خطوط توزیع برق هوایی به خطوط و کابل‌هایی گفته می‌شود که در سطح کشور به یکدیگر متصل بوده و باعث انتقال برق از نقطه‌ای به نقطه‌ای دیگر می‌شوند. حتما تا به حال برایتان پیش آمده است که خطوط انتقال برق هوایی در سطح خیابان، شهرها و جاده‌ها مشاهده کنید اما سوالی که برای خیلی از افراد به وجد می‌آید، “نحوه و چگونگی طراحی خطوط هوایی شبکه‌های توزیع برق است؟” در این مقاله قصد داریم به بررسی چگونگی طراحی خطوط هوایی شبکه توزیع پرداخته و عوامل موثر بر آن را بیان کنیم.
عوامل موثر بر خطوط هوایی شبکه توزیع
برای پاسخ به سوال عوامل موثر بر طراحی خطوط هوایی شبکه توزیع باید به جوانب زیادی فکر کرده و آن‌ها را مورد بررسی قرار داد. در حالت کلی دو نیرو و معیار اصلی بر روی طراحی صحیح خطوط هوایی تاثیر می‌گذارند:
- معیارهای الکتریکی
- معیارهای مکانیکی
معیار الکتریکی
عوامل زیر بر تعیین صحیح معیار الکتریکی خطوط هوایی تاثیر مستقیم می‌گذارند. این عوامل عبارتند از:
- تعیین حداکثر افت ولتاژ
- انتخاب نوع هادی
- تعیین سطح اتصال کوتاه خط
- ظرفیت جریان دهی هادی
معیار مکانیکی
عوامل زیر بر تعیین صحیح معیار الکتریکی خطوط هوایی تاثیر مستقیم می‌گذارند. این عوامل عبارتند از:
- فلش هادی
- اسپن وزنی و معادل
- نیروی کشش هادی
- ارتفاع پایه
- قدرت پایه
- اسپن باد
- ضریب اطمینان
طراحی خطوط هوایی شبکه توزیع
برای طراحی خطوط هوایی شبکه توزیع باید به همان دو نکته اصلی در عوامل موثر بر طراحی خطوط هوایی شبکه توزیع (معیار و طراحی الکتریکی و مکانیکی) دقت کرده و آن‌ها را اصل محاسبات و طراحی مربوطه قرار داد. برای این کار باید هر کدام از موارد الکتریکی و مکانیکی را به صورت جداگانه مورد بررسی قرار داد. برای طراحی بر اساس عوامل الکتریکی باید به نکات زیر توجه کرد:
- تعیین افت ولتاژ و توان در خطوط توزیع: از عوامل مهم تعیین نوع هادی مقدار افت ولتاژ آن می‌باشد. رابطه بین درصد افت ولتاژ و درصد تلفات برحسب کیلووات برای یک سیستم سه فاز با طول واحد و بار متمرکز در انتهای خط انتقال برق رابطه مستقیم دارد.
- تعیین جریان اتصال کوتاه مجاز سیم های توزیع: برای محاسبه جریان اتصال کوتاه مجاز سیم های مسی استاندارد شده خطوط توزیع برحسب زمان عبور این جریان، باید از روابط زیر استفاده کرد (فرمول دوم زمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد که هادی از جنس فولاد و یا آلومینیوم باشد).
در فرمول دوم اندیس 1 برای آلومینیوم و اندیس 2 برای فولاد است. در روابط بالا علائم عبارتند از:
حداکثر جریان اتصال کوتاه : I
زمان عبور جریان اتصال کوتاه : t
سطح مقطع هادی :A
چگالی وزنی :W
ضریب حرارتی :α
Tn مقاومت ویژه در دمای :ρ
دمای هادی قبل از اتصال کوتاه :T
حداکثر دمای مجاز هادی در حالت اتصال کوتاه :T (T ماکزیمم)
ضریب حرارتی ویژه :C
- ظرفیت جریانی هادی: ظرفیت جریانی هر هادی با توجه به حداکثر دمای مجاز هادی، فشار هوا، سرعت باد، مقاومت و قطر هادی تعیین می شود. این عوامل در تعیین صحیح ظرفیت جریانی هادی و طراحی صحیح خطوط هوایی شبکه توزیع برق تاثیر و اهمیت زیادی دارند.
- تعیین ولتاژ خط توزیع: تعیین ولتاژ یک خط توزیع با توجه به توان انتقالی و طول خط مشخص می‌گردد. همچنین برای تعیین ولتاژ یک خط توزیع باید به استانداردهای کشور مربوطه مراجعه کرده و سطح ولتاژ مشخص شده در آن استاندارد را استخراج کرد. برای تعیین ولتاژ و نوع هادی هم باید استانداردهای مورد نظر کشور و استانداردهای بین‌المللی در طراحی لحاظ شوند.
برای طراحی بر اساس عوامل مکانیکی باید به نکات زیر توجه کرد:
- منحنی سیم و فلش و طول سیم: یکی از محاسباتی که باید قبل از طراحی خطوط انتقال برق هوایی انجام شود، محاسبه طول سیم، کشش سیم، فلش و منحنی سیم و نیروهای وارد بر آن است. این کار باعث می‌شود تا از پارگی و قطعی خطوط شبکه هوایی برق جلوگیری شود.
- نیروهای وارد بر سیم و پایه: یکی دیگر از کارها و وظایف طراح خطوط هوایی شبکه توزیع برق، محاسبه نیروهای وارد بر سیم و پایه آن است. نیروهایی که در صفحه قائم بر سیم وارد می‌شوند مشتمل بر نیروی وزن سیم، نیروی وزن پایه و نیروی باد بوده و نیروهای وارد بر پایه شامل برآیند نیروهای کشش سیم در دو طرف پایه و نیروی باد می‌شوند. در پایه‌های آویزی برآیند نیروهای کشش سیم در دو طرف پایه فقط مؤلفه قائم دارد ولی در پایه های گوشه ای (زاویه) این نیرو مؤلفه افقی نیز خواهد داشت.
- معادله تغییر وضعیت: معادله تعیین وضعیت معادله‌ای درجه سه برحسب کشش و تنش و سطح مقطع سیم بوده و هدف از آن محاسبه کشش و تنش سیم در انواع شرایط جوی و آب و هوایی می‌باشد.
تمامی موارد گفته شده در بالا مواردی هستند که یک طراح خطوط شبکه هوایی توزیع برق باید از آن‌ها به طور کامل اطلاع داشته و آن‌ها را اجرا کند.
نتیجه‌گیری
یکی از کارهایی که نیاز به دقت زیاد و دانش مناسبی دارد، کار طراحی خطوط هوایی شبکه توزیع است. یک طراح خطوط هوایی برق باید بتواند عوامل موثر بر خطوط انتقال هوایی برق را درنظر گرفته و آن‌ها را مورد بررسی قرار دهد و در نتیجه خطوطی که در برابر انواع شرایط مقاوم باشد را طراحی کند.
در این مقاله سعی کردیم به بررسی چگونگی طراحی خطوط هوایی شبکه توزیع برق پرداخته و عوامل موثر در این طراحی را بیان کنیم. امیدوارم این مطلب مورد پسند و رضایت شما عزیزان قرار گرفته باشد. ممنون می‌شویم اگر نظرات، انتقادات و پیشنهادات خود را با ما در سایت تکه‌کابل در میان گذاشته و ما را از مباحث مورد نیازتان مطلع سازید.
مشخصات عمومی و اجرایی پست‌های توزیع هوایی و زمینی فشار متوسط و ضعیف (نشریه 374)
608 بازدید
الهه زینالی
