فصل اول

فصل اول مباني اوليه خطوط انتقال

مباني اوليه خطوط انتقال • مقدمه: • رشد روز افزون شهرها، مراكز صنعتي و كشاورزي و تجاري نياز به انرژي الكتريكيرا افزايش مي دهد، كه لازمه آن توسعه و گسترش نيروگاه ها و شبكه هاي انتقال و توزيع نيرومي باشد. • علل ويژگي هاي متفاوت • وسعت بالاي كشورها • دور بودن مراكز نيروگاهي از مناطق مصرف • پراكندگي شهرها وروستاها • عبور خطوط انتقال نيرو از مناطق مختلف

مباني اوليه خطوط انتقال • مقدمه: • ضرورت بكارگيري وانتخاب معيارهاي مناسب براي طراحي خطوط انتقال نيرو • گوناگوني شرايط جوي و محيطي • امكانات و محدوديت هاي مسير • با توجه به اينكهخطوط انتقال و توزيع نيرو رابطه بين مراكز توليد و مصرف مي باشد، لذا هر نوع بي دقتي درطراحي آنها عواقب سوء در برق رساني را به همراه دارد.

مباني اوليه خطوط انتقال • توليد مشترك شايد مصلحت باشد به جاي اينكه هر آپارتمان براي خود يك يا دوژنراتور كوچك تهيه نمايند، چند ژنراتور بزرگتر براي يك مجموعه آپارتماني يا مجتمع مسكونيخريداري و مورد بهره برداري قرار گيرد. چون اجراي اين اقدام سبب مي شود تا: • سرمايه گذاري اوليه كاهش يابد. • متوسط هزينه اي بهره برداري و نگهداري كاهش مي يابد. • قيمت انرژي توليدي كمتر گردد.

مباني اوليه خطوط انتقال • توليد مشترك • سرو صدا تقليل گردد. • ظرفيت مجموع ژنراتورها كمتر شود. • آلودگي ناشي از مصرف سوخت كاهش يابد. • ضريب اطمينان برق رساني بيشتر شود. • مشكلات تعمير و نگهداري كمتر شود. • ايجاد رفاه بيشتر براي مصرف كننده.

مباني اوليه خطوط انتقال • دلائل نياز به خطوط انتقال: با توجه به مطالب فوق الذكر ديدگاههاي فني، اقتصادي،اجتماعي و محيطي سبب مي شوند كه همواره احدا ث نيروگاهها در نزديكي مناطق مصرف عملي نگردند. لذا در انتخاب محل نيروگاهها نمي توان تنها به پارامتر نزديك بودن به محل مصرف رامد نظر قرارداد، بلكه پارامتر هاي ديگري نيز جهت احداث خطوط انتقال يا توزيع نيرو وجوددارد.

مباني اوليه خطوط انتقال • دلائل نياز به خطوط انتقال • انتقال انرژي توليدي نيروگاهها به مناطق مصرف. • برقرساني به مناطق دور دست و پراكنده. • افزايش قابليت اطمينان سيستم. • ارتباط دو منطقه با پيك بار غيرهمزمان. • ارتباط بين كشورها. • تبديل ساير انواع انرژي.

مباني اوليه خطوط انتقال • انتقال توان توليدي نيروگاه: شرايط يا ويژگيهاي يك منطقه براي احداث نيروگاه : • نزديكي به ثقل مصرف. • دسترسي به سوخت مناسب . • دسترسي به آب كافي. • وجود جاده هاي ارتباطي. • وجود جاذبه هاي شهري و رفاهي. • امكان جذب نيروي انساني و متخصص. • موقعيت مناسب از نظرحفاظت محيط زيست.

مباني اوليه خطوط انتقال • انتقال توان توليدي نيروگاه: شرايط يا ويژگيهاي يك منطقه براي احداث نيروگاه : • موقعيت مناسب از نظر حفاظت و حراست. • موقعيت مناسب از نظر دسترسي به شبكه ي برقرساني. • وجود فضاي كافي براي احداث نيروگاه. • دارا بودن زمين مناسب و مقاوم و ارزان. • داشتن فاصله كافي از مناطق زلزله خيز. • اقتصادي بودن سرمايه گذاري در منطقه.

مباني اوليه خطوط انتقال • برق رساني به مناطق دور دست: در برخي موارد حتي اگرسرمايه گذاري اوليه خطوطانتقال يا توزيع نيرو بيشتر از احداث نيروگاه مستقل باشد، باز هم نصب و اجراي آن توجيه پذيراست چون احداث نيروگاه مشكلاتي به همراه دارد: • عدم وجود جاده هاي ارتباطي. • عدم امكان سوخت رساني. • شرايط نامطلوب محيطي از ديدگاه ايمني و حفاظت.

مباني اوليه خطوط انتقال • برق رساني به مناطق دور دست: • عدم امكان اعزام پرسنل بهره بردار و متخصص. • عدم وجود زمين براي احداث نيروگاهها . • پراكنده بودن مراكز مصرف. • پايين بودن ميزان مصرف. • غيراقتصادي بودن احداث نيروگاه. • تأمين برق متقاضيان بزرگ.

مباني اوليه خطوط انتقال • افزايش قابليت اطمينان سيستم: در برخي موارد ممكن است دو منطقه از نظر تأمين انرژيالكتريكي خودكفا باشند، اما درجهت افزايش قابليت اطمينان دو سيستم يك خط انتقال بين آن دو منطقهاحداث گردد. اين اقدام سبب مي شود تا درصورت كمبود برق در هر منطقه امكان تأمين انرژي از طرف ديگرعملي گردد.

مباني اوليه خطوط انتقال • ارتباط دو منطقه با پيك مصرف غيرهمزمان: بدليل اختلاف افق جغرافيايي پيك مصرفشبكه سراسري با استان خراسان همزمان نمي باشد. زمان پيك بار در استانهاي خوزستان، بوشهر، هرمزگان ويا شبكه سراسري اشاره نمود، بدين ترتيب وجود ارتباط بين اينگونه مناطق مي تواند باعث تقليل ظرفيتنيروگاه گردد. ضمن اينكه بايد به اين نكته مهم توجه داشت كه همواره اين امتياز نمي تواند اتصال اين سريمناطق را از نظر اقتصادي توجيه نمايد.

مباني اوليه خطوط انتقال • ارتباط بين كشورها: ارتباط بين كشورها ضمن اينكه مي تواند باعث افزايش ضريب قابليتاطمينان برق رساني گردد. ممكن است خريد برق از كشورهاي همجوار براي آبادي هاي مرزي ، اقتصادي تر ازتأمين برق در داخل كشور باشد. خريد برق تركيه، ارمنستان، آذربايجان و اكثر كشورهاي اروپايي از طريقخطوط انتقال فشار قوي به هم مرتبط مي باشند.

مباني اوليه خطوط انتقال • تبديل انرژي: در برخي موارد هزينه هاي انتقال و حمل سوخت هاي فسيلي از جمله گازسوختهاي مايع و ذغال سنگ ممكن است آنقدر زياد باشد كه تبديل انرژي فسيلي به انرژي الكتريكي را از نظراقتصادي توجيه نمايد. در چنين حالت، نياز به احداث خطوط انتقال نيرو ناخواسته موجه مي گردد. ساير انواعانرژي ازجمله: استفاده از انرژي رودخانه ها به كمك نيروگاههاي آبي استفاده از نيروگاههاي تلمبه ذخيرهاي استفاده از انرژي جزر و مد درياها استفاده ازانرژي امواج دريا استفاده ازحرارت زمين (نيروگاههايژئو ترمال) و احداث نيروگاههاي خورشيدي استفاده از انرژي بادي.

مباني اوليه خطوط انتقال • برنامه ريزي و مطالعات اوليه مسلماً اجراي هر پروژه عمراني از جمله احداث خطوط انتقال ياتوزيع نيرو بر مبناي نياز مشخصي برنامه ريزي مي گردد، كه در صنعت برق نيز از اين شيوه استفاده مي شود.مهندسين اين بخش بررسي ها و مطالعات خود را در جهت تعيين مناسب ترين راه حل براي تأمين نياز آغازمي نمايند كه مراحل عمده كار به شرح زير مي باشد:

مباني اوليه خطوط انتقال • تأمين نياز: لازم است كه برآورد بار نيز براي يك مدت طولاني انجام گيرد. بطور معمول دورهبرنامه ريزي حدود ده سال مي باشد. بعنوان مثال: اگرفرض شود بار اوليه منطقه اي 50 مگاوات و متوسط رشدبار آن ده درصد در سال باشد، اگر خط انتقال براي يك دوره 5 يا 10 و يا 15 ساله طراحي گردد، حداقل 5/80، 7/129 و 9/208 مگاوات خواهد شد كه مسلماً اين ارقام ولتاژ مناسب ظرفيت خط انتقال برحسب موردو سرمايه گذاري خط انتقال را در محدوده وسيعي تغيير مي دهند.

مباني اوليه خطوط انتقال • بررسي وضعيت شبكه هاي موجود: بعد از تأمين نياز مصرف، مبدأ تغذيه خط انتقال ياتوزيع نيرو بايد مشخص گردد. با توجه به گستردگي شبكه هاي برق رساني ممكن است امكان برق رساني ازطرق مختلفي عملي باشد. لذا در اين مرحله بايد ظرفيت ترانسفورماتور ها و ساير تجهيزات پستها و همچنينامكان تأمين انرژي الكتريكي درخواستي خط انتقال جديد نيز مورد بررسي قرار گيرد.

مباني اوليه خطوط انتقال • بازديد كلي از مسير و پستها: دراين مرحله لازم است امكانات پست از نظر وضعيت باندخروج خط انتقال، امكان توسعه پست براي اتصال خط انتقال جديد مورد توجه و بررسي قرار گيرد.

مباني اوليه خطوط انتقال • انتخاب طرحها: وقتي بازديد كلي انجام گرفت، لازم است چند طرح اوليه جهت انجام بررسيهاي فني و اقتصادي انتخاب گردد كه عبارتند از: مبدأ تغذيه خط انتقال، ولتاژ پست تغذيه، طول خط انتقال،شرايط مسير، ضريب اطمينان برق رساني پستهاي مبدأ. سرمايه گذاري لازم جهت احداث خط انتقال: از ميانآنها چند طرح كه ويژگي بهتري دارا مي باشد براي بررسي هاي بعدي تعيين شوند.

مباني اوليه خطوط انتقال • مطالعات سيستم: براي انجام بررسي هاي فني در آغاز به كمك برنامه كامپيوتري پخش باركليه طرح هاي انتخابي از نظر افت ولتاژ مورد مطالعه قرار مي گيرند. مطالعات پايداري و اتصال كوتاه نيز انجاممي شود. دراين حالت براي مهندس طراح بايد حداقل شرايط مطلوب از نظر فني روشن گردد، تا امكان مقايسهو بررسي هاي اقتصادي عملي گردد.

مباني اوليه خطوط انتقال • انتخاب هادي: دراين قسمت بايد سعي شود با انتخاب مقطع و تعداد هادي مناسب در هر فاز،مقدار تلفا ت توان و انرژي خطوط انتقال در حالت مختلف را مورد بررسي و مطالعه قرار داد. مسلماً در نهايتانتخاب هاديها بايد با توجه به ديدگاههاي فني و اقتصادي انجام گيرد.

مباني اوليه خطوط انتقال • بررسي هاي اقتصادي: از بررسي هاي اقتصادي عوامل زير مورد مقايسه قرار مي گيرند: • سرمايه گذاري اوليه خط انتقال • سرمايه گذاري مربوط به احداث يا توسعه پست ها • ميزان تلفات قدرت وانرژي خط انتقال • ارزش تلفات قدرت و انرژي در دوره مطالعه و ارزش هزينه هاي تعميرات و نگهداري.

مباني اوليه خطوط انتقال • بررسي هاي اقتصادي: بعد ازپايان مطالعات اقتصادي مشخصات عمده خط انتقال نيرو تعيين مي گردد كه عوامل مهم آن بشرح زيرمي باشد: • مبدأ تغذيه خط انتقال • ولتاژ خط انتقال • تعداد مدارات خط انتقال • انتخاب نوع خط (ساده يا باندل) • تعيين تعداد هاديهاي فرعي در هر فاز • تعيين مقطع هاديها • انتخاب سيم محافظ.

مباني اوليه خطوط انتقال • دسته بندي مصرف كنندگان برق از لحاظ ضريب اطمينان برق رساني: • گروه اول: اين گروه به صنايع يا مشتركين بزرگي اطلاق مي گردد كه قطع برق در آنها باعثتوقف توليدات مي شود. اما خساراتي به تجهيزات و همچنين توليداتي كه در چرخه توليد قرار دارند، واردنمي گردد.

مباني اوليه خطوط انتقال • گروه دوم: دراين گروه از مشتركين قطع برق ضمن اينكه باعث توقف توليد ميگردد، سبب ضايعشدن يا از بين رفتن تمامي يا بخشي ازتوليداتي مي گردد كه در زمان قطع برق درچرخه توليد قرار دارند. • گروه سوم: دراين گروه ضمن اينكه خسارات بخش هاي قبلي را به همراه دارد، در صورتي كه زمانقطع برق طولاني گردد سبب خرابي بخشي از تأسيسات يا تجهيزات كارخانه نيز مي گردد. از اين گروهمي توان به صنايع بزرگ ذوب فلزات اشاره نمود.

مباني اوليه خطوط انتقال • خسارات ناشي از قطع برق: كه عبارتند از: • تعداد دفعات قطع برق • تداوم يا مدت قطع برق • زمان يا موقع قطع برق • توقف كارخانه يا صنعت مورد مطالعه • توقف توليدات • زمان از دست رفته جهتعرضه توليد • خسارات ناشي از تخريب تجهيزات • خسارات ناشي از هدر رفتن مواد خام يا مواد موجوددر چرخه توليد • هزينه ها و زمان جهت راه اندازي مجدد • عواقب ناشي از بيكاري كارگران دركارخانجات و آثار سوء سياسي و اجتماعي.

مباني اوليه خطوط انتقال • افزايش ضريب اطمينان ضريب اطمينان در كليه مراحل طراحي مي تواند متناسب با نيازمصرف اعمال گردد، اما توجه به آن در مرحله برنامه ريزي اوليه از اهميت ويژه اي برخوردار است، كهدر اين زمينه بايد به نكات زير توجه كرد:

مباني اوليه خطوط انتقال • 1- ضريب اطمينان پست مبدأ: در مواردي كه به ضريب اطمينان بالا براي برق رساني نياز است، در درجه اول پست مبدأ خط انتقال بايد از قابليت اطمينان كافي برخوردار باشد، كه در اين رابطهويژگيهاي زير مي تواند موثر باشد: پست نيروگاههاي بزرگ، پست هاي داراي اتصال مستقيم به نيروگاه وتقاط مطمئن شبكه و پستهاي داراي چندين اتصال به نقاط مختلف شبكه.

مباني اوليه خطوط انتقال • 2- تعداد مدارات: در برخي موارد با وجودي كه يك مدار از خط انتقال قادر است نياز مصرف راتأمين و منتقل نمايد، مدار دومي تنها براي افزايش قابليت اطمينان برقرساني نصب مي نمايند، تا در صورتبروز حادثه يا اشكال در يكي ازمدارها، مدار دوم قادر باشد، نياز مصرف را تأمين نمايد كه برحسب ضريباطمينان مورد نياز، هر دو مدار خط انتقال ممكن است روي يك برج يا دو برج جداگانه نصب شوند.

مباني اوليه خطوط انتقال • 3- نقاط تغذيه متعدد: درچنين مواردي معمولاً طراحي خطوط انتقال نيرو ممكن است بر حسبتقاضاي مشترك و با توجه به معيارهاي زير انجام گيرد: • در صورت قطع يك خط ، خط دوم بتواند، صد درصد نياز مصرف را منتقل كند. • يكي از خطوط برمبناي صد درصد توان مورد نياز و خط ديگر بر مبناي درصد پايين تري طراحيگردد. • ظرفيت خط اول براي صد درصد توان مورد نياز و ظرفيت خط دوم درصد نيازهاي اضطراريطراحي گردد. • ظرفيت هرخط بصورت برابر و برحسب اهميت مصرف بين 100 تا 200 درصد طراحي گردد.

مباني اوليه خطوط انتقال • 4- نيروگاههاي كمكي: بسياري از كارخانجات بزرگ صنعتي ضمن اينكه از طريق يك خط انتقالبه شبكه سراسري متصل مي باشند ، خود نيز داراي نيروگاههاي اضطراري يا كمكي مي باشند.

مباني اوليه خطوط انتقال • ضريب اطمينان طراحي: هر چه پست مبدأ داراي ضريب اطمينان بالا باشد، ممكن استحوادث و اتفاقات طول مسير خطوط انتقال نيرو رابه مخاطره بياندازد و آثار مثبت نكات رعايت شده در مرحلهبرنامه ريزي را از بين ببرد. برخي ازاين عوامل:

مباني اوليه خطوط انتقال • شرايط مسير: لازم است درانتخاب مسير، مصرف كنندگان دقت بيشتري بعمل آيد، تا حتيالامكان تعداد عوامل آسيب رسان كاهش يابد. • طراحي اجزاء اصلي: كه عبارتند از: برجها، فونداسيونها و سيم و يراق آلات • دقت در محل نصب برجها: جلوگيري از حوادث و اتفاقات ناشي از سستي يا حركت زمين مشكلاتي را براي خطوط انتقال نيرو به وجود نياورد.

مباني اوليه خطوط انتقال • جمع بندي: عواملي كه در مرحله برنامه ريزي و طرحهاي اوليه بايد درنظر گرفت، عبارتنداز: • ماهيت مصرف كننده و نقش آن در جامعه • اهميت مصرف كننده از نظرتداوم برقرساني • ضريب اطمينان پست • مبدأ تغذيه خط انتقال • وجود يا عدم وجود نيروگاه اضطراري • وجود يا عدم وجود اتصال تقويتي با شبكه، نقش • خط انتقال (انرژي رسان اصلي يا كمكي) .

فصل اول

فصل اول

Presentation Transcript