گزارش کارآموزی سیستم های توزیع الکتریکی

این گزارش کارآموزی در مورد سیستم های توزیع الکتریکی است و به بررسی تولید، انتقال و توزیع انرژی الکتریکی، شبکه های توزیع برق، طراحی سیستم توزیع، پیش بینی بار، توسعه پست ها، تجهیزات الکتریکی و آرایش شبکه های قدرت می پردازد.

مقدمه
سیستم های توزیع الکتریکی به عنوان یکی از ارکان اصلی زیرساخت های انرژی، نقش تعیین کننده ای در انتقال ایمن و پایدار توان الکتریکی از مراکز تولید تا مصرف کنندگان نهایی ایفا می کنند. گسترش شهرنشینی، توسعه صنایع، افزایش تجهیزات الکتریکی و وابستگی روزافزون فعالیت های انسانی به انرژی برق، سبب شده است که طراحی، بهره برداری و توسعه شبکه های توزیع الکتریکی از اهمیت فنی و اقتصادی بالایی برخوردار باشد. بررسی دقیق این سیستم ها مستلزم شناخت سیر تحول انرژی، ویژگی های انرژی الکتریکی و ساختار شبکه های قدرت است؛ موضوعی که پایه های اصلی این گزارش کارآموزی را شکل می دهد.

اندیشه بهره برداری از منابع انرژی طبیعی، از نخستین دوره های تمدن بشری همراه انسان بوده است. در ابتدا، نیروی بدنی انسان تنها منبع توان محسوب می شد و به تدریج با استفاده از ابزارهایی مانند اهرم ها و قرقره ها، امکان تبدیل و تقویت این نیرو فراهم گردید. پس از آن، استفاده از انرژی حیوانات، آب و باد گسترش یافت و این منابع برای حمل بار، آماده سازی زمین های کشاورزی و راه اندازی آسیاب ها مورد استفاده قرار گرفتند. این روند تا زمانی ادامه یافت که تحولی اساسی در شناخت و استفاده از منابع انرژی به وقوع پیوست.

نقطه عطف اصلی در تاریخ انرژی، با شناخت قدرت بخار آب و ساخت ماشین بخار توسط جیمز وات رقم خورد. این دستاورد، آغازگر عصری جدید در بهره برداری از انرژی و توسعه صنعتی شد و مسیر تکامل استفاده از منابع انرژی را به سرعت تغییر داد. پس از آن، با پیشرفت فناوری، استفاده از توربین های آبی و سپس انرژی هسته ای در نیروگاه ها، امکان تولید توان های عظیم را فراهم ساخت. با وجود این پیشرفت ها، مسئله اصلی همواره چگونگی انتقال، توزیع و استفاده مؤثر از انرژی تولید شده بوده است.

برای آن که انرژی تولید شده در عمل قابل استفاده باشد، باید دارای ویژگی هایی همچون قابلیت انتقال آسان، راندمان بالا، سهولت بهره برداری، امکان کنترل توسط مصرف کننده و قابلیت تبدیل به شکل های مختلف انرژی باشد. در میان انواع انرژی ها، انرژی الکتریکی بیشترین تطابق را با این ویژگی ها دارد. انتقال انرژی الکتریکی در فواصل طولانی با تلفات نسبتاً کم امکان پذیر است و کنترل آن تنها با چند کلید ساده انجام می شود. همچنین تبدیل انرژی الکتریکی به صورت های مکانیکی، حرارتی، نوری و شیمیایی با تجهیزات متنوع و به سادگی انجام می گیرد، بدون آن که در محل مصرف آلودگی محیطی ایجاد شود.

با توجه به این مزایا، تولید و توزیع انرژی الکتریکی به سرعت مورد توجه قرار گرفت و نخستین سیستم های انتقال بر پایه جریان دائم شکل گرفتند. اولین خط انتقال جریان دائم در سال ۱۸۸۲ میان مونیخ و میر باخ ایجاد شد، اما این سیستم با محدودیت های فنی جدی مواجه بود. دشواری تغییر سطح ولتاژ، افزایش جریان در توان های بالا و در نتیجه افزایش تلفات، باعث کاهش بازده و غیر اقتصادی شدن شبکه های جریان دائم در فواصل طولانی شد. افزایش سطح مقطع هادی ها نیز اگرچه بخشی از مشکل را حل می کرد، اما هزینه های سنگین سازه ای و اجرایی به همراه داشت.

این محدودیت ها زمینه ساز گسترش سیستم های جریان متناوب سینوسی شد. سادگی تغییر ولتاژ به وسیله ترانسفورماتورها، کاهش تلفات انتقال و امکان تولید و توزیع توان در سطوح مختلف ولتاژ، از مهم ترین دلایل جایگزینی جریان متناوب به جای جریان دائم بودند. انتخاب موج سینوسی نیز به دلیل پایداری شکل موج در فرآیند تبدیل ولتاژ انجام گرفت تا کیفیت انرژی الکتریکی در نقاط مختلف شبکه حفظ شود. با این حال، سیستم های تک فاز نیز در بهینه سازی ماشین های الکتریکی و ایجاد میدان دوار با محدودیت هایی روبه رو بودند که در ادامه، توسعه سیستم های چندفاز را ضروری ساخت.

در چنین بستری، سیستم های توزیع الکتریکی به عنوان بخش نهایی شبکه قدرت، وظیفه رساندن انرژی الکتریکی با کیفیت مناسب به مصرف کنندگان را بر عهده دارند. طراحی این سیستم ها مستلزم بررسی عواملی مانند پیش بینی بار، توسعه پست ها، انتخاب مکان مناسب، برآورد هزینه ها، انتخاب آرایش شبکه و به کارگیری تجهیزات استاندارد است. شناخت انواع شبکه های توزیع، از شبکه های باز و بسته گرفته تا آرایش های حلقوی، ستاره ای و شانه ای، نقش مهمی در افزایش قابلیت اطمینان و بهره وری سیستم ایفا می کند.

فهرست مطالب
تاسیسات الکتریکی
آشنایی کلی با سیستم قدرت الکتریکی .
تاریخچه
تولید و مصرف انرژی الکتریکی
وظیفه شبکه الکتریکی
انتقال و توزیع انرژی الکتریکی
سیستم انرژی الکتریکی
طراحی سیستم توزیع
عوامل موثر در طراحی سیستم
پیش بینی بار
عوامل موثر پیش بینی بار
توسعه پست
برخی عوامل موثر در توسعه پست
انتخاب مکان پست
عوامل موثر در انتخاب مکان پست
روند مکان یابی پست
سایر عوامل
عوامل موثر بر برآورد هزینه توسعه سیستم توزیع
تکنیک های نوین طراحی سیستم توزیع
مدل های طراحی سیستم توزیع
شبکه های توزیع و پخش انرژی
اشکال مختلف شبکه های توزیع انرژی
الف) شبکه باز
مزایا:
معایب:
ب) شبکه های بسته
۱- شبکه از دو سو تغذیه
۲- شبکه حلقوی
۳- شبکه ستاره ای
۴- شبکه شانه ای
۵- شبکه های تار عنکبوتی یا غربالی
تجهیزات و لوازم توزیع انرژی
ساختمان و کاربرد هادیها
عایق هادی ها
قدرت انواع ترانس های شبکه توزیع
مفتول های شبکه فشار ضعیف
انواع مقره:
بازو های تیر (تراورز)