چگونه خط اصلی، ترانسفورماتور توزیع، بیمهها و خدمات در شبکههای شعاعی عمل میکنند
جلوگیری از قطع برق
همانطور که مشهور است، ترانسهای توزیع ولتاژ خط توزیع یا فیدر اصلی را به ولتاژ مصرفی کاهش میدهند. آنها از طریق دیودهای اصلی یا قطعکهای دیوده شده به فیدر اصلی، زیرفیدرهای اصلی و جانبی متصل میشوند. هنگامی که خرابی در ترانس یا خطا با امپدانس پایین در مدار ثانویه رخ میدهد، دیود اصلی ترانس توزیع مربوطه را از فیدر اصلی جدا میکند. در این مقاله به بحث درباره بازبستهها پرداخته نشده است.
فروپاشیدن دیود اصلی جلوگیری از قطع برق برای بارهای دیگری که از طریق فیدر تأمین میشوند را فراهم میکند، اما خدمات به تمام مصرفکنندگانی که از طریق ترانس آن تأمین میشوند را قطع میکند.
قطعکهای دیوده (مانند آنچه در شکل ۱ نشان داده شده که معمولاً بسته هستند) وسیلهای مناسب برای قطع ترانسهای توزیع کوچک به منظور بازرسی و نگهداری فراهم میکنند.
به دلیل تفاوت در منحنی جریان-زمان دیود اصلی و منحنی جریان-زمان ایمن ترانس توزیع، حفاظت مناسب علیه بار مازاد برای ترانس توزیع با یک دیود اصلی امکانپذیر نیست. شکل این دو منحنی چنان است که اگر یک دیود کوچک اندازه کافی برای ارائه حفاظت کامل علیه بار مازاد برای ترانس استفاده شود، بخش زیادی از ظرفیت بار مازاد ارزشمند ترانس از دست خواهد رفت، زیرا دیود فروپاشیده و ترانس از استفاده از ظرفیت بار مازاد خود محروم خواهد شد. علاوه بر این، چنین دیود کوچکی اغلب به دلیل جریانهای ناگهانی بدون دلیل فروپاشیده میشود.
ترانسهای توزیع متصل به فیدرهای سیمکشی هوایی معمولاً به اختلالات شدید صاعقه مواجه هستند. برای کاهش شکست عایق و خرابی ترانسها به دلیل صاعقه، معمولاً محافظ صاعقه برای این ترانسها نصب میشود.
سیمهای ثانویه یک ترانس توزیع معمولاً به صورت محکم به مدارهای ثانویه شعاعی متصل میشوند. همانطور که در شکل ۱ نشان داده شده است، خدمات مصرفکنندگان از این مدارها جدا میشوند. این نوع اتصال نشان میدهد که ترانس محافظتی علیه بار مازاد و خطاها با امپدانس بالا در مدارهای ثانویه خود ندارد. در واقع، تعداد کمی از ترانسهای توزیع به دلیل بار مازاد خراب میشوند.
این وضعیت عمدتاً از کاربرد ترانسهای توزیع ناشی میشود که ظرفیت بار مازاد آنها نادرست استفاده میشود.
در مورد حفاظت، دیودهای در سیمهای ثانویه ترانسهای توزیع در جلوگیری از سوختن ترانسها به مراتب کمتر مؤثر از دیودهای اصلی هستند و به دلایل مشابه. روش مناسب برای حفاظت موثر یک ترانس توزیع علیه بار مازاد و خطاها با امپدانس بالا، نصب یک قطعک در سیمهای ثانویه ترانس است. مهم است که منحنی خاموشکننده این قطعک باید دقیقاً با منحنی جریان-زمان ایمن ترانس تنظیم شود.
خطاهای در اتصال خدمات مصرفکننده که از مدار ثانویه به قطعک خدمات میرود، بسیار نادر هستند. بنابراین، نصب یک دیود ثانویه در نقطهای که اتصال خدمات به مدار ثانویه متصل میشود از نظر اقتصادی قابل قبول نیست، مگر در شرایط خاص مانند خدمات بزرگمقیاس از مدارهای ثانویه زیرزمینی.
همانطور که قبلاً ذکر شد، کاهش ولتاژ مجاز، که از نقطهای که اولین ترانس توزیع به فیدر اصلی متصل میشود تا قطعک خدمات آخرین مصرفکننده روی فیدر اندازهگیری میشود، باید به صورت اقتصادی بین فیدر اصلی، ترانس توزیع، مدار ثانویه و اتصال خدمات مصرفکننده تقسیم شود.
اگرچه این ارقام برای سیستمهای هوایی که بارهای مسکونی را تأمین میکنند معمول هستند، تفاوتهای قابل توجهی در سیستمهای زیرزمینی میتواند انتظار شود. سیستمهای زیرزمینی معمولاً از مدارهای کابلی و ترانسهای توزیع بزرگمقیاس یا برای تأمین بارهای صنعتی و تجاری طراحی شدهاند.
هنگامی که کاهش ولتاژ مجاز برای ترانس توزیع و مدار ثانویه تعیین شد، به سادگی میتوان ترکیب اقتصادیترین اندازههای آنها برای هر چگالی بار یکنواخت و نوع ساخت و ساز با توجه به قیمتهای بازار مشخص شد.
اگر ترانس بزرگاندازه باشد، هزینه مدار ثانویه و هزینه کل غیرقابل تحمل خواهد بود. برعکس، اگر ترانس کوچکاندازه باشد، هزینه ترانس خود و هزینه کل بسیار بالا خواهد بود.
مانند سایر اجزای سیستم توزیع، نوسانات و رشد بار باید در طراحی و اندازهگیری ترانسهای توزیع و مدارهای ثانویه لحاظ شود. این عناصر نه تنها برای تأمین بارهای موجود در زمان نصب نصب میشوند، بلکه نیازهای بار آینده را نیز در نظر میگیرند.
با این حال، پیشبینی بیش از حد رشد از نظر اقتصادی مطلوب نیست.
وقتی یک ترانس توزیع به شدت بار مازاد دارد، این عمل همچنین بار مدار ثانویه ترانس بار مازاد را کاهش میدهد و تنظیم ولتاژ کلی را بهبود میبخشد. در مناطق با بارهای نسبتاً یکنواخت، ممکن است نیاز باشد که ترانسهای اضافی در دو طرف ترانس بار مازاد در یک مدت کوتاه نصب شوند. این کار برای حفظ سطوح ولتاژ قابل قبول و جلوگیری از بار مازاد هر بخشی از مدار ثانویه ضروری است.
با این حال، یک روش جایگزین برای دستیابی به همان نتیجه، نصب یک ترانس جدید و جابجایی ترانس بار مازاد است تا توان به بخش میانی مدار ثانویه کوتاهشده ترانس تأمین شود.
اگر ترانس بزرگاندازه باشد، هزینه مدار ثانویه و هزینه کل غیرقابل تحمل خواهد بود. برعکس، اگر ترانس کوچکاندازه باشد، هزینه ترانس خود و هزینه کل بسیار بالا خواهد بود.
