تجزیه و تحلیل شبکه برق فشارمتوسط

مقدمه:

شبکه برق فشارمتوسط (MV) یکی از مهم‌ترین سطوح در سیستم توزیع انرژی الکتریکی است که ولتاژهای بین ۱ کیلوولت تا ۳۳ کیلوولت (در ایران عموماً ۲۰ کیلوولت) را شامل می‌شود. این شبکه، انرژی الکتریکی را از پست‌های فوق‌توزیع (۶۳ یا ۱۳۲ کیلوولت) دریافت کرده و به پست‌های توزیع فشارضعیف و مشترکین صنعتی متوسط انتقال می‌دهد.

عملکرد صحیح این شبکه، تأثیر مستقیم بر پایداری، کاهش تلفات، کیفیت توان و قابلیت اطمینان کل سیستم دارد. تجزیه و تحلیل شبکه برق فشارمتوسط به مهندسان کمک می‌کند تا افت ولتاژ، جریان‌های اتصال کوتاه، نقاط ضعف حفاظتی و گلوگاه‌های بارگذاری را شناسایی کرده و برنامه‌ریزی توسعه یا اصلاح شبکه را انجام دهند.

فهرست مطالب:

1. تعریف شبکه برق فشارمتوسط
2. اجزای اصلی شبکه برق فشارمتوسط
3. اهمیت تجزیه و تحلیل شبکه
4. روش‌های تحلیل شبکه برق فشارمتوسط
5. نرم‌افزارهای تحلیل شبکه
6. شاخص‌های کلیدی عملکرد (KPI) شبکه برق فشارمتوسط
7. تأثیر تجهیزات فشارمتوسط بر کیفیت شبکه
8. الزامات توانیر و شرکت‌های توزیع برق
9. فناوری‌های نوین در تحلیل شبکه برق فشارمتوسط
10. تولیدکنندگان تجهیزات شبکه برق فشارمتوسط
11. جمع‌بندی
12. منابع معتبر
13. پرسش و پاسخ‌های متداول

۱. تعریف شبکه برق فشارمتوسط:

شبکه برق فشارمتوسط به شبکه‌ای گفته می‌شود که انرژی الکتریکی را در محدوده ۱ تا ۳۳ کیلوولت انتقال می‌دهد. در ایران ولتاژهای ۲۰ کیلوولت و ۳۳ کیلوولت متداول‌تر هستند.

کارکرد اصلی این شبکه:

• تغذیه پست‌های توزیع فشارضعیف
• تأمین برق مشترکین صنعتی متوسط
• اتصال به شبکه‌های فوق‌توزیع و انتقال

۲. اجزای اصلی شبکه برق فشارمتوسط:

• کابل‌های فشارمتوسط XLPE و PILC: انتقال انرژی در محیط‌های شهری و صنعتی
• خطوط هوایی با هادی ACSR یا AAAC: در مناطق روستایی و کم‌جمعیت
• پست‌های ۲۰ کیلوولت/۴۰۰ ولت: تبدیل انرژی برای شبکه فشارضعیف
• کلیدهای قدرت (بریکرها): قطع و وصل جریان‌های بار و خطا
• سکسیونرها و سکسیونرهای قابل قطع زیر بار: جداسازی بخش‌های مختلف شبکه
• فیوزهای فشارمتوسط: حفاظت در برابر اتصال کوتاه
• رله‌های حفاظتی دیجیتال: پایش و قطع سریع در شرایط خطا
• سلول‌ها و کوبیکل‌ها: تابلوهای فلزی عایق‌بندی‌شده برای مدیریت و حفاظت شبکه

۳. اهمیت تجزیه و تحلیل شبکه:

• کاهش تلفات انرژی در خطوط هوایی و کابل‌ها
• بهبود قابلیت اطمینان و کاهش خاموشی‌ها
• افزایش ایمنی با طراحی صحیح حفاظتی
• شناسایی گلوگاه‌های بارگذاری و جلوگیری از اضافه‌بار
• برنامه‌ریزی توسعه شبکه با کمترین هزینه

۴. روش‌های تحلیل شبکه برق فشارمتوسط:

۴.۱. تحلیل بارگذاری (Load Flow Analysis):

• بررسی جریان و ولتاژ در کل شبکه
• تعیین نقاط با افت ولتاژ زیاد
• کمک به طراحی توسعه شبکه

۴.۲. تحلیل اتصال کوتاه (Short Circuit Analysis):

• محاسبه جریان خطا
• انتخاب صحیح کلیدها و رله‌های حفاظتی
• افزایش ایمنی شبکه

۴.۳. تحلیل تلفات انرژی (Losses Analysis):

• محاسبه تلفات در خطوط هوایی، کابل‌ها و ترانسفورماتورها
• شناسایی مقاطع بهینه برای کاهش تلفات

۴.۴. تحلیل حفاظت (Protection Coordination):

• بررسی هماهنگی بین فیوزها، رله‌ها و بریکرها
• جلوگیری از خاموشی گسترده با قطع انتخابی خطا

۵. نرم‌افزارهای تحلیل شبکه:

• DIgSILENT PowerFactory: تحلیل بارگذاری، اتصال کوتاه، حفاظت
• ETAP: شبیه‌سازی کامل شبکه‌های MV و HV
• CYME: طراحی شبکه‌های توزیع شعاعی و حلقوی
• NEPLAN: تحلیل قابلیت اطمینان و تلفات
• PSS/E: تحلیل سیستم‌های گسترده انتقال و توزیع

۶. شاخص‌های کلیدی عملکرد (KPI) شبکه فشارمتوسط:

• SAIDI: متوسط زمان خاموشی برای هر مشترک
• SAIFI: تعداد خاموشی برای هر مشترک
• MAIFI: تعداد خاموشی‌های لحظه‌ای
• تلفات شبکه: درصد انرژی از دست رفته
• قابلیت اطمینان حفاظتی: زمان عملکرد صحیح رله‌ها و کلیدها

۷. تأثیر تجهیزات فشارمتوسط بر کیفیت شبکه:

• کابل‌های XLPE: کاهش تلفات و افزایش طول عمر
• کلیدهای خلأ و SF6: حفاظت مطمئن و سریع
• رله‌های دیجیتال: تنظیم دقیق و پایش لحظه‌ای
• سلول‌های GIS و Metal Clad: افزایش ایمنی و کاهش فضای موردنیاز

۸. الزامات توانیر و شرکت‌های توزیع برق:

• رعایت استانداردهای IEC و ملی ایران
• استفاده از Type Test معتبر برای کلیدها و ترانس‌ها
• نصب تجهیزات با قابلیت اتصال به SCADA و DMS
• رعایت الزامات زیست‌محیطی (کاهش نشتی گاز SF6)
• طراحی و اجرای شبکه مطابق دستورالعمل‌های توانیر

۹. فناوری‌های نوین در تحلیل شبکه برق فشارمتوسط:

• دیجیتال‌سازی و SCADA: پایش بلادرنگ وضعیت شبکه
• اینترنت اشیا (IoT): مانیتورینگ هوشمند تجهیزات
• هوش مصنوعی و یادگیری ماشین: پیش‌بینی خطا و بهینه‌سازی بار
• کلیدها و رله‌های هوشمند: کاهش خاموشی‌های ناخواسته
• شبیه‌سازی پیشرفته با نرم‌افزارها: تحلیل سناریوهای مختلف توسعه

۱۰. تولیدکنندگان تجهیزات شبکه برق فشارمتوسط:

۱۰.۱. تولیدکنندگان معتبر داخلی تجهیزات فشارمتوسط:

• ایران ترانسفو: تولیدکننده انواع ترانسفورماتور
  وب‌سایت: irantransfo.com
• پارس سوئیچ: سازنده تابلوها و کلیدهای فشارمتوسط
  وب‌سایت: parsswitch.com
• صبا باتری: ارائه‌دهنده تجهیزات پشتیبانی انرژی
• نیروترانس: تولیدکننده ترانسفورماتورهای قدرت

۱۰.۲. تولیدکنندگان معتبر خارجی تجهیزات فشارمتوسط:

• Siemens (آلمان): تجهیزات اتوماسیون و تابلوهای فشارمتوسط
  وب‌سایت: siemens.com
• Schneider Electric (فرانسه): تابلوهای GIS و تجهیزات هوشمند
  وب‌سایت: se.com
• ABB (سوئیس): ترانسفورماتورها و کلیدهای فشارمتوسط
  وب‌سایت: global.abb
• Eaton (آمریکا): تجهیزات حفاظتی و کنترلی
  وب‌سایت: eaton.com

این شرکت‌ها انواع تجهیزات فشارمتوسط شامل تابلو، کلید، ترانسفورماتور، کابل، مقره و یراق‌آلات را با کیفیت بالا ارائه می‌کنند.

۱۱. جمع‌بندی:

تجزیه و تحلیل شبکه برق فشارمتوسط نقش حیاتی در افزایش پایداری، کاهش تلفات، بهبود کیفیت توان و ایمنی شبکه دارد. استفاده از نرم‌افزارهای تخصصی، تجهیزات هوشمند و رعایت استانداردهای توانیر، موجب افزایش بهره‌وری و کاهش هزینه‌های عملیاتی می‌شود.

با ورود فناوری‌های نوین مانند IoT و هوش مصنوعی، شبکه‌های فشارمتوسط به سمت هوشمندسازی کامل و مدیریت پیشرفته انرژی حرکت خواهند کرد.

۱۲. منابع معتبر:

1. وب‌سایت شرکت توانیر: tavanir.org.ir
2. استانداردهای IEC: iec.ch
3. شرکت ایران ترانسفو: irantransfo.com
4. Schneider Electric: se.com
5. Siemens Energy: siemens-energy.com
6. گزارش‌های فنی CIGRE: cigre.org
7. مجلات IEEE Power & Energy