گزارش کارآموزی ژنراتورهای سنکرون در شرکت بهساز افروز

مقدمه:

انجام هر کار یا فعالیتی مستلزم صرف مقداری انرژی است . انرژی شیمیایی ، انرژی حرارتی ، انرژی مکانیکی ، و انرژی الکتریکی  برخی از انواع مهم انرژی می باشند. انرژی الکتریکی به علت سهولت  تولید و انتقال  و توزیع  و به علت  تبدیل به انواع دیگر انرژی امروزه در جهان کاربرد بسیار وسیعی  دارد. نمونه  ای از کاربردهای گوناگون آن عبارتند از:

الف) استفاده از انرژی الکتریکی به منظور تامین  روشنایی

انرژی الکتریکی در تامین روشنایی خانه ها، مغازه ها، کارخانجات ، ادارات و بیمارستانها  و غیره کاربرد دارد.  به علت وسیعی  این مورد استفاده و گوناگونی آن امروزه در مهندسی برق شاخه ای موسوم به مهندسی روشنائی به آن اختصاص یافته است.

ب) انرژی الکتریکی به منظور تولید حرارت

نمونه هائی از کاربرد انرژی الکتریکی به منظور تولید حرارت  در اطوی برقی، فرهای آشپزخانه، آب گرم کن ، انواع دستگاه خشک کن و غیره می باشد.

پ) انرژی الکتریکی به منظور تأمین قدرت

این کاربرد بخش بسیار گسترده و وسیعی را در صنعت بخود اختصاص می دهد که به عنوان نمونه هائی از این کاربرد را می توان در کارخانجات ، صنایع، ‌اتوبوسهای برقی، ماشین های لباسشوئی، جارو برقی و غیره نام برد.

با توجه به موارد مذکور در می یابیم که انرژی الکتریکی در میان انواع دیگر انرژیها دارای اهمیت زیاد و جایگاه ویژه ای می باشد.

کلیات

در این فصل بخش های اساسی  یک سیستم قدرت الکتریکی ،اهمیت سیستم های توزیع انرژی  انرژی الکتریکی، اهم وظایف شرکت های توزیع و شبکه های الکتریکی از دیدگاههای مختلف مورد بررسی قرار گرفته است.

1 بخش های اساسی یک سیستم قدرت الکتریکی

هر سیستم قدرت الکتریکی از سه بخش اساسی ، تولید  و انتقال و توزیع به شرح زیر تشکیل می شود:

الف) مراکز تولید یا نیروگاه ها : این مراکز انرژی الکتریکی را تولید می کنند.

ب) سیستم های انتقال انرژی الکتریکی: برای انتقال انرژی الکتریکی تولیدی که اغلب در فواصل دور از مراکز مصرف قرار دارند و همچنین انتقال قدرت های بزرگ به مراکز مصرف از سیستم های انتقال استفاده می شود. در حال حاضر در کشور ما ، ولتاژ انتقال 132kv و 230kv و400kv می باشد.

پ) سیستم های توزیع انرژی الکتریکی : این سیستم ها انرژی الکتریکی مورد نیاز مشترکین خانگی ، تجاری و برخی از صنایع کوچک را با ولتاژ اولیه  توزیع20 کیلو ولت و یا 30 کیلو ولت (در مناطقی از ایران مانند منطقه خوزستان)  و یا ولتاژ ثانویه  توزیع 220 ولت یک فاز و 380 ولت سه فاز تامین می کنند.

2 اهمیت سیستم های توزیع در صنعت برق

اگر کل سرمایه گذاری در صنعت برق را در 100% فرض کنیم سهم سرمایه گذاری در هر یک از بخش های تولید ، انتقال و توزیع حدوداً به شرح زیر است:

الف) سرمایه گذاری در بخش تولید حدوداً40%

ب) سرمایه گذاری در بخش انتقال حدوداً20%

ج) سرمایه گذاری در بخش توزیع حدوداً40%

بنابر این ملاحظه می شود که قسمت عمده  سرمایه گذاری در صنعت برق هر کشور به بخش های  تولید و توزیع اختصاص دارد.  از اینرو می توان گفت که سیستم توزیع جایگاه ویژه ای را در صنعت  برق هر کشور دارا می باشند و بدین جهت است که ضرورت دارد برنامه ریزی و طراحی این سیستم ها به طور بهینه  و اقتصادی انجام پذیرد تا برگشت سرمایه دچار مشکل نگردد.

3 اهم وظایف شرکت های توزیع برق

اهم وظایف شرکت های توزیع برق عبارتند از:

 ارائه خدمات با کیفیت قابل قبول یعنی تامین ولتاژ ثابت و فرکانس ثابت جهت مصرف کننده.

    برای اینکه ولتاژ قابل قبول  در دو سر مصرف کننده  تامین شود افت ولتاژ مجاز نبایستی در قسمتهای مختلف شبکه توزیع  از درصد معینی تجاوز کند

تداوم سرویس

  خاموشی و قطع برق در سیستم به خوبی طراحی شده نباید وجود داشته باشد مگر در اثر حوادث                              کاملاً استثنائی

سازگاری تعرفه های بین المللی

ایمن بودن شبکه توزیع

در همه کارهای روزمره زندگی باید ایمنی مد نظر باشد بخصوص در شبکه های برق که عدم رعایت ایمنی خسارات جانی و مالی جبران ناپذیر بهمراه خواهد داشت.

4 تعریف شبکه

هرگاه بوسیله سیم کشی، چند مصرف کننده یا چند دسته از آنها از جریان برق استفاده کنند سیم کشی  را شبکه نامند.

الف)  شبکه توزیع

شبکه توزیع ، انرژی مورد نیاز مشترکین خانگی ، تجاری و برخی از صنایع کوچک را تامین می کند.

شبکه های توزیع جریان متناوب ضعیف( 220 ولت تک فاز یا 380ولت سه فاز)

شبکه های توزیع فشار ضعیف بصورت دو سیمه ، سه سیمه، چهارسیمه و اغلب به صورت پنج سیمه احداث می گردند.

فاز3 T

فاز2 S

فاز1 R

شبکه سه سیمه جریان متناوب

نول

معابر

فاز1 R   

فاز 2S

فاز3T

شبکه فشار ضعیف پنج سیمه

نول

فاز1    

فاز 2

فاز3

شبکه فشار ضعیف چهار سیمه

نول

فاز     

شبکه دو سیمه جریان 220ولت

دو شبکه پنج سیمه ترتیب قرار گرفتن سیم ها از بالا به پایین سیم نول ، سیم معابر و پس از آن سه فاز

است. به دلیل وجود صاعقه (رعد و برق) سیم  نول را بالاتر از همه قرار می دهند تا وسط سیم نول رعد و برق ایجاد شده  به زمین منتقل گردد و صاعقه اثری روی فازهای دیگری نگذارد.  اختلاف پتانسیل بین دو فاز در شبکه فشار ضعیف 380 ولت  و اختلاف پتانسیل بین یک فاز و نول 220 ولت می باشد.

شبکه های توزیع 33 کیلو  ولت (فشار متوسط)

فاز1 R   

فاز 2S

فاز3T

شبکه  توزیع 33 کیلو وات

  شبکه های توزیع 33 کیلو ولت تا زمین  متر است ولی برابر استاندار وزارت  نیرو مقدار آنرا  تا  متر در نظر می گیرند زیرا احتمالاً نصب شبکه فشار ضعیف زیر شبکه فشار متوسط وجود دارد و همچنین بخاطر عبور و مرور زیاد بایستی فاصله آزاد سیم تا زمین بیشتر شود.

شبکه های الکتریکی از نظر نوع اتصال :

شبکه های الکتریکی از نظر اتصال به سه دسته به شرح زیر تقسیم بندی می گردند.

الف ) شبکه های باز یا شعاعی

شبکه های باز شعاعی (رادیال) شبکه هایی هستند که در آنها مصرف کننده ها  فقط از یک طرف تغذیه می شوند در شبکه باز یا شعاعی اگر قسمتی از شبکه  معیوب  گردد با توجه به محل عیب، یا تعدادی از مصرف کنندگان تا با برطرف شدن نقص بدون برق می گردند. در این  نوع شبکه مقدار خاموشی بیشتر و افت ولتاژ در انتها خط نسبتاً زیاد است. شبکه های باز یا شعاعی برای مناطق کم  جمعیت و روستاها که قطع برق باعث خسارات مالی  فراوانی نمی شود مورد استفاده قرار می گیرد.

ب) شبکه های مسدود یا حلقوی

در محل هایی که قطع اتفاقی جریان برق مجاز نمی باشد جهت بالا بردن ضریب اطمینان کار شبکه ، شبکه از دو سو تغذیه می شود. در اینصورت، با از کار افتادن یکی از دو خط تغذیه کننده، قدرت مورد نیاز مصرف کننده ها از سمت دیگر تامین می گردد. عملکرد شبکه های حلقوی مانند عملکرد شبکه های از دو سو تغذیه شونده می باشد با این تفاوت که در یک شبکه حلقوی ابتدا و انتهای خط به یک نقطه تغذیه کننده متصل می باشد.

شبکه های حلقوی در مقایسه با شبکه های باز دارای ضریب اطمینان بالاتری می باشند.

(با از کار افتادن یک سوی تغذیه مصرف کنندگان از سوی  دیگر وجود دارد).

هزینه احداث شبکه های حلقوی باز یا شعاعی بیشتر  و محاسبات آن مشکل تر است. از شبکه های حلقوی در شهرها  و مناطق نسبتاً پر اهمیت که تداوم برق رسانی به آنها مهم است استفاده می گردد.

پ) شبکه های مرکب ، تار عنکبوتی  یا غربالیپ

شبکه های تارعنکبوتی شبکه هایی هستند که در آنها هر مصرف کننده ها از چندین سو و حداقل از سه  سو تغذیه می شوند.

شبکه سه سو تغذیه

شبکه تار عنکبوتی سه بعدی

ضریب اطمینان کار این شبکه ها بسیار بالاتر بوده و از نظر اقتصادی گران تمام می شوند. کاربرد شبکه های غربالی در شهرهای بزرگ و تأسیسات مهم از قبیل کارخانه جات بزرگ، فروشگاه های  بزرگ ساختمان های اداری بزرگ و مناطق حساس می باشد. برای این مصرف کنندگان، خاموشی و قطع  برق باعث خسارات مالی و احتمالاً جانی جبران ناپذیری می شود.

برای ساختمانهای مرتفع ،از شبکه های تار عنکبوتی  سه بعدی  استفاده می گردد. طرح شبکه های غربالی نیاز  به محاسبات دقیق دارد و قبل از هر چیز باید شدت جریان هایی که در موقع اتصالی پیش می آیند بطور دقیق محاسبه گردند. لازمه به ذکر است که انجام این محاسبات به طور دستی کاری بسیار مشکل و وقت گیر است ولی امروزه با استفاده از کامپیوتر های پر توان و با سرعت زیاد چنین محاسباتی  به سهولت و در زمان بسیار کوتاهی انجام می پذیرد.

­­شبکه های الکتریکی از نظر ساخت

شبکه های الکتریکی از نظر ساخت  به دو دسته تقسیم بندی می شوند:

< >شبکه های هوایی  متعلقات مربوطهشبکه های زمینی (کابل های زمینی ) و متعلقات مربوطهانتخاب هر یک از این دو نوع شبکه، با توجه به عواملی از قبیل مسیر(طول مسیر، نوع مسیر، محدودیت عرضی مسیر)، تراکم جمعیت ، اقتصادی و زیبایی محیط انجام می پذیرد.

بطور خلاصه مزایای هر یک از  این دو نوع شبکه به شرح زیر است:

الف) شبکه های هوائی

< >احداث این شبکه ها آسانتر است.هزینه احداث این شبکه ها کمتر است.عیب یابی و رفع عیب از این شبکه ها آسانتر است.عیب یابی این شبکه ها کم هزینه تر  و برای عیب یابی نیاز  به افراد متخصص ندارد .(بیشتر عیوب با چشم دیده می شود).عیوب شبکه های هوایی عبارتند از:< >به زیبایی محیط  لطمه می زند.شبکه هایی در معرض خطرات جوی از قبیل برف، باران، یخ و رعد و برق و خطرات غیر جوی از قبیل برخورد پرندگان با سیم ها، شاخه درختان و افتادن اجسام بر روی سیم ها قرار می گیرد که این خطرات موجب بروز اتصالی شده و در نتیجه قطع خطوط شبکه را بهمراه  خواهد داشت.ایمنی شبکه های هوایی کمتر از شبکه های  زمینی است.ب) شبکه های زمینی

مزایا و معایب شبکه های زمینی عبارتند از:

< >به حفظ زیبایی شهرها کمک می کند.دارای ایمنی  بیشتری نسبت به شبکه های هوائی است در نقاط پر جمعیت و با تراکم بار زیاد و در خیابانهایی که در ساختمانهایش چندین طبقه و چسبیده به هم هستند  بهمین دلیل ایمنی ، استفاده از شبکه های زمینی الزامی است.کمتر در معرض خطراتی قرار می گیرد که شبکه های هوائی را تهدید می کند. 

عیوب شبکه های زمینی

< >عیب یابی شبکه های زمینی زمان بیشتری می برد.برای عیب یابی سریع و موفق نیاز به دستگاه ها و تجهیزات عیب یابی مدرن و گران قیمت افزایش می یابد.هزینه احداث شبکه های زمینی زیادتر  از شبکه های هوائی است و با افزایش ولتاژ سریعاً افزایش می یابد.یاد آوری می شود نوع مسیر در انتخاب هر یک از این دو نوع شبکه نیز موثر است. به عنوان مثال با توجه به حریم مورد نیاز  در باند فرودگاه، در این مکان استفاده از شبکه زمینی الزامی بوده در حالیکه به منظور رعایت حریم عرضی راه آهن استفاده از شبکه هوائی الزامی است.

بخش دوم

سیم های هوائی و کابل های زمینی

هادی ها

ارتباط مولد و مصرف کننده فقط از طریق اجسام هادی ( فلزات) امکان پذیر می باشد. بنابراین هادیهای یکی از اجزاء اصلی شبکه محسوب می گردند. یک هادی خوب بایستی دارای مشخصات زیر باشد:

< >دارای قابلیت هدایت الکتریکی بالا (یا مقاومت ویژه کم) باشد.دارای استحکام مکانیکی زیاد باشد.انعطاف پذیر باشداستقامت شیمیائی داشته باشد.اقتصادی بوده و فراوان باشد.مس و آلومینیوم از جمله فلزاتی هستند که دارای مشخصات فوق می باشند.

1 مس

چون چگالی جریان هادی مس زیاد است برای یک جریان نامی  معین سطح مقطع کوچکتری داشته و در نتیجه در خطوط هوائی سطح کمتری در برابر فشار باد خواهد داشت. استقامت کششی آن را می توان با افزودن مقدار کمی (حدود 1% ) کادمیوم بالا برد. سه نوع سیم مسی در شبکه های برق به شرح زیر مورد استفاده قرار می گیرد:

الف) مس سخت یا زده شده  که دارای مقاومت مکانیکی بالا بوده  و حداقل مقاومت کششی آن   می باشد بار مکانیکی مجاز مس سخت 14 تا   است.

ب) مس نیمه سخت دارای مقاومت مکانیکی و قابلیت هدایت نسبتاً خوبی بوده و مقاومت مکانیکی آن در حد گسیختگی  می باشد. در شبکه های فشار ضعیف با توجه به اینکه جریان زیاد می باشد مقرون به صرفه تر  است که از مس سخت  و یا نیمه مس  سخت به صورت هادیهای لخت استفاده شود.

پ) مس نرم که از آن برای محکم کردن سیم روی مقره (اصلی نمودن سیم روی مقره) استفاده می گردد.

هادی های مسی بصورت افشان یا مفتولی بوده که سطح مقطع نوع مفتولی آن معمولاً تا حداکثر 10 میلیمتر مربع است.

2 آلومینیوم

آلومینیوم هادی دیگری است که در شبکه های الکتریکی از آن استفاده  می شود از آنجایی که وزن مس نسبت به آلومینیم بیشتر است، مس در اسپانها، فلش(شکم) بیشتری ایجاد نموده و در نتیجه  هزینه پایه ای را بالاتر می برد بنابراین در خطوط انتقال انرژی اقتصادی تر است که از آلومینیم استفاده گردد.

پایه ها

پایه ها  وسایلی هستند که سیم های هوایی را ز دسترس دور نگهداشته و برای حمل  این سیم ها به کار می روند. طول پایه ها با در نظر گرفتن فاصله آزاد سیم از زمین انتخاب می شود  و این فاصله  نباید از مقدار استاندارد کمتر گردد. پایه بایستی دارای خواص زیر باشد:

< >از نظر مکانیکی قوی بوده و دارای ضریب اطمینان 5/2 تا 3 باشد.پایه باید بدون کم شدن  مقاومت آن ، از نظر وزن سبک باشد.ارزان باشد.دارای عمر طولانی (بادوام ) باشد.برای نصب  یا مونتاژ تجهیزات خطوط، دسترسی به آنها آسان باشد.دارای شکل ظاهری خوبی باشد.پایه ها به سه دسته چوبی ، بتونی و فولادی تقسیم می شوند.

1 پایه های چوبی

در شبکه ها فشار ضعیف و فشار متوسط و در جایی که چوب فراوان است از این پایه ها  می توان استفاده نمود. در شبکه فشار متوسط که به استحکام و مقاومت بیشتری نیاز می باشد از بازوها یا بررسی هائی (بست) که به شکل(*) می باشند. به عنوان پشت بند استفاده می گردد، همچنین در شبکه های سی و سی کیلو ولت در صورتیکه بدلیل دره های عریض و طویل اسپان بلندی انتخاب شده باشد پایه های چوبی را در دو طرف اسپان مربوطه  به شکل H بکار می برند و معمولاً تیر های هر دو طرف را دداند می نمایند.