولاتورهای داخلی متفاوت باشند.

مقره دلتا:

مقره دلتا در ابتدا به صورت دوتکه ساخته شد ولی به علت مشکلاتی که چسباندن و اتصال این دو قطعه به وجود می آورد و باید پیشرفت صنعت چینی سازی بعدها به صورت یک تکه نیز ساخته شود به ایزولاتور دلتا مقره دو چتری نیز گفته می شود . در ایزولاتور دلتا بخاطر جلوگیری از پارازیت های مخابراتی که در اثر تخلیۀ ناقص در محل اتصال دو قطعه به وجود می آید بتونه یا مادۀ چسبنده را با موادهای الکتریسیته مثل گرافیگ مخلوط می کند . ایزولاتورهای دلتا برای فشارهای از 10 تا 35kv و حداقل نیروی شکست 1 تا 1/3t ساخته می شود.

الف) ایزولاتور بشقابی:

ایزولاتور بشقابی کلاً از سه 3 قسمت، بشقاب چینی، کلاهک فولادی و میلۀ آویز تشکیل شده است. بشقاب چینی از یک طرف دارای یک برآمدگی تقریباً نیمه کروی است که در داخل کلاهک فلزی قرار می گیرد. ارتباط کلاهک و بشقاب چینی به کمک سیمان یا سرب مذاب انجام می شود روی بشقاب صیقلی لعاب داده شده است و داخل بشقاب علاوه بر سوراخی که برای نصب میلۀ آویز پیش بینی شده دارای شیارهایی برای بالا بردن شکست جنبی ایزولاتور نیز می باشد میلۀ آویز شبیه دستۀ هاون می باشد و از فولاد ساخته شده است و به توسط رینگ فلز ی در داخل سوراخ بشقاب آویزان می شود . در ضمن در مناطق مه آلود و هوای آلوده با رسوبات چسبناک، ایزولاتورهای بشقابی مخصوص مناطق مه آلود ساخته شده است. ایزولاتورهای بشقابی تنها ایزولاتورهای آویزان هستند که از شیشه ساخته می شوند . استقامت مکانیکی ایزولاتورهای شیشه ای در حدود %25 کمتر از استقامت مکانیکی ایزولاتورچینی هم نظیر هستند .

ب) ایزولاتور تو پر:

بزرگترین عیب ایزولاتور بشقابی در مقابل شکست الکتریکی داخلی بودن آن است. تلاش های زیاد برای به وجود آوردن ایزولاتو غیر قابل شکست داخلی منجر به ساختن ایزولاتور توپر گردید که به آن ایزولاتور دو چتری نیز گفته می شود. ایزولاتور توپر فاصلۀ بین کلاهک و میلۀ آویز نسبت به ایزولاتور قبل از اینکه شکست خارجی به وجود آید، شکست الکتریکی داخل محال است .

ج) ایزولاتور بلند:

در فشار قوی همانطور که گفته شد باید چند عدد ایزولاتور بشقابی یا توپر به هم زنجیر شوند. در نتیجه بر حسب ولتاژ شبکه در طول زنجیر ایزولاتور تعدادی قطعات فلزی هادی وجود دارد که علاوه بر اینکه زنجیر را سنگین می کند باعث تخلیۀ الکتریکی و جرقۀ پی در پی نیز می گردد. برای برطرف کردن این عیب از ایزولاتور بلند استفاده می شود. ایزولاتور بلند فاقد قطعات فلزی است و هر کدام به تنهایی شامل چندین چتر می باشند و به خصوص برای حل اختلاف سطح زیاد ساخته می شوند . ایزولاتور بلند از ایزولاتور بشقابی و توپر در فشار مساوی سبک تر است و بدین جهت حمل و نقل و نصب آن آسانتر و ارزان تر است. مثلاً یک ایزولاتور بلند برای 110kv  حدود 25ky وزن دارد.

شین و شین بندی(Bas bar)

تمام ژنراتورها، ترانسفورماتورها، سیمها و کابلهای یک پست یا نیروگاه که ولتاژ مساوی دارند با یک شمش یا یک رسانا به نام شین در هر فاز به هم وصل می شوند، در اصطلاح شین یا باسبار محل تجمع و یا پخش انرژی می باشد. در شین تمام انرژی ژنراتورها و یا ترانسفورماتورها و یا هر دو به هم می پیوندند و از آنجا به طور مستقیم با همان ولتاژ و یا به کمک ترانسفوماتور افزاینده یا کاهنده با ولتاژ دیگر به مصرف کننده و یا شین های دیگر هدایت می گردند. شین ها را به طور کلی به دو/2 دسته تقسیم می شوند:

الف) شین ساده ب) شین چند تایی(شین مرکب)

الف ) شین ساده : ساده ترین نوع جمع و پخش انرژی شین ساده است در چنین تأسیساتی به ازای هر فاز یک شین وجود دارد (در شبکه سه 3 فاز سه3 شین). تمام ژنراتورهای یک نیروگاه به این سه 3 شین بسته می شوند و از همین شینها برای تغذیۀ پستها یا مصارف بزرگ استفاده می شود.

ب)شین چند تایی یا شین مرکب: شین ساده که در بالا به آن اشاره می شود دارای معایب زیر است .

1) تمیز کردن مقره ها و متعلقات دیگر شین بدون قطع برق به سادگی ممکن نیست 2) گرفتن انشعاب جدید از شین ساده بدون قطع برق امکان پذیر نیست، به عبارت دیگر توسعۀ شبکۀ برق فقط با قطع برق ممکن است3) خراب شدن بریکر هر یک از سیمهای انتقال انرژی باعث قطع برق آن خط می شود .

برای برطرف کردن معایب فوق امروزه در نیروگاهها و تبدیل گاههای مهم از شین مرکب استفاده می شود . ساده ترین و متداولترین نوع شین مرکب، شین دوبل است در سیستم شین دوبل (دو شین به ازای هر فاز) معمولاً یک شین زیر بار است و شین دیگر به عنوان رزرو بکار گرفته می شود ارتباط خطوط ورودی و خروجی با هر یک از شین ها به کمک یک سکسیونر برقرار می گردد. لذا در حالت کار عادی شبکه، نیمی از سکسیونرها باز و نیم دیگر بسته هستند . در سیستم شین دوبل می توان در یک حالت کاملاً استثنایی از هر دو شین در آن واحد نیز استفاده کرد و ژنراتورها و مصرف کننده ها را روی این دو شین تقسیم کرد باید توجه داشت که قطع و وصل سکسیونرها همانطور که گفته شد کاملاً بدون بار انجام گیرد. لذا در موقع تبدیل بار از یک شین به شین دیگر باید کاملاً مطمئن بود که شین تازه وارد با وصل اولین سکسیونر جریان نمی کشد از این جهت است است که در سیستم شین دوبل ارتباط دو شین به وسیلۀ یک کلید قدرت به نام کلید کوپلاژ (کوپلاژ عرضی) انجام می گیرد، لذا برای تبدیل بار از یک شین به شین دیگر اول مرتبه کلید کوپلاژ را که از یک دژنکتور و دو سکسیونر تشکیل شده می بندیم و سپس سکسیونرهای باز را بسته و سکسیونرهای بسته را باز می کنیم و در پایان عمل کلید کوپلاژ باز می شود. با استفاده از شین دوبل و کلید کوپلاژ قسمت زیادی از معایب شین ساده برطرف می شود و امکان تمیز کردن تأسیسات و انشعابات جدید گرفتن از آن بدون قطع برق تمام یا قسمتی از سیستم میسر می گردد ولی تعمیر یا سرویس کلیدهای قدرت در هر حال باعث قطع برق قسمتی از شبکه شهر می شود. دیژنکتورهای مخصوص ژنراتورها و ترانسفورماتورها را می توان در یک فرصت مناسب (کم کاری) شبکه از مدار خارج و سرویس کرد. اما برای تعمیر یا سرویس کلیدهای خطوط انتقال انرژی هیچ فرصتی بجز قطع برق پیش نمی آید . از این جهت برای رفع این عیب بخصوص در شبکه های مهم و بزرگ برق رسانی طرح های مختلفی بکار برده شده است که در ذیل به چند مورد آن اشاره می کنیم:

1)      استفاده از شین کمکی 2) روش سکسیونرموازی با بریکر3) روش دو/2 بریکری 4) روش یک و نیم کلیدی 5) شین دوبل با صرفه جویی در سکسیونر (یک و نیم سکسیونر) 6) استفاده از اندوکتیویته 7) شین سه 3 تایی.

تجهیزات حفاظتی

در یک پست فشار قوی باید تجهیزاتی وجود داشته باشد که وسایل را در صورت وقوع خطا و به وقوع پیوستن اتصالی در شبکه مورد حفاظت قرار دهد و از آسیب رساندن به تجهیزات جلوگیری کند، وظیفۀ این حفاظت را دستگاهی به نام رله انجام می دهد. رله دستگاهی است که در اثر تغییر کمیت الکتریکی مثل ولت و جریان و یا کمیت فیزیکی مثل درجۀ حرارت و حرکت روغن تحریک شده و باعث عمل کردن دستگاهی می شود. رله وسیله ای است که با اندازه گیری کمیتهای مختلف و یا دریافت یک سیگنال الکتریکی تغییرات از پیش تعیین شده ای را در سیستم قدرت به وجود می آورد رله های حفاظتی همیشه همراه یک کلید مدار شکن (بریکر) می باشند، در هنگام بوجود آمدن شرایط غیر عادی رلۀ حفاظتی دستوری مبنی بر باز شدن یک یا چند مدار شکن را صادر می کند در نتیجه قسمت خطادار از یستم اصلی جدا شده تا تعداد مصرف کننده هایی که دچار خاموشی می شوند به حداقل ممکن کاهش یابند. رله های حفاظتی که معمولاً در پست های فشار قوی به کار می روند عبارتند از:

رلۀ دیستانس، رلۀ دیفرانسیل، رلۀ اورکارنت، رلۀ اتصال زمین. که در قسمت ذیل اشاراتی به آنها می کنیم.

رلۀ دیستانس:

رله های دیستانس برای حفاظت خطوط انتقال بکار می روند و از آنجا که فاصلۀ عیب را با اندازه گیری امپدانس مشخص می کنند، بدین نام مشهور شده اند. این سیستم یک سیستم حفاظتی غیر واحد بوده و دارای مزایای فنی و اقتصادی زیادی است و سرعت بالایی را یه خود اختصاص می دهد، از این نوع حفاظت می توان به عنوان حفاظت اصلی استفاده کرد. به طور کلی وقتی اتصالی در شبکه رخ می دهد اینگونه رله ها نقش حفاظتی خط و تعیین فاصلۀ اتصالی تا رله را به عهده دارند. با توجه به اینکه امپدانس یک خط انتقال با طول آن متناسب است و در صورت اندازه گیری فاصله تا محل خطا می توان امپدانس خط را اندازه گیری کرد رله ای که برا ین اساس طراحی شده رلۀ دیستانس یا فاصله نامیده می شود. اصل اساسی در اندازه گیری امپدانس مقایسۀ جریان خطاست با ولتاژی که در نقطۀ رله می باشد اگر نسبت V/I بزرگتر از امپدانس باشد رله عمل می کند، رله های دیستانس بر اساس سیگنالهای ورودی و مقایسۀ آنها دسته بندی می شوند. نمونۀ ساده رلۀ دیستانس اندازۀ دامنه یا فاز ورودی است، در هنگام خطا هنگامیکه اختلاف فاز بین ولتاژ و جریان به 90 درجه نزدیک می شود شکل موج به وجود می آید به دلیل وجود شکل موج گذرا مقادیر ولتاژ و جریان به درستی اندازه گیری نمی شوند.

اصول کار رله های دیستانس:

رله های دیستانس صرفنظر از انواع مختلف آنها بر مبنای اندازه گیری فاصلۀ الکتریکی رله تا محل خطا کار می کنند. در مواقعی که حداقل جریان خطا قابل مقایسه با جریان بار باشد، این رله ها کاربرد وسیعی پیدا می کنند و این از آنجا ناشی می شود که رله های دیستانس به جریان حساس نیستند، بلکه امپدانس ظاهری تا محل خطا را می سنجند. رله های دیستانس دارای یک امپدانس داخلی بنام امپدانس تنظیم رله می باشند. این امپدانس( )   برابر امپدانس قسمتی از خط است که رله باید آن قسمت را مورد حفاظت قرار دهد.

ساختمان رلۀ دیستانس

این رله با دوعنصر ولتاژ و جریان سر و کار دارد و نسبت این دو پارامتر را می سنجد. یعنی در اصل از دو ترانس ولتاژ و جریان تشکیل شده است به طور کلی می توان گفت که یک رلۀ دیستانس از قسمتهای زیر تشکیل شده است:

1) عضو تحریک کننده 2) عضو سنجی رله دیستانس 3) عضو جهت یاب4) تعداد زیادی رلۀ کمکی

طرز کار بدین صورت است که از سیم پیچ عمل کننده جریانی متناسب با جریان اتصال کوتاه می گذرد و هنگامیکه جریان خطا به یک آستانه رسید، این سیم پیچ تحریک شده و کنتاکتهای مربوطه را به هم وصل می کند در نتیجه رله عمل می کند و مدار را قطع می کند و در ضمن سیم پیچی که سیم پیچی باز دارنده نام دارد نیروی مقاوم یا نیروی باز دارنده را تولید می کند و باعث تولید گشتاور در خلاف جهت گشتاور حاصل از سیم پیچ عمل کننده می گردد. لذا هر چه ولتاژ بیشتر باشد یا نقطۀ اتصال کوتاه از رله دورتر باشد نیروی سیم پیچ بازدارنده بیشتر شده و در اصل مقاومت ظاهری خط تا نقطۀ اتصالی بیشتر می شود. به طور کلی در یک رلۀ دیستانس از یک تحریک جریان زیاد و یک تحریک ولتاژ کم و در نتیجه از تحریک توسط امپدانس کم  استفاده می شود . در تحریک توسط جریان زیاد از یک رله جریان زیاد که برای 8/0 تا 2 برابر جریان نامی ترانسفورماتور جریان قابل تنظیم است، استفاده می شود و می توان با توجه به نوع شبکه، در مواقعی که نقطۀ صفر ستارۀ آن ایزوله باشد، از دو رله استفاده کرد. در مواقعی که شبکه مستقیماً به زمین وصل شده باشد از سه 3 رله استفاده می شود، البته رله سوم، رله اتصال زمین می باشد تحریک توسط رله های جریان زیاد در شبکه هایی قابل استفاده می باشد که حداقل جریان اتصال کوتاه فازی از ماکزیمم جریان کار عادی و نرمال شبکه بیشتر باشد.

رلۀ دیفرانسیل

رلۀ دیفرانسیل برای حفاظت سیستمهای کوتاه مثلاً در داخل نیروگاه و یا پست به علت کوچک بودن امپدانس آن نمی توان از رلۀ دیستانس استفاده کرد. لذا در اینگونه مواقع بیشتر از رلۀ دیفرانسیل استفاده می شود. رلۀ دیفرانسیل بر اساس مقایسۀ جریانها کار می کند و بدینوسیله جریان در ابتدا و انتهای وسیله که باید حفاظت شود، سنجیده شده و با هم مقایسه می شود. این تفاوت جریان در دو طرف محدودۀ حفاظت شده اغلب در اثر اتصال کوتاه یا اتصال زمین بوجود می آید. در صورتی که قبل از اتصالی شدن مسلماً جریانهای دو طرف با هم برابر هستند. این ترانسفورماتورهای جریان باید دارای جریان زگوندر برابر و منحنی مغناطیسی برابر باشند و طوری مخالف یکدیگر بسته شوند که در حالت عادی و نرمال، جریانهای زگوندر همدیگر را خنثی کرده و رله بدون جریان باشد. اگر این برابری جریان در دو طرف محدوده حفاظت شده در اثر یک اتصالی از بین برود، تفاوت جریانهای دو ترانسفورماتور جریان از مدار رله عبور کرده و باعث تحریک آن می شود که مستقیم یا غیر مستقیم سبب قطع کلید شبکه می گردد. رلۀ دیفرانسیل فقط محدودۀ داخل خود را محافظت می نماید و از این جهت از آن بیشتر برای حفاظت ترانسها، ژنراتورها و موتورهای فشار قوی و شین ها استفاده می شود و چون از اول و انتهای محدودۀ حفاظت شده باید سیم های سنجش به محل رله کشیده شود لذا این روش در حفاظت سیستمهای انتقال انرژی کمتر مورد استفاده قرار می گیرد. برای رلۀ دیفرانسیل معمولاً از رلۀ جریان ساده استفاده می شود و جریانی که رله را به کار می اندازد برابر با تفاوت جریانهای زگوندر ترانسفورماتور می باشد . ولی از آنجا که منحنی مغناطیسی ترانسفورماتورهای جریان دو طرف محدودۀ حفاظت شده، مخصوصاً در موقع عبور جریان اتصال کوتاه که خیلی بزرگتر از جریان نامی ترانسفورماتور جریان می باشد با هم برابر نیستند، اغلب اتفاق می افتد که رلۀ دیفرانسیل در اثر اتصال کوتاه خارج از محدوده حفاظت شده عمل نماید. برای رفع این عیب باید رلۀ دیفرانسیل در مقابل هر خطایی که در خارج از محدوده حفاظت شده اتفاق می افتد بی اعتنا باشد. این گونه رلۀ دیفرانسیل را رلۀ پایدار می نامیم . برای تعیین اتصال دو فاز داخلی و حفاظت ژنراتور در مقابل اثرات نامطلوب آن از همه مناسبتر رلۀ دیفرانسیل می باشد. رلۀ دیفرانسیل را نباید خیلی دقیق تنظیم نمود زیرا دقت زیاد باعث قطع بی موقع رله می شود . از این جهت رلۀ دیفرانسیل عادی را عادی را معمولاً طوری تنظیم می کنند که اگر تفاوت جریان برابر با 10 تا 20 درصد جریان شد، رله عمل می کند، در صورتیکه نخواسته باشیم دقت و حساسیت رلۀ دیفرانسیل را کوچک کنیم، باید از رلۀ دیفرانسیل پایدار استفاده کنیم . برای حفاظت اتصال دو فاز ژنراتوری که در حالت خیلی استثنائی سیم پیچی استاتور آن به صورت مثلث بسته شده است، باید سیم پیچی زگوندر ترانسفورماتورهای یک طرف ژنراتور را نیز به صورت مثلث وصل کرد زیرا همانطور که می دانیم اولاً جریان در سیمهای خروجی ژنراتور3 برابر جریان داخلی ژنراتور می باشد و در ثانی این دو جریان نسبت به هم 30 درجه اختلاف فاز دارند و چون ترانسفورماتورهای جریان یک طرف ژنراتور در شاخۀ مثلث قرار می گیرد، اگر نسبت تبدیل ترانسفورماتور 3 باشد و طرف زگوندر آن را به صورت مثلث ببندیم، جریانهای خروجی ترانسفورماتورهای جریان 3 برابر بزرگتر خواهد شد و در این صورت می توان از 6 ترانسفورماتور با نسبت تبدیل برابر استفاده کرد . در اتصال واحد ژنراتورها می توان فقط از یک رله دیفرانسیل استفاده کرد و آن را طوری بست که ژنراتور و ترانسفورماتور هر دو در مقابل اتصال دو فاز حفاظت شوند. در این حالت باید نسبت تبدیل ترانسفورماتورها را نیز در نظر گرفت و در ضمن نوع اتصال ترانسفورماتورهای قدرت در انتخاب ترانسفورماتورهای جریان موثر می باشد. اتصال کوتاه در استاتور  ژنراتور در مرحاه های ابتدایی و اولیه سبب خراب شدن و سوزاندن آهن دندانه های استاتور نیز می گردد . از رله دیفرانسیل  می توان برای حفاظت بعضی از خطوط انتقال انرژی بکار برده می شود و به دو دسته طولی برای سیم های ساده و عرضی برای سیمهای موازی تقسیم می شود . این طریقۀ حفاظت به جهت اینکه فقط خطای موجود در محدودۀ خود را تعیین می کند و نمی تواند حتی به عنوان رزرو، حفاظت قسمتهای دیگر شبکه را به عهده بگیرد نسبت به رله های دیگر مثل رله جریان زیاد زمانی و رله دیستانس در درجه دوم اهمیت قرار دارد. از این جهت هیچ گاه سیمی را فقط با روش مقایسه حفاظت نمی کنند بلکه همیشه این روش حفاظتی در کنار رله جریان زیاد و نرمالی و یا رله دیستانس در شبکه بکار برده می شود. از این روش معمولاً موقعی استفاده می شود که خواسته باشیم قطعه سیم کوتاه یا شین اتصالی شده را در کمترین زمان ممکنه از شبکه خارج کنیم. در ثانی ارزش این روش در حفاظت قطع سیم کوتاه و یا رساناهای با مقاطع بزرگ می باشند زیرا امپدانس چنین قطعه سیمی به قدری کوچک می شود که نمی توان برای حفاظت آن از رله دیستانس استفاده کرد .

برقگیر L.A (Lighting Arester)

وظیفۀ برقگیر حفاظت تجهیزات پست در برابر اضافه ولتاژهای گذرا به خصوص اضافه ولتاژ هایی که از خارج پست وارد می شوند و معمولاً در ابتدای خطوط ورودی قرار می گیرد و به صورت موازی با فاز و زمین است .

خصوصیات مورد انتظار از برقگیر :

1) در برابر ولتاژ نامی شبکه از خود عکس العملی نشان ندهد 2) سرعت عملکرد زیاد در برابر اضافه ولتاژهای گذرا 3) پس از وقوع اضافه ولتاژ ارتباط شبکه با زمین را قطع کند 4) قابلیت تحمل عبور جریان هنگام عملکرد را داشته باشد

انواع برقگیر:

1) برقگیر نوع شاخکی یا میله ای 2) برقگیر با مقاومت غیر خطی

برقگیر نوع شاخکی یا میله ای

این مکانیزم یک مکانیزم تصادفی و از نظر قابلیت اطمینان بالا نیست. برای محافظت بوشینگ از حرارت ناشی از وقوع اتصال کوتاه ( قوس الکتریکی) شاخک را با آن در فاصله قرار می دهند، عملکرد آن مانند حالت وقوع اتصال کوتاه می باشد. عملکرد آنها سریع نمی باشد چرا که پدیدۀ بهمنی برای وقوع شکست الکتریکی زمانبر است و ممکن است پس از عبور پیک ولتاژ ضربه عمل کند ادامۀ عملکرد برقگیر پس از رفع اضافه ولتاژ و برگشت ولتاژ به ولتاژ نامی زمانبر  می باشد.

برقگیر با مقاومت غیر خطی

مقاومتهای غیر خطی با افزایش ولتاژ خیلی سریع کاهش می یابد در واقع در برابر ولتاژ نامی مقاومت بسیار زیاد و کاهش سریع و قابل ملاحظه مقاومت در برابر اضافه ولتاژهای گذرا، بنابراین هنگام بروز اضافه ولتاژها عمل کرده و اتصال با زمین را برقرار می سازد

انواع برقگیر با مقاومت غیر خطی

الف) برقگیر نوع سیلیکونی: دارای جریان نشتی در ولتاژ نامی هستند چرا که در ولتاژ نامی مقاومت آنها زیاد نیست. برای افزایش مقاومت آن چندین فاصلۀ هوایی به صورت سری با آن قرار می دهند. تعداد فاصله های هوایی بستگی به سطح ولتاژی دارد که برقگیر در آن استفاده می شود. فواصل هوایی با هم از نظر اندازه یا طول برابر اما اختلاف پتانسیل دو سر آنها یکسان نمی باشد. به این منظور برای یکنواخت سازی ولتاژ از خازن استفاده می نمایند

ب) برقگیر نوع اکسید روی(zno)

مقاومت بسیار زیاد در برابر ولتاژ نامی شبکه، عدم وجود جریان نشتی، عدم نیاز به فاصلۀ هوایی، ساختمان ساده، سبکتر بودن و عملکرد بهتر از جملۀ مزیتهای این نوع برقگیر می باشد.

لاین تراپ(LINE TRAP)

لاین تراپ یا تله موج: امروزه یکی از اجزای اصلی در هر پست فشار قوی، سیستم ارتباطی PLC است. از این وسیله برای ارتباط صوتی استفاده می شود و در کاری حساس تر جهت انتقال داده های هر پست و سیستم های حفاظتی نیز استفاده می نمایند. خطوط فشار قوی به عنوان سیم های ارتباطی بین دو نقطه در ارتباط ها نقش دارند، برای در خدمت گرفتن از این کابلهای ولتاژ بالا و فرکانس 50 هرتز برق احتیاج به لوازمی است که بتواند اطلاعات و صوت وتصویر را با فرکانس مشخص (عموماً بین 300 تا 2000 هرتز ) بر روی سیستم انتقال انرژی منتقل نماید. این وسیله به طور عموم به تله موج شناخته می شود که شامل اجزایی است و تنظیمات خاص خود در ولتاژهای مختلف را دارد که در این مقوله با این تجهیز بیشتر آشنا می شویم .

لاین تراپ از اجزایی تشکیل شده است که به مهمترین آنها می پردازیم:

الف) کویل اصلی: عموماً به شکل استوانه ای است و شامل اندوکتانس اصلی مدار (حداکثر تا 2 میلی هانری) لاین تراپ می باشد. جنس آن عموماً از آلومینیوم سبک است و به طور سری با سیستم انتقال انرژی از یک طرف و با ترانس ولتاژ خازنی از طرف دیگر ارتباط دارد. این کویل  تحمل بالایی دارد به طوریکه در برابر جریانات اتصال کوتاه و رعد و برق تحمل پذیری بالایی دارد و هادی های آن مستقیم توسط جریانات هوا خنک می شوند کویل را در برابر نفوذ پرندگان توسط سیم های توری در دو سر کویل محافظت می نمایند. بسته به طراحی کویل به صورت آویزان و یا بر روی ترانس ولتاژ نصب می شود( چه به صورت ایستاده و یا خوابیده)

ب) برقگیر: کار برقگیر مشخص است، جهت زمین کردن اضافه ولتاژ ها در داخل کویل این برقگیر نصب می شود. البته در دو سر کویل هم جهت جلوگیری از کرونا می توان حلقه های محدود کننده تعبیه شود.

ج) واحد تنظیم کننده: واحد تنظیم کننده در محفظه ای عایق و به صورت موازی با کویل اصلی به شکلی قابل انعطاف در داخل استوانه کویل قرار دارد. کار این دستگاه تطبیق امپدانس است که در کاخانه سازنده با توجه به سفارش مشتری تنظیم می شود و در هنگام نصب تغییری در آن نمی توان ایجاد نمود هنگام کار بروی واحد تنظیم کننده باید آنرا حتماً اتصال کوتاه نمود چون به علت میدانهای الکتریکی ممکن است تا ولتاژهای بسیار بالایی شارژ شود و برای مدت زمانی می تواند باقی بماند.

دستگاه فرستنده گیرنده PLC:

این وسیله وظیفه ارسال و دریافت سیگنالهای مخبراتی را به عهده دارد. محدوده فرکانس مورد استفاده در سیستمهای PLCبین 30 تا 500 کیلو هرتز قرار دارد. حد بالاتر از 500 کیلو هرتز به علت وجود نویز زیاد در این محدوده فرکانسی در شبکه های قدرت و حد پائین تر از 30 کیلو هرتز به دلایل اقتصادی انتخاب نمی شوند . سیگنالهای مختلف صحبت ، اطلاعات و... در یک باند فرکانس به پهنای 5/2 یا 4 کیلو هرتز چیده شد. و سپس به فرکانسی مطلوب در محدوده 30 الی 500 کیلو هرتز مدوله می شوند. در مرحله بعد این اطلاعات از طریق کابل ارتباطی، وسیله کوپلاژ ، خازن کوپلاژ و خط انتقال قدرت به سمت دیگر خط ارسال می گردند. در مقصد عمل عکس انجام شده و پس از مدولاسیون ،‌هر بخش اطلاعاتی به واحد مربوطه هدایت می شود. برای ارسال و دریافت همزمان به دو باند فرکانس 5/2 یا 4 کیلوهرتزی نیازمندیم. این باندها ممکن است از نظر فرکانس در مجاورت هم قرار گرفته و یا با یک فاصله نسبت به هم مدوله شوند. بنابراین برای هر کانال ارتباطی مرکب از یک باند فرکانس برای ارسال اطلاعات و یک باند دیگر برای دریافت آنها حداقلی به پهنای باندی در حدود 8 کیلو هرتز نیاز داریم. برای استفاده بهتر از خط انتقالی انرژی می توان از تعداد کانالهای بیشتری استفاده نمود. تعداد این کانالها بستگی به نیاز پست فشار قوی داشته و با توجه به اهمیت ، بزرگی و موقعیت آن انتخاب می شود. تمام این کانالها می باید در محدوده فرکانس 30 الی 500 کیلو هرتز قرار داشته باشند.

راکتور

راکتورها درشبکه های انتقال انرژی برای کنترل ولتاژ ازطریق جذب توان راکتیو اضافی خطوط به کار میروند.به علت ولتاژ بالای خطوط انتقال انرژی و بستگی توان راکتیو تولیدی آنها به مربع ولتاژ استفاده از راکتور در دوطرف این خطوط امری ضروری است.این راکتورها ثابت روی خط وراکتورهای قابل قطع و وصل در پستها نصب می گردند.

در خطوط توزیع انرژی از راکتور برای محدود کردن جریان اتصال کوتاه استفاده می شود.در این رابطه لازم است که اشباع مغناطیسی سیم پیچهای راکتور در جریان بالا راکتانس سیم پیچ راکتور را کاهش ندهد. اگر جریان خطا بیشتر از سه برابر جریان بار کامل باشد از راکتور با هسته آهنی با ضریب پرمیتیویته مغناطیسی ثابت باید استفاده شود. نظر به اینکه این راکتورها گران هستند از راکتورهای محدود کننده جریان با هسته هوایی استفاده می شود. راکتوری که اندوکتانس آن با قدرمطلق جریان با هسته هوایی استفاده می شود. راکتوری که اندوکتانس آن با قدر مطلق جریان افزایش یابد برای محدود کردن جریان بسیار موثر است ولی این مشخصه از نظر عملی ممکن نیست.

راکتورهای با هسته هوایی دارای دونوع کلی راکتورهای داخل روغن و راکتورهای خشک هستند.خنک کردن راکتورهای داخل روغن بوسیله روشهایی که در ترانسفورماتورهای قدرت به کار می رود انجام میشود. راکتورهای داخل روغن برای هر سطح ولتاژ و در تجهیزات داخل یا خارج ساختمان استفاده می شوند.مزایای دیگر راکتورهای روغنی عبارتند از:  1-ضریب اطمینان بالا در مقابل قوس الکتریکی  2- عدم وجود میدان مغناطیسی در خارج تانک ودر نتیجه عدم ایجاد حرارت یا نیروهای مغناطیسی در راکتورهای جانبی یا تاسیسات فلزی در اطراف حین اتصال کوتاه 3- ظرفیت حرارتی زیاد

بهره برداری از راکتورهای خشک بستگی به هوای اطراف برای عایق بندی و خنک کردن دارد.بعلت حریم مورد نیاز و طراحی خاص برای حداقل کردن آنها این راکتورها به ولتاژ 34/5 بعنوان حداکثر کلاس عایقی محدود می شوند.جریان طبیعی هوا برای انتقال حرارت کافی انجام میشود.این راکتورها نباید با مواد هادی بصورت مدار بسته دورآن محاط شوند.زیرا اندوکتانس متقابل ایجاد شده در مواقع اتصال کوتاه ممکن است برای ایجاد نیروهای مخرب در تجهیزات جانبی کافی باشد.

تجهیزاتی از قبیل تیر آهن  صفحه ها و دیگر وسایل فلزی بصورت مشخص یا مخفی اگر چه تشکیل مدار بسته ندهند نباید از حدی نزدیکتر به راکتور قرار داده شوند.بطور مثال حریم جانبی برابر یک سوم قطر خارجی راکتور از آن و حریم از هر سر راکتور برابر نصف قطر خارجی آن می تواند تولید افزایش درجه حرارت حدود 40 درجه سانتی گراد در فولاد    کند.درنتیجه حریم کافی برای جلوگیری از این اثرات باید در نظر گرفته شود.

منابع و مأخذ

1-    تجهیزات نیروگاه  مولف مسعود سلطانی .

2-    مقررات و بهره برداری از پست فشار قوی مولف مهندس فریدون مختاری.

3-    طراحی و بهره برداری از سیستم های توزیع انرژی الکتریکی  مولف دکتر علی اکبر گلکار.