« محاسبات و طراحی شبکه برق فشار متوسط »

1. مقدمه :

شبکه ‌های برق فشار متوسط ( MV ) ستون فقرات سیستم‌ های توزیع برق محسوب می‌شوند و نقشی حیاتی در انتقال توان از پست‌ های فوق توزیع به مصرف‌کنندگان صنعتی ، تجاری و مسکونی ایفا می‌کنند. طراحی دقیق و محاسبات فنی صحیح این شبکه ‌ها ، علاوه بر تضمین عملکرد پایدار ، در کاهش تلفات انرژی و افزایش راندمان سیستم توزیع نیز مؤثر است. این مقاله با هدف ارائه یک راهنمای جامع ، به بررسی جوانب مختلف محاسبات و طراحی شبکه ‌های برق فشار متوسط می‌پردازد و با پوشش مفاهیم پایه ، استاندارد ها ، تجهیزات ، تولیدکنندگان و پرسش و پاسخ ‌های کلیدی ، اطلاعات جامعی را در اختیار خوانندگان قرار می‌دهد.

2. مفاهیم پایه در شبکه های برق فشار متوسط :

• • تعریف شبکه برق فشار متوسط و محدوده ولتاژ آن :

شبکه برق فشار متوسط به شبکه ‌های توزیع برق با ولتاژ بین 1 کیلو ولت ( kV ) تا 36 کیلو ولت ( kV ) اطلاق می‌شود. این محدوده ولتاژی ، برای انتقال توان در فواصل متوسط و توزیع انرژی در سطح شهرها و مناطق صنعتی مناسب است. لازم به ذکر است که مقادیر دقیق ولتاژ نامی شبکه های برق فشار متوسط ، بسته به استاندارد های مختلف و شرایط محلی ، ممکن است متفاوت باشد.

• انواع ساختار شبکه های برق فشار متوسط :

ساختار های متداول شبکه برق فشار متوسط عبارتند از :

شعاعی : ساده‌ترین نوع ساختار ، که در آن بارها از یک منبع تغذیه می‌شوند. این ساختار ، ارزان و ساده است اما در صورت بروز خطا در خط ، قطع برق در تمامی بارها اتفاق می‌افتد.

حلقوی : در این ساختار ، بارها از دو یا چند مسیر تغذیه می‌شوند. این امر موجب افزایش قابلیت اطمینان شبکه می‌گردد ، زیرا در صورت بروز خطا در یک مسیر ، تغذیه بار از مسیر دیگر ادامه می‌یابد.

مشبک : پیچیده‌ترین نوع ساختار ، که در آن مسیرهای تغذیه متعددی وجود دارد و قابلیت اطمینان و پایداری شبکه بسیار بالاست. این ساختار معمولاً در شبکه ‌های بزرگ و حساس مورد استفاده قرار می‌گیرد.

• اجزای اصلی شبکه برق فشار متوسط :

شبکه برق فشار متوسط از اجزای مختلفی تشکیل شده است ، که مهمترین آنها عبارتند از :

پست‌ ها : محل اتصال شبکه برق فشار متوسط به شبکه فوق توزیع یا منابع تولید پراکنده.

خطوط هوایی و کابل ‌ها : انتقال‌دهنده انرژی الکتریکی از پست‌ ها به بار ها.

ترانسفورماتور ها : تبدیل‌کننده ولتاژ فشار متوسط به ولتاژ های پایین‌تر جهت مصرف.

کلید ها و بریکر ها : قطع و وصل‌کننده مدارات الکتریکی در شرایط عادی و خطا.

تجهیزات حفاظتی : حفاظت‌کننده شبکه در برابر اتصال کوتاه ، اضافه بار و سایر شرایط خطا.

3. محاسبات فنی در طراحی شبکه برق فشار متوسط :

• • محاسبه بار و جریان در شبکه برق فشار متوسط :

• تعیین میزان بار مصرفی در نقاط مختلف شبکه و محاسبه جریان عبوری از هر قسمت.
• استفاده از روش ‌های پیش‌بینی بار برای برآورد دقیق بارها در آینده.
• توجه به ضرایب همزمانی و تنوع بار ها برای جلوگیری از طراحی بیش از حد.

• محاسبه افت ولتاژ و تلفات انرژی :

• محاسبه افت ولتاژ در نقاط مختلف شبکه و اطمینان از عدم تجاوز آن از مقادیر مجاز.
• محاسبه تلفات انرژی در خطوط و تجهیزات شبکه و تلاش برای کاهش آنها.
• استفاده از روش‌ های بهینه‌سازی طراحی شبکه برای کاهش افت ولتاژ و تلفات.

• انتخاب سطح مقطع کابل و هادی ها :

• انتخاب سطح مقطع مناسب کابل و هادی‌ها بر اساس جریان عبوری و افت ولتاژ مجاز.
• توجه به ظرفیت حرارتی کابل و هادی‌ها و شرایط محیطی.
• استفاده از جداول و استاندارد های معتبر برای انتخاب کابل و هادی‌ها.

• محاسبه اتصال کوتاه و جریان های خطا :

• محاسبه جریان اتصال کوتاه در نقاط مختلف شبکه به منظور انتخاب تجهیزات حفاظتی مناسب.
• بررسی اثر جریان‌های خطا بر تجهیزات شبکه و حفاظت از آنها.
• استفاده از نرم‌افزارهای تخصصی برای محاسبه دقیق جریان اتصال کوتاه.

4. معرفی کابل خودنگهدار در شبکه های برق فشار متوسط :

• • مزایا و معایب استفاده از کابل خودنگهدار :

مزایا : کاهش تلفات انرژی ، افزایش ایمنی ، کاهش فضای اشغال شده ، کاهش هزینه نصب و نگهداری.

معایب : هزینه بالاتر در مقایسه با خطوط هوایی سیمی ، نیاز به تجهیزات خاص برای نصب ، حساسیت به آسیب ‌های مکانیکی.

• انواع کابل خودنگهدار و کاربرد آنها :

• کابل خودنگهدار با عایق پلی اتیلن کراس لینک شده ( XLPE ).
• کابل خودنگهدار با روکش PVC.
• کابل خودنگهدار با سیم مهار فولادی.

• روش های نصب و اجرای کابل خودنگهدار :

• استفاده از تجهیزات مخصوص کابل‌کشی.
• رعایت اصول ایمنی در هنگام نصب.
• اجرای دقیق یراق‌آلات و اتصالات.

5. یراق آلات و تجهیزات شبکه برق فشار متوسط :

• • معرفی انواع یراق آلات :

مقره‌ ها : عایق‌کننده خطوط و تجهیزات.

کراس آرم‌ ها : نگه‌دارنده مقره ‌ها و هادی ‌ها.

کلمپ ‌ها : اتصال‌دهنده هادی ‌ها به یراق‌آلات.

بست ‌ها : نگه‌دارنده تجهیزات روی تیر ها.

انواع اتصالات مکانیکی و الکتریکی.

• انواع کلید ها و بریکرهای فشار متوسط :

• کلید های گازی ( GIS ).
• کلید های خلاء ( Vacuum ).
• کلید های روغنی.
• کلید های هوایی.
• دژنکتور ها و سکسیونر ها.

• تجهیزات حفاظتی شبکه :

فیوز ها : حفاظت در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه.

رله‌ ها : تشخیص خطا و فرمان قطع مدار.

برقگیر ها : حفاظت در برابر صاعقه و اضافه ولتاژ.

ترانسفورماتور های جریان و ولتاژ ( CT و PT ) : اندازه‌گیری جریان و ولتاژ.

6. استاندارد ها و مقررات در طراحی شبکه برق فشار متوسط :

• • استاندارد های بین المللی مرتبط با طراحی شبکه :

• استاندارد های IEC ( کمیسیون بین‌المللی الکتروتکنیک ).
• استاندارد های IEEE ( موسسه مهندسان برق و الکترونیک ).
• استاندارد های CIGRE ( شورای بین‌المللی سیستم‌ های بزرگ الکتریکی ).

• دستورالعمل ها و بخشنامه های شرکت های توزیع برق :

• دستورالعمل‌ های فنی شرکت ‌های توزیع برق منطقه‌ای.
• بخشنامه‌ های مربوط به طراحی و اجرای شبکه ‌های توزیع.
• ضوابط اجرایی طرح‌ های توسعه شبکه.

• مقررات و ضوابط شرکت توانیر :

• مقررات فنی شبکه ‌های توزیع برق ایران.
• ضوابط مربوط به حریم شبکه ‌های برق.
• دستورالعمل‌ های ایمنی در طراحی و بهره‌برداری از شبکه ‌ها.

7. نقش کاهش تلفات در شبکه برق فشار متوسط :

• • انواع تلفات انرژی :

• تلفات اهمی در خطوط و کابل‌ها.
• تلفات هسته ترانسفورماتورها.
• تلفات ناشی از نشتی جریان.
• تلفات ناشی از عدم تعادل بار.

• روش های کاهش تلفات :

• بهینه‌سازی طراحی شبکه و انتخاب سطح مقطع مناسب کابل‌ها.
• استفاده از ترانسفورماتورهای با راندمان بالا.
• بهبود کیفیت اتصالات و جلوگیری از نشتی جریان.
• متعادل سازی بارها در شبکه.
• نصب خازن ها برای جبران توان راکتیو

• اهمیت ممیزی انرژی و پایش عملکرد شبکه :

• شناسایی نقاط ضعف و تلفات انرژی در شبکه.
• اندازه‌گیری و پایش پارامترهای الکتریکی.
• ارائه راهکارهای بهینه‌سازی مصرف انرژی.

8. تولیدکنندگان معتبر تجهیزات شبکه برق فشار متوسط در ایران :

شرکت ایران ترانسفو : تولیدکننده انواع ترانسفورماتورهای توزیع و قدرت. وب سایت : www.irantransfo.com

شرکت کابل البرز : تولیدکننده انواع کابل‌های برق فشار متوسط.  وب سایت : www.alborzcable.com

شرکت پارس سویچ : تولیدکننده انواع کلیدها و تجهیزات فشار متوسط. وب سایت : www.parsswitch.com

شرکت آرین کلید پارس : تولید کننده انواع تابلو های برق فشار متوسط و کلیدهای گازی. وب سایت : www.acp-co.com

شرکت نیرو ترانس : تولید کننده انواع تجهیزات انتقال و توزیع نیرو از جمله ترانسفورماتور های کم تلفات و کلیدهای فشار متوسط. وب سایت : www.nirootrans.ir

9. تولیدکنندگان معتبر تجهیزات شبکه برق فشار متوسط در خارج از کشور :

ABB ( سوئیس ) : تولیدکننده انواع تجهیزات برق فشار متوسط و بالا.  وب سایت : www.abb.com

Schneider Electric ( فرانسه ) : تولیدکننده تجهیزات برق ، اتوماسیون و مدیریت انرژی. وب سایت : www.se.com

Siemens ( آلمان ) : تولیدکننده تجهیزات برق ، اتوماسیون و سیستم‌ های کنترل. وب سایت : www.siemens.com

Eaton : تولیدکننده تجهیزات برق ، هیدرولیک و صنعتی.  وب سایت : www.eaton.com

( General Electric ( GE : تولید کننده تجهیزات صنعتی و برق . وب سایت : www.ge.com

10. نکات مهم در طراحی و اجرای شبکه برق فشار متوسط :

• رعایت کامل اصول ایمنی در تمامی مراحل طراحی و اجرا.
• استفاده از نرم‌افزارهای تخصصی برای طراحی و محاسبات دقیق.
• نظارت دقیق بر اجرای پروژه‌ها و کنترل کیفیت.
• به‌روزرسانی دانش فنی و بهره‌گیری از فناوری‌های جدید.
• آموزش پرسنل و رعایت استاندارد های مربوطه.

11. نتیجه گیری در خصوص شبکه برق فشار متوسط :

طراحی و محاسبات شبکه برق فشار متوسط ، فرآیندی پیچیده و تخصصی است که نیازمند دانش فنی ، تجربه کافی و رعایت استاندارد های بین المللی است. این مقاله با ارائه اطلاعات جامع و کاربردی ، تلاش نمود تا راهنمای مناسبی برای مهندسان و متخصصان این حوزه باشد. امید است با بهره‌گیری از این اطلاعات و به‌کارگیری فناوری‌های نوین ، شاهد ارتقای کیفیت و پایداری شبکه ‌های توزیع برق باشیم.

12. منابع در خصوص شبکه برق فشار متوسط :

• کتاب ” توزیع انرژی الکتریکی ” تالیف دکتر محمدرضا حقی فام
• استاندارد 60909 IEC : محاسبه جریان اتصال کوتاه در سیستم های قدرت سه فاز
• استاندارد 141 IEEE : توصیه هایی برای طراحی صنعتی و تجاری سیستم های قدرت
• مقررات فنی شبکه ‌های توزیع برق ایران ، شرکت توانیر
• وب سایت شرکت های تولید کننده تجهیزات شبکه برق فشار متوسط ذکر شده در مقاله