نام فایل : کارآموزی آشنايي كلي با سيستم قدرت الكتريكي 49 ص

فرمت : .doc

تعداد صفحه/اسلاید : 58

حجم : 2 مگابایت

تاسيسات الكتريكي
آشنايي كلي با سيستم قدرت الكتريكي .
تاريخچه
فكر استفاده از منابع انرژي موجود در طبيعت در راه انجام مقاصد، از روزگاران نخست با بشر همراه بوده است. در ابتدا تنها انرژي قابل استفاده صرفا نيروي بدني بود كه اين قدرت را در تمدن هاي پيشرفته به وسيله اهرم ها و قرقره ها به صورتهاي مختلف تبديل مي نمودند. اولين منابع انرژي خارجي كه شناخته شد، استفاده از قدرت حيوانات و آب و باد بود كه به منظور حمل بار، آماده ساختن زمين و كار انداختن آسياب ها به كار گرفته مي شدند.
تحول بزرگ در استفاده از منابع انرژي در حقيقت از زمان شناختن قدرت بخار آب توسط « جيمز وات» آغازشد كه با ساختن ماشين بخار توانست براي بشر عصر جديدي را آغاز نمايد. از اين پس سير تكاملي استفاده از منابع انرژي طبيعت به سرعت صورت گرفت. به طوري كه در حال حاضر با استفاده از توربين هاي آبي و بكاربردن قدرت اتمي در نيروگاههاي هسته اي، مسئله تبديل قدرتهاي عظيم تا حدود زيادي حل شده است.
پس از شناخت منابع انرژي و توليد قدرت، موضوع قابل استفاده بودن و سهولت بكارگيري اين انرژي پيش مي آيد.
براي اينكه انرژي توليد شده مفيد واقع شود بايد داراي خصوصياتي باشد كه عبارتند از:
قابليت انتقال آسان.
راندمان انتقال بالا.
سهولت بكارگيري عمومي.
قابليت كنترل توسط مصرف كننده .
قابليت تبديل به صورت هاي مختلف انرژي.
ويژگي هايي كه ذكر شد در انرژي الكتريكي بيش از ساير انرژي ها جمع مي باشد چراكه مثلا اگر انرژي مكانيكي را در نظر بگيريم، انتقال آن حتي به فاصله چند صد متر احتياج به تجهيزات فوق العاده زيادي دارد و علاوه بر اين راندمان انتقال آن نيز مناسب نمي باشد. در مرحله بعدي توزيع و كنترل آن براي مصرف كننده و تبديل آن به صورت‌هاي ديگر انرژي به صورت مستقيم بي نهايت مشكل و حتي در مواردي غير علمي است.
در صورتي كه انرژي الكتريكي با وجود پيشرفتهايي كه در اين فن حاصل شده كليه ويژگي‌هاي لازم را دارا مي باشد. كنترل آن توسط مصرف كننده صرفا به وسيله چند كليد امكان پذير بوده و تبديل آن به انواع انرژي ها از قبيل مكانيكي، نوراني، حرارتي، شيميايي و ... با لوازمي كه ساخته شده در كمال سادگي و سهولت انجام مي گيرد. بالاتر اين كه در محل مصرف داراي هيچ گونه آلودگي محيطي نيست.
با عنايت به ويژگي هايي كه از انرژي الكتركي شناخته شد، فكر توليد و توزيع انرژي به صورت انرژي الكتريكي تقويت گرديد تا اين كه انرژي الكتريكي اول بار به صورت جريان دائم توليد و توزيع شد و اولين خط انتقال مربوط به آن در سال 1882 توسط «اسكار ميلر» و « مارلن ديرز» بين مونيخ و مير باخ كشيده شد.
مهمترين اشكالي كه در توليد و توزيع انرژي الكتريكي به صورت جريان دائم به چشم مي خورد، دشواري تبديل ولتاژ در اين سيستم بود، چون براي مصرف كننده احتياج به ولتاژ محدودي بود و از اين جهت خطوط انتقال و توزيع نيز نبايد در اين ولتاژ كار مي كردند و از اين نظر تلفات قدرت سيستم زياد بود،به خصوص وقتي كه تقاضاي قدرت الكتريكي در منطقه اي افزايش مي يافت.
در ولتاژ انتقال و توزيع محدود جريان دائم، دامنه جريان زياد مي گشت و اين امر باعث افزايش مجذوري تلفات قدرت و در نتيجه پايين آمدن بازده سيستم مي شد. براي رفع اين نقيصه با توجه به رابطه افت قدرت
2
p = R.I
يا بايستي سطح مقطع خطوط را قطورتر انتخاب مي نمودند كه خود باعث قوي تر شدن دكل ها، بست هاي مكانيكي ودر نتيجه غير اقتصادي تر شدن سيستم مي شد يا اين كه به نحوي بايستي دامنه جريان انتقالي را كاهش مي دادند كه اين امر در جريان دائم با افزايش دامنه ولتاژ در توان ثابت انتقال امكان پذير نبود. پس بنا به دلايل فوق اين سيستم توزيع و انتقال انرژي در مسافتهاي طولاني و مقادير توان عظيم با مشكل مواجه شد و كارآيي خود را از دست داد.
با مطرح شدن ماشين هاي جريان متناوب سينوسي كه از نظر ساختمان و نحوه ساخت، نسبت به ماشين هاي جريان دائم ساده تر بودند و با عنايت به اين امر كه تغيير سطح ولتاژ در سيستم جريان متناوب به سهولت انجام مي پذيرد، براي توليد، انتقال و توزيع انرژي الكتريكي از سيستم تك فاز جريان متناوب سينوسي به جاي جريان دائم استفاده گرديد. علت انتخاب شك موج سينوسي علاوه بر سادگي توليد آن، ثابت ماندن شكل آن در تبديل ولتاژ توسط ترانسفورماتورها بود، زيرا در غير اين صورت شكل موجي جرياني كه در محل هاي مختلف در اختيار مصرف كننده ها قرار مي گرفت متفاوت مي شد و اشكالات زيادي در استفاده از انرژي الكتريكي پديد مي آمد.
اما ايده آل نبودن سيستم تك فازه در بهينه كردن ماشين هاي توليد و تبديل كننده انرژي الكتريكي و به ويژه عدم توانايي مطلوب آنها در ايجاد ميدان دوار و ساده كردن تبديل انرژي الكتريكي به مكانيكي، باعث به وجود آمدن مشكلاتي در بهره برداري ازاين سيستم گرديد . زماني كه «نيكلاتسلا» در سال 1888 مقاله اي راجع به سيستم تك فازه آشكار گشت.
به وجود آمدن سيستم دوفاز محققين را بر آن داشت كه راجع به سيستم هاي چند فازه به طور كلي تحقق نمايند و تعداد فازهاي سيستم بهينه را بدست آوردند. نيتجه اين تحقيقات به توليد، انتقال و توزيع انرژي الكتريكي به صورت سه فاز منجر گرديد. از اين رو پس از سال 1891 كه اولين خط انتقال سه فاز فرانكفورت و لاوفن نصب شد، توسعه سيستم هاي قدرت سه فاز رو به فزوني گذاشت و تا كنون نيز اساس توليد، انتقال و توزيع انرژي الكتريكي بر روي سيستم هاي سه فازه استوار است.
از مزاياي اين سيستم، بهينه شدن دستگاه هاي توليد و تبديل انرژي با اين روش و ثابت بودن قدرت لحظه اي مجموع سه فاز نسبت به زمان است. اين امر توليد گشتاور ثابت در روي محور موتورها و نياز به گشتاور ثابت براي ژنراتورها را باعث شد. علاوه بر اين، سيستم انتقال و توزيع انرژي سه فاز داراي بازده بالاتري نسبت به سيستم انتقال و توزيع تك فاز است.
توليد و مصرف انرژي الكتريكي
بعد از آن كه ويژگيهاي انرژي الكتريكي شناخته شد، واحدهاي كوچك عهده دار توليد و توزيع انرژي الكتريكي گرديدند. پيشرفت سريع در ساختن دستگاه هاي الكتريكي احتياجات بشري را مرتفع مي ساخت و مصرف انرژي الكتريكي را با نرخ زيادي روز افزون مي نمود. زياد شدن مصرف انرژي الكتريكي، وابستگي زياد احتياجات روزمره را به انرژي الكتريكي موجب گرديد و به همين دليل ضرورت تامين پايداري شبكه احساس شد.
بدين ترتيب توليد انرژي به صورت كوچك و واحدهاي منفرد مطرود و واحدهاي بزرگ توليد انرژي با يكديگر براي تامين برق مصرف كنندگان مرتبط گرديدند و از آن رو شبكه هاي به هم پيوسته به وجود آمدند. عامل ديگري كه در تسريع اين امر كمك نمود هم زمان نبودن پيك مصرف نيروگاه هاي مختلف در مكان هاي مختلف و در نتيجه امكان كمك كردن نيروگاه ها به يكديگر در توليد انرژي شبكه بود و در نتيجه بازده اقتصادي بالاتر و هزينه توليد انرژي الكتريكي را پايين مي آورد.
مساله اي كه ايجاد شبكه هاي انتقال هم پيوسته قدرت را باعث شد، علاوه بر عوامل فوق متمركز نبودن مناطق مصرف و منابع انرژي بود. البته در اين مورد از انرژي آب آبشارها و سدها مي توان بدون هيچ گونه بحث و توضيح اضافي نام برد. ليكن در مورد نيروگاه هاي حرارتي چون انتقال سوخت به خصوص سوختهاي مايع از طريق لوله ها باانتقال انرژي الكتريكي انجام مي شود كه طي اين محاسبات با توجه به نزديكي به مركز باز، هزينه سوخت، هزينه تلفات و مسائل زيست محيطي بهترين محل براي نيروگاه انتخاب مي شود.
به طور كلي براي تامين برق در حال حاضر معمولا از سه رده شبكه استفاده مي‌شود، رده اول، شبكه هاي انتقال كه داراي ولتاژهاي بيش از 132 كيلو وات و به منظور انتقال قدرت هاي بزرگ در فواصل زياد به كار مي رود. رده دوم، شبكه هاي فوق توزيع، كه ارتباط بين پست ها و نيروگاه هاي داخل يك منطقه محدود را از نظر تامين انرژي بر عهده دارند و داراي ولتاژي بين ولتاژ شبكه انتقال و شبكه توزيع انرژي مي باشند. گاهي موارد به شبكه هاي فوق توزيع، شبكه زير انتقال نيز اطلاق مي شود. رده سوم، شبكه توزيع كه صرفا مصرف كننده ها به آن وصل مي گردند و ولتاژ اين شبكه براي مصرف كننده هاي كوچك در ايران ‌‌
[V]
380 و براي مصرف كننده هاي بزرگ
[KV]
20 مي‌باشد. به طور كلي استانداري كه براي ولتاژ شبكه هاي مختلف در ايران انتخاب شده عبارتست از
:
[V]
...