ظرفيت خازن عبارت است از مقدار بار الكتريكي كه بايد روي يكي از صفحات خازن جمع شود تا پتانسيل آن نسبت به صفحه ديگر به اندازه يك ولت افزايش يابد به عبارت ديگر خارج قسمت بار الكتريكي Q ذخيره شده روي هر يك از صفحات خازن بر اختلاف پتانسيل U ميان دو صفحه را ظرفيت خازن مي ناميم كه با حرف C نشان ميدهند و واحد آن فاراد است و آن عبارتست از نسبت يك كولن ( 10²⁸ × 28/6 الكترون ) بار ذخيره شده در هر يك از صفحات خازني به اختلاف پتانسيل يك ولت ؛به عبارت ديگر فاراد ظرفيت خازني است كه اگر به منبع ولتاژ يك ولتي وصل شود در آن يك آمپر ثانيه ( كولن ) بار الكتريكي ذخيره گردد . فاراد براي يك خازن بسيار بزرگ است و معمولاً از واحد هاي كوچكتري مانند ميلي فاراد ، ميكرو فاراد و نانو فاراد استفاده مي شود .   

C = Q/ V

 - عوامل موثر بر ظرفيت خازن : الف ) مساحت صفحات .

ب ) فاصله بين صفحات .

ج ) دي الكتريك استفاده شده .

بر طبق موارد بالا فرمول اندازه گيري ظرفيت خازن بدين شكل خواهد بود :

C = ( K × A ×ε₀ ) / d

كه در آن : C – ظرفيت خازن بر حسب فاراد

  A - سطح موثر هادي ها

 K – ضريب دي الكتريك عايق

   d  - ضخامت عايق يا فاصله بين صفحات

 - ضريب تناسب كه وابسته به واحد ها مي باشد كه اگر A بر حسب متر مربع ، d بر حسب متر و C بر حسب فاراد باشد ،  آنگاه : 

ε₀ = 0.885 × 10 ^{– 11}

 انرژي ذخيره شده در خازن ها ( W ) به صورت زير است :

W =( Q × U ) / 2

 ثابت زماني خازن :

اگر خازني را به اختلاف پتانسيلي وصل كنيم به سرعت شارژ مي شود ، شارژ سريع خازن به خاطر آنست كه مقاومتي در مسير شارژ وجود ندارد . حال اگر مقاومتي را در مسير قرار دهيم زمان شارژ بيشتر خواهد شد . مقدار دقيق زمان شارژ به مقدار مقاومت قرار گرفته در مسير شارژ و ظرفيت خازن بستگي دارد . ثابت زماني بر حسب ثانيه است و با ζ نمايش مي دهند .

(R×C = ζ) ثابت زماني خازن عبارتست از مدت زماني كه طول مي كشد تا ولتاژ دو سر خازن به 2/63% ولتاژ ماكزيمم دو سر خود ( ولتاژ منبع ) برسد . شارژ يك خازن در حدود 5 ثابت زماني طول مي كشد و خالي شدن آن نيز در حدود 5 ثابت زماني انجام مي گيرد .

- خازن در جريان متناوب :

خازن جريانهاي متناوب را از خود عبور مي دهد و مقاومتي را كه در اين جريان از خود نشان  مي دهد با فركانس جريان و ظرفيت خازن نسبت عكس دارد ، اين  مقاومت را با X_C  نشان مي دهند . ( اين مقاومت در مقابل عبور جريان خازنها مخالفت مي كند ) .

X_C = 1 / ( 2ΠFC)

-           X_C بر حسب اهم است ( كاپاسيتانس ) .

-           C ظرفيت بر حسب فاراد .

     _  I_C = 2π × F × C × U_C   è I_C = ω × C × V

خازن در جريان متناوب باعث ميشود جريان به اندازه نود درجه از ولتاژ جلو بيفتد . توان مصرفي مفيد خازن صفر است و آنچه كه از شبكه مي گيرد يك توان راكتيو است . جريان متناوب بعلت فركانس سبب تغيير پلاريته دو سر خازن شده و جريان متناوب از خازن به راحتي عبور مي كند ولي خازن در جريان مستقيم مانند يك عايق عمل مي كند . ولتاژ خازن با ولتاژ منبع هميشه 180 درجه اختلاف فاز دارد ، جريان عبوري از خازن با فركانس ولتاژ داده شده نسبت مستقيم دارد . خازن هميشه با تغييرات ولتاژ مخالفت مي كند .

- اتصال خازن ها :

الف ) اتصال سري خازنها :

در اتصال سري خازنها ، فاصله موثر بين صفحات بيشتر شده و ظرفيت معادل مجموعه خازني كاهش مي يابد . در اتصال سري تنها دو صفحه ابتدايي و انتهايي از  مجموعه خازني كه به مولد بسته شده اند از مولد بار الكتريكي دريافت مي كند و صفحات ديگر از طريق القا داراي بار الكتريكي مي شوند  بنابر اين ميزان بار الكتريكي همه خازن ها يكي است ولي اختلاف پتانسيل دو سر مجموعه برابر حاصل جمع اختلاف پتانسيل هاي دو سر خازن هاست .

Q_T = Q₁ = Q₂ = ….= Q_n

U_t = U₁ + U₂ + …+U_n

خازنهاي متوالي پهنه كاربرد كمي دارند و آن بخاطر مسائل خاص مربوط به هر كاربرد آن است كه بايد تحقيقات مهندسي پيچيده اي انجام شود . همچنين بعلت دشواري حفاظت خازنها در جريانهاي عيبكرد سيستم و فرو تشديد ترانسفورماتورها و تشديد زير سنكرون در طي راه اندازي موتور ، كاربرد زيادي در سيستم هاي قدرت ندارند . خازن متوالي يك راكتانس منفي ( خازني ) است كه با راكتانس مثبت ( القايي ) مدار متوالي ميشود و همه يا بخشي از آنرا جبران مي كند . بنابراين اثر اصلي خازن متوالي كاستن يا حذف افت ولتاژ ناشي از راكتانس القايي مدار است ، حتي ميتوان در نظر داشت كه خازن متوالي يك تنظيم گر ولتاژ است و برافزايي ولتاژي متناسب با اندازه و ضريب توان جريان تامين مي كند ، بنابراين خازن متوالي افزايش ولتاژي بوجود مي آورد كه خود به خود و همزمان با رشد بار زياد ميشود ، همچنين خازن متوالي در ضريب توانهاي كمتر كه افت ولتاژ بيشتر است افزايش ولتاژي خالصي بيشتر از خازن موازي پديد مي آورد ، ولي خازنهاي متوالي ضريب توان سيستم را بسيار كمتر از خازن هاي موازي بهبود مي بخشند و اثر كمتري در جريان سيستم دارند .

ب ) اتصال موازي خازن ها :

در اتصال موازي خازن ها سطح موثر صفحات زياد تر شده و ظرفيت معادل افزايش مي يابد ، در اين حالت اختلاف پتانسيل آنها با هم برابر اما بار الكتريكي آنها مختلف است و بار الكتريكي كل برابر  با مجموع بار هاست .

Q_t = Q₁ + Q₂ + ….+ Q_n

U_t = U₁ = U₂ = …= U_n

C = C₁ + C₂ + …+ C_n

خازنهاي موازي  به موازات خط ها بسته ميشوند . خازنهاي موازي توان يا جريان نوع راكتيو را تامين مي كنند تا مولفه نا همفاز جريان مورد نياز يك بار القايي را جبران كند . از جهتي خازنهاي موازي با كشيدن جريان پيش فاز كه بخشي يا همه مولفه پس فاز جريان بار القايي را در نقطه نصب ، خنثي مي كند  مشخصه آن را اصلاح مي كند . بنابراين خازن موازي همان اثر خازن سنكرون يعني ژنراتور يا موتور سنكرون ( همزمان ) پر تحريك را دارد .

با بكار گيري خازن موازي مي توان جريان بار را كم كرد و ضريب توان مدار را بهبود بخشيد ولي خازنهاي موازي اثري بر جريان يا ضريب توان مدار بعد از نقطه نصب خود را ندارند.وظيفه اصلي خازن ها چه بصورت متوالي و چه بصورت موازي عبارتست از تنظيم ولتاژ و گذر توان اكتيو در محل نصب آنها . خازنهاي موازي اين كار را با تغيير ضريب توان بار انجام مي دهند و خازنهاي متوالي راكتانس القايي را جبران مي كنند ، به عبارت ديگر خازن متوالي يك راكتانس منفي ( خازني ) است كه با راكتانس مثبت ( القايي ) مدار متوالي ميشود و همه يا بخشي از آن را جبران مي كند ؛ بطور كلي خازن ها را ميتوان در هر تراز ولتاژي بكار برد ، مي توان خازن ها را به موازات يكديگر اضافه كرد تا ظرفيت كيلو واري مطلوب بدست آيد و مي توان آنها را به توالي كنار هم گذاشت تا كيلو ولت ولتاژ مورد نظر بدست آيد .

 

مي دانيم كه بار سيستمهاي برق رساني داراي دو مولفه توان اكتيو و وتوان راكتيو است ؛ توان اكتيو را بايد در نيروگاهها توليد كرد در حالي كه توان راكتيو را نيز مي توان در نيروگاهها توليد كرد ، اين واقعيت عيان است كه خازنهاي قدرت موازي ، اقتصادي ترين منبع تامين توان راكتيو لازم بارهاي القايي آن دسته از خط هاي انتقال اند كه در ضريب توان پس فاز كار مي كنند .

هنگامي كه فقط در نيروگاهها توان راكتيو توليد كنيم ، اندازه همه اجزاي سيستم ( يعني ترانسفورماتورها ، خطوط انتقال و توزيع و..) بايئ متناسباً افزايش يابد . خازنها مي توانند با كاهش تقاضاي توان راكتيو در پشت خود تا ژنراتور ، اين شرايط را تعديل كنند ؛ جريان خط از پشت سر خازن تا تجهيزات توليد كاهش مي يابد در نتيجه ، اتلاف هاي خطوط توزيع ، ترانسفورماتورهاي پست و    خط هاي انتقال كاهش مي يابد .

بطور كلي منافع اقتصادي حاصل از نصب خازن را مي توان چنين خلاصه كرد :

-           آزاد سازي ظرفيت توليد

-           آزاد سازي ظرفيت انتقال

-           آزاد سازي ظرفيت پست توزيع

-           آزاد سازي ظرفيت در سيستم هاي توزيع

-           كاهش اتلاف انرژي در مس

-           كاهش افت ولتاژ

بايد توجه داشت كه محل مناسب خازنها و ميزان كيلو وار انتخابي و نحوه اتصال خازنها به هم و به شبكه از موضوعاتي است كه نياز به بررسي و محاسبه بيشتر دارد تا حد اكثر استفاده از اين سيستم انجام گيرد .

 

تصحيح ضريب توان :

در سيستم برق رساني ، بخصوص در فصول پر مصرف ، بار راكتيو با ضريب توان حدود 80% توليد خواهد شد ؛ بنابراين طبق شكل صفحه بعد قسمت "الف" در بار ، جريان نسبت به ولتاژ پس فاز خواهد بود . كسينوس زاويه بين جريان و ولتاژ را ضريب توان مدار مي گويند . اگر مولفه هاي جريان را در ولتاژ سر مصرف كننده ضرب كنيم ، رابطه حاصل را مي توان روي مثلث  توان ( قسمت "ب" شكل ) نشان داد . اين شكل رابطه موجود بين كيلو وات و كيلو ولت آمپر و كيلو وار را نمايش مي دهد . با افزودن خازن مي توان مولفه توان راكتيو (Q) ،  توان ظاهري بار (S) را كم يا كلاً حذف نمود .

 

خازنهاي موازي نيز به چند طريق با بار بصورت موازي قرار مي گيرد كه در بيشتر پستهاي فوق توزيع بصورت ستاره زمين نشده است كه براي ترانس با توانهاي بالاتر از دو ستاره كه نوترالهاي آن بهم وصل شده اند استفاده مي گردد .در محل اتصال دو نوترال معمولا از ترانس جريان براي حفاظت از تعادل ظرفيت خازنها استفاده ميشود تا عدم تعادل در ظرفيت موجب آسيب به خازنهاي ديگر نگردد . علاوه بر آن براي جلوگيري از جريانات هجومي بروي خازنها نيز راكتور هاي كوچكي نصب مي گردد كه توسط جريان هوا خنك خواهد شد  ، همچنين فيوزهاي كات اوت نيز در مسير خازنها قرار خواهد داشت .

مجموعه خازنها نيز به چند طريق وارد مدار خواهند شد كه معمول آن در پستهاي فوق توزيع با توجه به ميزان توان راكتيو و ولتاژ ثانويه ورودي ترانس خواهد بود كه امكان در مدار بودن يا خارج شدن را صادر مي نمايد

براي حفاظت از شبكه هاي توزيع ، از ابزارهاي بسيار گوناگوني استفاده مي شود. در هر مورد خاص بر مبناي نوع عنصري كه بايد مورد حفاظت قرار گيرد و سطح ولتاژ سيستم ، نوع حفاظت تعيين مي شود و حتي اگر استانداردهاي خاصي براي حفاظت كلي از سيستم هاي توزيع وجود نداشته باشد ، مي توان در ارتباط با چگونگي كار وعملكرد اين سيستم ها ، توضيحاتي كلي و عمومي ارائه داد .
ابزارها و تجهيزات
ابزارهايي كه بايد در حفاظت سيستم توزيع مورد استفاده قرار گيرند ، عبارتند از :
§ رله هاي جريان زياد ؛
§ ريكلوزرها ( بازبست ها ) ؛
§ سكسيونرها ؛
§ فيوزها
رله هاي جريان زياد
رله هاي جريان زياد با مشخصات زمان – جريان معكوس در حفاظت شبكه هاي قدرت تا هر سطح ولتاژي بكار مي روند. در طول سالها اين گونه رله ها به تعداد بسيار زياد در اكثر شبكه هاي دنيا به عنوان حفاظت اصلي و يا حفاظت ثانويه و پشتيبان در طرح هاي پيچيده بكار رفته اند. جريان و زمان رله هاي جريان زياد قابل تنظيم بوده و بدينوسيله مي توانند براي تمايز صحيح در هنگام خطا و اضافه بار همانند فيوزها استفاده شوند. در بعضي موارد بهره گيري از طبقه بندي زماني براي حفاظت مطلوب در تمامي حالات مقدور نبوده و براي بهبود عملكرد سيستمهاي حفاظتي در اينگونه شرايط از جهت جريان يا به عبارت ديگر رله هاي جريان زياد جهت دار و رله هاي اتصال زمين استفاده مي كنند. مشخصه هاي جريان زياد را مي توان به چندين بخش تقسيم كرد :
- حفاظت جريان زياد آني
- حفاظت جريان زياد با تأخير معين
- حفاظت جريان زياد با مشخصه معكوس
رله هاي القايي ديسكي براي حفاظت جريان زياد با طبقه بندي زماني بكار مي روند. اين رله ها داراي مشخصه زمان – جريان معكوس هستند و همچنين مجهز به ابزاري براي تنظيم زمان عملكرد و جريان عملكرد هستند.
ريكلوزرها ( بازبست ها يا كليدهاي وصل مجدد )
بازبست ، ابزاري است كه مي تواند شرايط اضافه جريان در اتصال كوتاه فاز و فاز به زمين را آشكار و در صورت وجود جريان اضافه در مدار ، پس از يك زمان از پيش مشخص شده آن را قطع و سپس به طور خودكار وصل مجدد انجام دهد تا خط ، بار ديگر در مدار قرار گيرد. اگر خطايي كه در آغاز ، باعث عمل بازبست شده است ، همچنان وجود داته باشد ، آنگاه پس از تعداد معيني وصل مجدد ، رله مدار را همچنان در حالت قطع نگاه مي دارد و بخش آسيب ديده را از مدار مجزا خواهد كرد. در يك سيستم توزيع هوايي ، در حدود 80 تا 95 درصد از خطاها داراي طبيعتي گذرا هستند و نهايتاً ، حداكثر پس از چند سيكل يا چند ثانيه خود بخود از ميان مي روند. بنابراين بازبست ها ، با مشخصه قطع و وصلي كه گفتيم ، از خروج خط از سرويس در اثر رخ داد خطاهاي گذرا پيشگيري مي كند. بازبست ها نوعاً حداكثر داراي سه بار عملكرد باز كردن و بستن متوالي هستند و پس از آن ، عملكرد باز كردن نهايي بر اين رشته ، خاتمه مي دهد . علاوه بر اين ، يك بار بستن دستي نيز معمولاً مجاز است. مكانيزم شمارش گر ، عملكرد واحد ها فاز يا فاز-زمين را تنظيم مي كند و در صورت وجود ابزارهاي ارتباطاتي مناسب ، مي توان آن ها را از طريق ابزارهاي كنترل شدة بيروني نيز تنظيم كرد.
مشخصة زمان/جريان بازبست ها معمولاً از سه منحني تشكيل مي شود ، يكي از منحني ها مربوط به عملكرد آني و دو منحني ديگر مربوط به عملكردهاي با تأخير هستند كه به ترتيب آن ها را با a ، b و c نشان مي دهند.البته ، بازبست هاي جديد كه از كنترل هاي ريزپردازنده اي برخوردارند ، داراي منحني هاي زمان/جريان قابل گزينش از طريق صفحه كليد هستند و در نتيجه اين امكان را در اختيار مهندسان قرار مي دهند كه براي برقراري نيازهاي تمايزي مشخص ، منحني زمان/جريان مناسبي را پديد آورند. اين امر باعث مي شود تا بدون نياز به تغيير ابزار براي ايجاد آرايش مناسب و برآوردن نيازهاي مصرف كنندگان بتوان مشخصة عملكرد بازبست را از نو برنامه ريزي نمود.
براي تضمين حداقل قطعي در مدار و قطع حداقل برق مصرف كنندگان ، هماهنگي با ديگر ابزارهاي حفاظتي مهم است. معمولاً مشخصة زماني و توالي عملكرد بازبست چنان انتخاب مي شود كه با مكانيزم پيش از آن نسبت به منبع تغذيه ، هماهنگي لازم پديد آيد. پس از گزينش اندازه و توالي عملكرد بازبست ، براي ايجاد هماهنگي درست ، تجهيزات بعدي بايد به طور مناسب تنظيم شوند.
بخش نخست ، در مد عملكرد سريع طراحي مي شود تا بيش از آسيب رساني خطاهاي گذرا و خرابي خطوط ، خطاهاي گذرا را در سيستم از عملكرد بخش هاي سه گانه اي در يك روند زمان بندي شده با تنظيم هاي زماني از پيش تعيين شده عمل مي كند. اگر خطا دائمي باشد ، عملكرد با تأخير زماني نزديك ترين ابزارهاي حفاظتي به محل خطا را وا مي دارد تا وارد عمل شوند و بخش خارج شدة شبكه را حداقل سازد.
شدت خطاهاي فاز به زمين از خطاهاي فاز كمتر است و بنابراين ، بازبست ها بايد داراي حساسيت مناسبي براي آشكار ساختن اين خطاها باشد.يكي از راه ها بهره گيري از ct هايي است كه به صورت بازماندي بسته شده اند ، چنان كه جريان منتجه بازماندي در شرايط كار عادي تقريباً صفر است. در اين شرايط ، در صورت بيشتر شدن جريان بازماندي از مقدار تنظيمي ، چنان كه به هنگام اتصال كوتاه زمين مي دهد ، بازبست وارد عمل مي شود.
بازبست ها را مي توان به صورت زير دسته بندي كرد:
§ تك فاز و سه فاز ؛
§ مكانيزم هايي با عملكرد هيدروليكي يا الكترونيكي ؛
§ روغني ، خلاء يا sf6
هرگاه بار ، غالباً تك فاز باشد ، از بازبست هاي تك فاز استفاده مي شود. در چنين حالتي ، به هنگام رخ داد خطاي تك فاز ، بازبست بايد به سرعت فاز اتصالي شده را از مدار خارج كند تا تغذيه در فازهاي ديگر همچنان وجود داشته باشد. هر گاه لازم باشد كه براي پيشگيري از بارگذاري نامتعادل ، هر سه فاز از مدار خارج شوند از ريكلوزرهاي سه فاز استفاده مي شود.
بازبست ها با مكانيزم عملكرد هيدروليكي دارا يك سيم پيچ قطع كننده هستند كه به صورت سري در خط قرار مي گيرند و هرگاه جريان گذرنده از اين سيم پيچ از ميزان تنظيمي بيشتر شود ، سيم پيچ يك پيستون را به سوي خود مي كشد و باعث باز شدن پل هاي بازبست و قطع مدار خط مي شود. مشخصة زماني و توالي عملكرد بازبست به عبور روغن از مخازن متفاوت وابسته است. نوع الكترونيكي مكانيزم كنترل معمولاً در بيرون بازبست قرار مي گيرد و سيگنال هاي جريان را از طريق يك ct از نوع پوسته اي دريافت مي كند. با بيشتر شدن جريان از مقدار تنظيم شده ، يك ابزار ايجاد تأخير زماني فعال و نهايتاً باعث توليد يك سيگنال قطع و ارسال آن به مكانيزم كنترل بازبست مي شود. مدار كنترل توالي باز و بستن هاي مكانيزم را بر اساس تنظيم ، تعيين مي كند. براي بستن اتصالات در باز بست هاي با مكانيزم عملكرد الكترونيكي ، از يك سيم پيچ با يك مكانيزم موتوري استفاده مي شود. در بازبست هاي روغني ، از روغن براي خاموش كردن قوس و نيز به عنوان عايق اصلي استفاده مي شود و مي توان همان روغن را در مكانيزم كنترلي نيز به كار برد. بازبست هاي sf6 و خلاء داراي اين مزيت هستند كه تعمير و نگهداري كمتري لازم دارند.
در يك شبكة توزيع از بازبست ها در نقاط زير استفاده مي شود :
§ در پست ها ، براي ايجاد حفاظت اوليه در يك مدار.
§ در مدارهاي فيدر اصلي ، براي تقسيم خطوط طولاني و بنابراين جلوگيري از خروج تمام خط در اثر رخ داد خطايي در انتهاي آن.در شاخه ها يا خروجي هاي انتهايي خط ، براي پيشگيري از باز شدن مدار اصلي در اثر خطاهاي رخ داده در شاخه ها.

سكسيونرها
سكسيونر ، ابزاري است كه پس از عملكرد يك كليد يا بازبست كه در بالادست آن قرار دارد ، بخش آسيب ديدة يك مدار توزيع زا به طور خودكار از مدار جدا مي كند و معمولاً در پايين دست يك بازبست نصب مي شود. از آن جا كه يك سكسيونر ، تحمل و توان قطع جريان اتصال كوتاه را ندارد ، بايد همواره به همراه يك ابزار پشتيبان كه از توان قطع در زير بار برخوردار است ، مورد استفاده قرار گيرد. سكسيونرها مقدار عملكردهاي بازبست در مدت زمان اتصال كوتاه را مي شمارند و پس از آن كه تعداد باز شدن هاي بازبست به تعداد از پيش تعيين شده اي رسيد و به هنگام باز بودن بازبست ، سكسيونر باز مي شود و بخش اتصالي شده را به كلي از مدار جدا مي كند. اين امر باعث مي شود كه بازبست دوباره در شرايط كار عادي قرار گيرد و بنابراين ارتباط منبع تغذيه با بخش هاي سالم مدار مجدداً تنظيم مي شود.
سكسيونرها در آرايش هاي تك فاز و سه فاز و با مكانيزم هاي عملكرد هيدروليكي و الكترونيكي ساخته مي شوند. يك سكسيونر داراي مشخصة عملكرد زمان/جريان نيست و مي تواند در فاصلة دو وسيلة حفاظتي با منحني هاي عملكردي بسيار نزديك به هم و در جايي كه افزودن يك پلة اضافي در ميان آن ها عملي نيست ، مورد استفاده قرار گيرد.
در سكسيونرهاي با مكانيزم هيدروليكي ، يك سيم پيچ به صورت سري با خط قرار مي گيرد. هرگاه اضافه جرياني در خط پديد آيد ، سيم پيچ يك پيستون را به حركت در مي آورد و اين نيز با باز شدن مدار و صفر شدن جريان از طريق جابجايي روغن در مخازن سكسيونر ، يك مكانيزم شمارش را تحريك مي كند. پس از تعداد معيني باز شدن مدار ، پيوندهاي سكسيونر از طريق فنرهاي از پيش تنش يافته ، باز مي شود، اين نوع از سكسيونرها را مي توان به كمك دست مجدداً بست . سكسيونرهاي الكترونيكي در عمل انعطاف پذيرتر و از نظر تنظيم ساده تر هستند. جريان بار از طريق CT ها اندازه گيري و از جريان ثانويه به عنوان تغذيه براي مدار كنترل كه تعداد عملكردهاي بازبست و با هر وسيلة قطع كنندة ديگري را مي شمارد ، استفاده مي شود. سپس در صورت لزوم يك سيگنال قطع براي پخش بازكننده فرستاده مي شود. اين نوع سكسيونرها از طريق مكانيزم هاي دستي يا موتوري قابل وصل مجدد هستند.
به هنگام انتخاب يك سكسيونر بايد عوامل زير را در نظر گرفت :
1- ولتاژ سيستم
2- حداكثر جريان بار
3- حداكثر سطح اتصال كوتاه
4- ايجاد تمايز ابزارهاي بالادستي و پايين دستي
ولتاژ نامي و جريان يك سكسيونر ، بايد با حداكثر مقدار ولتاژ يا بار در نقطة نصب برابر يا از آن بزرگتر باشد. ظرفيت اتصال كوتاه ( گشتاور نامي ) يك سكسيونر نيز بايد از سطح اتصال كوتاه در نقطة نصب بيشتر يا با آن مساوي باشد. حداكثر زمان برطرف سازي خطا در ابزار قطع كنندة همراه با سكسيونر نبايد از شرايط نامي اتصال كوتاه سكسيونر بيشتر شود. عواملي كه در زمينة ايجاد تمايز بايد مورد توجه قرار گيرد ، عبارتند از تنظيم جريان شروع و تعداد عملكردهاي ابزار قطع كنندة سكسيونر پيش از باز شدن آن.

 

فيوزها
فيوز ، يكي از ابزار حفاظت در برابر اضافه جريان است ؛ در فيوز عنصري وجود دارد كه در اثر عبور جريان ، مستقيماً گرم و در صورت بيشتر شدن آن از يك مقدار از پيش تعيين شده ، كاملاً ذوب مي شود. فيوزي كه به طور مناسب انتخاب شده است بايد پس از ذوب شدن عضو مورد نظر ، مدار را به كلي قطع كند ، قوس الكتريكي پديد آمده در لحظة قطع را از ميان بردارد و سپس مدار را در شرايط باز ، با حضور ولتاژ نامي در پايانه هايش ، همچنان نگاه دارد ( يعني در دو سر عضو فيوز ، قوس الكتريكي وجود نداشته باشد )
بيشتر فيوزهاي به كار رفته در سيستم هاي توزيع بر اساس اصل رانش عمل مي كنند ، يعني داراي لوله اي براي از بين بردن قوس الكتريكي هستند ، كه درون آن يك فيبر غير يونيزه و يك عنصر ذوب شونده وجود دارد. به هنگام رخ داد خطا ، همراه با ذوب شدن عنصر فلزي ، فيبر دروني گرم مي شود و گازهاي غيريونيزه اي توليد مي كند كه در درون لوله جمع مي شوند. در اين شرايط قوس فشرده شده و به بيرون لوله هدايت مي شود. علاوه بر اين ، فرار گاز از دو سر لوله باعث پديد آمدن ذراتي مي شود كه قوس را در شرايط بيرون شدگي نگاه مي دارد. با اين روش ، قوس درست در لحظة صفر شدن جريان ، خاموش مي شود. حضور گازهاي غير يوني و رانش در درون لوله ، عدم بازيابي مجدد جريان اتصال كوتاه پس از لحظة عبور جريان در نقطة صفر را تضمين مي كند.ناحية عملكرد از طريق دو عامل محدود مي شود : حد پاييني يا حداقل زمان لازم براي ذوب شدن فيوز ( زمان ذوب كمينه ) و حد بالايي كه به كمك حداكثر زمان كل لازم براي برطرف شدن خطا توسط فيوز تعيين مي شود.
براي دسته بندي فيوزها بر اساس ولتاژ نامي ، جريان نامي ، مشخصه جريان بر حسب زمان ، خصوصيات ساختماني و ديگر عوامل ، استانداردهاي گوناگوني وجود دارد. به عنوان مثال بخش هاي مختلفي از استانداردهاي ANSI/UL 198-1982
در مورد فيوزهاي ولتاژ پايين در حدود 600 ولت يا كمتر هستند. در مورد فيوزهاي ولتاژ متوسط يا ولتاژ بالا در بازة 3/2 كيوولت تا 138 كيلوولت ، بايد استانداردهايي مانند ANSI/IEEE ( 37.40.41.42.46.47.48 ) را به كار برد. سازمان ها و كشورهاي ديگر از استانداردهاي خود استفاده مي كنند و علاوه بر اين كارخانجات سازندة فيوز نيز علائم و دسته بندي هاي خاص خود را دارند.
در سيستم هاي توزيع ، در شاخه هاي فيوز استفاده از حروف K و T به ترتيب براي انواع تند و كند بر اساس نرخ سرعت عملكرد آنها امري عمومي است. نرخ سرعت ، نسبت به جريان ذوب كمينه اي كه در s 1/0 باعث عملكرد فيوز مي شود به جريان كمينه اي است كه در s 300 باعث عملكرد آن مي شود. در شاخه هاي K ، SR ( نرخ سرعت ) در حدود 6 تا 8 و در شاخه هاي T در حدود 10 تا 13 تعريف مي شود.
براي انتخاب فيوز مناسب براي استفاده در يك سيستم توزيع ، اطلاعات زير ضروري است :
1- سطح ولتاژ سطح عايقي
2- نوع سيستم
3- سطح اتصال كوتاه بيشينه
4- جريان بار
چهار عامل فوق جريان و ولتاژ نامي و ظرفيت اتصال كوتاه فيوز را تعيين مي كنند.

 

 

بر خلاف کلید های هوایی ،سکسیونرها قادر به قطع هیچ جریانی نیستند .آنها فقط در جریان صفر باز و بسته می شوند . این کلیدها اصولا جدا کننده هستند که ما را به جدا کردن کلیدهای قدرت روغنی ، ترانسفورماتوها، خطوط انمتقال و امثال آنها از شبکه زنده قادر می سازند .سکسیونرها از لوازمات تعمیراتی و تغیی مسیر جریان میباشند. 1- سکسیونر تیغه ای یا اره ای 2- سکسیونر کشویی 3- سکسیونر دورانی 4- سکسیونر قیچی ای یا پانتوگراف سکسیونر تیغه ای یا اره ای برای قطع و وصل ولتاز و حفاظت مطمئن در زمان عملکرد استفاده می شود و بیشتر برای فشار متوسط کاربرد دارد . بر حسب میبزان جریانی که از آن عبور می کند تیغه های آن می تواند از ساده به دوبل و از نوع تسمه ای به پروفیلی و میله ای و لوله ای تغییر یابد . نوع اهرمی آن در فشار قوی وفوق فشار قوی کاربرد دارد . این سکسیونر ها به دلیل وجود شرایط جوی و وجود تنش های مختلف بایستی طوری نسب شود که در اثر نیروی برف یا باد به راحتی وصل نگردد. سکسیونر کشویی برای عملکرد ،سکسیونر در جایی استفاده می شود که عمق تابلو کم باشد . این سکسیونرها بیشتر به صورت میله ای در جهت عمودی قطع و وصل می شود و بیشتر در فشار متوسط کار برد دارد . سکسیونر دورانی بیشتر در شبکه های 60kv به بالا استفاده می شود و عملکرد این سکسیونر به صورت دو بازو در یک پل که جهت چرخش آنها 90 درجه معکوس همدیگر می باشند این نوع کلید در شرایط جوی نا مناسب مقاومت خوبی از خود نشان میدهد. سکسیونر قیچی ای یا پانتوگراف این نونوع سکسیونرها بیشتر در شبکه فوق فشار قوی کاربرد دارند و به لحاظ آنکه هر قطب روی یک پایه سوار است لذا از نظر جایگیری در پست حجم کمتری اشغال می کند و بیشتر زیر خط فشار قوی نصب می گردد. سکسیونر با قطع زیر بار این سکسیونرها بدلیل جلوگیری از حجم زیاد پست و جلوگیری از مانور اپراتور و همچنین برای جلوگیری از اینترلاک (تنش) بین سکسیونر و دیزنکتور طوری طراحی می شوند که برای قطع و وصل خطی کوچک و یا فیدرهای تغذیه و یا راه اندازی موتورهای فشار قوی و همچنین وصل آنها حدود 5/2 تا10 برابر قدرت قطع آنهاست و جریان قطع این کلیدها 2تا 5/2 برابر جریان نامی است . این نوع سکسیونرها دارای محفظه قطع ضعیفی می باشند که از نوع هوایی می باشند. سکسیونر باید در حالت بسته یک ارتباط گالوانیکی محکم و مطمئن در کنتاکت هر قطب برقرار می سازد و مانع افت ولتاز می شود.لذا باید مقاومت عبور جریان در محدوده سکسیونر کوچک باشد تا حرارتی که در اثر کار مداوم در کلید ایجاد میشود از حد مجاز تجاوز نکند .این حرارت توسط ضخیم کردن تیغه و بزرگ کردن سطح تماس در کنتاکت و فشار تیغه در کنتاکت دهنده کوچک نگهداشته می شود .در ضمن موقع بسته بودن کلید نیروی دینامیکی شدیدی که در اثر عبور جریان اتصال کوتاه بوجود می آید .باعث لرزش تیغه یا احتمالاباز شدن آن نگردد.از این جهت در موقع شین کشی و نصب سکسیونر دقت باید کرد تا تیغه سکسیونر در امتداد شین قرار گیرد .بدین وسیله از ایجاد نیروی دینامیکی حوزه الکترومغناطیسی جریان اتصال کوتاه جلوگیری بعمل آید. موارد استعمال سکسیونر همانطور که گفته شد اصولا سکسیونر ها وسائل ارتباط دهنده مکانیکی وگالوانیکی قطعات وسیستمهای مختلف می باشندودر درجه اول بمنظظور حفاظت اشخاص و متصدیان مربوطه در مقابل در مقابل برق زدگی بکار برده میشوند.بدین جهت طوری ساخته میشوند که در حالت قطع یا وصل محل قطعشدگی یا چسبندگی بطور واضح واشکار قابل رویت باشد سعنی عمل قطع شدگی در هوای ازاد انجام گیرد. از انجاییکه سکسینر باعث بستن یا باز کردن مدارالکتریکی نمیشود برای باز کردن یا بستن هر مدار الکتریکی فشار قوی احتیاج به یک کلید دیگری بنام کلید قدرت خواهیم داشتکه قادر است مدار را تحت هر شرایطی باز کند و سکسیونر وسیله ای برای ارتباط کلید قدرت ویا هر قسمت دیگری از شبکه که دارای پتانسیل است به شین میباشد .طبق قوانین متداول الکتریکی جلوی هر کلید قدرتی از 1کیلوولت ببالا ویاهردو طرف در صورتیکه ان خط از هر دو طرف پتانسیل می گیردسکسیونر نصب می گردد. برای جلوگیری از قطع ویا وصل بی موقع ودر زیر بار سکسیونر معمولا بین سکسیونر وکلید قدرت چفت وبست(مکانیکی یا الکتریکی)بنحوی برقرار می شود که با وصل بودن کلید قدرت نتوان سکسیونر را قطع ویا وصل کرد

چگونگی انتخاب ترانس جریان و معیارهای آن سوالی است که همیشه برای تمام بازدید کنندگان گرامی  مطرح  میباشد لذا برای انتخاب ترانس جریان  12 آیتم مهمی که بایستی مدنظر قرار داد به شرح ذیل میباشد:

1- کاربرد: بر حسب اینکه آیا ترانسفورماتور برای حفاظت استفاده میشود یا اندازه گیری ،ترانسفورماتور حفاظتی یا اندازه گیری انتخاب میشود.

2-حداکثر ولتاژ سیستم (ولتاژ کاری): ترانسفورماتور جریان باید به گونه ای انتخاب شود که از نظر ایزولاسیون بتوان ولتاژ موثر فاز را تحمل نماید.

3- جریان اسمی اولیه: ترانس باید به گونه ای انتخاب شود که جریان اولیه اسمی از جریان مدار بیشتر بوده و حتی الامکان نزدیک به آن باشد.

4-جریان اسمی ثانویه: جریان اسمی ثانویه ترانس بر اساس ادوات متصل به ثانویه انتخاب میگردند .

5-فرکانس: فرکانس ترانس باید همان فرکانس شبکه انتخاب گردد.

6-جریان حرارتی کوتاه مدت اسمی Ith : مقدار جریان موثر اولیه است که یک ترانس بدون آسیب دیدن به مدت یک ثانیه تحمل میکند یا به عبارتی جریانی است که ترانس بدون رسیدن به درجه حرارتی که موجب بروز آسیب به ترانس شود در  یک ثانیه تحمل نماید . لازم به ذکر است تحمل جریان حرارتی کوتاه مدت برای ترانس بسیار ضروری میباشد  زیرا درصورتی که ترانس نتواند جریان خطا را تحمل نماید کل سیستم حفاظت عمل نخواهد کرد .

7-جریان دینامیک اسمی Idyn : مقدار پیک جریان اولیه است ترانس بدون صدمه دیدن الکتریکی یا مکانیکی ناشی از نیروهای الکترومغناطیسی میتواند تحمل کند ، در صورت بروز اتصال کوتاه پیک اول جریان بطور تقریبی 2.5 برابر جریان حرارتی کوتاه مدت خواهد شد لذا اینکه ترانس بتواند جریان دینامیک را تحمل نماید حائز اهمیت است.

8- بار: بار ترانس بر اساس مصرف ادوات متصل به ترانس جریان و تلفات اهمی تعیین میگردد.

9-کلاس دقت: بر حسب کاربرد ترانس جریان حفاظتی و یا اندازه گیری تعیین می گردد مثلا" برای ترانس جریان اندازه گیری ، دقت مورد نیاز اندازه گیری تعیین کننده کلاس دقت خواهد بود .

10- کلاس عایقی: بر اساس کلاس عایقی مورد نیاز سیستم تعیین میگردد.

11- ضریب حد دقت -ضریب امنیت ابزار دقیق : برای ترانس حفاظتی ضریب حد دقت مشخص کننده درجه حفاظت میباشد.

12- شرایط محیطی: درجه حرارت محیط و ارتفاع از سطح دریا درانتخاب ترانس بسیار مهم میباشند که با توجه به افزایش ارتفاع از سطح دریا ولتاژ عایقی سیستم  تغییر خواهد نمود.

منبع این پست هندبوک شرکت مگ الکتریک میباشد . 

چگونگی تست سیستم زمین

اولين نکته اين است که اندازه گيری مقاومت شبکه زمين اعم از يک چاه يا ميله ارت تا يک شبکه ارت بزرگتر را نبايستی ساده انگاشت و بیشتر روی روشهای مرسوم قدیمی و اکثرا  توام با اشتباه پافشاری نمود. از بین روشهای اندازه گیری مقاومت شبکه زمین بهترين روش اندازه گيری همان روش افت ولتاژ يا fall of  potential  است که در شکل زير نشان داده شده است  

 

اصول کار اين است که يک جريان با فرکانس حول و حوش 100 هرتز به شکل مربعی از طريق دستگاه و الکترود C به زمين وارد می شود واين جريان از زمين عبور کرده و از طريق صفحه ارت به دستگاه بر می گردد, اين جريان در زمين افتی ايجاد می کند که افت ولتاژ نسبت به چاه ارت است و اين افت توسط الکترود P اندازه گيری می شود. ميزان اين افت تقسيم بر جريان ارسالی بر حسب  Ω است که دستگاه نشان می دهد و همان مقاومت چاه ارت است.

مهمترين نکته در اين روش فواصل ميخ های C و  P از چاه يا شبکه مورد اندازه گيری است که در اندازه گيريها نقش به سزايی دارد.

 اگر سيستم مورد نظر يا همان X يک ميله ارت يا صفحه ارت ساده و تک باشد الکترود Y را 30 تا 50 متر دورتر از ميله ارت می کوبيم و Z را هم وسط يعنی C ½ قرار داده و عدد را می خوانيم, اگر 5 متر الکترود Z را به سمت X نزديک کرده و عدد دوم را بخوانيم ودر مرحله سوم 5متر به سمت Y رفته و عدد سوم را بخوانيم يعنی الکترود Y روی 30 تا 50 هر عددی که امکان کوبيدن هست مانده و تغييری نکند ولی الکترود وسط در 3 نقطه حرکت کرده و 3 عدد بدست آيد و اعداد خوانده شده نزديک هم باشند و اختلاف آنها بيش از 5% نباشد ميانگين 3 عدد خوانده شده همان R شبکه يا صفحه ارت است , اگر اعداد با هم اختلاف زيادی داشتند بايستی C را بيشتر کنيم و آزمايش را تکرار کنيم.

  روش ۶۲٪

اساس  این روش دقیقا مانند بالا است با این تفاوت که فاصله الکترود ولتاژ تا سیستم ارت اندازه گیری شده که در شکل زیر با ES نشان داده شده باید 62 درصد فاصله الکترود الکترود جریان تا سیستم ارت یعنی EH   باشد.

 

این روش مورد تایید و توصیه اکثر استانداردها از جمله استانداردهای BS  و IEEE می باشد و اخیرا در تمامی پروژه ها از این روش جهت اندازه گیری مقاومت شبکه های ارت استفاده میشود.

 اين روش برای سيستم های با تعداد چاه بيشتر با افزايش فاصله EH  حتی تا چند صد متر  قابل انجام است.

بطور کلی در صورتيکه بتوان منحنی R بر حسب P را ترسيم نمود و در اطراف P=62%C تغييرات R کم باشد يا به اصطلاح به قسمت تخت منحني برسيم عدد بدست آمده درست است، در غير اينصورت بايستي C را افزايش داده و دوباره منحني را رسم کنيم.

توجه شود که ميزان کوبيدن الکترود های تست چندان به صحت و دقت آزمايش کمک نمی کند و بر عکس بايستی ميله ها را بيش از 20 سانت درون خاک نکوبيم, ولي در عوض ريختن آب پای الکترودها دقت آزمايش را بالا می برد و عدد واقعی تری را  اندازه گيري مي كنيم.

 اين روش براي شبکه هاي زمين گسترده شامل چندين ميله يا چاه ارت که در فواصل مختلف نصب شده و به هم متصل شده اند و همچنين شبکه توري زمين پست ها نيز قابل انجام است به شرطي که بتوان به قسمت تخت منحني رسيد که لازمه اين کار سيم کشي در طول هاي زياد است.

البته در مورد پست و نیروگاه طبق تجربه ما، روش شیب روش بهتری می باشد.

 

اندازه گيری مقاومت شبکه زمين به روش دو الكترودي (ارت مرده)

در بعضي مواقع كه كوبيدن الكترود امكانپذير نمي باشد و يا فضاي لازم جهت سيم كشي و كوبيدن ميله ها وجود ندارد در صورتي كه نزديك ميله ارت مزبور يك سيستم لوله كشي گسترده آب مدفون، فونداسيون گسترده و يا سيم نول وجود داشته باشد به راحتي و بدون كوبيدن الكترود ميتوان مقاومت شبكه ارت را با تقريب بالائي به دست آورد. روش كار به اين صورت است كه يك سيم از چاه ارت به دستگاه ارت تستر وصل ميكنيم و يك سيم هم از سيم نول يا ارت گسترده به دستگاه مي آوريم و دستگاه را در حالت دو پين قرار ميدهيم و تست را انجام مي دهيم.

دقت اين آزمايش به اندازه روش 3 پين نمي باشد ولي روش بسيار ساده اي است و معمولا جواب قابل قبولي خواهد داد. و مقدار بدست آمده بیشتر از مقدار واقعی می باشد.

اندازه گيری بدون کوبيدن ميله   stake less measurement  

 اين روش بسيار عملي و مفيد است و نيازي به کوبيدن الکترود ندارد.در اين روش نياز به دستگاه مخصوصي با دو انبرک يا کلمپ ميباشد. توسط يکي از انبرک ها که دور سيم زمين حلقه ميزند ولتاژي به سيم زمين القا ميشود و توسط حلقه دوم که اين نيز در همان محل چفت ميشود جريان عبوري از حلقه زمين ناشي از اين ولتاژ اندازه گيري ميشود و صفحه دستگاه حاصل تقسيم اين دو يعني مقاومت شبکه زمين را نشان خواهد داد.

اين روش به طور مشخص براي مواقعي که چند ميله يا چاه ارت با هم موازي شده و تشکيل يک شبکه ارت گسترده و موازي را داده اند بسيار کاربردي ميباشد.

این روش بسیار عالی است و در زمان کمتری می توان سیستم را تست نمود. فقط قیمت دستگاه گران می باشد و تنها کلمپ های آن به اندازه یک دستگاه 3 پین قیمت دارد.

نکنه جالب در مورد اکثر دستگاههای کلمپی اینست که، امکان تست بروش 2 پین در آنها وجود ندارد.

شکل هاي زير نحوه تست را به طور شماتيک نشان ميدهد .

 

 

براي دانلود بر روي لينك زير كليك كنيدمقالات برق قدرت