اگر تا به حال در یک جلسه طراحی پست توزیع برق شرکت کرده اید، می دانید که تجزیه و تحلیل اتصال کوتاه فقط یک چک باکس مهندسی شیک نیست، بلکه ستون فقرات ایمن، قابل اعتماد و سازگار با هر کد شبکه منطقه ای است. بیایید رایج‌ترین روش‌ها، نحوه اعمال آنها در پست‌های ما و چرایی اهمیت آنها برای هر کسی که با یک دستگاه کار می‌کند را بررسی کنیم.پست توزیع برقراه اندازی
ابتدا، اجازه دهید یک تعریف سریع از راه خارج کنیم: تجزیه و تحلیل اتصال کوتاه، مقدار جریان غیرعادی را محاسبه می‌کند که در هنگام تماس ناخواسته دو یا چند رسانا (مانند خطای فاز به زمین، خطای فاز به فاز، یا هر سه فاز کوتاه‌تر) جریان می‌یابد. این جریان بسیار بیشتر از جریان عملیاتی معمولی است، بنابراین مستقیماً بر نحوه تعیین تجهیزات ما تأثیر می گذارد - از قطع کننده مدار و ترانسفورماتور گرفته تا ساختارهایی که همه چیز را نگه می دارند. صحبت از ساختارها، ماسازه فولادی پستوساختار الکتریکیخطوط برای کنترل نیروهای مکانیکی ناشی از جریان خطا ساخته شده‌اند و همه اینها ریشه در اعداد اتصال کوتاهی دارد که از تجزیه و تحلیل استخراج می‌کنیم.
حالا خود روش ها. آنها یک اندازه نیستند. بسته به سطح ولتاژ پست، اندازه و مقدار داده ای که باید با آن کار کنیم، هر کدام یک مورد استفاده دارند. بیایید با ابتدایی ترین موردی که می بینم برای پست های توزیع کوچک و کم ولتاژ استفاده می شود شروع کنیم: روش Per-Unit (PU). این نان و کره برای محاسبات سریع و پشت پاکت است، به خصوص زمانی که اطلاعات امپدانس فوق العاده دقیق برای هر جزء ندارید. نحوه کار به این صورت است: به جای استفاده از اهم یا آمپر واقعی، تمام امپدانس ها را به یک پایه مشترک در واحد تبدیل می کنید (معمولا 100 MVA یا MVA نامی پست) و با استفاده از یک نمودار امپدانس ساده شده، جریان خطا را حل می کنید. سریع است، به راحتی به یک مهندس جوان واگذار می‌شود، و برای مراحل طراحی اولیه عالی است، مانند زمانی که مشتری برای اولین بار به سراغش می‌رود و فقط نیاز به یک ایده کلی از اینکه به چه نوع شکن نیاز دارد، دارد. اما نکته اینجاست: دقت روش Per-Unit برای پست های بزرگتر و با ولتاژ بالا با چندین انشعاب موازی یا خطوط انتقال طولانی کاهش می یابد. اگر روی یک پست توزیع 138 کیلوولت کار می‌کنید، نمی‌توانید تنها به این روش تکیه کنید - به چیزی دقیق‌تر نیاز دارید.
در مرحله بعد، روش اجزای متقارن، که برای اکثر پست های فشار متوسط تا فشار قوی (34.5 کیلو ولت تا 230 کیلو ولت) کارآمد است. این یکی فوق‌العاده است زیرا خطاهای نامتعادل را کنترل می‌کند - می‌دانید، آن‌هایی که به هر سه فاز یک‌جا برخورد نمی‌کنند، که در عملیات‌های دنیای واقعی بسیار رایج هستند. این روش جریان های نامتعادل را به سه مجموعه از "مولفه های متقارن" تقسیم می کند: مثبت، منفی و توالی صفر. هرکدام مسیر امپدانس خاص خود را دارند، بنابراین می‌توانید نحوه جریان جریان تحت یک خطای فاز به زمین، خطای خط به خط یا خطای خط به زمین دوگانه را مدل‌سازی کنید که روش ساده برای واحد نمی‌تواند همه آنها را با دقت انجام دهد. در شرکت ما، تقریباً برای تمام سفارشات خود از روش اجزای متقارن استفاده می کنیمسازه های دروازه ای برای پست های برقوساختار دروازه ای پستطراحی ها، زیرا دروازه ها برای اتصالات شینه حیاتی هستند و یکپارچگی ساختاری آنها به محاسبات دقیق جریان خطا بستگی دارد. اگر امپدانس دنباله صفر را اشتباه محاسبه کنیم، دروازه‌ای می‌تواند برای نیروهای مغناطیسی در طول یک خطا از اندازه کمتری برخوردار شود، که یک خطر ایمنی بزرگ است.
سپس روش تجزیه و تحلیل به کمک رایانه وجود دارد که برای پست های توزیع بزرگ و پیچیده با چندین فیدر، ترانسفورماتور و منابع انرژی توزیع شده (DER) مانند ذخیره انرژی خورشیدی یا باتری غیرقابل مذاکره است. در گذشته، مهندسان محاسبات اتصال کوتاه را با قوانین اسلاید و نمودارهای کاغذی بزرگ انجام می دادند، اما اکنون ما از نرم افزارهایی مانند ETAP، PSCAD یا MATLAB برای مدل سازی تک تک اجزای پست و اتصال آن به شبکه گسترده تر استفاده می کنیم. این روش می‌تواند داده‌های بلادرنگ، تغییرات بار دینامیکی، و حتی نحوه مشارکت DERها در جریان خطا را مدیریت کند (که در حال حاضر بسیار مهم است، زیرا شبکه‌های بیشتری انرژی‌های تجدیدپذیر را اضافه می‌کنند). به عنوان مثال، اگر یک پست دارای یک آرایه خورشیدی 5 MVA متصل به شین‌های خود باشد، مدل کامپیوتری می‌تواند نشان دهد که چگونه آن خورشیدی جریان اضافی را در طول یک خطا اضافه می‌کند، بنابراین می‌توانیم رتبه‌بندی قطع کننده‌ها و طراحی ساختار را بر اساس آن تنظیم کنیم. همچنین این روشی است که ما برای زمانی که مشتری به گزارش انطباق کامل برای رگولاتورهای ابزار خود نیاز دارد، استفاده می‌کنیم.
صبر کنید، روش تحلیل لحظه ای نیز وجود دارد که بیشتر برای پست های توزیع ولتاژ پایین (مانند پست های تغذیه تجاری یا مسکونی 120/240 ولت) استفاده می شود. این مورد بر روی اولین میلی ثانیه اتصال کوتاه تمرکز می کند، زمانی که جریان به حداکثر مقدار لحظه ای خود می رسد. برای راه‌اندازی رله‌های محافظی استفاده می‌شود که به اندازه کافی سریع حرکت می‌کنند تا از آسیب‌دیدگی تجهیزات جلوگیری کنند - به عنوان مثال، یک قطع کننده مدار در پست توزیع یک فروشگاه مواد غذایی در صورت کوتاهی باید در 0.01 ثانیه خاموش شود، بنابراین تجزیه و تحلیل آنی به ما می‌گوید دقیقا چگونه آن رله را کالیبره کنیم. این ساده تر از روش اجزای متقارن است، اما فقط برای سناریوهای خطای متعادل و ولتاژ پایین کار می کند.
حالا بیایید در مورد محل تلاقی این روش ها با کار ما به عنوان تامین کننده پست صحبت کنیم. من نمی توانم به شما بگویم که چند بار مشتری با یک طراحی مبهم به ما مراجعه می کند، می گوید "ما به یک پست توزیع نیاز داریم" و متوجه نمی شود که تجزیه و تحلیل اتصال کوتاه تقریباً همه بخش های سفارش آنها را دیکته می کند. دروازه هایی که می سازیم؟ دهانه آنها، ضخامت فولاد آنها، اندازه پایه آنها؟ همه اینها بر اساس مقادیر جریان خطا است که از تجزیه و تحلیل بدست می آوریم. سازه های فولادی، شینه ها، حتی نوع عایق ها - همه چیز به این محاسبات مرتبط است. به عنوان مثال، سال گذشته ما روی پروژه ای برای یک پست توزیع شهری که دارای جریان خطای 25 کیلو آمپری بود، کار کردیم، بنابراین مجبور شدیم فولاد ضخیم تری را برای دروازه ها نسبت به پروژه ای با جریان خطای 15 کیلو آمپری تعیین کنیم. اگر از روش اتصال کوتاه اشتباه (مانند روش پایه در واحد) برای آن سایت ولتاژ بالا استفاده می‌کردیم، جریان خطای کمتری را حدس می‌زدیم، سازه‌های کوچک‌تر را سفارش می‌دادیم و کل پروژه بازرسی‌ها ناموفق بود.
نکته دیگری که باید به آن توجه کرد: هر روشی مزایا و معایبی دارد و هیچ‌کس «بهتر» از دیگری نیست - همه چیز به برنامه مربوط می‌شود. روش Per-Unit برای برآوردهای سریع عالی است، اما نه برای طراحی نهایی. روش اجزای متقارن برای خطاهای نامتعادل عالی است، اما اگر نرم‌افزار ندارید، به محاسبات دستی نیاز دارد. تجزیه و تحلیل به کمک کامپیوتر بسیار دقیق است، اما می تواند برای پست های توزیع کوچک روستایی با تنها یک ترانسفورماتور بسیار زیاد باشد. ما به‌عنوان تامین‌کننده، به مشتریان خود کمک می‌کنیم تا روش مناسب را بر اساس مشخصات پست‌شان انتخاب کنند تا زمان یا هزینه خود را برای رویکرد اشتباه هدر ندهند.
صبر کنید، اجازه دهید به یک اشتباه رایج که مهندسان جدید مرتکب می شوند نیز بپردازیم: نادیده گرفتن محاسبه امپدانس توالی صفر. این بخشی از روش اجزای متقارن است که با جریان جاری به زمین سروکار دارد و برای سازه های دروازه ای بسیار مهم است زیرا گسل های زمین نیروی مکانیکی زیادی بر روی کار فولادی پست وارد می کنند. چند سال پیش، مشتری‌ای داشتیم که از تحلیل ساده‌شده استفاده کرد و فراموش کرد امپدانس توالی صفر را محاسبه کند، و پس از یک خطای آزمایشی، یکی از پرتوهای دروازه‌ای آنها ترک مویی داشت. ما مجبور شدیم ساختار آنها را بازسازی کنیم، که هزاران دلار برای آنها هزینه داشت و راه اندازی آنها را به تاخیر انداخت. به همین دلیل است که ما همیشه بر استفاده از روش اجزای متقارن کامل (نه فقط توالی مثبت) هنگام طراحی سازه‌هایی که شینه‌ها یا اتصالات زمین را مدیریت می‌کنند تأکید می‌کنیم.
اکنون، اگر روی یک پروژه پست توزیع کار می‌کنید - چه اپراتور شبکه، چه مهندس یا یک مدیر تاسیسات، ابتدا باید تجزیه و تحلیل اتصال کوتاه را انجام دهید. به عنوان یک تامین کننده متخصص درپست توزیع برقتجهیزات، دروازه‌ها و سازه‌های فولادی، ما این تخصص را داریم که شما را راهنمایی کنیم که کدام روش متناسب با نیازهای شماست، و سخت‌افزاری را بسازیم که می‌تواند با هر جریان عیبی که تحلیل شما به سمت شما می‌آورد، مقابله کند. اگر آماده شروع برنامه‌ریزی پست بعدی خود هستید، یا فقط می‌خواهید شماره‌های اتصال کوتاه خود را توسط شخصی که در بازی بوده اجرا کنید، با تیم ما تماس بگیرید تا در مورد پروژه خود گپ بزنیم. ما به شما کمک می کنیم از اشتباهات پرهزینه ناشی از انتخاب روش تحلیل اشتباه جلوگیری کنید و مطمئن شوید که پست شما ایمن، قابل اعتماد و برای دوام ساخته شده است.
