انتخاب مناسب سیستم های الکتریکی

انتخاب مناسب سیستم های الکتریکی

برای طراحی برق شبکه های صنعتی پارامترهای اساسی باید مورد بررسی قرار گرفته شود و سپس با جمع بندی تمامی آنها نسبت به انتخاب سیستم صحیح و اقتصادی برق برای شبکه های برق پروژه های صنعتی اقدام نمود. در این فصل هدف انتخاب صحیح سیستم برق و بخصوص ولتاژ بوده و لذا پارامترهای دیگر مثل اتصال کوتاه به اختصار بحث شده اندتا صرفا در نتیجه گیری از آنها استفاده شوند(در فصل اتصال کوتاه به تفصیل درباره محاسبات صحبت خواهد شد). پارامترهای اساسی در انتخاب صحیح سیستم برقی عبارتند از:

پارامترهای اصلی:

فرکانس

سطوح ولتاژی

جریان

جریان یا قدرت اتصال کوتاه

پارامترهای جانبی:

بررسی فنی

بررسی اقتصادی

بررسی مکانی و فضایی

بررسی از دید مصرف کننده ها

1. فرکانس:

دو سطح فرکانسی 50 هرتز و 60 هرتز در کشورهای مختلف مورد استفاده قرار میگیرند. در ایران و اروپا فرکانس 50 هرتز و در آمریکا از فرکانس 60 هرتز استفاده میشود. سطح فرکانس در هر کشوری ثابت است (به استثنای برخی از کشورها که از دو فرکانس استفاده میکنند) و جزء ساختار و استانداردهای مورد قبول به حساب می آید و پارامتری ثابت در هر کشور میباشد و طراحی بر مبنای آن صورت می پذیرد.

2. بررسی سطوح ولتاژی:

ابتدا به معرفی سطوح ولتاژی بر طبق استاندارد IECمی پردازیم:

لازم به ذکر است که ولتاژ نامی موثر متناوب در فرکانسهای 50 و 60 هرتز برای توزیع و انتقال و بهره برداری بیشتر از 100 ولت میباشد.

چند تعریف مهم:

ولتاژ نامی (Nominal Voltage): ولتاژ مبدا یا ولتاژی که سیستم تولید کنندهولتاژ بر مبنای آن طراحی شده است.

ولتاژ تامین (Supply Voltage): ولتاژ فاز به فاز یا فاز به نول یا ولتاژی  که در ترمینال مصرف کننده میباشد و مصرف کننده از آن میتواند انشعاب بگیرد.

ولتاژ بهره برداری (Utilization Voltage): ولتاژی که در ترمینال مصرف کننده قرار میگیرد.

ولتاژ مجاز (Rated Voltage): ولتاژی که تجهیزات برقی بر مبنای آن ساخته شده اند و تجهیزاتدر محدوده آن  میتوانند کار کنند.یا حداکثر ولتاژی که تجهیزات در حالت نرمال میتوانند تحمل نمایند.

27

2.1. ولتاژ بین 100 ولت تا 1000 ولت:

جدول زیر ولتاژ در محدوده بین 100 تا 1000 ولت را نشان میدهد:

28

همانطور که میدانیم فرکانس و سطوح ولتاژی در کشورهای مختلف متفاوت میباشد وچون فرکانس در کشور ما 50 هرتز میباشد تمرکز مباحث برروی سطوح ولتاژ رایج در این فرکانس میباشند و در صورت لزوم به فرکانس 60 هرتز نیز اشاره خواهیم کرد. سطح ولتاژ رایج کشور ایران در گذشته 380/220 ولت بوده است که بر طبق توصیه استاندارد IEC به ولتاژ 400/230(%6+ و %10-) ولت ارتقاء پیدا نموده است. همچنین در فرکانس 50 هرتز میتوان از سطح ولتاژ 660/380 نیز استفاده نمود کهبر طبق توصیه استاندارد IEC به ولتاژ 690/400 ارتقا پیدا نموده است.

2.2. ولتاژهای بالاتر از 1000 ولت و مساوی یا کمتر از 35 کیـلو ولت:

جدول زیر ولتاژ در محدوده بین 1000 ولت و کمتر از 35 کیلو ولت را نشان میدهد:

29

در کشور ایران بر طبق استاندارد IEC از سری اول استفاده میشود. البته طبق توصیه این استاندارد در سطوح ولتاژی توزیع جدید نباید از ولتاژهای 3.6 و 7.2 کیلو ولت استفاده شود.

3. جریان:

جریان موثری که تجهیزات میتوانند بطور دائم و بدون افزایش دمای تعیین شده در استاندارد تحمل نمایند.مثلا جریان یک ترانسفورماتور 1000 کیلو ولت آمپر در ولتاز 400 ولت برابر است با:

30

4. جریان اتصال کوتاه:

جریان اتصال کوتاه عبارتست از اتصال دو یا چند هادی با همدیگر که منجر به مسیری با مقاومت بسیار پایین و ایجاد جریان بالا و افزایش حرارت میشود و اختلاف پتانسیل در بین هادی ها صفر یا بسیار پایین است. مثلاحداکثر جریان اتصال کوتاه ترانس قبل با امپدانس اتصال کوتاه 5% برابر است با :

31

5. بررسی فنی:

یکی از بحثهای مهم و اساسی در پروژه ها انتخاب سطوح ولتاژ و جریان اتصال کوتاه مناسب میباشد و چگونگی انتخاب بهینه بخصوص در پروژه های بزرگ تاثیر بسزایی در هزینه پروژه خواهد داشت. از آنجا که ولتاژ و جریان اتصال کوتاه با یکدیگر  رابطه مستقیم دارند یعنی در توان مشابه با افزایش ولتاژ، جریان اتصال کوتاه کاهش پیدا کرده و بالعکس. اما افزایش ولتاژ، افزایش قدرت عایقی سیستم را به همراه خواهد داشت و تمامی تجهیزات باید توانایی تحمل ولتاژ را دارا باشند و لذا از لحاظ ابعادی سیستم حجیم تر خواهد شد. از سوی دیگر اگر ولتاژ در مقادیر پایین حفظ شود و توان تولیدی زیاد باشد لذا جریان اتصال کوتاه افزایش پیدا کرده و مشکلات حرارتی در تابلوها، کابلها، کلیدها و … نمایان میگردد.