فصل اوّل: مشخّصات عمومی پستهای فشار قوی
1-1- مقدّمه ........................................................................................................................... 1
1-2- انواع تقسیمبندی پستهای فشار قوی ........................................................................ 2
1-2-1- انواع پستها از نظر وظایف و کارکرد ............................................................. 3
1-2-2- انواع پستها از نظر عایق ................................................................................. 4
1-2-3- انواع پستها از نظر محلِّ نصب تجهیزات ....................................................... 7
1-2-4- پستهای سیار ............................................................................................... 11
1-3- ملاحظات عمومی در ساختار پستهای فشار قوی .................................................. 12
1-3-1- ساختار پستهای داخلی باز و نیمهباز ........................................................... 12
1-3-2- ساختار پستهای داخلی بسته ........................................................................ 12
1-3-3- ساختار پستهای GIS (داخلی و بیرونی) ..................................................... 14
1-3-4- ساختار پستهای معمولی بیرونی .................................................................. 17
1-4- اجزاء تشکیل دهندهی پستهای فشار قوی .............................................................. 18
1-4-1- تجهیزات کلیدخانه یا سویچگیر ..................................................................... 19
1-4-2- ترانسفورماتورهای قدرت، ترانسفورماتورهای زمین و یا تغذیه داخلی ............. 20
1-4-3- سیستمهای جبران کنندهی توان راکتیو ........................................................... 20
1-4-4- ساختمان کنترل ............................................................................................... 21
1-4-5- سیستم کنترل و حفاظت ................................................................................. 23
1-4-6- تأسیسات جنبی الکتریکی ............................................................................... 23
1-4-7- تأسیسات جنبی ساختمانی .............................................................................. 24
1-4-8- سیستمهای مخابراتی ...................................................................................... 26
عنوان صفحه
1-5- استانداردهای مهم در طرّاحی پستها ....................................................................... 27
1-6- سطح ولتاژهای استاندارد در پستهای فشار قوی .................................................... 28
1-7- معیارهای اساسی در طرّاحی پستها ........................................................................ 29
1-8- مراحل طرّاحی پست ................................................................................................. 31
1-9- وضعیت پستها و خطوط انتقال در شبکهی سراسری ایران .................................... 34
1-9-1- مقدمه .............................................................................................................. 34
1-9-2- توسعهی شبکههای انتقال و فوقتوزیع ........................................................... 35
1-9-3- پستهای انتقال و فوقتوزیع نیرو .................................................................. 37
1-9-4- آیندهی سیستمهای انتقال و فوقتوزیع با پستهای آنان ................................ 39
1-10- سؤالات مروری ....................................................................................................... 40
1-11- منابع و مآخذ ........................................................................................................... 41
فصل دوّم: کلیدهای فشار قوی و تجهیزات کلیدزنی
2-1- مقدّمه ......................................................................................................................... 43
2-2- کلیدهای قدرت یا بریکرها ........................................................................................ 45
2-2-1- نحوهی ایجاد جرقّه و بررسی علل نیاز به محفظهی جرقّه ............................. 45
2-2-2- ویژگیهای مشترک انواع بریکرها .................................................................. 48
2-3- انواع بریکرها بر اساس مکانیزم خاموش کردن جرقّه ................................................ 49
2-3-1- بریکر روغنی .................................................................................................. 50
2-3-2- بریکرهای کمروغن ........................................................................................ 52
2-3-4- بریکر بادی ..................................................................................................... 57
2-3-5- بریکر گازی یا بریکر SF6 .............................................................................. 60
2-3-6- بریکر خلأ ....................................................................................................... 63
2-4- مکانیزم عملکرد بریکرهای قدرت ............................................................................. 65
عنوان صفحه
2-4-1- مکانیزم فنرِ قابل شارژ توسّط موتور ............................................................... 66
2-4-2- مکانیزم عملکرد بر اساس سیستم پنیوماتیک .................................................. 68
2-4-3- مکانیزم عملکرد بر اساس سیستم هیدرولیکی ................................................ 68
2-5- کلیدهای قطعِ بدون بار یا دیسکانکتها .................................................................... 71
2-5-1- دیسکانکت دورانی یک طرفه (افقی) ............................................................. 72
2-5-2- دیسکانکت دورانی دو طرفه ........................................................................... 72
2-5-3- دیسکانکت دورانی سه ستونه ......................................................................... 73
2-5-4- دیسکانکت دورانی عمودی ............................................................................ 74
2-5-5- دیسکانت زانویی ............................................................................................ 75
2-5-6- دیسکانکت قیچی شکل یا پانتوگراف ............................................................. 76
2-5-7- دیسکانکت زمین ............................................................................................ 78
2-6- ویژگیهای مشترک در انواع دیسکانکتها ............................................................... 79
2-7- دیسکانکت قابل قطعِ زیر بار ..................................................................................... 80
2-8- طرّاحی مشخّصات الکتریکی بریکرهای پست .......................................................... 82
2-8-1 نوع بریکر بهکار رفته ........................................................................................ 83
2-8-2- مکانیزم عملکرد بریکر .................................................................................... 84
2-8-3- تعداد پُل بریکر ............................................................................................... 84
2-8-4- کلاس بریکر ................................................................................................... 84
2-8-5- فرکانس نامی .................................................................................................. 84
2-8-6- ولتاژ نامی ....................................................................................................... 84
2-8-7- سطح عایقی نامی ............................................................................................ 84
2-8-8- جریان نامی ..................................................................................................... 87
2-8-9- جریان (یا قدرت) قطع و وصل اتّصال کوتاه .................................................. 88
2-8-9-1- جریان یا قدرت قطع بریکر ........................................................................ 88
عنوان صفحه
2-8-9-2- جریان (یا قدرت) وصل بریکر .................................................................. 90
2-8-9-3- جریان کوتاه مدّت اتّصال کوتاه ................................................................. 91
2-8-10- ترتیب زمانی قطع و وصل بریکر ................................................................. 92
2-8-11- زمان قطع نامی بریکر ................................................................................... 92
2-8-12- ولتاژ برگشتی در حالت گذرا ....................................................................... 93
2-8-13- مشخّصات استاندارد و پیشنهادی بریکرهای قدرت ..................................... 94
2-9- طرّاحی مشخّصات الکتریکی دیسکانکتهای پست ................................................. 97
2-9-1- بیان روش طرّاحی .......................................................................................... 97
2-9-2- مشخّصات استاندارد و پیشنهادی دیسکانکتها ........................................... 100
2-10- سؤالات مروری .................................................................................................... 100
2-11- منابع و مآخذ ......................................................................................................... 102
فصل سوّم: سیستمهای شینهبندی در پستهای فشار قوی
3-1- مقدّمه ...................................................................................................................... 105
3-2- سیستم بدون شینهبندی ........................................................................................... 107
3-3- سیستم تکشینه ....................................................................................................... 108
3-3-1- سیستم تکشینهی ساده ................................................................................ 108
3-3-2- سیستم تکشینه با دیسکانکت تقسیمکنندهی شین ....................................... 109
3-3-3- سیستم تکشینه با بریکر تقسیمکنندهی شین ................................................ 111
3-4- سیستم شینهبندی با دو شین اصلی- فرعی ............................................................. 114
3-5- سیستم شینهبندی با دو شین اصلی (دوبل) ............................................................. 116
3-6- سیستم شینهبندی دوبل با دیسکانکت موازی .......................................................... 118
3-7- سیستم شینهبندی یک و نیم بریکری ....................................................................... 119
3-8- سیستم شینهبندی دو بریکری .................................................................................. 121
عنوان صفحه
3-9- سیستم شینهبندی حلقوی ........................................................................................ 122
3-9-1- شینهبندی حلقوی باز ................................................................................... 122
3-9-2- شینهبندی حلقوی بسته ................................................................................. 124
3-10- طرحوارههای ترکیبی ............................................................................................. 126
3-11- سیستمهای شینهبندی با بیش از دو شین .............................................................. 127
3-12- سیستمهای شینهبندی خاص و جدید ................................................................... 128
3-12-1- سیستم شینهبندی بریکری ................................................................... 128
3-12-2- سیستمهای شینهبندی 6*4 و 9*6 ............................................................. 130
3-12-3- سیستم شینهبندی سه راهی ........................................................................ 132
3-13- بررسی مقایسهای انواع شینهبندی ......................................................................... 137
3-14- سؤالات مروری .................................................................................................... 140
3-15- منابع و مآخذ ......................................................................................................... 142
فصل چهارم: آرایش فیزیکی تجهیزات پست و طرّاحی مسائل آن
4-1- مقدّمه ...................................................................................................................... 143
4-2- اصول انتخاب شینهبندی مناسب ............................................................................. 144
4-2-1- قابلیت اعتماد طرح ....................................................................................... 145
4-2-2- نحوهی استقرار فیزیکی تجهیزات ................................................................ 146
4-2-3- هزینه و مسائل اقتصادی طرح ...................................................................... 146
4-3- شمای تکخطی شینهبندی پستها ......................................................................... 146
4-4- شینها و انواع اتّصالات آنان ................................................................................... 156
4-4-1- انواع شینها از نظر شکل ظاهری ................................................................. 156
4-4-2- قطعات اتّصال شینها ................................................................................... 158
4-4-3- قطعات اتّصال خطوط و سیم هوایی ............................................................ 161
عنوان صفحه
4-5- آرایش فیزیکی پست و شکلهای متداول آن .......................................................... 164
4-5-1- مقدّمه ........................................................................................................... 164
4-5-2- اصول استقرار فیزیکی تجهیزات ................................................................... 165
4-5-3- آرایش بیِ خط و ترانسفورماتور ................................................................... 166
4-5-4- آرایش بعضی از طرحهای شینهبندی ............................................................ 169
4-6- طرّاحی و تعیین فواصل هوایی در آرایش پستها .................................................. 178
4-6-1- فواصل اساسی در آرایش پست .................................................................... 178
4-6-2- اصول انتخاب فواصل هوایی ........................................................................ 179
4-6-2-1- انتخاب فواصل هوایی در محدودهی ولتاژهای از kV53 تا kV30 ............ 180
4-6-2-2- انتخاب فواصل هوایی در محدودهی ولتاژهای از kV300 تا kV765 .......... 182
4-6-3- ناحیهبندی .................................................................................................... 186
4-7- سؤالات مروری ....................................................................................................... 187
4-8- منابع و مآخذ ........................................................................................................... 188
فصل پنجم: اصول اینترلاک در پستهای فشار قوی
5-1- مقدّمه ...................................................................................................................... 189
5-2- عوامل مؤثّر در مدارهای اینترلاک ........................................................................... 190
5-3- انواع اینترلاکها ....................................................................................................... 191
5-3-1- اینترلاکهای مکانیکی .................................................................................. 191
5-3-2- اینترلاکهای الکتریکی ................................................................................. 192
5-4- اصول اوّلیه در طرّاحی مدارهای اینترلاک ............................................................... 194
5-5- شرایط اینترلاک در سیستمهای شینهبندی مختلف .................................................. 198
5-5-1- اینترلاک در سیستم شینهبندی ساده .............................................................. 198
5-5-2- اینترلاک در سیستم شینهبندی اصلی- فرعی ................................................ 201
عنوان صفحه
5-5-3- اینترلاک در سیستم شینهبندی دوبل (دو شین اصلی) ................................... 204
5-5-4- اینترلاک در سیستم شینهبندی یک و نیم بریکری ......................................... 205
5-6- شرایط کامل اینترلاک کلیدهای فشار قوی .............................................................. 210
5-7- شرایط کامل اینترلاک در طرحوارهی با دو شین اصلی ........................................... 216
5-7-1- طرحوارهی شینهبندی مورد نظر ................................................................... 216
5-7-2- شرایط اینترلاک وصل بریکر 1Qo ................................................................. 217
5-7-3- شرایط قطع بریکر 1Qo ................................................................................. 222
5-7-4- شرایط عملکرد دیسکانکت 10Q .................................................................. 224
5-7-5- شرایط عملکرد دیسکانکت 12Q .................................................................. 226
5-7-6- شرایط عملکرد دیسکانکت زمین 19Q ......................................................... 228
5-8- سؤالات مروری ....................................................................................................... 230
5-9- منابع و مآخذ ........................................................................................................... 232
فصل ششم: محاسبات شینهبندی
6-1- مقدّمه ...................................................................................................................... 233
6-2- انتخاب جنس هادی شین ........................................................................................ 234
6-3- انتخاب نوع هادیها و آرایش آنان .......................................................................... 237
6-4- طرّاحی سطح مقطع شین ......................................................................................... 239
6-4-1- مقدمه ........................................................................................................... 239
6-4-2- تعیین سطح مقطع اوّلیه بر اساس جریان مجاز دائمی ................................... 239
6-4-2-1- تعیین ضریب تصحیح 1K ........................................................................ 245
6-4-2-2- تعیین ضریب تصحیح 2K ........................................................................ 246
6-4-2-3- تعیین ضریب تصحیح 3K ........................................................................ 246
6-4-2-4- تعیین ضریب تصحیح 4K ........................................................................ 248
عنوان صفحه
6-4-2-5- تعیین ضریب تصحیح 5K ........................................................................ 250
6-4-3- اصلاح سطح مقطع بر اساس استقامت مکانیکی شینها
بر اثر نیروهای اتّصال کوتاه ............................................................................. 253
6-4-3-1- محاسبهی نیرو و تنشهای وارد بر هادیهای صلب ............................... 253
6-4-3-2- محاسبهی نیروی وارد بر هادیهای رشتهای (سیم هوایی) ...................... 264
6-4-4- اصلاح سطح مقطع بر اساس استقامت حرارتی بر اثر جریان اتّصال کوتاه ........... 277
6-4-5- اصلاح سطح مقطع شینهبندی لوله با توجّه به شکم و تنش ایجاد شده ......... 282
6-4-6- اصلاح سطح مقطع بر اساس کرونا .............................................................. 284
6-5- سه مثال کامل از طرّاحی شینهبندی در سطوح مختلف ........................................... 287
6-6- سؤالات مروری ....................................................................................................... 308
6-7- منابع و مآخذ ........................................................................................................... 309
فصل هفتم: طرّاحی مشخّصات ترانسفورماتورهای اندازهگیری
7-1- مقدّمه ...................................................................................................................... 311
7-2- مشخّصات کلّی ترانسفورماتورهای اندازهگیری ....................................................... 312
7-3- ترانسفورماتورهای اندازهگیری جریان ..................................................................... 315
7-3-1- مشخّصات عمومی ........................................................................................ 315
7-3-2- مشخّصات هسته و سیمپیچها ....................................................................... 316
7-3-3- کمّیتهای مهم در ترانسفورماتورهای جریان ............................................... 322
7-3-4- اتّصالات سیمپیچهای ترانسفورماتور جریان ................................................. 329
7-3-5- طرّاحی کمّیات ترانسفورماتور جریان ........................................................... 331
7-3-6- محلِّ نصب ترانسفورماتور جریان ................................................................ 337
7-4- ترانسفورماتورهای ولتاژ .......................................................................................... 341
7-4-1- انواع ترانسفورماتورهای ولتاژ و کاربردهای آنها .......................................... 341
عنوان صفحه
7-4-2- مشخّصات هسته و سیمپیچها ....................................................................... 342
7-4-3- کمّیتهای مهم در ترانسفورماتورهای ولتاژ ................................................. 344
7-4-4- اتّصالات سیمپیچهای ترانسفورماتور ولتاژ ................................................... 347
7-4-5- طرّاحی کمّیات ترانسفورماتور ولتاژ ............................................................. 350
7-4-6- محلِّ نصب ترانسفورماتور ولتاژ ................................................................... 355
7-5- سؤالات مروری ....................................................................................................... 356
7-6- منابع و مآخذ ........................................................................................................... 357
فصل هشتم: تلهخط (تلهموج) و سیستم PLC
8-1- مقدّمه ...................................................................................................................... 359
8-2- اصول عملکرد و اجزاء سیستم PLC ...................................................................... 360
8-٣- مشخّصات تلهخط ................................................................................................... 364
8-3-1- وظایف تلهخط ............................................................................................. 364
8-٣-٢- ساختمان داخلی تلهخط ............................................................................... 364
8-٣-٣- نحوهی اتّصال تلهخط به شبکهی فشار قوی ................................................ 366
8-٣-4- روشهای مختلف نصب تلهخط .................................................................. 366
8-4- مشخّصههای فنّی سیمپیچ اصلی تلهخط ................................................................. 368
8-5- مشخّصههای فنّی وسیلهی تنظیم ............................................................................. 375
8-5-1- مقدمه ........................................................................................................... 375
8-5-2- امپدانس سدکنندهی تلهخط و مدل آن در PLC ........................................... 377
8-5-3- تلفات نشتی At ............................................................................................. 379
8-5-4- مؤلفهی اهمی امپدانس سدکننده (Rb) و اصلاح رابطهی تلفات نشتی ............ 381
8-5-5- فرکانسهای قطع میانی، کناری و پهنای باند قطع ........................................ 382
8-5-6- مشخّصهی تضعیف تلهخط .......................................................................... 386
عنوان صفحه
8-6- مشخّصههای فنّی وسیلهی محافظ ........................................................................... 387
8-7- نمونهای از طرّاحی مشخّصات تلهخط .................................................................... 389
8-8- سؤالات مروری ....................................................................................................... 392
8-9- منابع و مآخذ ........................................................................................................... 393
فصل نهم: راکتورهای قدرت
9-1- مقدّمه ...................................................................................................................... 395
9-2- مشخّصات کلّی راکتورهای سری محدودکنندهی جریان اتّصال کوتاه ....................... 397
9-2-1- مقدمه ........................................................................................................... 397
9-2-2- انواع راکتورهای سری .................................................................................. 398
9-3- کمّیتهای فنّی راکتورهای قدرت ........................................................................... 401
9-4- موقعیتهای نصب راکتورهای قدرت ..................................................................... 405
9-5- طرّاحی امپدانس راکتورهای قدرت ......................................................................... 409
9-6- انواع دیگر راکتورهای سیستم قدرت ...................................................................... 417
9-6-1- راکتورهای زمین کنندهی نوترال سیستم ....................................................... 417
9-6-2- ترانسفورماتور زمین کننده ............................................................................ 418
9-6-3- راکتورهای محدود کنندهی جریان قوس ...................................................... 421
9-6-4- راکتورهای میرا کننده ................................................................................... 423
9-6-5- راکتورهای تنظیم کننده (جهت فیلتر کردن) ................................................. 425
9-7- سؤالات مروری ....................................................................................................... 426
9-8- منابع و مآخذ ........................................................................................................... 427
فصل دهم: برقگیرها و محاسبات آنان
10-1- مقدّمه .................................................................................................................... 429
عنوان صفحه
10-2- ایزولاسیون داخلی و خارجی ................................................................................ 430
10-3- منابع اضافه ولتاژ در پستهای فشارقوی .............................................................. 431
10-4- سطح عایقی تجهیزات در مقابل ولتاژهای موجی صاعقه ...................................... 434
10-5- برقگیرها و انواع آنان ............................................................................................ 436
10-5-1- برقگیر با فاصلهی هوایی ............................................................................ 437
10-5-2- برقگیر سیلیکون کاربید .............................................................................. 438
10-5-3- برقگیر با اکسید فلزی روی ........................................................................ 444
10-6- مشخّصات نصب برقگیرها .................................................................................... 448
10-7- طرّاحی مشخّصات برقگیرها ................................................................................. 451
10-7-1- حدّاکثر ولتاژ کار دائم ................................................................................. 452
10-7-2- ولتاژ نامی برقگیر (Ur) ............................................................................... 453
10-7-3- جریان تخلیهی نامی (IN) ........................................................................... 456
10-7-4- حدّاکثر جریان ضربهی قابل تحمّل (μsec10/4) ........................................ 457
10-7-5- حدّاکثر جریان قابل تحمّل با زمان زیاد (msec2) ...................................... 457
10-7-6- قابلیت تحمّل جذب انرژی (W) ................................................................ 457
10-7-7- کلاس تخلیهی خط .................................................................................... 461
10-7-8- ظرفیّت دریچهی اطمینان برقگیر ................................................................ 463
10-7-9- فاصلهی مجاز برقگیر ................................................................................. 463
10-7-10- افت ولتاژ در هادیهای برقگیر ................................................................ 464
10-8- روش قدم به قدم در طراحی مشخصات برقگیرها ................................................ 464
10-9- نمونهای از طرّاحی مشخّصات برقگیر .................................................................. 471
10-10- سؤالات مروری .................................................................................................. 477
10-11- منابع و مآخذ ...................................................................................................... 479
عنوان صفحه
فصل یازدهم: طرّاحی شبکهی زمین پستهای فشار قوی
11-1- مقدّمه .................................................................................................................... 481
11-2- ضرورت احداث شبکهی زمین ............................................................................. 481
11-3- شبکهی زمین و پارامترهای آن .............................................................................. 483
11-3-1- پارامترهای شبکهی زمین ........................................................................... 485
11-3-2- انواع الکترودهای (میلهای) زمین ............................................................. 490
11-4- طرّاحی مشخّصات سیستم زمین ........................................................................... 498
11-4-1- محاسبهی سطح مقطع سیم زمین ............................................................... 498
11-4-2- بدترین نوع خطا و محل آن ....................................................................... 499
11-4-3- محاسبهی ولتاژ زمین .................................................................................. 502
11-4-4- محاسبهی ولتاژهای تماس و گام ............................................................... 506
11-5- سیستم حفاظت از رعد و برق .............................................................................. 511
11-5-1- سیستم حفاظتی با استفاده از سیمهای محافظ ............................................ 512
11-5-2- سیم حفاظتی با استفاده از میلههای برقگیر ................................................. 515
11-6- سؤالات مروری .................................................................................................... 519
11-7- منابع و مآخذ ......................................................................................................... 521
فصل دوازدهم: پستهای با ساختارهای جدید
12-1- مقدّمه .................................................................................................................... 523
12-2- پستهای نیومریک ............................................................................................... 524
12-2-1- سیستمهای کنترل در پستهای متداول ..................................................... 524
12-2-2- ساختار پستهای نیومریک ........................................................................ 527
عنوان صفحه
12-2-2-1- مقدّمه ..................................................................................................... 527
12-2-2-2- عملکرد سیستمها .................................................................................. 529
12-2-2-3- سطح پردازش اطلاعات ........................................................................ 531
12-2-2-4- صدور و ارسال فرمانهای کنترلی ......................................................... 533
12-2-2-5- نمایش اطلاعات .................................................................................... 536
12-2-3- مزایای پستهای نیومریک ......................................................................... 538
12-2-4- اتوماسیون در پستهای فشار قوی ............................................................ 539
12-2-4-1- طرح کلّی ............................................................................................... 540
12-2-4-2- عناصر بهکار رفته در سیستم کنترل اتوماتیک ........................................ 541
12-2-4-3- توپولوژی و عملکرد .............................................................................. 542
12-3- پستهای فشردهی معمولی .................................................................................. 547
12-3-1- اهمیّت پستهای فشرده ............................................................................ 547
2-3-2- پستهای مدولار .......................................................................................... 548
12-3-3- پستهای با ساختار بریکرهای سریع مداری ............................................. 550
12-3-4- پستهای با ساختار مدولهای سویچگیر .................................................. 552
12-3-5- پستهای فشردهی داخلی شهری .............................................................. 556
12-4- پستهای با سیستم PASS ................................................................................... 559
12-4-1- اهمیّت این نوع پستها ............................................................................. 559
12-4-2- ساختار پستهای PASS ........................................................................... 559
12-4-3- مزایای سیستم PASS ................................................................................ 562
12-4-4- چند نمونه از طرحوارهی پستهای با سیستم PASS ................................ 563
12-5- پستهای ComPASS .......................................................................................... 565
12-5-1- مقدمه ......................................................................................................... 565
12-5-2- ساختار پستهای ComPASS .................................................................. 565
عنوان صفحه
12-5-3- مزایای سیستم ComPASS ........................................................................ 567
12-6- سؤالات مروری .................................................................................................... 569
12-6- منابع و مآخذ ......................................................................................................... 570
منابع و مآخذ ................................................................................................................. 571
ضمیمهی (الف): جداول تبدیل واحدها ......................................................................... 581
واژهنامهی فارسی به انگلیسی ....................................................................................... 585
واژهنامهی انگلیسی به فارسی ....................................................................................... 597
واژهیاب (نمایه) ........................................................................................................... 609