پست برق چیست؟ راهنمای کامل انواع پست برق، تجهیزات، کاربرد و نحوه عملکرد
پست برق یکی از مهمترین بخشهای شبکه انتقال و توزیع انرژی الکتریکی است و بدون وجود آن، انتقال برق از نیروگاهها به شهرها، صنایع، کارخانهها و مشترکان خانگی عملاً امکانپذیر نخواهد بود. هر واحد برق تولیدشده در نیروگاه، پیش از رسیدن به مصرفکننده نهایی، چندین بار از پستهای برق عبور میکند تا سطح ولتاژ آن متناسب با نیاز شبکه تغییر کند.
اگر بخواهیم ساده توضیح دهیم، پست برق (Electrical Substation) مجموعهای از تجهیزات الکتریکی، حفاظتی و کنترلی است که وظیفه دریافت، تبدیل، کنترل، حفاظت و توزیع انرژی الکتریکی را بر عهده دارد. در این ایستگاهها معمولاً ولتاژ برق توسط ترانسفورماتورها افزایش یا کاهش یافته و سپس از طریق خطوط انتقال یا توزیع به مقصد بعدی ارسال میشود.
امروزه پستهای برق در شبکههای ۲۰، ۳۳، ۶۳، ۱۳۲، ۲۳۰ و ۴۰۰ کیلوولت نقش حیاتی در تأمین برق پایدار کشور ایفا میکنند و هرگونه اختلال در عملکرد آنها میتواند باعث خاموشی گسترده شود.
پست برق چگونه کار میکند؟
انرژی الکتریکی در نیروگاه معمولاً با ولتاژی بین ۶ تا ۲۵ کیلوولت تولید میشود. انتقال این انرژی در همین سطح ولتاژ باعث افزایش شدید جریان، افت ولتاژ و تلفات حرارتی خواهد شد.
به همین دلیل ابتدا در پست نیروگاهی توسط ترانسفورماتور افزاینده، ولتاژ به سطوح بسیار بالا مانند ۲۳۰ یا ۴۰۰ کیلوولت افزایش پیدا میکند.
برق پس از طی صدها کیلومتر خطوط انتقال وارد پستهای فوق توزیع شده و مجدداً ولتاژ آن به ۱۳۲ یا ۶۳ کیلوولت کاهش مییابد. سپس در پستهای توزیع به ۲۰ کیلوولت و در نهایت توسط ترانسفورماتورهای توزیع به ۴۰۰/۲۳۰ ولت تبدیل شده و در اختیار مشترکان قرار میگیرد.
این فرآیند باعث کاهش تلفات انرژی، افزایش راندمان شبکه و افزایش ایمنی سیستم برق میشود.
وظایف اصلی پست برق
پستهای برق تنها وظیفه تغییر ولتاژ را بر عهده ندارند، بلکه مجموعهای از عملیات مهم در آنها انجام میشود که عبارتاند از:
- افزایش یا کاهش ولتاژ شبکه
- توزیع انرژی الکتریکی
- حفاظت از تجهیزات در برابر اتصال کوتاه
- قطع و وصل خطوط انتقال
- کنترل و مانیتورینگ شبکه
- اندازهگیری جریان، ولتاژ و توان
- جلوگیری از گسترش خطا در شبکه
- افزایش قابلیت اطمینان شبکه برق
- تأمین برق پایدار برای صنایع و مشترکان
انواع پست برق
پستهای برق از نظر عملکرد، محل نصب و سطح ولتاژ به انواع مختلفی تقسیم میشوند.
۱. پست انتقال (Transmission Substation)
پست انتقال در شبکه فشار قوی قرار دارد و وظیفه اتصال خطوط انتقال برق و مدیریت توان بین نیروگاهها و مراکز مصرف را بر عهده دارد.
در این پستها معمولاً ولتاژهایی مانند:
- ۶۳ کیلوولت
- ۱۳۲ کیلوولت
- ۲۳۰ کیلوولت
- ۴۰۰ کیلوولت
مورد استفاده قرار میگیرد.
پستهای انتقال دارای تجهیزات حفاظتی بسیار پیشرفته بوده و نقش مهمی در پایداری شبکه سراسری برق دارند.
۲. پست فوق توزیع
پست فوق توزیع برق را از شبکه انتقال دریافت کرده و به سطح ولتاژ مناسب برای شبکه توزیع تبدیل میکند.
معمولاً ولتاژهای زیر در این پستها دیده میشود:
- ۱۳۲ به ۶۳ کیلوولت
- ۶۳ به ۲۰ کیلوولت
- ۲۳۰ به ۶۳ کیلوولت
این پستها حلقه واسط بین انتقال و توزیع هستند.
۳. پست توزیع
پست توزیع آخرین مرحله پیش از ورود برق به مصرفکنندگان است.
در این پستها برق فشار متوسط به ولتاژ قابل استفاده برای شهرها، ساختمانها، مراکز تجاری و کارخانهها تبدیل میشود.
رایجترین نسبت تبدیل در ایران عبارت است از:
۲۰ کیلوولت → ۴۰۰/۲۳۰ ولت
بیشتر ترانسهای نصبشده روی پایههای بتنی یا داخل کیوسکها، بخشی از شبکه توزیع محسوب میشوند.
انواع پست برق از نظر محل نصب
پست هوایی
در این نوع، تجهیزات روی سازههای فلزی یا پایههای بتنی نصب میشوند.
مزایا:
- هزینه ساخت کمتر
- دسترسی آسان
- تعمیرات سادهتر
کاربرد:
- خطوط انتقال
- شبکههای فشار متوسط
- مناطق صنعتی
پست داخلی (Indoor)
در این نوع، تجهیزات داخل ساختمان نصب میشوند.
مزایا:
- محافظت بهتر در برابر شرایط محیطی
- ایمنی بالاتر
- مناسب برای مناطق شهری
پست GIS
یکی از مدرنترین انواع پست برق، پست GIS (Gas Insulated Substation) است.
در این پستها تجهیزات فشار قوی داخل محفظههای فلزی و گاز SF6 قرار میگیرند.
مزایا:
- اشغال فضای بسیار کم
- قابلیت اطمینان بالا
- مناسب برای شهرهای بزرگ
- مقاومت زیاد در برابر آلودگی و رطوبت
مهمترین تجهیزات پست برق
هر پست برق از مجموعهای از تجهیزات تشکیل شده که هرکدام وظیفه مشخصی دارند.
مهمترین تجهیزات عبارتاند از:
- ترانسفورماتور قدرت
- کلید قدرت (Circuit Breaker)
- سکسیونر (Disconnect Switch)
- برقگیر
- ترانس جریان (CT)
- ترانس ولتاژ (PT یا VT)
- شینه (Busbar)
- مقرهها
- رلههای حفاظتی
- سیستم ارت
- باتری و شارژر DC
- تابلوهای کنترل
- سیستم اسکادا (SCADA)
ترانسفورماتور؛ قلب پست برق
بدون شک مهمترین تجهیز هر پست برق، ترانسفورماتور است.
ترانسفورماتور با استفاده از القای الکترومغناطیسی، ولتاژ را افزایش یا کاهش میدهد بدون آنکه فرکانس تغییر کند.
رایجترین ترانسهای مورد استفاده در پستها عبارتاند از:
- ترانس قدرت
- ترانس توزیع
- ترانس اندازهگیری جریان (CT)
- ترانس اندازهگیری ولتاژ (PT)
انتخاب ظرفیت مناسب ترانسفورماتور تأثیر مستقیمی بر راندمان، کاهش تلفات و کیفیت برق دارد.
سوئیچگیر (Switchgear) چیست؟
سوئیچگیر مجموعهای از تجهیزات حفاظتی و کلیدزنی است که امکان کنترل، قطع و وصل خطوط برق را فراهم میکند.
اجزای اصلی سوئیچگیر عبارتاند از:
- کلید قدرت (Circuit Breaker)
- سکسیونر
- شینه
- ترانس جریان
- ترانس ولتاژ
- برقگیر
- تله موج (Line Trap)
- رلههای حفاظتی
سوئیچگیرها میتوانند از نوع هوایی (AIS) یا گازی (GIS) باشند.
اهمیت پست برق در شبکه توزیع
وجود پستهای برق باعث میشود:
- انتقال انرژی با کمترین تلفات انجام شود.
- خاموشیها محدود شوند.
- تجهیزات گرانقیمت شبکه محافظت شوند.
- ولتاژ شبکه در محدوده استاندارد باقی بماند.
- توسعه شهرها و صنایع امکانپذیر شود.
- برق پایدار به مشترکان برسد.
جمعبندی
پست برق یکی از حیاتیترین بخشهای صنعت برق است که وظیفه تبدیل، کنترل، حفاظت و توزیع انرژی الکتریکی را بر عهده دارد. از نیروگاه تا مصرفکننده، برق چندین بار از پستهای مختلف عبور میکند تا با ولتاژ مناسب و ایمنی بالا در اختیار مشترکان قرار گیرد.
آشنایی با انواع پستهای انتقال، فوق توزیع و توزیع، تجهیزات مهمی مانند ترانسفورماتور، کلید قدرت، سکسیونر، برقگیر، ترانسهای اندازهگیری و سیستمهای حفاظتی، به مهندسان و فعالان صنعت برق کمک میکند تا در طراحی، بهرهبرداری و نگهداری شبکههای الکتریکی عملکرد بهتری داشته باشند.
اگر قصد خرید، فروش یا آشنایی بیشتر با پست برق، ترانسفورماتور، کلیدهای فشار قوی، سکسیونر، برقگیر، ترانس جریان، ترانس ولتاژ و سایر تجهیزات پست را دارید، میتوانید آگهیها و اطلاعات فنی مرتبط را در تکه کابل مشاهده و با تأمینکنندگان معتبر این حوزه ارتباط برقرار کنید.
یکی از مهمترین سوالات بسیار مهمی که برای بسیاری از افراد که قصد وارد شدن به رشته برق را دارند این است که پست برق چیست؟ قبل از پاسخ به این سوال باید بگوییم که مسیر انتقال برق از تولید به مصرف فاصله بسیار زیادی را طی میکند و همچنین از جاهای بسیاری عبور می نماید که پست های برق نیز یکی از آنها می باشند. به صورت کلی برای تعیین میزان ولتاژ مورد نیاز انرژی الکتریکی و جلوگیری از آسیب رسانی باید به روشهای متفاوتی کنترل شود که پست برق یکی از آنها است.
پست برق
پست برق یک ایستگاه فرعی در مسیر انتقال برق می باشد که در موارد مورد نیاز به وسیله ترانسفورماتور اقدام به کم یا زیاد نمودن ولتاژ برق می نماید. براساس این قاعده الکتریکی در صورتی که در برخی مسیرها میزان ولتاژ بسیار بالا باشد ممکن است به دلیل نارساییهایی که در مسیر انتقال وجود دارد انرژی الکتریکی مورد نظر تبدیل به گرما شده و به صورت کلی تلف گردد. برای همین امر در بسیاری از مسیرها با قرار دادن یک پست برق و با استفاده از ترانسفورماتور میزان ولتاژ پایین آورده می شود تا جریان مورد نظر به صورت عادی از مسیر رد شود و در مسیر انرژی الکتریکی تلف نشود.
انواع پست برق
پست برقها براساس کارکرد و میزان ولتاژ دریافتی به دسته های زیر تقسیم بندی میشوند:
1-پست انتقال
وظیفه کلی این پست انتقال دو یا چند خط توزیع برق می باشد. ساده ترین نوع آن تنها دارای دو نوع ولتاژ می باشد که در این صورت پست دارای یک مدار شکن خواهد بود تا در صورت هرگونه حادثه و تعمیرات مسیر را بدون قطعی جدا نماید. این پست ممکن است دارای یک ترانسفورماتور برای تبدیل دو ولتاژ و یا دارای تجهیزات متفاوتی برای انواع آن باشد.
این نوع از پستها ممکن است بسیار ساده و یا بزرگ و پیچیده باشند. یک ایستگاه ساده ممکن است شامل چیزی بیشتر از یک مدار شکن نباشد ولی یک پست بزرگ و پیچیده ممکن است منطقه بزرگی را که دارای چندین ولتاژ متفاوت است را پوشش داده و دارای تجهیزات حفاظتی بسیار زیادی باشند. در پست های انتقال بزرگ و پیچیده میزان ولتاژها بالاتر از 63 کیلو وات بوده و این مقدار ممکن است تا 400 کیلو وات نیز برسد.
2- پست توزیع
یکی از مهمترین وظایف پست توزیع دریافت ولتاژ از پست انتقال و ارسال آن برای مصرف کننده می باشد. اگر همه مصرف کننده ها به برق اصلی وصل شوند، علاوه بر خطرات احتمالی از نظر اقتصادی نیز برای کشور اصلا به صرفه نمی باشد.
هدف دیگری که این پست به عهده دارد این می باشد که اگر در جریان انتقال برق حادثهای ایجاد شود، در انتقال برق برای مصرف کننده مشکلی به وجود نخواهد آمد و این پست از خطی دیگر قادر به دریافت انرژی الکتریکی و ولتاژ مورد نیاز خواهد بود.
اجزای پستهای برق
به صورت کلی پستهای برق از انواع و اقسام تجهیزات ساخته می شوند و این تجهیزات براساس نوع کاربرد خود در هر پست متفاوت می باشند. اما به صورت کلی این اجزا شامل انواع تجهیزات سوییچ، سیستمهای حفاظت کننده، انواع کنترل و همچنین یک یا چند ترانسفورماتور در سایزهای متفاوت است. در قسمت زیر به بررسی مهمترین قطعات یک پست برق میپردازیم.
ترانسفورماتور
یکی از مهمترین ابزارهای یک پست برق می باشد؛ به صورتی که بدون یک ترانسفورماتور دیگر پست برقی وجود نخواهد داشت. برخلاف ماشینهای الکتریکی ساخته شده که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی و یا برعکس تبدیل می نمایند، ترانسفورماتور تغییری در نوع انرژی نداده و تنها در این مورد به تغییر میزان ولتاژ آن می پردازد.
اگر به صورت تخصصیتر گفته شود، ترانسفورماتور ولتاژ را با همان جریان و به صورت متناوب منتقل می نماید، به صورتی که ولتاژهای پایین را به ولتاژهای بالاتر تبدیل نموده و یا جریان دریافتی را به جریانهای متفاوت در مدار تبدیل می نماید. ترانسفورماتورها این کار را با عنوان یک اثر به نام «القا الکترومغناطیسی متقابل» انجام میدهند. این اثر بدین صورت است، که اگر یک سیم که جریان الکتریکی در آن وجود دارد در کنار یک سیم دیگر قرار بگیرد به صورت عادی بر آن اثر گذار خواهد بود و ولتاژ در سیم دوم بدون هیچ گونه مشکلی القا خواهد شد.
سوئیچگیر در پست برق
سوئیچگیر Switchgear مجموعهای از تجهیزات هستند که ارتباط شینهها را با سایر قطعات و یا شینههای متفاوت را با هم برقرار مینمایند. هدف اصلی سوئیچگیر ارتباط بین قطعات مختلف فشار قوی و همچنین توانایی کنترل و مانیتور آنها میباشد. در بسیاری از مواقع این سویچگیرها به دلیل اهمیت خود در داخل یک ساختمان قرار می گیرند. یک سوئیچگیر به صورت کلی از انواع متفاوتی از قطعات شامل قطعات زیر می باشد:
- فیدر (Feeder) یا تغذیه کننده شینه ها
- (BusBar) کلید قدرت
- (Circuit Breaker) کلید جداکننده
- (Disconnect Switch) انواع ترانسفورماتور اندازه گیری جریان ولتاژ
- (Instrument Transformer) تعدادی تله موج
- (Line Trap) انواع برقگیر
- (Lightning Arrester) جبران کننده ی بار راکتیو فونداسیون، اسکلت فلزی، مقره های نگهدارنده و عایق کننده
این قطعات هر کدام دارای یک وطیفه خاص در سوئیچ گیر بوده و در زمانهای خاصی به کار می روند.
804 بازدید
الهه زینالی
