درمدارهاي الكتريكي متشكل ازخازن با خاصيت خازني Cوسيم پيچي با خاصيت القايي L در شرايط خاص,كميات ولتاژ وجريان مداربراي درازمدت از مقادير قابل ملاحضهاي برخورداراست. افزايش قابل ملاحضه مقادير ولتاژ وجريان با توجه به وجود خازني C وخاصيت القليي L از بروز پديده موسوم به رزوناس (تشد يد) ناشي مي شود .

پديده رزوناس و فرزوناس در شبكه هاي توزيع

مقدمه :

با توجه به خصوصيات مناسب شبكه هاي توزيع بروز پديده هاي رزوناس وفرزناس در اين شبكه ها بسيار معمول است. به عنوان مثال استفاده عمده از فيوز وFuse-cut-out , استفاده از كابلهاي با خاصيت خازني قابل ملاحضه در مقايسه با خطوط هوايي شرايط بروز دو پديده را دراين شبكه ها فراهم مي سازد. با سوختن فيوز در يك فاز ويا قطع يك فاز توسط Fuse-cut-out , شرايطمناسب بروز پديده فراهم مي شود.

بروزپديده فرزوناس در شبكه هاي توزيع با افزايش ولتاژ وصدمه به ايزولاسيون تجهيزات فشار قوي از جمله برقگيرها كابلها و ترانسفورماتورها همراه است كه تركيدن سر كابلها انفجاربرقگيرها را موجب ميشود.به علاوه جريان نشتي برقگيرهاع غير خطي را افزايش ميدهد و از عمر ودوام انها ميكاهد.

خصوصيات و شرايط بروز پديده در شبكه هاي توزيع :
همانطور كه ميدانيم پديده فرو رزنانس در برابر خاصيت خازني مناسب C و اندوكتانس به ازاي مقادير اسمي ولتاژ و جريان روي ميدهد.هنگامي كه هسته هاي فرو مغناطيسي تجهيزات فشار قوي اشباع و در مدار با خاصيت خازني C واقع شوند شرايط بروز پديده فراهم خواهد بود.در شبكه هاي ترانسفورماتورها به طور عمده توسط كاباهاع kv 30-6 تغذيه مي شوند و كاباها از خاصيت خازني بالا بر خوردارند به طور سري با سيم پيچي ترانسفورماتورهامجهز به هسته فرومغناطيسي واقع مي باشند.كابلها به شرح فوق در محل انشعاب از خط اصلي به فيوز يا Fuse -cut- out مجهزند. در صورت سوختن فيزها يا قطع يك يا دو فاز نرانسفورماتور و كابل تغذيه ان به صورت تكفاز يا دوفاز تحت ولتاژ واقع مي شوتد. در اين حالت شرايط بروز رزنانس در مدارهاي بسته دو فاز و يا تك فاز فراهم مي شوند.مدار به شرح فوق تنها در شبكه هاي توزيع kv 30-6 مشاهده مي شود.خصوصيات مدارها به شرح فوق ا زنظر بروز پديده فرورزنانس در اين جا مورد بحث قرار ميگيرد و روش مقابله با شرح داده ميشود . از انجا كه ودارها شامل كابلها با خاصيت خازني بالا و اتصال مستقيم به ترانسفورماتورها از طريق فيوز و يا Fuse -cut- out تنها در شبكه هاي توزيع معمول بوده است در پي سوختن فيوز در شرايط يك فاز بروز پديده فراهم . شرايط بروز پديده در طي رژيم گذرا و ظهور اضافه ولتاژهاي موقت بادامنه بالا در پي بروز عيب و يا بروز رزنانس و افزايش قابل ملاحظه مقدار جريان و اشباع هسته هاي مغناطيسي فراهم مي شود . در صورت بروز پديده روزنانس و افزايش قابل ملاحظه ولتاژهسته مغناطيسي سيم پيچها اشباع گشته بروز پديده فرو رزنانس را موجب مي شود.اشباع هسته سيم پيجها و بروز پديده فرورزنانس با اضافه ولتاژها از نوع موقت همراه بوده داراي دامنه ضربه اي با فركانس چند سيكل بر ثانيه خواهند بود . افزايش ولتاژ به شرح يالا با توجه به مدت طولاني خود بالغ بر چند سيك فركانس 50ايزولاسيون داخلي تجهيزات فشار قوي از جمله ترانسفورماتورها كابلها سر كابلها ترانسفور ماتورهاي ولتاژ را تهديد مي كند و شرايط بروز قوس و تخليه را در برقگيرهابدون فاصله هوايي فراهم مي سازد . در برقگير هاي غير خطي اضافه ولتلژ به شرح فوق جريان تخليه برقگير را تا چند امپر افزايش مي دهد و انرژي حرارتي حاصل ازان دماي المانهاي غير خطي را به سرعت افزوني مي بخشذ و از عمر ودوام انها تا چندين برابر كاهش ميدهد . بر طب قمطالعلت صورت گرفته درصد عمده بروز عيب و اسيب در برقگيرهاي غير خطي د رشبكه هاي توزيع از بروز پديده فرورزنانس ناشي ميشود . به همين علت در شبكه ها و مدارها با هسته هاي فرومغناطيسي كه احتمال بروزه پديده بالاست حتي الامكان از برق گيرهاي غير خطي استفاده نشده استو از برق گيرها با فواصل هوايي استفاده مي شود.

به طور كلي بروز پديده فرو رزنانس در شبكه هاي توزيع مستلزم تشكيل مدار بسته به صورت مستقل از شبكه با خصوصيات زير است:

1-مدار بسته شامل خاصيت القايي ناشي از هسته مغناطيسي خاصيت خازني و نيروي الكتروموتوريمناسب

2-برقراري جريان در مدار بسته با مقدار بالا و كافي به منظوز اشباع هسته مغناطيسي سيم پيچها

3-امپدانس معادل شبكه از سمت سيم پيچها با مشخصه خازني (وجود خاصيت خازني قابل ملاحظه در مدار)

وجود مولفه فعال در امپدانس ديده شده (بند3) ضربات و نوسانات پديده را در ولتاژ شبكه مستهلك مي كند. به همين علت بالاترين مقدار اضافه ولتاژ ناشي از پديده فرو رزنانس در شرايط بي باري و يا بار اكتيو خالص مشاهده مي شود. در شرايط معمول و متقارن بهره برداري كه در ان تجهيزات با خاصيت خازني نظير خطوط بي بار و يا كابلهاي زميني موجودند و يا بانگهاي خازني به منظور جبران قدرت راكتيو نصب شده اند خاصيت خازني مدار با سيم پيچي مجهز به هسته فرو مغناطيسي به طور موازي واقع بوده احتمال بروز پديده فرورزنانس به علت عدم اشباع هسته مغناطيسي نا چيز خواهد بود . با اين همه احتمال بروز پديده فرورزنانس در حالت نا متقارن كميات مدار افزايش مي يابد عدم تقارون به طور عمده در هنگام قطع يك يا دو فاز شبكه روي مي دهد.به عنوان مثال هنگامي كه در پي ووصل كليد به علت اشكال و نقص فني در كليد تنها يك يا دو فاز وصل شوند و يا در خط در حال بهره برداري با سوختن فيوز و يا كار دستگاه Fuse -cut- out يك يا دو فاز قطع شوند. بروز نقص و اشكال ميكانيكي در كليد د رهنگام وصل در هر دو رديف ولتاژهاي توزيع و انتقال امكان پذير استول يعدم تقارن ناشي از سوختن فيوز و يا كار Fuse -cut- out تنها در شبكه هاي توزيع مشاهد مي شود . در اين شبكخه ها از فيو زو فيوز cut- out استفاده مي شود به همين علت احتمال بروز پديده در شبكه هاي توزيع بالاست. احتمال بروز پديده هنگامي كه نقطه نول د رشبكه توزيع ويا نقطه نول د رترانسفورماتور مورد تغذيه زمع شده باشد كاهشمي يابد و احتمال بروز پديده با افزايش خاصيت خازني مدا رافزوني مي يابد. در شبكه هاي توزيع كه بطور عمده به كابلهاي زميني مجهز اند به علت خاصيت خازني بيشتر كابلها نسبت به خطوط هوايي احتمال برو زپديده نسبت به شبكه هاي توزيع نوع هوايي فزوني مي يابد.

پدیده کرونا در خطوط HV

یکی از پدیده هایی که در ارتباط با تجهیزات برقدار از جمله خطوط انتقال فشار قوی مطرح می شود، کرونا است. میدان الکتریکی در نزدیکی ماده رسانا می تواند به حدی متمرکز شود که هوای مجاور خود را یونیزه نماید. این مسئله می تواند منجر به تخلیه جزئی انرژی الکتریکی شود، که به آن کرونا می گویند. عوامل مختلفی ازجمله ولتاز، شکل و قطر رسانا، ناهمواری سطح رسانا، گرد و خاک یا قطرات آب می تواند باعث ایجادگرادیان سطحی هادی شود که در نهایت باعث تشکیل کرونا خواهد شد. در حالتی که فاصله بین هادی ها کم باشد، کرونا ممکن است باعث جرقه زدن و اتصال کوتاه گردد. بدیهی است که کرونا سبب اتلاف انرژی الکتریکی و کاهش راندمان الکتریکی خطوط انتقال می گردد. پدیده کرونا همچنین سبب تداخل در امواج رادیویی می شود.برای دیدن به ادامه مطلب بروید.

    گروه برداری اتصالات ترانسفورماتورها

اصولاً در ترانسفورماتورها بین ولتاژ اولیه و ثانویه ، اختلاف فازی حاصل می شود که مقدار آن ، بستگی به طریقه اتصال بین سیم پیچ های مختلف داخل ترانسفورماتور دارد . پس ابتدا باید نحوه اتصالات سیم پیچ های اولیه و ثانویه را مشخص نمود . برای مشخص نمودن اتصالات سیم پیچ های ترانسفورماتور از حروف اختصاری استفاده می شود . به این ترتیب که اتصال ستاره با Y ، اتصال مثلث با D و اتصال زیگزاگ را با Z نشان می دهند . در ضمن اگر اتصال مورد نظر در طرف فشار قوی باشد ، با حروف بزرگ  و اگر در طرف فشار ضعیف باشد ، با حروف کوچک نمایش می دهند ؛ مثلاً اتصال ستاره – ستاره با Yy و یا اتصال مثلث – زیگزاگ با Dz مشخص می شود ( لازم به ذکر است که حروف معرف اتصال طرف ولتاژ بالا یا فشار قوی ، در ابتدا ، و حروف معرف اتصال طرف ولتاژ پایین ، بعد از آن قرار می گیرد ) . حال اگر در طرف ستاره یا زیگزاگ ، مرکز ستاره یا زیگزاگ ، زمین شده باشد ، متناسب با اینکه اتصال مربوطه در طرف ولتاژ بالا یا پایین باشد ، به ترتیب از حروف N یا n استفاده می شود ؛ مثلاً Yzn یعنی اتصال ستاره – زیگزاگ که مرکز زیگزاگ ، زمین شده است و اتصال ستاره در طرف ولتاژ بالا ، و زیگزاگ در طرف ولتاژ پایین است .

بعلاوه در ترانسفورماتورها ، هر فاز اولیه با فاز مشابه اش در ثانویه ، اختلاف فاز مشخصی دارد که جزء خصوصیات آن ترانسفورماتور به شمار می آید ؛ مثلاً ممکن است این زاویه 0، 30 ، 150 ، 180 و ... باشد . برای آنکه زاویۀ مذکور ، اختلاف فاز را برای هر ترانسفورماتور مشخص نمایند به صورت مضربی از عدد 30 تبدیل می کنند و مضرب مشخص شده را در جلوی حروف معرف اتصالات طرفین ترانسفورماتور می آورند . مثلاً مشخصه YNd11 بیانگر اتصال اولیه ستاره با مرکز ستاره زمین شده و ثانویه ، مثلث است که اختلاف زاویه بین اولیه و ثانویه برابر 330 می باشد . به این عدد گروه ترانسفورماتور می گویند .

به طور کلی مطابق استاندارد IEC76-4 ، نوع اتصالات ترانسفورماتورها می تواند مطابق یکی از اعداد 11،10،8،7،6،5،4،2،1،0 باشد . اصولاً اتصالات ترانسفورماتورها به چهار دستۀ مجزا تقسیم می شوند که عبارتند از :

دستۀ یک : به ترانسفورماتورهایی گفته می شود که دارای گروه 0،4 یا 8 هستند .
دستۀ دوم : به ترانسفورماتورهایی گفته می شود که دارای گروه 2،6 یا 10 هستند .
دستۀ سوم : به ترانسفورماتورهایی گفته می شود که دارای گروه 1 یا 5 هستند .
دستۀ چهارم : به ترانسفورماتورهایی گفته می شود که دارای گروه 7 یا 11 هستند .
اما دو موضوع مهم در گروه و اتصال ترانسفورماتورها ، تعیین گروه آنها با توجه به نوع اتصال ، و یا یافتن نوع اتصال سیم پیچ ها با توجه به دانستن گروه ترانسفورماتور می باشد .

الف ) تعیین گروه ترانسفورماتور با توجه به معلوم بودن اتصالات سیم پیچ ها

این موضوع را با شرح یک مثال بیان می کنیم . فرض کنید که اتصالات سیم پیچ های ترانسفورماتور ، به صورت ستاره – مثلث  باشد . ابتدا بر روی این اتصالات ، سرهای ورودی و خروجی سیم پیچ ها با U,V,W (برای سیم پیچ اولیه) و u,v,w (برای سیم پیچ ثانویه) مشخص می شوند . سپس بردار نیروی محرکه تمام سیم پیچ ها را از انتهای هر فاز به سمت ابتدای هر فاز رسم می نماییم . لازم به ذکر است که سر سیم پیچ ها به معنای ابتدای فاز خواهد بود و طبعاً سر دیگر سیم پیچ ها به معنای انتهای فاز می باشد .

برای یافتن گروه ترانسفورماتور ، دو دایره متحدالمرکز با قطرهای متفاوت رسم می کنیم و ساعت های 1 تا 12 را بر روی آن مشخص می سازیم . ابتدا بر روی دایره بزرگتر ، بردارهای ولتاژ سیم پیچ های اولیه رسم می شود . در اینجا با توجه به اتصال اولیه به صورت ستاره ، بردارهای OU ، OV و OW بر روی  ساعت های 12 (یا صفر) ، 4 و 8 رسم می گردد . توجه شود که بین سرهای خروجی ، 4 ساعت یا 120 درجه  اختلاف فاز می باشد . سپس نوبت به ترسیم بردارهای ولتاژ سیم پیچ های ثانویه می رسد . با توجه به اتصال مثلث سیم پیچ های ثانویه ، باید بردار ولتاژ vu در راستای بردار ولتاژ OU اولیه ، بردار ولتاژ wv ثانویه هم راستا با بردار ولتاژ OV اولیه ، و بردار ولتاژ uw ثانویه در راستای بردار ولتاژ OW اولیه رسم گردد . البته بردارهای هم راستا باید به گونه ای رسم شوند که اولاً بین سرهای خروجی ، معادل 4 ساعت اختلاف فاز داشته باشد ، و ثانیاً توالی فاز uvw (در جهت عقربه های ساعت) در ثانویه رعایت شود . حال با توجه به موقعیت ولتاژ u ثانویه که بر روی عدد 1 قرار گرفته است ، در می یابیم که گروه این نوع اتصال ، معادل 1 می باشد . به عبارت دیگر ، بین ولتاژ اولیه و ثانویه ، 30 درجه اختلاف فاز وجود دارد .

 ب) تعیین اتصال سیم پیچ های ترانسفورماتور با توجه به معلوم بودن گروه آن

مشابه قسمت قبل ، این موضوع را با مثالی بیان می کنیم . فرض کنید که می خواهیم اتصال ترانسفورماتور Yd11 را رسم نماییم .

در این روش  بر روی نمودار دایره ای ، و با توجه به اتصال سیم پیچ اولیه ، بردارهای ولتاژ OU ، OV و OW رسم می شود . سپس با توجه به گروه 11 ترانسفورماتور ، بردارهای uv ، vw و wu (با در نظر گرفتن این نکته که سر u روی عدد 11 ، سر v روی عدد 3 ، و سر w بر روی عدد 7 قرار گیرد) رسم می شود .  پس از رسم نمودار دایره ای ، سیم پیچ اولیه و اتصالات آن رسم می شود و بر روی آن ، بردارهای ولتاژ مشخص می گردد . حال با توجه به مطالب گفته شده ، کافی است که سرهای خروجی را در ثانویه ترانسفورماتور تعیین نماییم . انتخاب سرهای خروجی باید به گونه ای صورت گیرد تا بردارهای ولتاژ سیم پیچ های اولیه و ثانویه با بردارهای ولتاژ اولیه و ثانویه بر روی نمودار ، یکسان باشد . در نهایت باید سرهای همنام u ، v و w ثانویه به هم متصل گردند تا اتصال مثلث کامل گردد که این روند در شکل نشان داده شده است .

 رله بوخهلتس(Buchholz relay)

رله بوخهـلــتـس: یک رله حفاظتی برای دستگاهی است که توسط روغن خنک میشود و یا از روغن به عنوان ایزولاسیون در آن استفاده شده است و دارای ظرف انبساط نیز می باشد .(بیشترین کاربرد این نوع رله در ترانسفورمرهاست ). این رله با بوجود آمدن گاز یا هوا در داخل منبع روغن دستگاه و یا پائین رفتن سطح روغن از حد مجاز و یا در اثر جریان پیدا کردن شدید روغن بکار می افتد و سبب به صدا درآوردن سیگنال و دادن علامت می شود و یا اینکه مستقیماً دستگاه خسارت دیده را از برق قطع می کند .

رله بوخهلتس به قدری دقیق است که به محض اتفاق افتادن کوچکترین خطائی عمل می کند و مانع آن می شود که دستگاه خسارت زیادی ببیند . اگر از این رله برای ترانسفورماتور روغنی استفاده شود ، خطاهائی که سبب بکار انداختن رله بوخهلتس می شوند عبارتند از :

• جرقه بین قسمتهای زیر فشار و هسته ترانسفورماتور 
• اتصال زمین
• اتصال حلقه و کلاف
• قطع شدن در یک فاز
• سوختن آهن
• چکه کردن روغن از ظرف روغن و یا از لوله های ارتباطی. 
•  .....

در خطاهای کوچک ، هوا یا گازهای متصاعد شده از روغن ، وارد لوله رابط بین ترانسفورماتور و منبع ذخیره روغن (ظرف انبساط) شده و به داخل رله بوخهلتس که در یک قسمت از این لوله قرار دارد راه یافته و به طرف فسمت بالای رله که به صورت مخزن گاز درست شده است صعود می کند و در آنجا جمع می شود .

گازهای راه یافته به داخل رله بوخهلتس به سطح فوقانی روغن فشار می آورد و باعث پائین آوردن سطح روغن در رله بوخ هلتس میگردد . این فشار به شناور بالائی رله ، منتقل میشود و آن را به طرف پائین میراند . حرکت شناور باعث بستن و یا باز کردن کنتاکتهائی میشود که جهت دادن فرمان در یک محفظه جیوه ای تعبیه شده است . در موقعی که خطا به صورت یک اتصالی شدید باشد ، گازهای متصاعد شده در اثر قوس الکتریکی  به قدری زیاد می گردد که موجب راندن موجی از روغن به داخل ظرف انبساط میشود . اگر سرعت موج روغن از مقدار معینی که قبلاً تنظیم شده است تجاوز کند ، قبل از اینکه گازها به داخل رله بوخهلتس راه یابند ، دریچه اطمینان رله به کار می افتد و باعث قطع ترانسفورماتور از برق می شود . اگر رله بوخهلتس دارای دو گوی شناور باشد ، دریچه اطمینان طوری تنظیم می شود که در صورتیکه سرعت حرکت روغن مابین 50 تا 150 سانتیمتر بر ثانیه رسید ، رله قطع کند .

در رله هایی که شامل یک گوی شناور میباشد ، دریچه اطمینان با شناور لحیم شده است و در این رله ها وقتی سرعت روغن به 65 تا 90 سانتیمتر بر ثانیه رسید رله عمل می کند.

محل قرار گرفتن رله بوخهلتس در یک ترانسفورمر ، در شکل نمایش داده شده است .

جبران سازي توان راكتيو يكي از ابزار بهينه سازي هزينه انرژي و برگشت سريع سـرمايه است. در طول چند سال گذشته با بهره گيري از مواد جديد و روشهاي توليد پيشرفته، خازنهايي با تلفات بسيار اندك در حجم هاي كوچك ساخته شده است. با توسـعه وتوليـد كنتاكتـورهاي خـازني و رگـولاتورهاي ميكـروپرسسوري بسيار پيشـرفته كه تضمين كننده رفتار مناسب وبهينه بانك خازني به تغييرات بار است، بانكهاي خازني كاملا قابل اعتماد گرديده‌اند. با اين وجود دلايل بسياري بر لزوم آشنايي مشاوران و مصرف كنندگان باجنبه هاي پيچيده اين موضوع وجود دارد.

بدليل افزايش اعوجاجهاي هارمونيكي درشبكه هاي فشار ضعيف و متوسط ، طراحي بانكهاي خازني بسيار مشـكل و پيچيده شده اند. يكسو سازها، كنترلرهاي الكترونيكي موتورها، مبـدلهاي فركـانس و ديگر بارهاي الكتـرونيكي براي جبـران توان راكتيو مصرفي، نياز به خازن دارند و در عين حال اين مصرف كنندگان مولد هارمونيك هستند. در صورت نزديك بودن فركانس رزونانس مجموعه ترانس و خازن به فركانس هارمونيكها، امكان وقوع خطر بسيار محتمل است. بنابراين به منظور اجتناب از مسايل و هزينه هاي بعدي قويا پيشنهاد ميگردد تا افراد با تجربه براي دستيابي به طرحي مناسب مورد مشاوره قرارگيرند.

 جبران سازی توان راکتیو

اغلب دستگاهها و مصرف كنندگان الكتريكي براي انجام كار مفيد نيازمند مقداري توان راكتيو براي مهيا كردن شرايط لازم براي انجام كار مي باشند. بعنوان مثال " موتورهاي الكتريكي "A.C براي تبديل انرژي الكتريكي به انرژي مكانيكي، نيازمند توليد شار مغناطيسي در فاصله هوايي موتور هستند. ايجاد شار تنها توسط تـوان راكتيـو امكان پذير و با افزايش بار مكانيكي موتور مقدار توان راكتيو بيشتري مصرف مي گردد.

عمده مصرف كنندگان انرژي راكتيو عبارتند از :

1)- سيستم هاي الكترونيك قدرت

•   الف)- مبدل هاي  AC/DC   Rectefiers
•   ب)- مبدل هاي  DC/AC      Inverters
•   ج)- مبدل هاي  AC/AC    Converters
•   د)- چاپرها Choppers
• 2) مصرف كنندگان يا تجهيزاتي كه داراي مشخصه غير خطي هستند.

3) مصرف كنندگاني كه در شكل موج ولتاژ محل تغذيه خود اعوجاج (هارمونيك) ايجاد مي‌نمايند .

4) متعادل ساز هاي بار هاي نا متعادل

5) تثبيت كنندههاي ولتاژ

6) كورههاي القايي

7) كورههاي قوس الكتريكي

8) سيستم هاي جوشكاري AC , DC

همانگونه كه ذكر شد مصرف انرژي راكتيو اجتناب ناپذير است.

انتقال انرژي راكتيو، انتقال جريان الكتريكي است و انتقالش نيازمند به كابل با سطح مقطع بزرگتر، دكل هاي فشار قوي مقاومتر و در نتيجه هزينه هاي مازاد است. همچنين افزايش تلفات الكتريكي و كاهش راندمان شبكه را نيز به همراه دارد. در مواردي مانند كاربردهاي الكترونيك قدرت و متعادل سازي بارهاي نامتعادل حتي انتقال انرژي راكتيو هم كار ساز نبوده و بايد انرژي در محل توليد گردد.

خازن اصطلاحا توليد كننده انرژي راكتيو است، اما خازن توان راكتيو توليد نكرده بلكه مصرف كننده آن نيز ميباشد. فقط در زماني كه سلف انرژي راكتيو در خود ذخيره مي نمايد (ازشبكه مي كشد) خازن، انرژي ذخيره شده خود را به شبكه تحويل مي دهد و در زماني كه سلف انرژي ذخيره شده اش را به شبكه پس مي دهد خازن از شبكه انرژي مي كشد. حال اگر سلف و خازن در كنار هم قرار گيرند، هنگاميكه خازن انرژي مي دهد سلف آن انرژي را مي گيرد و زماني كه خازن انرژي مي گيرد سلف انرژي مي دهد كه موجب تعادل انرژي بين سلف و خازن گشته و ديگر تبادل انرژي بين مصرف كننده و شبكه صورت نمي گيرد.

اتوماسیون پست های فشار قوی

كنترل از راه دور ايستگاهها از دهه 1960 شروع شد و در حدود دهه 70، جايگزيني وسايل الكترومكانيكي با ابزارهاي نيمه‌هادي در مرحله ابتدايي و مقدماتي بود.
يك طرح اتوماسيون پست، قبل از دهه 90 به طور معمول شامل سه ناحيه عملياتي اصلي بود: كنترل نظارتي و جمع‌آوري داده‌ها (Scada) كنترل پست شامل اندازه‌گيري و نمايش، حفاظت، نمايي از اين سيستم در جدول 1 ديده مي‌شود. تجهيزات اتوماسيون مورد استفاده در هر يك از نواحي به طور عمده شامل وسايل الكترومكانيكي نظير وسايل اندازه‌گيري، رله‌ها و وسايل حفاظت، زمان‌سنج‌ها، شمارنده‌ها و وسايل نمايش آنالوگ و ديجيتال بود. سيستم‌هاي آنالوگ و ديجيتال اطلاعات دراين سيستم‌ها را در محل وسايل و يا روي پانلهاي مدل سيستم نمايش مي‌دهند. همچنين دراين پانلها سوئيچهاي الكترومكانيكي قرار داشت كه اپراتورهاي پست براي كنترل وسايل اوليه داخلي پست استفاده مي‌كردند. معمولاً براي نمايش تجهيزات مربوط به هر يك از سه ناحيه عمليات اصلي قسمتي از پانل كنترل اختصاص داده شده بود. برای دیدن به ادامه مطلب بروید.

علایم اختصاری کابلهای لاستیکی و پلاستیکی به شرح زیر است :

بعد از حروف اختصاری تعداد سیم های داخل کابل و مقطع آنها با عدد مشخص و نوع

مقطع با حروف زیر تعیین می شود :

r : مقطع گرد

s: مقطع مثلثی

e : هادی یک رشته ای

m : هادی چند رشته ای

معمولاً ولتاژ نامی فازی را با Vo و ولتاژ خطی را با حرف V بعد از علامات اختصاری ذکر می کنند.

مثال : مشخصات کابل زیر را بخوانید. NYY 3*50+ 25

sm

(0/6 /1kv)

کابل سه فاز با هادی مسی به مقطع 50 میلی متر مربع و سیم نول به مقطع 25 میلی متر

مربع با مقطع مثلثی چند رشته ای با عایق و غلاف پروتودور (pvc) برای ولتاژ 6/0 کیلو

وات فازی و 1 کیلو ولت خطی بدون محافظ. چون این کابل دارای نوار محافظ نیست در

جایی مصرف می شود که هیچگونه فشار مکانیکی به آن وارد نشود

مقايسه شبكه هاي هوايي و زميني

    خطوط انتقال و توزيع را ممكن است به صورت شبكه هاي هوايي يا زميني كشيده بوسيله موارد زير آنها را مي توان با يكديگر مقايسه كرد.

1 ) احداث شبكه هاي هوايي آسانتر است در صورتي كه براي احداث شبكه هاي هوايي و زميني بايد مسير مناسب باشد ثانياً احتياج به ايجاد كانال مي باشد.

2 ) احداث شبكه هاي هوايي ارزانتر از شبكه هاي زميني مي باشد.

3 ) عيب يابي و رفع عيب شبكه هاي هوايي آسانتر است زيرا بيشتر عيوب آن با چشم ديده مي شود ولي پيدا كردن عيب در شبكه هاي زميني به دستگاه هاي عيب ياب نياز دارد و زمان بيشتري براي رفع عيب نياز خواهد بود.

4 ) همانطور كه ولتاژ خطوط انتقال افزايش مي يابد هزينه كابلها (شبكه هاي زميني) افزايش مي يابد.

5 ) در شبكه هاي زميني به افراد متخصص بيشتري نياز است.

6 ) در شهرها و مناطق پرجمعيت براي حفظ زيبايي شهر معمولاً از شبكه هاي زميني استفاده مي شود.

7 ) شبكه هاي زميني باعث دوري از يخ و برف و باران و شاخه هاي درختان و رعد و برق امكان خرابي آنها كمتر خواهد بود.

اجزاي تشكيل دهنده شبكه توزيع برق

1 ) هادي ها شامل كابل يا سيمهاي هوايي

2 ) وسايل حفاظتي مثل فيوز، رله هاي حفاظتي

3 ) وسايل قطع و وصل شامل انواع كليدها

4 ) اتصالات شامل سركابل مفصل و غيره

5 ) مقره ها

6 ) پايه ها

7 ) يراق آلات

انواع شبكه ها

    شبكه شعاعي يا باز، شبكه هاي مسدود يا رينگ يا حلقوي، شبكه مركب يا تار عنكبوتي.

الف) شبكه هاي شعاعي يا باز

    شبكه هاي شعاعي شبكه هايي هستند كه در آنها هر مصرف كننده فقط از يك طرف تغذيه مي شود. در اين شبكه اگر قسمتي از شبكه معيوب گردد مصرف كنندگان تا برطرف شدن نقص بدون برق خواهند بود بنابراين مقدار خاموشي آنها بيشتر است. افت ولتاژ در انتهاي شبكه هاي باز نسبتاً زياد مي باشد اين شبكه براي نقاط كم جمعيت و روستاها كه قطع برق باعث خسارت مالي فراواني نمي شود استفاده مي گردد.

 ب)شبكه هاي مسدود يا رينگ يا حلقوي

     شبكه رينگ شبكه اي است كه در آن هر مصرف كننده از دو طرف تغذيه مي شود. ضريب اطمينان چنين شبكه اي به طور توجهي بالا مي باشد زيرا از كار افتادن يكي از دو منبع تغذيه و يا قسمتي از خط تغذيه كننده شبكه همواره از سمت ديگر انرژي مي گيرد بنابراين ضريب اطمينان اين نوع شبكه بيشتر است. اين شبكه ها در شهرها و نقاط نسبتاً پر اهميت استفاده مي شود.

 ج ) شبكه هاي مركب يا تار عنكبوتي

    شبكه هايي هستند كه توسط آنها هر مصرف كننده حداقل از سه طرف تغذيه مي گردد و ظريب اطمينان اين شبكه ها بسيار بالا است و از نظر اقتصادي بسيار گران تمام مي شود. موارد استعمال اين شبكه ها براي شهرهاي بزرگ و نقاط حساس كه خاموشي آنها بسيار گران تمام مي شود، مي باشد.

1- اوسیلاتور تسلا

همه چیز از اتم‌ها تشکیل شده‌اند و هر شی یک فرکانس طبیعی دارد که با آن در حال ارتعاش است. اگر دستگاهی فرکانسی معادل فرکانس ارتعاش این ذره‌ها تولید کند، سیستم پاسخی با دامنه‌ای بزرگ‌تر خواهد داد که این پاسخ می‌تواند بسیار مخرب باشد. یک مثال برای مخرب بودن امواج مکانیکی، فروریختن پل تاکوما است. این پل وقتی بادی ضعیف، امواجی با فرکانس رزونانس پل تولید کرد، در کمال تعجب فروریخت.

با استفاده از این مفهوم، تسلا مدعی شد که با دستگاه کوچکی می‌تواند یک ساختمان عظیم را با خاک یکسان کند. او در حال شرح کار خود به یک خبرنگار بود که ناگهان با بالا بردن فرکانس دستگاه، همه‌ی اشیای آزمایشگاه وی در هوا غوطه‌ور شدند، این اتفاق به قدری شدید بود که مجبور به تماس با آتش‌نشانی و پلیس شدند و در نهایت تسلا قبل از اینکه ساختمان فرو بریزد، دستگاه را با چکش نابود کرد.

وقتی از او سوال شد که برای فروریختن ساختمان Empire State، چه چیزهایی نیاز دارد، وی در پاسخ گفت که فقط نیاز به اختراع خود، ۵ پوند فشار هوا و زمان کافی برای پیدا کردن فرکانس مناسب، دارد. او تصور می‌کرد اختراعش می‌تواند امواج مکانیکی را به هر قسمت از دنیا بفرستد، اما تا به امروز کسی نتوانسته این ادعا را رد یا اثبات کند. او همچنین مدعی بود اگر امواج اوسیلاتور با امواج بدن هماهنگ شوند، می‌توانند بیماری‌های متعددی را شفا دهند. ادعایی دیگر که در دنیایی غیر دنیای دیوانگان به اثبات نرسیده است.

2- روشن کردن کره‌ی زمین

چه اتفاقی می‌افتاد اگر وسیله‌ای ابداع می‌شد، که می‌توانست ‌کل کره‌ی زمین را روشن کند؟ این اتفاق باعث کاهش نیاز به لامپ‌ها و کاهش صدمات حاصل از کمبود روشنایی می‌شد. این تخیل، زمینه‌‌ساز ایده‌ای در تسلا شد، تا بتواند با آن کره‌ی زمین را روشن کند. او می‌خواست با تحریک گازها و نور حاصل از آن‌ها در حالت برانگیختگی، این ایده را عملی کند. تسلا قصد داشت جریان بزرگی از انرژی مانند اسلحه‌ی امواج فرابنفش را به قسمت بالایی اتمسفر کره‌ی زمین شلیک کند، تا با تحریک گازهای کم فشار موجود در آن ناحیه، کره‌ی زمین به طور کامل روشن شود.

تسلا معتقد بود با عملی شدن این ادعا، اتفاقاتی مانند تایتانیک به وقوع نخواهند پیوست، اما کسی این ادعای او را جدی نگرفت.

3- متناوب کردن جریان

نیکولا تسلا در سال ۱۸۸۲ برای کار در شرکت تحت نظر توماس ادیسون با نام شرکت قاره‌ای ادیسون، به پاریس نقل مکان کرد. زمان زیادی طول نکشید که نبوغ تسلا به چشم آمد و از وی خواسته شد تا به آمریکا برود و در کنار ادیسون مشغول به کار شود. ادیسون در آن زمان به تازگی جریان مستقیم یا DC را ساخته بود و آن را راه حلی برای تمامی مشکلات الکتریسیته روی زمین می‌دانست.

ژنراتور جریان مستقیم مشکلات فراوانی داشت و ادیسون به تسلا وعده داده بود که اگر این مشکلات را رفع کند، به او 50 هزار دلار پرداخت خواهد کرد. تسلا به آنچه که از وی خواسته شده بود عمل کرد، و پتنت‌های زیادی برای رفع مشکلات ژنراتور ادیسون به ثبت رساند، اما ادیسون هیچ‌گاه به وعده‌ی خود عمل نکرد و هیچ‌گونه مبلغی به تسلا پرداخت نکرد. این اتفاق باعث شد تا تسلا شرکت ادیسون را ترک کرده و شرکت جدیدی برای خود تاسیس کند. وی توانست وسیله‌ی جدید الکتریکی با نام جریان متناوب بسازد. مزایای واضح و فراوانی در استفاده از جریان متناوب وجود داشت، از جمله توانایی تغییر ولتاژ و ارسال جریان به مسافت‌های طولانی که صرفه‌جویی فراوانی در زمینه‌ی انرژی و هزینه، برای مصرف کنند به‌همراه داشت.

با این اتفاق، جنگ بزرگ جریان‌ها آغاز شد. ادیسون از اینکه تسلا از او جدا شده بود و با جرج وستینگ هاوس همکاری می‌کرد، بسیار خشمگین بود و تلاش زیادی برای کم کردن ارزش جریان متناوب انجام می‌داد. ادیسون نمایش‌های بزرگی برای ترساندن مردم از جریان متناوب برگزار کرد. او مدعی بود جریان متناوب می‌تواند خانه‌ی آن‌ها را به خاکستر تبدیل کند و خود افراد را دچار برق گرفتگی شدید کند. او برای اثبات این ادعا جریان متناوب را به سگ، فیل و انواع حیوانات دیگر و حتی انسان‌ها متصل می‌کرد!

برای اولین بار ادعای تسلا در خارج از آزمایشگاه نیز نتیجه داد و موفقیتی بزرگ برای وی رقم زد. او توانست در نمایشگاه جهانی سال ۱۸۹۳، با روشن کردن لامپ بدون آسیب رساندن به افرادی که در آن محوطه قرار داشتند، حمایت جامعه‌ی جهانی را به سمت خود جلب کند. نهایتا، جریان متناوب برنده‌ی این نبرد شد و در حال حاضر عمده‌ی جریان الکتریسیته، به صورت جریان متناوب تامین می‌شود.

4- اسلحه‌ی اشعه‌ی ایکس

کشف اشعه‌ی ایکس توسط ویلیام رونتگن، بسیاری از جمله تسلا را به وجد آورد. با استفاده از طراحی‌های رونتگن، تسلا سعی در توسعه‌ی تجربیات رونتگن داشت. تسلا افراد عادی را برای دیدن نتیجه‌ی کارهایش، به سالن‌های کاری خود دعوت می‌کرد.

در این بازه‌ی زمانی تسلا با مارک توِین ارتباط نزدیکی برقرار کرد. توِین بعد از درمان بیماری یبوست خود توسط تسلا مدام به سالن‌های وی می‌رفت. توین و تسلا بارها در حال بازی با اختراع جدید تسلا به نام اسلحه‌ی اشعه‌ی ایکس، دیده شده بودند. گفته می‌شود که هر دوی آن‌ها به نوبت نوارهای فیلم را از دیوار آویزان می‌کردند و در مقابل آن‌ها می‌ایستادند و با این اسلحه سعی در شلیک اشعه‌ی ایکس به سمت این نوارها داشتند. اسلحه‌ی اشعه‌ی ایکس که تسلا ساخته بود می‌توانست اشعه را تا فاصله‌ی 12 متری شلیک کند.

5- کنترل آب و هوا

یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های تاریخ بشریت، ایجاد توانایی کنترل آب‌وهوا است. تسلا فکر می‌کرد که راه حلی برای این مشکل پیدا کرده است. او تصور می‌کرد که می‌توان دمای زمین را، با وسیله‌ای که مانند ترموستات عمل می‌کند، کنترل کرد. او مدعی بود می‌توان با ارسال امواج رادیویی، میدان مغناطیسی زمین را تحت تاثیر قرار داده و امواج رادیویی پایایی ایجاد کرد. سپس می‌توان با این امواج، جریان‌های باد را تحت تاثیر قرار داد و با تغییر مسیر آن‌ها آب ‌و‌ هوای زمین را کنترل کرد.

تسلا پتنت‌های زیادی را در زمینه‌ی کنترل آب و هوا به ثبت رساند و توانست اثبات کند که با امواج رادیویی می‌توان آب و هوا را کنترل کرد. عده‌ای معتقدند که تحقیق‌های تسلا به دست افراد نا‌اهلی افتاده و آن‌ها هم اکنون آب و هوای زمین را کنترل می‌کنند. آن‌ها برای اثبات این ادعا به الگوی غیرمتعارف آب و هوایی کنونی و خشکسالی در برخی نواحی زمین، اشاره می‌کنند.

6- اشعه‌های مرگبار تسلا

با اینکه اختراعات تسلا به نظر بسیار خطرناک می‌آیند، اما تسلا به شدت مخالف جنگ بود و تلاش بسیاری برای ساخت "اشعه‌ی مرگبار" و جلوگیری از وقوع آن به خرج داد. اشعه‌ی مرگبار در اصل به عنوان شتاب‌دهنده‌ای برای ذرات عمل می‌کرد که می‌توانست دسته‌ای از ذرات با انرژی بالا را تا فاصله‌ی ۴۰۰ کیلومتری پرتاب کند. او مدعی بود این دستگاه می‌تواند موتورها را ذوب کرده و هرگونه هواپیمایی را منهدم سازد. تسلا مدعی بود اختراع او می‌تواند با هزینه‌ی دو میلیون دلاری، پدافند هوایی نامحدودی را ایجاد کند.

زمانی که او می‌خواست اشعه‌ی مرگبار را به پشتیبان مالی خود، P.J Morgan معرفی کند تا بتواند هزینه‌های پروژه‌ی خود را تامین نماید، با مخالفت وی روبرو شد. با استفاده از 80 میلیون ولت، تسلا مدعی بود امواج حاصل از دستگاه می‌توانند به هر چه که در مسیرش قرار می‌گیرد، نفوذ کنند. علی‌رغم توضیحات قانع‌کننده‌ی تسلا و صرفه‌جویی‌های جانی و مالی که این دستگاه در بر داشت، دولت بریتانیا و آمریکا این پروژه را رد کردند. این دستگاه از طرف دولت روسیه اندکی مورد توجه قرار گرفت و روسیه به او اجازه داد که دستگاه خود را برای آزمایش آماده کند. بسیاری افراد مختلف مدعی هستند که این آزمایشات عامل اصلی "انفجار تونگوسکا" بودند.

7- تسلاسکوپ

نیکولا تسلا ابداعات زیادی برای بهبود شرایط زندگی بر روی زمین داشت، اما یکی دیگر از تلاش‌های او ساخت وسیله‌ای برای ایجاد ارتباط با موجودات غیرزمینی بود. تسلا مدعی بود که در موارد مختلف توانسته است با موجوداتی غیرعادی ارتباط برقرار کند، اما این ادعای او هیچ‌وقت به اثبات نرسید. او ادعا می‌کرد زمانی که در آزمایشگاه خود در کولورادو مشغول کار بود، صداهایی عجیب می‌شنید که مانند آن را قبلا جایی بر روی زمین نشنیده بود. او این صداهای کلیک مانند را در حال کار بر روی مخابره‌کننده‌ی مغناطیسی خود شنیده بود. کلیک‌ها بصورت واضح و در دسته‌های یک تا چهار عددی منتقل می‌شدند، که شباهت زیادی به کدهای مورس داشتند.

دیگر نتیجه‌ی تسلاسکوپ، ابداع جدیدی به نام "اوسیلوسکوپ ماورای ابعاد" بود و این‌گونه عمل می‌کرد که امواج کیهانی با انرژی آزاد را دریافت و آن‌ها را به انرژی قابل استفاده برای انسان‌ها تبدیل می‌کرد. این وسیله می‌توانست انرژی را به هر نقطه از جهان بدون توجه به فاصله‌ی آن، انتقال دهد. متاسفانه کسی ادعای تسلا مبنی بر ایجاد ارتباط با موجودات غیرزمینی را بدلیل نداشتن مدارک قانع کننده، باور نکرد اما وی از پافشاری بر موضع خود دست برنداشت. تسلا همچنین امیدوار بود که با فرستنده‌های عظیمی که روی سطح زمین قرار می‌دهد، بتواند وجود موجودات زنده در مریخ را به اثبات برساند.

8- آتش سرد

دیگر ایده‌ی رویایی تسلا، یعنی آتش سرد، استفاده از صابون و آب را برای همیشه در حمام ریشه کن می‌کرد. همه می‌دانند که آب و الکتریسیته با هم مخلوط نمی‌شوند، اما این‌گونه که به نظر می‌رسد، الکتریسیته و جِرم روی بدن، ناسازگاری بیشتری نسبت به آب و جِرم‌ روی بدن دارند.

در یک عمل نامتعارف به نام آتش‌ سرد، جریان الکتریسیته‌ای با ولتاژ ۲/۵ میلیون ولت که دائما در حال تناوب بود، انرژی خود را به بدن انسانی که بر روی صفحه‌ای فلزی ایستاده است، منتقل می‌کرد. تصور این صحنه خود بسیار شگفت‌انگیز است. فردی در بین آتش میلیون‌ها ولت الکتریسیته محاصره شده و رعدهای الکتریسیته او را در بر گرفته‌اند. این روش با توجه به رسانا بودن بدن انسان به نظر عملی است و حتی می‌تواند تمیزی بهتری نسبت به صابون و آب را به ارمغان آورد. تسلا مدعی بود که اختراع او نه تنها برای تمیزتر شدن بلکه برای مصارف دارویی نیز کاربرد دارد. تنها کار لازم این بود که فرد روی صفحه‌ای فلزی قرار بگیرد تا تمام چرک و جرم روی بدن او پاک شود و حس بی‌نظیری به وی منتقل کند. همچنین این وسیله می‌توانست فرد را در سردترین شرایط گرم نگه دارد و حتی بعد از هر استفاده مقدار قابل توجهی اوزون تولید می‌کرد. علی‌رغم مزایای واضحی که این وسیله داشت، بدلیل هزینه‌ی بالا و خطرات زیادی که تحمیل می‌کرد، مانند بسیاری دیگر از ابداعات تسلا مورد توجه قرار نگرفت.

9-الکترودینامیک‌های القائی

با اینکه تسلا پدر جریان متناوب یا AC است، اما همواره رویای دنیایی که بصورت بی‌سیم انرژی خود را تامین ‌می‌کند را در سر می‌پروراند. برای عملی کردن این رویا، او پیشنهاد ساخت سیستم بی‌سیم جهانی را داد، که در آن برج تسلا انرژی و الکتریسیته را بصورت بی‌سیم به کل دنیا مخابره می‌کرد. او سعی در اثبات عملی بودن این ایده‌ی خود با استفاده از کویل تسلا، که با فاصله‌ای چند سانتی‌متری می‌توانست لامپ کوچکی را روشن کند، داشت.

وی عملی کردن رویای خود را با ساخت برج "واردن‌کلیف" در نیویورک آغاز کرد، اما وقتی تامین‌کننده‌ی مالی آن از هدف تسلا برای ارسال انرژی بصورت بی‌سیم به جای استفاده از آن برای ارتباطات راه دور مطلع شد، حمایت مالی خود را قطع کرد. این اتفاق قدم آخر او برای عملی کردن سیستم بی‌سیم جهانی تسلا بود و مانند دو اختراع دیگر او یعنی کویل تسلا و مخابره‌کننده‌ی مغناطیسی بدون استفاده ماند. اگر روش تسلا عملی می‌شد تنها وسیله‌ای که مردم برای دریافت الکتریسیته‌ی رایگان و نامحدود نیاز داشتند، یک آنتن ساده بود. سیستم کاملا تجدیدپذیر بود و هیچ‌گونه زیان زیست محیطی  یا تاثیر منفی بر سلامتی افراد جامعه نداشت.

عملی‌شدن این ایده وابستگی زیادی به دولت آمریکا و سرمایه‌گذاران آن داشت؛ اما به نظر می‌رسید که سرمایه گذاران تمایلی به عملی کردن ایده‌ای که برای آن‌ها سودی به ارمغان نیاورد، نداشتند. با شروع جنگ‌جهانی‌دوم طبیعی بود که دولت علاقه‌ی خود به برج تسلا و رویای عظیم او را از دست بدهد. برج او سریعا تخریب شد و لوازم مصرفی در آن، در جنگ مورد استفاده قرار گرفت. با این وجود به تازگی گروهی از محققان در MIT توانسته اند ایده‌ی تسلا را با روشن کردن بی‌سیم لامپی از فاصله‌ی دو متری، به اثبات برسانند.

10- مهار کردن امواج کیهانی

یکی از تخیلات عجیب تسلا، مهار انرژی آزاد بود. انرژی آزاد می‌تواند بصورت اتمی، انرژی تابشی یا استاتیکی باشد، که گرفتن انرژی آن مانند گرفتن انرژی بسیار کم از منبع بی‌کران انرژی است. ایده‌ی مهار انرژی آزاد توسط بسیاری از دانشمندان در گروه شبه‌علم قرار می‌گیرد، چرا که غیر‌عملی و غیرقابل توسعه در ابعاد بزرگ‌تر است.

تسلا عقیده داشت اگر بتواند ماشینی مناسب برای مهار این انرژی بسازد، می‌تواند مشکلات انرژی در دنیای کنونی را برطرف کند. او معتقد بود که اجزا بسیار کوچک با شارژ الکتریکی کم، به صورت روزانه با سرعتی بالاتر از سرعت نور، بصورت باران بر روی زمین می‌بارند. او تصور می‌کرد ماشینی ساخته است که می‌تواند این اجزا را گرفته و آن‌ها را به انرژی قابل استفاده تبدیل کند. او حتی پتنتی برای این دستگاه به نام خود ثبت کرده بود. تسلا ادعا می‌کرد این اختراع او می‌تواند یون‌ها را مستقیما به انرژی قابل استفاده تبدیل کند، هر چند این ادعا هیچ‌وقت رنگ واقعیت به خود ندید.