ساختار خازن فشار قوی در پست های برق
خازنهای فشار قوی یکی از عناصر اساسی در پست‌های برق هستند که نقش حیاتی در بهبود عملکرد شبکه قدرت دارند. این خازن‌ها به منظور مدیریت توان راکتیو در شبکه‌های برق و تأمین توان لازم برای جبران تلفاتی که در اثر سلف‌ها و ترانسفورماتورها به وجود می‌آید، به کار می‌روند. نصب و بهره‌برداری از خازنهای فشار قوی به طور دقیق و دقیق انجام می‌شود تا از بهینه‌سازی توزیع توان و بهبود ضریب توان پرشد. عملکرد این خازن‌ها در ایجاد توان راکتیو برای مقابله با نیازهای سیستم‌های الکتریکی، به ویژه در مواجهه با توان اکتیو و توان راکتیو بی‌تعادل، بسیار مؤثر است.
خازنهای شانت یا موازی نیز جزء تجهیزات مهم در صنعت برق هستند که برای بهبود ضریب توان و افزایش بهره‌وری سیستم‌های الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این خازن‌ها با اتصال به صورت موازی با بارهای الکتریکی، توان راکتیو را تولید می‌کنند و می‌توانند در مواقعی که نیاز به توان راکتیو افزایش می‌یابد، وارد عمل شوند. با استفاده از این تجهیزات موثر، مدیران سیستم قدرت قادرند نقاط ضعف شبکه را شناسایی کرده و با فرآیندهای بهینه‌سازی و کنترل دقیق توان، سیستم را به بهترین شکل مدیریت کنند. از این رو، این تجهیزات به عنوان یک جزء اساسی در بهبود کارایی و پایداری سیستم‌های قدرت الکتریکی شناخته می‌شوند.
در نهایت، نصب و بهره‌برداری صحیح از خازنهای فشار قوی و خازنهای شانت در پست‌های برق، از اهمیت به‌سزایی برخوردار است. با انجام این فرآیندها به‌طور صحیح، مدیران شبکه قدرت می‌توانند به‌طور کامل از این تجهیزات بهره‌مند شده و عملکرد شبکه را بهبود بخشند. توجه به جزئیات عملکرد و انجام تنظیمات بهینه برای این تجهیزات حیاتی است تا تأثیر مثبت آنها بر عملکرد کلی سیستم قدرت حاصل شود.
انواع خازن فشار قوی
تقسیم‌بندی خازنهای استفاده شده در شبکه‌های قدرت از سه زاویه قابل بررسی است:
- تقسیم‌بندی خازن فشار قوی بر اساس محل نصب و ساختمان:
– نصب داخلی (INDOOR) و خارجی (OUTDOOR):
خازن‌ها بر اساس محل نصب به دو دسته داخل ساختمانی یا خارجی تقسیم می‌شوند. نصب داخلی به معنای نصب در داخل ساختمان است، در حالی که نصب خارجی به نصب در فضای باز اشاره دارد.
– ظاهر ظاهری:
از نظر ظاهری، خازن‌ها به سه دسته تابلویی (cubicle type)، تانکی (tank type)، و قفسه باز (open rack type) تقسیم می‌شوند.
– تابلویی (Cubicle Type):
خازنهای این دسته درون یک تابلوی مخصوص نصب می‌شوند و این تابلو در محیط‌های داخلی قرار می‌گیرد.
– تانکی (Tank Type):
خازنهای تانکی در یک مخزن ویژه قرار می‌گیرند و برخی از موارد در فضای باز با استفاده از سیستم خنک‌کننده هوا خنک می‌شوند.
– قفسه باز (Open Rack Type):
این نوع خازن‌ها بصورت قفسه باز در محوطه پست‌های فشار قوی نصب می‌شوند و در محیط طبیعی خنک می‌شوند.
نصب خازن‌ها به صورت قفسه باز در محوطه پست‌های فشار قوی به عنوان روش معمولی برای خنک‌سازی طبیعی است. با این حال، ممکن است نیاز باشد خازن‌ها را به صورت تابلویی یا تانکی خنک‌شونده با هوا سفارش داد که در برخی شرایط به دلیل محدودیت‌های فضایی و نیاز به بانک خازنی بیشتر انتخاب شوند، اگرچه قیمت آنها گرانتر است.
- تنوع خازن فشار قوی بر اساس نحوه ورود به شبکه:
خازنهای فشار قوی بر اساس نحوه ورود به شبکه به دو دسته تقسیم می‌شوند:
– خازنهای دائم:
این خازن‌ها به صورت مداوم در شبکه فعالیت می‌کنند و در بارهای کم به کنترل توان راکتیو کمک می‌کنند.
– خازنهای با قطع و وصل زمانی:
این خازن‌ها دارای قابلیت قطع و وصل زمانی هستند و با افزایش بار راکتیو، به صورت اتوماتیک وارد مدار می‌شوند تا توان راکتیو را بهینه‌سازی کنند.
- 3. تقسیم‌بندی خازن فشار قوی بر اساس تعداد بوشینگ‌ها:
واحدهای خازنی تک فاز به دو صورت تک‌بوشینگی یا دوبوشینگی تقسیم‌بندی می‌شوند. در نوع دوبوشینگی، هر دو ترمینال خازن توسط بوشینگ‌ها از محفظه عایق شده است، در حالی که در نوع تک بوشینگی یکی از ترمینال‌ها به محفظه خازن متصل است.
واحدهای خازنی ممکن است از هر دو نوع فوق تولید شوند. ابتدا، تفاوت‌هایی در قیمت و وزن واحد با استفاده از یک بوشینگ نسبت به دوبوشینگی وجود دارد. از طرف دیگر، در این حالت، محفظه خازن که به یکی از ترمینال‌های واحد خازنی متصل است، دارای ولتاژ است و بنابراین این واحدها باید روی استراکچر عایق شده نصب شوند.
همچنین، وقتی که دو یا چند واحد به طور سری وصل می‌شوند، نقاط اتصال به محفظه در فازهای مختلف باید نسبت به یکدیگر عایق باشند. در آرایش ستاره دوگانه، استراکچر هر یک از ستاره‌ها باید از دیگری عایق شود.
اتصالات مختلف خازن فشار قوی در شبکه قدرت:
در ارتباط با اتصال واحدهای خازنی در یک مجموعه خازنی، می‌توان از انواع مختلفی استفاده کرد که به گونه‌های مختلف ارتباط بین آنها را برقرار می‌سازد.
- اتصال ستاره با نقطه نوترال زمین‌شده:
در این نوع اتصال، واحدهای خازنی به یک نقطه نوترال مشترک و با زمین ارتباط دارند. این روش اتصال به بهبود توازن و تنظیم ولتاژ در شبکه کمک می‌کند.
- اتصال ستاره با نقطه نوترال زمین‌نشده:
در این حالت، واحدهای خازنی به نقاط نوترال مختلف متصل هستند و با زمین ارتباط مستقیم ندارند. این اتصال مناسب برای جلوگیری از افت ولتاژ در محدوده نقاط خاص است.
- اتصال ستاره‌دوگانه:
در این نوع اتصال، مرکز ستاره واحدهای خازنی به یکدیگر متصل است. این روش اتصال باعث افزایش پایداری و کارایی در انتقال توان می‌شود.
- 4. اتصال مثلث:
اتصال مثلث به این معناست که واحدهای خازنی به شکل یک مثلث به یکدیگر متصل هستند. این نوع اتصال معمولاً برای خازنهای ولتاژ متوسط استفاده می‌شود و به بهبود کیفیت توان و پایداری شبکه کمک می‌کند.
در مورد خازنهای ولتاژ متوسط (20 یا 33 کیلوولت)، اتصال ستاره به عنوان یک روش معمولی برای اتصال واحدهای خازنی به یکدیگر استفاده می‌شود که به بهبود عملکرد و کارایی آنها کمک می‌کند.
راهنمای جامع برای انتخاب و محاسبه پارامترهای خازن فشار قوی در پست‌های فشار قوی
طراحی بانک‌های خازنی در پست‌های فشار قوی نیازمند درک دقیق از پارامترهای مختلف است. این بانک‌ها به منظور بهبود کیفیت توان و سهولت بهره‌برداری در شبکه‌های فوق‌توزیع و فشار ضعیف نصب می‌شوند، و بنابراین، ولتاژ نامی آنها معمولاً 20 و 33 کیلوولت است. در صورتی که اتصال بانک خازنی به صورت ستاره باشد، مقادیر مذکور بر روی رادیکال سه تقسیم می‌شوند.
واحدهای تک بوشینگ معمولاً در مواردی که اتصال سری لازم نباشد یا زیادی واحد خازنی به صورت موازی قرار گیرند، به دلیل صرفه‌جویی در تعداد بوشینگ‌ها قابل استفاده هستند. مقره‌های اتکایی که بار واحدهای خازنی روی آنها استقرار می‌یابد، با محاسبه نیروهای مکانیکی، به ویژه در شرایط زلزله، باید انتخاب شوند.
به نظر می‌رسد بهتر است به خاطر ویژگی‌های خوب خود، به ویژه در موارد خازنهای با فیوز داخلی، از خازنهای دارای دو بوشینگ استفاده شود.
اکثر خازنهای استفاده شده در شبکه‌های فشار قوی از نوع نصب خارجی هستند و اغلب به صورت قفسه باز ساخته می‌شوند، که این نوع نصب به سهولت در عملیات و نگهداری کمک می‌کند.
راهنمای جامع برای انتخاب بهینه اتصال خازن فشار قوی
برای اتصال واحدهای خازنی در بانک‌های خازنی، می‌توان از انواع مختلفی مانند مثلث، ستاره با نوترال زمین‌نشده، ستاره با نوترال زمین‌شده، و یا ستاره دوگانه (که مرکز ستاره آنها بهم وصل شده‌اند) بهره‌برد. این انتخابات به عوامل متعددی بستگی دارد که در طراحی و بهره‌برداری بهینه بانک‌های خازنی تأثیرگذارند.
– اتصال مثلث:
این نوع اتصال معمولاً در ولتاژهای پایین‌تر و بانک‌های خازنی با ظرفیت کمتر استفاده می‌شود.
– ستاره با نوترال زمین‌نشده:
این اتصال مزایایی از جمله کاهش جریان اتصال کوتاه و حذف اغتشاش ناشی از هارمونیک‌های جریان مضرب سه را به ارمغان می‌آورد.
– ستاره با نوترال زمین‌شده:
این اتصال با ایجاد مسیری برای هارمونیک‌های مضرب سه (توالی صفر) مواجه می‌شود. از طرف دیگر، زمین‌کردن نوترال باعث افزایش جریان اتصال کوتاه می‌شود.
– ستاره دوگانه:
این نوع اتصال به مختصات بالاتری از بانک‌های خازنی مورداستفاده قرار می‌گیرد.
انتخاب بین ستاره با نوترال زمین‌شده و نشده به عوامل متعددی مرتبط است که شامل کاهش جریان اتصال کوتاه، حذف اغتشاش هارمونیک‌ها، و انعطاف در حفاظت‌ها می‌شود. اتصال ستاره دوگانه نیز می‌تواند در ظرفیت‌های بالاتر بانک‌های خازنی مورداستفاده قرار گیرد.
در نهایت، هر اتصالی که با شرایط و نیازهای سیستم هماهنگی داشته باشد و به بهینه‌سازی عملکرد بانک‌های خازنی کمک کند، انتخاب مناسب خواهد بود.
نحوه آرایش خازن فشار قوی
| نوع اتصال | قدرت بانک خازنی KVAR |
| 1- ستاره منفرد، با فیوز خارجی، در هر فاز یک خازن 100 کیلوواری | 300 |
| 1- ستاره منفرد، با فیوز خارجی، در هر فاز یک واحد خازن 150 کیلوواری | 450 |
| 1- ستاره منفرد، با فیوز خارجی، در هر فاز یک واحد خازن 200 کیلوواری | 600 |
| 1- ستاره منفرد، با فیوز خارجی، درهر فاز دو واحد خازن موازی یا سری 150 کیلوواری 2- ستاره دوگانه، بافیوز خارجی، در هر فاز، یک واحد خازن 150 کیلوواری | 900 |
| 1-ستاره دوگانه، با فیوز خارجی، در هر فاز یک واحد خازنی 200 کیلوواری 2-ستاره منفرد، با فیوز خارجی، در هر فاز دو واحد خازن 200 کیلوواری به طور موازی 3-ستاره منفرد، با فیوز داخلی، در هر فاز دو واحد خازن، 200 کیلوواری به طور سری (20 کیلوولت) | 1200 |
| 1-ستاره دوگانه، با فیوز خارجی، در هر فاز یک واحد خازن 250 کیلوواری 2-ستاره منفرد، با فیوز خارجی، در هر فاز دو واحد خازن 250 کیلوواری به طور موازی 3-ستاره منفرد، با فیوز داخلی، در هر فاز دو واحد خازن 250 کیلوواری به طور سری (20 کیلوولت) | 1500 |
| 1-ستاره دوگانه، با فیوز خارجی، در هر فاز دو واحد خازن 150 کیلوواری به طور موازی 2-ستاره منفرد، با فیوز خارجی، در هر فاز 3 واحد خازن 200 کیلوواری به طور موازی 3-ستاره منفرد، با فیوز داخلی، در هر فاز دو واحد خازن 300 کیلوواری به طور سری (20 کیلوولت) | 1800 |
| 1-ستاره دوگانه، با فیوز داخلی، در هر فاز دو واحد خازن 200 کیلوواری به طور سری(20 کیلوولت) 2-ستاره دوگانه، با فیوز خارجی، در هر فازدو واحد خازن 200 کیلوواری به طور موازی | 2400 |
| 1-ستاره دوگانه، با فیوز خارجی، در هر فاز 2 واحد خازن 250 کیلوواری به طور موازی 2-ستاره دوگانه، با فیوز داخلی، در هر فاز 2 واحد خازن 250 کیلوواری به طور سری (20 کیلوولت) | 3000 |
| 1-ستاره دوگانه، با فیوز داخلی، در هر فاز 2 واحد خازن 300 کیلوواری به طور سری (20 کیلوولت) 2-ستاره دوگانه، با فیوز خارجی، در هر فاز 2 واحد خازن 300 کیلوواری به طور موازی | 3600 |
| 1-ستاره دوگانه، با فیوز داخلی، در هر فاز 4 واحد خازن 200 کیلوواری که به صورت دوشاخه موازی، در هر شاخه دوواحد خازن سری قرار دارد (20 کیلوولت) 2-ستاره دوگانه، با فیوز خارجی، درهر فاز 4واحد خازن 200 کیلوواری موازی، یا دوواحد خازن 300 کیلوواری به طور موازی | 4800 |
| 1-ستاره دوگانه، با فیوز داخلی،در هر فاز 3واحد خازن 300 کیلوواری به طور سری 2-ستاره دوگانه، با فیوز خارجی، در هر فاز 3واحد خازن 300 کیلوواری به طور موازی | 5400 |
در جدول بالا، توصیه‌هایی جهت انتخاب بهینه بانک‌های خازنی ذکر شده است:
- استفاده از واحدهای خازنی با ظرفیت کمتر از 300 کیلووات:
به دلیل نادر بودن ساخت این واحدها در بین تولیدکنندگان خازن، به ویژه سازندگان داخلی با فرکانس 50 هرتز، توصیه می‌شود از ظرفیت‌های بالاتر خودداری کنید.
- استفاده از بانک‌های خازنی با فیوز داخلی:
در مقایسه بین بانک‌های خازنی با ظرفیت یکسان، انتخاب بانک‌هایی که دارای واحدهای خازنی مجهز به فیوز داخلی هستند، به دلیل ارجحیت در جوانب فنی و عملکردی توصیه می‌شود.
- استفاده از گزینه با تعداد واحدهای خازنی کمتر:
در مقایسه ظرفیت‌های یکسان، انتخاب گزینه با تعداد واحدهای خازنی کمتر، به دلیل کاهش هزینه و فضای مصرفی، اولویت دارد.
- استفاده از طرح ستاره دوگانه برای بانک‌های خازنی مجهز به فیوز داخلی:
در مقایسه بین ستاره منفرد و ستاره دوگانه، به دلیل حساسیت بالاتر حفاظت عدم تعادل، انتخاب طرح ستاره دوگانه توصیه می‌شود.
- استفاده از اتصال ستاره دوگانه در ظرفیت‌های بالاتر:
استفاده از این نوع اتصال در ظرفیت‌های بالاتر ممکن است به دلیل افزایش هزینه سازه‌های نگهدارنده واحدهای خازنی، اما در صورت داشتن حفاظت فیوزی داخلی و حساسیت بهتر حفاظت عدم تعادل، توصیه می‌شود.
در این مقاله، به بررسی انواع خازنهای تابلو فشار قوی در شبکه‌های قدرت پرداخته شد. ابتدا نحوه عملکرد و نصب خازنهای فشار قوی در پست‌های برق مورد بررسی قرار گرفت، سپس به تقسیم‌بندی خازن‌ها بر اساس محل نصب و ساختمان پرداخته شد.
در ادامه، انواع اتصالات خازن‌ها، نحوه انتخاب و محاسبه پارامترهای مختلف جهت طراحی خازن فشار قوی مورد بررسی قرار گرفت. به طور خاص، توصیه‌هایی برای انتخاب نوع اتصال، ظرفیت، و حفاظت در این بانک‌ها ارائه شد. در نهایت، جمع‌بندی نشان داد که انتخاب اجزای مختلف خازن‌ها به‌گونه‌ای است که عملکرد بهینه و پایداری در شبکه‌های قدرت فراهم گردد.
