طرح الکتریکی

طرح الکتریکی

5 طرح الکتریکی

 

            5.1 مرور

 

طرح الکتریکی و طراحی سیستم مولد در محل برای عملکرد درست سیستم و اطمینان به آن امری ضروری است. این بخش طرح نصب مولد و سیستم های الکتریکی مربوط به آن، اینترفیس آن ها با وسیله، و موضوعات مربوط به محافظت بار و مولد را توضیح می دهد. عاملی مهم در درک و آگاهی بخشی در مورد طرح سیستم های الکتریکی نمودار یک خطی مثل شکل 1 در صفحه ی 8 است.

نصب الکتریکی دستگاه مولد و لوازم جانبی آن باید از قوانین الکتریکی وضع شده توسط مقامات بازرسی محلی تبعیت کند. نصب الکتریکی باید توسط برقکار ها یا پیمان کار های ماهر، صلاحیت دار و مجرب انجام شود.

            5.2 طرح های رایج سیستم های الکتریکی

 

این بخش مثال هایی در مورد طرح های رایج سیستم های الکتریکی استفاده شده در مصارف تولید نیروی منطقه ای ولتاژ پایین و متوسط/بالا ارائه می دهد. این بخش شامل توضیحاتی در مورد روش های متفاوت تولید نیرو در ولتاژ متوسط مثل استفاده از مبدل ها در پیکر بندی مولد تکی و چندگانه می شود. با وجود این که ارائه ی همه ی ترکیب ها غیر ممکن است، طرح های ارائه شده در این بخش پر کاربرد هستند.

تعدادی از این طرح های ارائه شده شامل قابلیت های موازی سازی هستند و توضیحی مختصر در مورد مزایا و خطرات مربوط به موازی سازی آورده شده است.

  • اطلاعات بیشتر در مورد موازی سازی مولد ها در راهنمای T-016 کاربرد تولید نیروی Cummins آورده شده است، که در صورت تقاضا قابل دسترسی است.

به دلیل استفاده گسترده از مبدل ها برای تولید نیروی ولتاژ متوسط، ما بخشی در مورد این گونه ابزارها و عواملی که در انتخاب مبدل مناسب دخیل هستند در اینجا گنجانده ایم.

طرح های سیستم الکتریکی بسته به نوع نیاز، و یا عملکردهای اصلی ابزار تولید نیرو در مصرف مورد نظر به طور چشمگیری تفاوت دارند. طرح سیستمی که برای سرویس در مواقع ضروری بهینه شده است معمولا در مورد سرویس قابل قطع شدن بهترین انتخاب نیست و مطمئنا با طرح سیستمی که ممکن است در مصارف نیروی اصلی دیده شود فرق دارد. تفاوت های پیکر بندی های تک خطی به آسانی قابل مشاهده می باشند. به عنوان مثال، دستگاه های مولد در مصارف اصلی در راس سیستم پخش قرار دارند، در حالی که در مصارف استندبای و به خصوص مصارف ضروری دستگاه های مولد به بارهایی که به سمت انتهای سیستم پخش متمایل هستند متصل می شوند. نقاط انتقال نیرو در کاربردهای اصلی بیشتر در راس پخش قرار می گیرند و مقادیر زیادی بار را همراه با جفت های مدار شکن نوسان می دهند، در حالی که سیستم های ضروری و استندبای اغلب سوئیچ های انتقال قرار گرفته در پایین سیستم را به کار می گیرند.

دیگر تفاوت ها جزئی تر می باشند. محافظت در سیستمی در حالت استندبای به خاطر اطمینان بیشتر به میزان حداقلی می رسد، در حالی که در نیروی اصلی ما بیشتر بر محافظت از تجهیزات تاکید داریم. هماهنگ سازی معمولا مساله ای مهم تر در مصارف ضروری است. در مصارف استندبای دسته بندی بارها بیشتر بر اساس مکان بارها در وسیله انجام می شود، در حالی که در مصارف ضروری، این گروه بندی بر اساس اولویت سرویس صورت می پذیرد.

در هر طرح سیستمی، قوانین و استانداردهای محلی تاثیری چشمگیر بر طرح کلی سیستم، ابزار و دیگر جزئیات مصرفی دارند.

  • باید همیشه قبل از به کار گرفتن هرگونه طرح یا پروژه ی اصلاحی ،در مورد قوانین و استانداردهای محلی مشورت شود.

این بخش قصد دارد ایم نکات اساسی و دیگر جزئیات را بررسی کند تا ایده هایی کلی در مورد طرح سیستم نیرو ارائه کند.

            5.2.1 راهنمایی های کلی

 

به دلیل تفاوت های گسترده بین مصارف، امکانات و شرایط، باید جزئیات سیم کشی و محافظت در برابر جریان بیش از حد سیستم پخش الکتریکی برای تولید نیروی منطقه ای به نقطه نظرات مهندسین واگذار شود. با این وجود، بعضی راهنمایی های کلی در مورد طرح وجود دارد که باید آن ها را در نظر گرفت:

  • طرح پخش الکتریکی برای سیستم های تولید نیروی ضروری منطقه ای باید قطعی را به خاطر مشکلات داخلی ای هم چون بار زیاد و خرابی مدار کاهش دهد. دستگاه های جانبی این طرح هماهنگی گزینشی ابزارهای محافظت در برابر بار بیش از حد را انجام می دهند و در مورد تعداد و مکان ابزار سوئیچ انتقال استفاده شده در سیستم تصمیم گیری می کنند. برای ایجاد محافظت در برابر خرابی مدار نیروی داخلی، ابزار سوئیچ انتقال باید تا حد امکان در نزدیکی ابزار کاربردی بار قرار گیرد.
  • جداسازی فیزیکی سوخت رسان مولد از سوخت رسان معمول سیم کشی برای جلوگیری از تخریب هم زمان در نتیجه ی فاجعه ای محلی مثل آتش سوزی، سیل و یا فشار برشی
  • ابزار سوئیچ انتقال ایزوله ی فرعی تا سوئیچ های انتقال بتوانند بدون خرابی ابزار بار حیاتی نگه داری و تعمیر شوند.
  • تامین ذخیره های باری دائمی یا تسهیل ارتباط با ذخیره ی بار موقت بدون بهم زدن نظم سیم کشی ها، مثل یک سوخت رسان شکن یدک که در مکان مناسبی قرار گرفته است، تا بتوان دستگاه مولد را تحت بارهای زیاد به کار بست.

نکته: ذخیره های باری نصب شده در جلوی رادیاتور دستگاه مولد باید از کف زمین و یا سازه های دیگر ساختمان حمایت شوند، نه از آداپتور کانال یا رادیاتور. ممکن است این اجزاء دستگاه مولد برای تحمل سنگینی یا تیر بازویی ذخیره ی بار طراحی نشده اند.

  • مدارهای بار دهنده یا سیستم های اولویت باری در صورت گنجایش کاهش یافته ی مولد یا از دست رفتن واحدی تکی در سیستم های موازی.
  • محافظت از ابزار و رساناگر ها در برابر آتش سوزی در عملکردهای اساسی، مثل پمپ های آتش، آسانسور در مصارف آتش نشانی، چراغ های برون رفت در موارد تخلیه، پروانه های فشاری یا انتقال دود، سیستم های ارتباطی و …
  • امنیت و دسترسی صفحه ی سوئیچ ها و پنل ها در ابزارهایی با بار بالا، و ابزار سوئیچ انتقال در سیستم پخش مولد منطقه ای
  • آماده سازی ارتباطات مولد های موقت (دستگاه های مولد اجاره ای قابل حمل) برای زمان هایی که دستگاه مولد نصب شده ی دائمی قابلیت کار ندارد و یا قطعی برق طولانی ما را مجبور می کند نیرو را از دیگر بارها (تعیین فضای هوا، …) تامین کنیم.

            5.2.2 لازمه ها

 

در سیستم های پیچیده ممکن است ابزاری که سیستم پخش را شکل می دهد تحت تصاحب چندین طرف باشد. تصاحب و مسئولیت عملیات باید به روشنی تعریف شده و از آن پیروی شود (بخش 5.2.9 در صفحه ی 86 را ببینید).

            5.2.3 توصیه ها

 

  • اطلاعات بیشتر در مورد موازی سازی دستگاه های مولد در راهنمای T-016 کاربرد تولید نیروی Cummins مورد بحث قرار گرفته است، که در صورت درخواست قابل دسترسی است. (بخش 5.2 در صفحه ی 67)
  • باید همیشه قبل از پذیرفتن هر طرح یا پروژه ی اصلاحی در مورد قوانین و استانداردهای محلی مشورت صورت گیرد.
  • در زمان بررسی کل هزینه ی تصاحب، اهمیت نصب بر تصمیم در مورد میزان خرج های اضافی که در سیستم انجام شده تاثیر گذار است. بعضی قوانین و استاندارد های محلی سرویس ممتد را در مورد بارهای لازم قانونی الزام می دارند و ذات حیاتی بعضی ابزارها نیز ممکن است چنین قید و شرط های سرویسی مشابهی را الزامی کند. اگر دستگاه های مولد موازی باشند، می توان از هزینه ی نگه داری و زمان خاموشی موقت مربوط به دستگاه های مولد موقت اجتناب کرد. این ملاحظات ممکن است بر تعداد دستگاه های لازم برای نصب نیز تاثیرگذار باشند (بخش 5.2.7 در صفحه ی 82)
  • راه حل مولد تکی، اگر چه در نگاه اول مقرون به صرفه به نظر می رسد، اما کمترین کاربردها را دارد و ممکن است بازدهی کمتری نیز، به خصوص در بارهای جزئی، داشته باشد. در مصارف بار اصلی، ممکن است دستگاه های مولد دیزلی پر سرعت، به دلیل بازدهی بیشتر و هزینه ی نگه داری کمتر در مقایسه با دستگاه های بزرگ تر و سرعت پایین، هزینه ی چرخه ی عمر کلی پایین تری داشته باشند (بخش 5.2.7 در صفحه ی 82)
  • مولد هایی که در کاربردهای کمتر از 5 دقیقه در ماه اتصال موازی شوند، احتیاجی به محافظت در برابر از دست رفتن کاربرد ندارند. با این وجود، خطر صدمه ای که می تواند در صورت رخ دادن خرابی لحظه ای مدار تامین کاربرد رخ دهد را باید بررسی کرد و تصمیمات مناسب در مورد آن صورت گیرد (بخش 5.2.8 در صفحه ی 84).

            5.2.4 سیستم های ولتاژ پایین معمول

 

خیلی از طرح های سیستمی متفاوت انجام پذیر هستند، اما برای دستیابی به قابلیت اطمینان بالاتر، سیستم ها معمولا به گونه ای پیکر بندی می شوند که دستگاه (های) مولد در ولتاژ پایین تری وصل شوند، و تعداد تبدیل ها و مدار شکن های بین دستگاه مولد و باری که باید سرویس داده شود به میزان حداقلی برسد. معمولا قوانین محلی الزام می دارند که بارهای ضروری از بارهای غیر ضروری جدا شوند، و در سرویس به آن ها حق تقدم داده شود تا  بار زیاد منجر به این شود که بارهای غیر ضروری از مدار خارج شوند، چرا که این امر بیشترین اطمینان در مورد سرویس را در مواجهه با حیاتی ترین بارها در سیستم فراهم می سازد. در بیشتر موارد یک رساناگر خنثی لازم است، چرا که خیلی از بارها و کنترل آن ها در ولتاژ پایین تک فاز می باشد، و نیاز به رساناگر بازگشت ضروری می گردد. تامل دقیق باید در مواردی هم چون نیاز به سیستم وصل شدن به زمین خنثی و لازمه های سوئیچ خنثی صورت گیرد.

ممکن است این طرح برای کاربردهای نیروی اصلی کوچک مورد استفاده واقع شود.

            شکل 29. دستگاه مولد سرویس دهنده ی بارهای معمول

دستگاه های مولد معمولا مدارشکنی اصلی به همراه دارند که بر روی دستگاه مولد نصب می شود و سرویس دهی به بارها از طریق پنل پخش جدایی که در شکل 29 در صفحه ی 70 نشان داده شده فراهم می شود. مولد ها باید محافظ بار اضافی به همراه داشته باشند، و این محافظ می تواند به صورت های مختلفی ایجاد شود، که یکی از آن ها سوار کردن مدار شکنی بر روی پنل پخش به صورت شکل 29 در صفحه ی 70 است. محافظت در برابر باز اضافی معمولا به دستگاه های مولد نیاز دارد، اما محافظت از مدار های کوتاه چنین لازمه ای را ندارد (در واقع نیازی به محافظت از مدار کوتاه بین دستگاه مولد و مدار شکن اصلی نیست). اهمیت این موضوع بدین ترتیب است که ممکن است محافظت در دستگاه مولد یا در پنلی دورتر قرار گرفته باشد. اگر مدار شکن جریان دستگاه مولد حذف شود، هنوز بر طبق قوانین به سوئیچی قطع کننده در دستگاه مولد نیاز است، تا محلی ایزوله را فراهم سازد. به قوانین و استانداردهای محلی در مورد لازمه های قطعی مولد و ایزوله سازی رجوع کنید.

            شکل 30. دستگاه های مولد ترکیبی سرویس دهنده ی بارهای معمول

 

شکل 30 در صفحه ی 70 کاربردی مشابه با مولد های موازی نشان می دهد که جایگزین دستگاه مولد تکی می شود. در این وضعیت باید دستگاه های مولد به طور دقیق انتخاب شوند تا در اندازه های مختلفی در اختیار باشند و امکان کاهش مصرف سوخت در منطقه را از طریق مقایسه و یافتن گنجایش مناسب ابزار کارکرد با بارهای سیستمی فراهم کرد. ممکن است استفاده از دستگاه های مولد با اندازه های غیر مشابه ترتیب دادن سیستم اتصال به زمین خاصی را نیز الزامی کند. بخش 5.5 را برای یافتن اطلاعات دقیق تر در مورد لازمه های اتصال به زمین ببینید.

شکل 31 در صفحه ی 72 ارائه دهنده ی طرح انتقال نیروی دستگاه تکی معمولی برای یک تامین کاربرد در ولتاژ پایین است، در حالی که می تواند در خیلی از کاربردهای خانگی، تجاری و صنعتی کوچک مورد استفاده قرار بگیرد. یک سوئیچ انتقال خودکار (ATS)، که ممکن است از رساناگر استفاده کند، جریان شکن ها و یا یک مقیاس انتقال dedicate، برای انتقال ذخیره ی الکتریکی به بار از کاربرد به مولد مورد استفاده قرار می گیرد. مولد سه قطبی و جریان شکن کاربرد یا سوئیچ های فیوز معمولا برای محدود کردن سطح خطای حاضر در ATS به کار می روند. ATS میتواند دستگاهی سه قطبی (پیوسته، خنثی غیر سوئیچی) و یا چهار قطبی (خنثی سوئیچی) باشد. معمولا ابزار ATS چهار قطبی در کاربردهایی که ایزوله کردن ذخیره ی خنثی از مولد خنثی ضروری است مورد استفاده قرار می گیرد. امکان دارد انتخاب ابزار خنثی سوئیچی به ملاحظات مربوط به ایمنی ربط داشته باشد، و یا به شرایطی که در آن لازم باشد سیستم ابزارهای تشخیص خطای اتصال به زمین را به کار ببرد. باید با تامین کننده ی سرویس کاربرد مشورت شود تا از نوع سیستم اتصال به زمین استفاده شده در سیستم پخش کاربرد که انرژی منطقه ای را تامین می کند اطمینان حاصل شود، و این مساله تایید شود که ترتیب سیستم اتصال به زمین ارائه شده به منطقه ی مشتری مناسب است. سوئیچ های انتقال نیرو و دستگاه های مولد نباید قبل از این مرور (و تایید کاربرد، در صورتی که توسط قانون محلی الزامی باشد) به سرویس کاربردی متصل شوند.

            شکل 31. مصارف استندبای دستگاه مولد تکی

 

دقت کنید که بعضی قوانین و استانداردهای محلی بر استفاده از سوئیچ های انتقالی متعدد را به دلیل الزام به ایزوله کردن بارهای ضروری از بارهای استندبای تاکید کرده اند. در چنین مواردی، سوئیچ های انتقالی باید در طرف باردار پنل پخش کاربرد قرار بگیرند و دستگاه مولد نیز در صورت عدم امکان نصب بازدارنده ی سوخت رسان برای ابزار ATS بر روی دستگاه، به پنل پخش نیازمند است.

سیستم های بزرگ تر می توانند از چند دستگاه ATS و محافظ که در نزدیکی بارها قرار دارند استفاده کنند. این سیستم ها معمولا نسبت به سیستم های که تنها از یک ATS بزرگ بهره می برند از اطمینان بیشتری برخوردار هستند، چرا که خرابی مدار در سیستم پخش بیشتر در انتهای بار سیستم پخش رخ می دهد و استفاده از چند سوئیچ می تواند به خرابی کمتر سیستم در زمان وقوع خرابی مدار منجر شود. برای اطلاعات بیشتر در مورد محصولات و مصارف ATS، به راهنمای T-011 کاربرد تولید نیروی Cummins مراجعه کنید.

شکل 32 در صفحه ی 73 طرحی مناسب با تاسیسات بزرگ تر را نشان می دهد، خصوصا در جایی که ساختمان های متعدد توسط یک مجموعه تاسیسات مولدی تغذیه می شوند. در این سیستم، سه دستگاه ATS مورد استفاده قرار گرفته اند، که با سیستم مولد و کاربرد واحدی تغذیه می شوند. این طرح می تواند در مولد های سه قطبی و جریان شکن های کاربرد یا سوئیچ های فیوزی نیز استفاده شود. ابزارهای دگرگونی چهار قطبی معمولا با مولد های سه قطبی و جریان شکن کاربرد یا سوئیچ فیوزی استفاده می شوند. هر ATS سنسور خطای کاربرد خودکاری دارد و سیگنال شروع را به سیستم مولد می فرستد و وقتی این سیگنال در محدوده ی تحمل قابل قبولی باشد به ذخیره ی مولد تغییر می کند. این طرح امکان ایجاد سیستم مولد چند کاره ای را فراهم می کند و می تواند با دستگاه های ترکیبی تنظیم شود.

            شکل 32. دستگاه های مولد ترکیبی، مصارف ATS ترکیبی