گزارش کارآموزی بررسی انواع رله های الکترومکانیکی و الکترومغناطیسی و کاربرد آنها در صنعت برق

 انتقال انرژی الکتریکی :

نیروگاهها به دلیل شرایط طبیعی از مراکز مصرف فاصله دارند.وهمچنین نیروگاههای حرارتی هم  به دلیل الوده سازی محیط ،خارج از شهر ها بنا می شوند به همین خاطر برای انتقال انرژی الکتریکی تولید شده در نیروگاهها به مراکز مصرف ،احتیاج به هادی هایی با قطر زیاد است.علاوه بر ان دلیل مقاومت اهمی هادی ها وعبور جریان زیاد از انها در مسیر انتقال تلفات انرژی زیادی بوجود خواهد امد .از این رو متخصصان سعی کرده اند تا روش هایی برای انتقال پیدا کنند که تاحد ممکن هم هزینه انتقال وهم تلفات انرژی کم شود انان به این نتیجه رسیده اند که اگر در انتقال انرژی الکتریکی ولتاژ را افزایش دهند می توان باجریان کم ،انرژی زیادی رامنتقل کرد.در این صورت کاهش جریان سبب کوچک شدن سطح مقطع هادی ها و همچنین کاهش تلفات انرژی می شود.افزایش ولتاژ تولید شده در نیروگاه به وسیله ترانسفورماتور انجام می گیرد ،ترانسفورماتور یک مبدل ولتاژ است که می تواند در جریان متناوب ولتاژ را به اندازه ی معینی بالا برده و یا پایین بیاورد .پس از افزایش ولتاژ شبکه به وسیله ی ترانسفورماتور ،انرژی الکتریکی توسط هادی های هوایی یا کابل های زمینی به مراکز مصرف منتقل می شود ودر انجا توسط ترانسفورماتورهای دیگری اختلاف پتانسیل ،متناسب بامصرف کننده ها ،کم می شود.

در انتقال انرژی به دلیل بالا بودن ولتاژ،لازم است فاصله هادی هااز هم زیاد باشد ،از این رو ان هارا برروی تیر های بلند وقوی ویا دکلهای بزرگی سوار میکنند که دارای بازوهای بلندی هستند ،به این ترتیب سیم ها به انداژه ی کافی از هم فاصله پیدامی کنند.همچنین بلندی دکل ها نیز سبب می شود تا هادی ها از سطح زمین دور شود وخطرات مالی وجانی نداشته باشد .برای انتقال انرژی در مصافتهای کوتاه وهمچنین در محدوده ی شهر ها ومناطق مسکونی به جای استفاده از سیم کشی هوایی از کابل کشی زیر زمینی استفاده می شود.

بدیهی است به دلیل بالا بودن ولتاژ،این کابل ها باید درجه ی عایق بودن بالایی داشته باشند وهمچنین از نظر ایمنی شرایط لازم مد نطر قرار گیرد.

آشنایی کلی با مکان کارآموزی :

امور انتقال اردبیل واقع در سه راه نیار اردبیل وجنب پست KV63 اردبیل جنوبی می باشد.

وظیفه ی اساسی این اداره که زیرنظر شرکت برق منطقه ای آذربایجان می باشد مدیریت انتقال انرژی الکتریکی ازواحدهای تولید نیروگاهی به سطح انرژی مورد استفاده در شرکت توزیع استان (KV20)می باشد.

این اداره از چندین قسمت اجرایی تشکیل شده است

که یکی ازاین قسمتها امورانتقال می باشد که مسئولیت مدیریت بر سایر قسمتها ازجمله شرکت تعمییرات وامور بهره برداری می باشد.

شرکت تعمییرات که خود اززیرشاخه هایی جهت سرویس ونگه داری پست های انتقال وخطوط انتقال می باشد.

این واحد مسئولیت جذب وآموزش اپراتورهای پستهای فوق توزیع رانیز برعهده دارد .

این اداره به حالت دولتی بوده وزیر نظر وزارت نیرو می باشد.

گزارش بازدید شماره ی یک:

بازدید اول از پست جنوبی در روز دوشنبه مورخ1/06/91ساعت 9:30به همراه جناب اقای مهندس جباری صورت گرفت  که به شرح زیر می باشد:

سیستم اتصال زمین:

:سیستم ارت یا زمین کردن یک نقطه از مدار الکتریکی به معنی اتصال آن به هادی حفاظتی است. سیستم زمین یا ارتینگ برای تجهیزاتی به کار می روند که با برق کار می کنند یا با برق کار نمی کنند اما بدنه فلزی دارند. ارت یکی از اصلی ترین ارکان نیروگاهها، پست های برق، ساختمان ها  و ... می باشد که به منظور حفظ سلامت افراد، تجهیزات و دستگاه ها در مقابل خطرات ناشی از اتصال کوتاه یا صاعقه  طراحی می گردد  برای دستیابی به این امر باید کلیه دستگاه ها تجهیزات و سازه های فلزی توسط هادی های مناسب فلزی به شبکه ارت که متشکل از سیمهای مسی، میله ارت، صفحه مسی و ... می باشد متصل نمود تا هنگام برور اتصال کوتاه و یا صاعقه ، جریانات فوق از این طریق به زمین انتقال داده شود و خنثی گردد.

علل به کارگیری سیستم ارت:

الف. حفاظت و ایمنی جان انسان

ب. حفاظت و ایمنی وسایل و تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی

پ. فراهم آوردن شرایط ایده آل جهت کار

ت. جلوگیری از ولتاژ تماسی

ث. حذف ولتاژ اضافی

ج. جلوگیری از ولتاژهای ناخواسته و صاعقه

چ. اطمینان از قابلیت کار الکتریکی

سیستم هایی که مجهز به برقگیر هستند،سیستم اتصال زمین مربوط به برقگیر باید از سیستم اتصال زمین تاسیسات  برقی فشار ضعیف یا فشار قوی کاملا" جدا بوده واز سیستم اتصال زمین مشترک استفاده نشود

برق گیر:

برقگیر از وسایل ایمنی می‏باشد که برای هدایت موجهای ولتاژ ضربه‏ای به زمین و جلوگیری از  ورود آنها به ایستگاههای انتقال و توزیع نیرو بکار می‏رود و معمولاً در انتهای خط انتقال و در ورودی ترانسها نصب می‏شود.

انواع برقگیر

1) برقگیر میله‏ای

2) برقگیر با فاصله هوایی

3) برقگیر با مقاومت  غیر خطی

4) برقگیر بدون فاصله هوایی

5) برقگیر خازنی

6) برقگیر فیوزی

برقگیر میله ای

یکی از ساده‏ترین و ارزانترین برقگیرها که از اولین برقگیرها می‏باشند برقگیر میله‏ای هستند که با وجود قدیمی بودن امروزه نیز کاربردهای زیادی دارد . این برقگیر عبارت است از دو میله نوک‏تیز که یکی در قسمت  برقدار نصب شده و دیگری به بدنه نصب و به زمین اتصال می‏یابد .

برقگیر با فاصله هوایی:

نوع دیگری از برقگیرها که کاربرد بسیاری در پستهای فشار قوی دارد ؛ برقگیر از نوع شاخکی می باشد . این نوع برقگیرها ساده ترین نوع برقگیر می باشند که به جرقه گیر (برقگیر با فاصله هوایی ) معروف هستند به مراتب از آنها در محلهای اتصال مقره به هادی یا اطراف بوشینگهای ترانسهای توزیع دیده می شود.

همانطوریکه که می دانیم برقگیرها باید در برابر ولتاژ نامی شبکه مانند یک کلید باز رفتار کنند و در برابر ولتاژهای بیشتر از ولتاژ نامی شبکه مانند یک کلید بسته رفتار کنند.

در این نوع برقگیرها (برقگیر با فاصله هوایی) اگر ولتاژ بالا رود؛ بین شاخکها قوس برقرار شده و انرژی صائقه را به زمین منتقل شده و این امر باعث می شود که تجهیز از بین نرود.

محل نصب برقگیر

برقگیر باید در ورودی پستهای ترانس قبل از کلیه تجهیزات و تا حد ممکن نزدیک به  آنها نصب گردد. علاوه بر برقگیری که در ورودی پستهای ترانس نصب می‏شود قبل از تجهیزات مهم مانند ترانسفورماتورهای قدرت نیز جداگانه برقگیر نصب می‏شود. معمولاً در مسیر برقگیر به زمین یک شماره انداز قرار می‏دهند که می‏تواند تعداد دفعات تخلیه موجهای ولتاژ ضربه‏ای بر روی برقگیر را ثبت نماید.

کلیدهای فشار قوی یا کلیدهای قدرت(breaker ):

منظور از یک کلید قدرت ، وسیله ای است که بتواند مدار الکتریکی فشار قوی را در شرایط عادی و شرایط خطا قطع و وصل نماید. کلیدهای فشار قوی تنها یک وسیلۀ ارتباطی بین مولدها و ترانسفورماتورها و مصرف کنندها و خطوط انتقال انرژی و یا مجزا کنندۀ آنها از یکدیگر نیستند,بلکه حفاظت دستگاهها و سیستمها الکتریکی را در مقابل جریان زیاد بار و جریان اتصال کوتاه به عهده دارند.تمام قسمتهای کلید  در موقع قطع و یا در حالت وصل بطور کاملا مطمئن نسبت به زمین و نسبت به قطبها و تیغه های دیگر ایزوله و عایق باشند.بریکه ها 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.

کلیدهای قدرت به دو دسته تقسیم میشوند:

۱)- کلید بدون قابلیت قطع زیر بار (سکسیونر

۲)- کلید با قابلیت قطع زیر بار ( دژنکتور

سکسیونر:

سکسیونر باید در حالت بسته یک ارتباط گالوانیکی محکم و مطمئن در کنتاکت هر قطب برقرار می سازد و مانع افت ولتاز می شود.وسکسیونر دو تیغه دارد که برای جلوگیری از خرده شدن انها از تیغه های الومینیومی یا الیاژفولاد ساخته می شود.

موارد استعمال سکسیونر: در درجه اول بمنظظور حفاظت اشخاص و متصدیان مربوطه در مقابل برق زدگی کار برده میشوند.بدین جهت طوری ساخته میشوند که در حالت قطع یا وصل محل قطع شدگی یا چسبندگی بطور واضح واشکار قابل رویت باشد . از انجاییکه سکسیونر باعث بستن یا باز کردن مدارالکتریکی نمیشود برای باز کردن یا بستن هر مدار الکتریکی فشار قوی احتیاج به یک کلید دیگری بنام کلید قدرت خواهیم داشت که قادر است مدار را تحت هر شرایطی باز کند. برای جلوگیری از قطع ویا وصل بی موقع ودر زیر بار سکسیونر معمولا بین سکسیونر وکلید قدرت چفت وبست(مکانیکی یا الکتریکی)بنحوی برقرار می شود که با وصل بودن کلید قدرت نتوان سکسیونر را قطع ویا وصل کرد.سکسیونرها قادر به قطع هیچ جریانی نیستند .آنها فقط در جریان صفر باز و بسته می شوند .  .سکسیونرها از لوازمات تعمیراتی وتغییر مسیر جریان میباشند

 انواع سکسیونر( : 1) سکسیونر دورانی

(: 2) سکسیونر قیچی ای یا پانتوگراف

و در پست جنوبی هم سکسیونر ارت وهم خط وجود داشت ،وان سکسیونری که توسط میله ای به زمین اتصال داشت سکسیونر ارت بود .ودر شماره گذاری اگر عدداخر9باشد ارت ،اگر3باشد برای بار است.

اپراتور توسط اهرم هاقادر به قطع ووصل سکسیونر است که باید روی یک پایه ی فلزی قرار بگیرد که ان پایه ی فلزی توسط سیمی که به اهرم متصل است که باعث می شد که پتانسیل بین فرد و اهرم یکه شود واگر فرد به جای ان پایه بر روی زمین قرار بگیرد باعث ایجاد اختلاف پتانسیل ودر نهایت منجر به برق گرفتن شخص می گردد.

▪ دژنکتور کلیدهای قدرت برای قطع جریانهای عادی و اتصال کوتاه طراحی می شوند .آنها مانند کلیدهای بزرگی رفتار میکنند که به صورت دستی  یا سیگنالهای مخابراتی توسط سیستم حفاظت از دور می توانند باز ویا بسته شوند . بنابر این ، کلیدهای خودکار در صورتی که جریان و ولتاز خط از مقدار تنظیم شده کمتر و یا بیشتر شوند , دستور قطع را از طریق رله دریافت می کند. که در هنگام قطع و وصل کردن جرقه ای ایجاد میشود که برای خفه کردن ان جرقه روش های مختلفی وجود دارد که عبارت اند از:

کلید قدرت روغنی ،کلید قدرت خلا وکلیدقدرتSF۶

پستهای فشار قوی گازی(Gas Insulated Substation-GIS). در این پستها به جای هوا، از گاز 6SF بعنوان عایق استفاده میشود. کلیه تجهیزات درون کپسولهای محتوی گاز6SF با فشار مناسب قرار دارند و عایق بین نقاط برقدار نسبت به یکدیگر گاز6SF میباشد که قدرت عایقی آن حدوداً سه برابر هوا میباشد. اینگونه پستها در همه سطوح ولتاژی ساخته میشود ولی برای ولتاژهای بالاتر از 66 کیلو ولت کاربرد آن رایجتر است

مقره ها :

 مقره ها مَقَرّه یا گیره چینی پایه عایقی است که در دکل‌های انتقال برق در محل اتصال کابل‌های برق با دکل بکار می‌رود. در خطوط انتقال نیرو لازم است هادی‌های تحت ولتاژ به نحوی از برج‌ها ایزوله شوند و برای این کار از مقره‌ها استفاده می‌شود. این مقره‌ها دو وظیفه عمده دارند: وظیفه اصلی مقره‌ها، ایزوله کردن هادی از بدنه برج می‌باشد. این مقره‌ها باید بتوانند بدون داشتن جریان نشتی، ولتاژهای بالای خطوط انتقال را از بدنه برج ایزوله نمایند. مقره‌ها باید تحمل نیروهای مکانیکی حاصل از وزن هادی‌ها و نیروهای اعمالی ناشی از باد و یخ را داشته باشند. متداول‌ترین جنس مقره‌های مورد استفاده در صنعت برق عبارتند از مقره‌های چینی این مقره‌ها از ترکیبات آلکالین و سیلیکات آلومینیوم ساخته شده‌است. جهت بالا بردن استقامت مکانیکی چینی به آن اکسید آلومینیوم اضافه می‌کنند. مقره‌های چینی هم به صورت بشقابی و هم به صورت یکپارچه ساخته می‌شوند. مقره‌های شیشه‌ای از شیشه در ساخت مقره‌ها استفاده می‌شود ولی به دلیل پایین بودن استقامت مکانیکی شیشه لازمست به طریقی آن را تقویت نمود. یک روش، سرد کردن سریع شیشه پس از شکل دادن آن می‌باشد که با این روش سطح خارجی مقره سخت شده، موجب افزایش استقامت مکانیکی آن می‌شود. اشکال این نوع مقره‌ها این است که در مقابل ضربات مستقیم شکننده می‌باشد و با کوچکترین ضربه مستقیم، مقره کاملاً خرد می‌شود. مقره‌های پلاستیکی این مقره‌ها از جنس پلاستیک و از ترکیبات شیمیائی اتیلن، پروپیلن و رزین می‌باشد. مزیت این مقره‌ها در دفع خوب آب می‌باشد زیرا پلاستیک این مزیت را دارد که قطرات آب روی سطح آن جاری نمی‌شود تا با قطرات دیگر ترکیب شده مسیری را برای هدایت قوس فراهم کند. در صورتی که در مقره‌های چینی و شیشه‌ای آب به راحتی روی سطح مقره جاری می‌شود. طراحی شکل مقره‌ها ولتاژ اعمالی بر مقره‌ها و عملکرد آن در مقابل اضافه ولتاژها شکل و فرم مقره را تعیین می‌نماید. شکست الکتریکی بر روی مقره‌ها به دو صورت انجام می‌گیرد. در داخل مقره جرقه‌ای زده شده و موجب سوراخ شدگی و از بین رفتن خاصیت عایقی مقره می‌شود. تخلیه در سطح عایق صورت می‌گیرد و جرقه‌هایی در سطح آن زده می‌شود و به این ترتیب ارتباط الکتریکی در طرفین عایق برقرار می‌شود. که رطوبت و آلودگی در سطح مقره در این نوع تخلیه تاثیر گذارند. مواردی که در ساخت مقره رعایت می‌شود به شرح زیر است: سطح مقره باید کاملاً صاف و صیقلی باشد تا امکان نشستن گرد و غبار و آلودگی روی آن به حداقل برسد. سطح مقره باید این قابلیت را داشته باشد که هنگام ریزش باران شسته شود و باران روی آن نماند. جهت جلوگیری از جریان نشتی لازم است طول خزشی مقره‌ها (Creepage distance) افزایش یابد. طول خزشی مقره عبارت است از کوتاهترین مسیری که لازمست جرقه برای رسیدن از ابتدا تا انتهای مقره طی کند. هر چه این مسیر طولانی تر باشد امکان ایجاد قوس کمتر می‌شود. افزایش این مسیر موجب سنگین شدن مقره می‌شود، بنابراین مقره را به صورت دندانه دندانه می‌سازند و به این ترتیب طول مقره را کوتاهتر بوده ولی مسیر عایقی آن افزایش می‌یابد. چون تخلیه

نوع اول موجب از بین رفتن مقره می‌شود باید به هر شکل ممکن از آن جلوگیری کرد. برای این کار باید فاصله بین قسمت‌های فلزی بالا (cap) و پایین (pin) به اندازه‌ای انتخاب شود تا قبل از وقوع جرقه در داخل مقره، جرقه سطحی زده شود و از تولید جرقه در داخل مقره جلوگیری شود. نوع مقره باید با توجه به شرایط محیطی انتخاب شود و همچنین مسائل اقتصادی نیز در نظر گرفته شود.

 انواع مختلف مقره‌ها مقره‌ها بر حسب کاربرد و سطح ولتاژ به کار رفته انواع مختلفی دارند. مقره چرخی جنس این نوع مقره‌ها می‌تواند از چینی، شیشه یا پلاستیک باشد. این مقره‌ها به صورت یک شیاره یا دو شیاره می‌باشند و بیشتر در ولتاژهای توزیع کاربرد دارند. تعداد شیارها بستگی به سطح ولتاژ دارد. مقره سوزنی جنس این نوع مقره‌ها می‌تواند از چینی، شیشه یا پلاستیک باشد. از این نوع مقره در برج‌های میانی و تا ولتاژ ۳۳ کیلو ولت استفاده می‌شود. جهت ارتباط این نوع مقره‌ها با پایه فلزی، از یک فلز نرم تر به عنوان رابط استفاده می‌شود تا حرکات و تنش‌های ناگهانی باعث شکسته شدن مقره نشود. همچنین می‌توان این مقره را به صورت افقی نصب نمود. مقره بشقابی   این نوع مقره از جنس شیشه و یا چینی و به شکل دیسک بوده و از نظر کاربرد نیز رایج‌ترین مقره در خطوط هوایی انتقال انرژی می‌باشد. این مقره‌ها به صورت زنجیره مقره استفاده می‌شوند که تعداد دیسک‌ها در زنجیر مقره بستگی به سطح ولتاژ، محل استفاده و اضافه ولتاژ دارد. ارتباط این دیسک‌ها با دیسک دیگر توسط دو قطعه فلزی که با پودر سیمان و شیشه و چسب مخصوص به مقره محکم می‌شود، صورت می‌گیرد. این نوع مقره بسته به نحوه اتصال به یکدیگر و با توجه به شکل آنها در انواع مختلف وجود دارد. مقره بشقابی استانداد این مقره خود انواع مختلفی دارد. مقره‌های نوع کلاهکی (Ball & Socket Type Insulator) و مقره‌های نوع شیار و زبانه (Tongue & Clevis Type Insulator). مقره بشقابی ضد مه (Anti Fog Insulator) این مقره در مناطق آلوده و مه آلود که به فاصله خزشی بیشتری نیاز دارند استفاده می‌شود. در این مقره شیارهای پایین بزرگتر از شیارهای مقره‌های معمولی می‌باشد. ولی وزن آنها زیادتر بوده و موجب افزایش نیروی مکانیکی روی برج می‌شود.

CT ترانسفورماتورجریان:

در پستهای فشار قوی به دو منطور اساسی  اندازه گیری وحفاظت ،اطلاع از وضعیت کمیتهای الکتریکی ولتاژوجریان احتیاج است ولی از ان جهت که مقادیر کمیتهای ولتاژوجریان درداخل پستها وخطوط فشار قوی بسیار زیاد است ودسترسی مستقیم به انها نه اقتصادی است ونه عملی ،به همیت خاطر ازترانسفورماتورهای جریان وولتاژاستفاده می شود .ثانویه این ترانسفورماتورها نمونه هایی بامقیاس کم از کمیتهای مورد نظر که تاحد بسیار بالایی تمام ویژگی های کمیتهای اصلی را داراست،دراختیار می گذارد وکلیه ی دستگاههای اندازه گیری حفاظت وکنترل مانند ولتمتر ،امپرمتر ،رله هاو...که برای ولتاژ وجریانهای پایین ساخته می شوند از طریق انها به کمیت های مورد نظر در پست دست می یابند .

ترانسفورماتو های جریان با هسته پایین:

در این ترانسفورماتور سیم پیچ اولیه که به شکل Uاست از داخل یک محفظه استوانه ای به طرف پایین به داخل مخزن برده شده است وسیم پیچ ثانویه در مخزن قرار دارد.سطح خارجی قسمت حلقه ای شکل عایق اصلی با غلاف متصل به زمین پوشیده شده است وبنابراین مخزن فلزی از نظر الکتریکی محافظت شده است.

درای طرح طول اولیه نسبتا زیاد بوده و عبور جریان باعث گرم شدن ترانس فورماتور جریان میگردد این ترانسفورماتو اصولا برای ولتاژهای تا 765کیلوولت و جریان های تا 3000امپر مناسب است استفاده ازان بیشتر در مواردی است که چندین هسته ونیز اتسالات متعدد اولیه برای نسبت های مختلف جریان لازم میباشد

ترانسفورماتورهای جریان باهسته بالا:

دراین ترانسفورماتورها مسیر طی شده توسط اولیه درداخل ترانسفورماتور،کوتاه ترین مسیر بوده وطرح ان به ترتیبی است که سیم پیچ ثانویه دور یک هسته که به صورت یک حلقه میباشد پیچیده شده و هادی اولیه ازوسط این حلقه عبور می نماید.

مجموعه سیم پیچ ها ی اولیه وثانویه در یک محفظه فلزی روی یک عایق توخالی پراز روغن قرار دارد. سرهای سیم پیچ ثانویه به وسیلیه سیم های عایق شده که از داخل یک لوله مگذرند به قسمت پایین(جعبه ترمینال) منتقل می شود.

اگر سی تی طرف ثانویه  اش مدار باز شود منفجر می شود برلی جلوگیری از این کار داخل سی تی برق گیر می گذارند.