Daily Archive: ۷ تیر ۱۳۹۶

مديريت وبسايت بهروز عليخانی

سیستم خودکار کنترل و قرائت کنتور برق از راه دور

۶

قرائت کنتور و ثبت مصرف برق مشتریان به روشهای متداول کاری است وقت گیر، خسته کننده و توام با خطا که از دغدغه های اصلی هر شرکت توزیع برق به حساب می آید.Automatic Meter Reading) AMR) یا قرائت خودکار کنتور راه کاری است برای حل این معضل. دریک سیستم AMR ایده آل تمامی کنتورهای برق یک شهر از یک مرکز واز راه دور بطور خودکار قرائت می شود و صورتحساب مشتریان نیز بدون خطا وبطور خودکار تولید می گردد. مضاف بر آن، جریان برق مشتریان بدحساب هم از راه دور قطع و وصل می گردد.
چه چیزی بیش از این یک شرکت توزیع برق را به وجد می آورد که بتواند در تمامی ساعات شبانه روز، مصرف برق یکایک مشترکین خود را از راه دور و از یک مرکز از مسیری مطمئن، سریع، گسترده، از پیش نصب وراه اندازی شده و همواره در دسترس قرائت نماید. تکنیک Power Line Carrier) PLC) یا انتقال اطلاعات از طریق جریان برق این امکان را فراهم آورده است.
سیستم AMR ابدائی شرکت پویا از تمامی ویژگیهای پیش گفته برخوردار است. این سیستم با استفاده از شبکه برق شهری اطلاعات کنتور های برق مشترکین را بطور اتوماتیک واز راه دور در زمانهای دلخواه قرائت می کند، صورتحساب بدون خطا تولید می کند و برق مشترکین بد حساب را قطع و وصل می کند. از مزایای سیستم پویا می توان مواردزیر را برشمرد:

 

• استفاده از شبکه برق شهری جهت انتقال اطلاعات مصرف مشترکین
• کاهش هزینه و سرعت قرائت کنتور با توجه به دردسترس بودن شبکه سیم کشی برق شهری
• از بین بردن خطای قرائت
• قرائت در تمامی ساعات شبانه روز
• امکان اعمال چند تعرفه بر اساس میزان مصرف مشترک در ساعات مختلف
• امکان قطع و وصل برق مشترکین از راه دور
• امکان قطع و وصل برق مشترکین از راه دور
• امکان پیش فروش برق
• امکان کنترل و بهینه سازی منحنی مصرف
• امکان متعادل سازی بار فازها
سیستم و تجهیزاتی که پویا به این منظور طراحی و تولید نموده است عبارتند از:

MIU (Meter Interface Unit )- 2
MIU پایین ترین لایه ارتباطی شبکه AMR پویا را تشکیل می دهد و از آن به منظور برقراری ارتباط کنتور هریک از مشترکین با سایر بخشهای سیستم AMR پویا استفاده می شود. این ارتباط با رعایت استانداردهای رایج اروپایی و امریکایی و به روش( PLC (Power Line Carrier برقرار می گردد.MIU در مدل های External و Internal طراحی شده و امکان اتصال به انواع کنتور برق تک فاز و ۳ فاز کنتورهای دیجیتال (الکترونیکی) را دارد. وظایف اصلی MIU عبارتند از:
۱- ارتباط با کنتور و ثبت و ذخیره اطلاعات مصرف: MIU پالس های مربوط به مصرف را از خروجی کنتورهای دیجیتال دریافت نموده و پس از شمارش، آنها را در حافظه غیرفرار خود ثبت می نماید. به منظور حفاظت از اطلاعات ذخیره شده در موقع قطع برق، MIU همواره یک نسخه پشتیبان(Backup ) از این اطلاعات را درخود نگهداری می نماید.
۲- اجرای فرامین ارسال شده از لایه های بالاتر شبکه AMR :MIU همواره آماده دریافت فرامین از لایه های بالاتر شبکه AMR یا ستاد مرکز می باشد تا در صورت دریافت فرامین، اطلاعات ذخیره شده را به آنها ارسال نماید.
از ویژگیهای بارز MIU ، برخورداری از منبع تغذیه ایزوله مستقل از کنتور است. ویژگی دیگر آن، امکان برخورداری از سیستم نمونه برداری از خروجی کنتور می باشد که برای اطلاع از حضور یا عدم حضور برق در خروجی کنتور(کنترل سوءاستفاده از برق) به کار می رود.

LDCU (Local Data Collector Unit )- 2

LDCU در مجاورت پست های V220 / KV20 که پست های کم جمعیت محسوب می شوند نصب می شود و به منظور مدیریت مصرف کنتورهای تحت پوشش اینگونه پست ها مورد استفاده قرار می گیرد. حداکثر تا ۱۵ عدد MIU (کنتور) را می توان به طور همزمان و به روش PLC به یک LDCU متصل نمود.
LDCU دارای تقویم و ساعت داخلی است و می تواند مقدار مصرف هر MIU را در دوره های زمانی مشخص اندازه گیری نموده و سپس این اطلاعات را در حافظه غیرفرار خود ثبت نماید. LDCU قادر به حفاظت از اطلاعات ذخیره شده در موقع قطع برق می باشد.از طرفی، هر LDCU موجود در شبکه AMR پویا را می توان به روش PLC به سایر LDCU های موجود در شبکه و نیز به DCU متصل نمود. داده های ذخیره شده در LDCU در حافظه LDCU نگهداری می شوند و در صورت درخواست از سوی DCU یا لایه های بالاتر شبکه به آنها منتقل می شوند.
LDCU را می توان توسط DCU به طور اتوماتیک تنظیم کرد. همچنین امکان ارتقای نرم افزار داخلی آن از طریق پورت پارالل وجود دارد. LDCU قابلیت اعمال تعرفه های مختلف بر مصرف برق هر کنتور تحت پوشش را نیز دارد.
LDCU1.JPG

DCU (Data Collector Unit ) – 3

DCU، مدیریت میانی شبکه AMR پویا را به عهده دارد و واسط برقراری ارتباط میان ستاد مرکز، LDCU ها و MIU های موجود در شبکه می باشد. ارتباط DCU با ستاد مرکز از طریق خطوط تلفن یا کابل RS232 و با اجزای لایه های پایین تر شبکه AMR پویا از طریق PLC برقرار می¬گردد. از پورت RS232 دستگاه می توان برای عیب یابی، مانیتورینگ، بارگذاری فرامین، ارتقای نرم افزار درونی و انجام تنظیمات دستگاه نیز استفاده نمود. اگر چه انجام کلیه عملیات مذکور بر روی DCU ، از راه دور (ستاد مرکز)و از طریق خطوط تلفن نیز امکانپذیر می باشد.DCU ، همواره آماده دریافت فرامین از ستاد مرکز است و با ارسال درخواست اطلاعات به LDCU ها یا MIU های تحت پوشش، اطلاعات ذخیره شده در آنها را دریافت نموده ودر حافظه خود ذخیره می نماید.DCU قادر به برقراری ارتباط با ۶۴ عدد LDCU می باشد.

DCU.JPG

C/R (Coupler/Repeater ) – 4

C/R علاوه بر آنکه مسئول متصل کردن دو شبکه الکتریکی ولتاژ پایین مجزا از هم می باشد، وظایف زیر را نیز عهده دار است:
۱- Coupling : عبارت است از انتقال الکتریکی داده ها بین دو خط مختلف به روش PLC
Repeating -2 : عبارت است از تقویت سیگنال داده ها در شبکه برای جبران افت سیگنال در فواصل طولانی
C/R همواره بعنوان Coupler عمل می کند و در مواقع لزوم به عنوان یک Repeater فعالیت خود را به انجام می رساند.
C/R دارای دو مدل مختلف می باشد:
۱- MIU Type : به منظور ایجاد ارتباط میان MIU های تحت پوشش چند پست مجزا استفاده می شود. با این نوع C/R ، امکان استفاده از یک DCU برای مدیریت مصرف مشترکین تحت پوشش چند پست مختلف وجود خواهد داشت.
۲- LDCU Type : به منظور ایجاد ارتباط میان LDCU های تحت پوشش یک DCU استفاده می شود.

CR.JPG

 

۵ – R/F PLC Bridge
این دستگاه قادر به برقراری ارتباط بیسیم میان پست هایی است که ارتباط کابلی با یکدیگرندارند.به عبارت دیگر، از این دستگاه درمواقعی استفاده می شود که هیچگونه ارتباط PLC میان DCU و LDCU وجود نداشته باشد.در اینصورت R/F PLC Bridge ، امکان ارتباط بیسیم را با استفاده از RF فراهم می سازد.این دستگاه دارای ۲ کانال ارتباطی PLC و RF مجزا ازهم می باشدوسیگنال هاواطلاعات PLC دریافتی را به صورت سیگنال های رادیویی ارسال می کند.عکس این عمل نیز توسط دستگاه انجام می شود بطوریکه اطلاعات دریافتی RF رابصورت PLC روی شبکه Power Line تزریق می نماید.

 

۶- نرم افزار مدیریت شبکه :

این نرم افزاربرروی HOST ستاد مرکز نصب می شود ومدیریت شبکه AMR پویا را در بالاترین سطح برعهده دارد.نرم افزار مذکور کلیه فعالیتهای سیستم را به انجام رسانده ومطابق نیازهای اطلاعاتی وعملیاتی کارفرما ، قابل پیکربندی می باشد.نرم افزار مدیریت شبکه AMR پویا ضمن کنترل شبکه و جمع آوری ونگهداری اطلاعات ، قادر است گزارشهای مختلفی از میزان ونحوه مصرف مشترکین در ساعات مختلف شبانه روز ازجمله ساعات اوج مصرف وسایر مقاطع زمانی که کارفرما تعریف می نماید نیز تهیه و ارائه نماید.نرم افزار مذکور بوسیله مودم با DCU ارتباط برقرارمی کند ودستورات لازم را از طریق DCU به MIU ها ارسال یا اطلاعات مصرف را از MIU ها دریافت می نماید.

Permanent link to this article: http://peg-co.com/home/%d8%b3%db%8c%d8%b3%d8%aa%d9%85-%d8%ae%d9%88%d8%af%da%a9%d8%a7%d8%b1-%da%a9%d9%86%d8%aa%d8%b1%d9%84-%d9%88-%d9%82%d8%b1%d8%a7%d8%a6%d8%aa-%da%a9%d9%86%d8%aa%d9%88%d8%b1-%d8%a8%d8%b1%d9%82-%d8%a7%d8%b2/

مديريت وبسايت بهروز عليخانی

انواع شین بندی

انواع شین بندی

ازشین های داخلی پست ها می توان به شینه های زیر اشاره کرد:

۱- سیستم بدون باسبار Without Busbor
۲- سیستم تک شینه Busbar Single
۳- شینه بندی اصلی و انتقالی Main & Transfer Busbar
۴- شینه بندی دوبل( دو شین اصلی ( Duplicate Busbar
۵- شینه بندی دوبل با دیسکانکت موازی
Duplicate Busbar with By pass Disconec

۶- شینه بندی یک و نیم بریکری One & halfe Breaker System
۷- شینه بندی دو بریکری Double Breaker System
۸- شینه بندی حلقوی Ring Busbar System
۹- شینه بندی ترکیبی Combined System
۱۰- سیستم های شینه بندی با بیش از دو شین

۱- سیستم بدون باسبار: without Busbar این طرح اصولا بندرت و تنها در پست های کم اهمیت و یا موقتی استفاده می شود و دارای معایب زیر است:
– برای انجام تعمیرات روی هر یک از تجهیزات کل پست بی برق می شود.
– با بروز هر اتصال کوتاهی در روی خط و یا هر قسمت از مدارات داخل پست کل پست بدون برق خواهد شد.
– ضریب اطمینان بسیار کمی دارد.
– برای تغذیه های کوتاه مدت بکار می رود.
– امکان مانور روی تغذیه کننده ها وجود ندارد.
** تنها مزیت سیستم بدون باسبار حفاظت ساده و ارزان قیمت آن است.
۲- سیستم تک شینه: Single Busbar مزایا: هزینۀ کم
حفاظت و عملیات ساده در این سیستم تمام انشعابات روی یک شین و توسط یک بریکر با یکدیگر ارتباط پیدا می کنند.معایب:
• با اتصال کوتاه روی شین تمام پست بی برق می شود.
• در صورت تعمیرات روی یک انشعاب آن انشعاب بدون برق می شود.
• امکان توسعۀ ایستگاه بدون خاموشی کل ایستگاه وجود ندارد.این نوع شینه بندی مناسب برای مصرف کننده هایی است که امکان تغذیه از ایستگاه دیگر را داشته باشند.می توان برای برطرف کردن بعضی از معایب طرح فوق از بریکر ( Bus Section = Bus Tie)و یا از دیسکانکت استفاده کرد. در صورتی که برای قطع طولی شین از دیسکانکت استفاده شده باشد برای قطع و وصل آن یک طرف شین بدون برق باشد ولی در صورت استفاده از بریکر می توان در هر شرایطی بریکر را باز و بسته نمود.در صورت استفاده از بریکر باس شکن در صورت اتصالی روی هر فسمت از شین همان قسمت بدون برق می شود و تداوم و سرویس دهی بهتری را دنبال خواهد داشت و بریکر باس شکن در حالت کار عادی ایستگاه بسته نگه داشته می شود.
۳- شینه بندی اصلی و انتقالی: Main & Transfer Busbar در صورت اتصال کوتاه روی شین تمام انشعابات بدون برق خواهد شد مگر اینکه از باس شکن استفاده نمائیم.در حالت کار عادی سیستم تنها شین اصلی برقرار بوده و از شین فرعی استفاده نمی شود و بریکر کوپلر باز است. و بریکر باس کوپلر در هر زمان تنها می تواند جانشین یکی از بریکرهای خطوط و یا ترانس شود
در این سیستم از یک شین اصلی و از یک شین فرعی که ارتباط دو شین توسط یک بریکر موسوم به Bus Coupler امکان پذیر است, هر انشعاب از طریق بریکر به شین اصلی و از طریق دیسکانکت به شین فرعی وصل است. بریکر باس کوپلر در صورت اشکال در هر یک از بریکرها می تواند جایگزین آنها شود. پس هنگام جایگزینی باس کوپلر بجای هر یک از بریکرهای خط و یا ترانس, ابتدا باید دیسکانکتهای طرفین کوپلر را بست و بعدا بریکر کوپلر بسته شده و در نهایت سکسیونر متصل به شین فرعی بسته و بریکر خط یا ترانس را از مدار خارج می نمایند.در صورتی که تعداد انشعابات از شین اصلی زیاد باشد گاهی شین اصلی و فرعی به دو یا چند بخش نیز تقسیم می گرددکه ارتباط بخش ها در شین اصلی معمولا از طریق بریکر ودر شین فرعی از طریق دیسکانکت انجام می شود باید توجه داشت که توسعۀ ایستگاه بدون خاموشی کامل آن امکان پذیر نیست.ولی در صورت استفاده از باس شکن می توان یک طرف آن را برای توسعه بدون برق کرد. شین بدون خاموشی قابل تعمیر نیست ولی بریکرهای خط و یا ترانس بدون خاموشی خط و یا ترانس قابل تعمیرند.در صورت استفاده از باس شکن, باس کوپلر برای دو طرف در نظر گرفته می شود و در صورت استفاده از باس شکن در شین فرعی, می توانیم دو بریکر را در آن واحد تعمیر نمائیم.معمولاً این نوع شینه بندی تا سطح ولتاژ ۱۳۲ Kv مورد استفاده قرار می گیرد.

۴- شینه بندی دوبل( دوشین(Duplicate Busbar
*** نقش بریکر کوپلر در این شینه بندی با بریکر کوپلر در شینه بندی اصلی و انتقالی متفاوت است. می توان با استفاده کردن از دیسکانکت D.S بدون خاموشی از دو شین اصلی استفاده شود هر انشعاب دارای سه دیسکانکت است که دو دیسکانکت امکان اتصال از یک شین به شین دیگر به این صورت است که ابتدا دیسکانکتهای مربوط به کوپلر و بریکرکوپلر را بسته و پس دیسکانکتهای شین دوم را بسته و شین اول را باز می نمایند در صورتی که تعداد انشعابات زیاد باشد می توان از بریکر Bus section استفاده کرد که در اینصورت برای هر بخش از شین یک بریکر کوپلر مورد نیاز خواهد بود. در این سیستم می توان تعدادی از انشعابات را از یک شین و تعدادی دیگر را از شین دوم تغذیه کرده توسعه پست بدون برق کردن پست امکان پذیر است.

*عیب اساسی:تعمیر بریکر خط و یا ترانس, خاموشی انشعاب مربوطه را بدنبال خواهد داشت تا سطح ولتاژ ۱۳۲ کیلوولت مورد استفاده قرار می گیرند.

۵- سیستم شینه بندی با دو شین اصلی و دیسکانکت موازی:
Duplicate Busbar With by pass Disconect این سیستم در واقع ترکیبی از دو سیستم شینه بندی دوبل و اصلی انتقالی است. هر یک از دو شین می توانند در حالت عادی در مدار باشند و دیگری بعنوان درز و مورد استفاده قرار گیرد. در مواردی که در بریکر هر انشعاب نقصی وجود داشته باشد می توان یک مسیر موازی به کمک بریکر کوپلر ایجاد کرد و بدون خاموشی انشعاب مربوطه نسبت به رفع اشکال از بریکر معیوب اقدام کرد. بدین ترتیب مزیت های دوسیستم در یک سیستم جمع شده است. اما به لحاظ تعداد زیاد دیسکانکتها, کنترل و حفاظت کل سیستم پیچیده تر و نیز از نظر اقتصادی گرانتر خواهد بود.این نوع شینه بندی نیز معمولا در پستهای با ولتاژ ۱۳۲ Kv که دارای اهمیت زیادی باشند و گاهی در پسی های با سطح ولتاژ ۲۳۰Kv نیز مورد استفاده قرار می گیرند

۶- سیستم شینه بندی یک و نیم بریکری : One & half Breaker System سیستم های شینه بندی تاکنون معرفی شده است بهنگام کار عادی پست همگی فقط دارای یک شین بر قرار هستند و شین دوم معمولا بصورت رزرو بوده و باری روی آن قرار ندارد. در چنین سیستم هایی چنانچه اتصال کوتاهی روی شین برقرار رخ دهد تمام بریکرهای تغذیه کننئه انشعابات توسط سیستم حفاظت باسبار تریپ خواهند خورد و کل پست و یا بخشی از آن برای مدتی بی برق خواهد شد در پست هایی با ولتاژ ۲۳۰Kv و بالاتر که معمولا ایستگاهایی در یک منطقه قرار دارند بی برق شدن یک بخش از پست می تواند منجر به خاموشیهای گسترده ای هر چند کوتاه مدت گردد بخصوص در نواحی پر مصرف که دارای کارخانجات و مجتمع های صنعتی بزرگ باشد این مسئله بیشتر اهمیت خواهد داشت. لذا برای بالا بردن قابلیت اطمینان سیستم و پایداری شیکه از سیستم های شینه بندی گرانتر ولی مطمئن تری استفاده می شود که سیستم یک ونیم بریکری یکی از آنها ست.در این نوع شینه بندی برای هر دو انشعاب سه بریکر وجود دارد( برای یک انشعاب یک ونیم بریکر هزینه شده است ). امکان مانور روی بریکرها و انشعابات زیاد است و هیچ انشعابی با معیوب شدن یک یریکر تغذیه کننده آن از مدار خارج نمی شود چون در هر لحظه دو مسیر تغذیه برای هر انشعاب وجود دارد. سیستم دارای دو شین اصلی بوده که در حالت عادی کارکرد هر دو برقرار بوده و کلیۀ بریکرها نیز در مدار می باشند. به این ترتیب در صورتی که روی هر یک از اتصال کوتاهی رخ دهد هیچ یک از انشعابات از مدار خارج نخواهد شد. توسعۀ ایستگاه بدون قطع هیچ یک از انشعابات امکان پذیر است.در این سیستم شینه : بندی
• تمام کلیدها در حالت عادی وصلند.
• در صورت اتصال کوتاه روی شین بریکرهای مربوطه به همان شین بدون برق خواهند شد.
• در صورت اتصالی روی هر انشعاب دو بریکر از مدار خارج خواهند شد.
• امکان تعمیر هر کدام از بریکرها و شین ها بدون قطع انرژی امکان پذیر است.

• توسعه پست براحتی امکان پذیر است.تا سطح ولتاژهای ۲۳۰kv و ۴۰۰kv مورد استفاده دارند. و نقش عمده در این نوع شینه بندی بعهدۀ بریکرهاست.

فروش ویژه صاعقه گیر اکتیو آذرخش

 

Permanent link to this article: http://peg-co.com/home/%d8%a7%d9%86%d9%88%d8%a7%d8%b9-%d8%b4%db%8c%d9%86-%d8%a8%d9%86%d8%af%db%8c/

مديريت وبسايت بهروز عليخانی

رله و انواع آن

thumb_4471495

در تاسیسات الکتریکی مانند شبکه انتقال انرژی ء مولدها وترانس ها وتجهیزات واسباب و ادوات دیگر برقی در اثر نقصان عایق بندی ویا ضعف استقامت الکتریکی ء دینامیکی و الکتریکی در مقابل فشارهای ضربه ای پیش بینی نشده و همچنین در اثر ازدیاد بیش از حد مجاز درجه حرارت ء خطاهایی پدید می آید که اغلب موجب قطع انرژی می گردد.

این خطاها ممکن است بصورت اتصال کوتاه ء اتصال زمین ء پارگی و قطع شدگی هادی ها و خورده شدن و شکسته شدن عایق ها و غیره ظاهر شود. قطعات یا وسایلی که چنین خطایی پیدا می کنند باید بلافاصله از شبکه ای که آنرا تغذیه می کند جدا شود تا ازدیاد و گسترش خطا و از کار افتادن بقیه قسمت های سالم شبکه جلوگیری گردد.

پس باید شبکه طوری طرح ریزی شود که از یک پایداری و ثبات قابل قبول در حد امکان برخوردار باشد برای این کار باید از رله استفاده کرد ء وظیفه رله این است که در وقع پیش آمدن خطا در محلی از شبکه برق متوجه خطا شود و آن خطا را بسنجد و دستگاه خبر را آماده کند یا در صورت لزوم خود رله عمل کندو سبب قطع مدار الکتریکی شود .

رله وساختمان آن :

رله اصولا به دستگاهی گفته می شود که در اثر تغییر کمیت الکتریکی و یا کمیت فیزیکی مشخص تحریک می شود و موجب به کار افتادن دستگاه ویا دستگاه های الکتریکی دیگری می شود .

رله ای که برای حفاظت دستگاههای برقی به کار برده می شود رله حفاظتی نامیده می شود ورله از نظر اتصال به شبکه به دو نوع اولیه ( پریمر) و ثانویه ( زکوندر ) تقسیم می شود .

رله اولیه یا پریمر :

در این نوع رله سیم پیچی تحریک شونده مستقیما در مدار قرار دارد یعنی بدون ترانس جریان یا ولتاژ در مدار قرار می گیرد .

معایب رله اولیه :

۱- حجم بزرگ ( از نظر عایق بندی )

۲- حساسیت کمتر

۳- عدم دسترسی در حین کار (نمی توان دست زد )

۴- محدودیت جریان و ولتاژ ( در ولتاژ و جریان زیاد نمی توان بکار برد )

مزایای رله اولیه :

۱- ارزانتر

۲- امکان تشخیص سریعتر اشکال در سیستم حفاظت

رله ثانویه یا زکوندر :

رله ای که سیم پیچ تحریک کننده آن از سیم پیچ ثانویه ترانس جریان یا ولتاژ شبکه ای که باید حفاظت شود

نیرو می گیرد رله زکوندر نامیده می شود.

معایب رله ثانویه عبارتند از :

۱- گرانتر ۲- خرابی بیشتر

مزایای رله ثانویه عبارتند از :

۱- حجم کوچکتر ۲- حساسیت بیشتر

هدف از حفاظت :

برای جلوگیری از صدمه بیشتر قسمت آسیب دیده و جلوگیری از صدمه دیدن قسمت های سالم

مشخصات سیستم حفاظت :

۱- سرعت عملکرد رله ۲- قابلیت انتخاب ۳- حساسیت ۴- پایداری ۵- هزینه

۱- سرعت عملکرد رله : فاصله زمانی بین وقوع اتصال و عملکرد رله کم باشد.

۲- قابلیت انتخاب : فقط قسمت آسیب دیده ازمدار خارج می شود.

۳- حساسیت : بین حداکثر مقدار مجازو حداقل مقدار غیر مجاز تفاوت گذاشته شود .

۴- پایداری : جلوگیری از عملکرد رله در شرایط گذرا .

۵- هزینه : رله ای که در هر قسمت از سیستم قرار می دهند بایستی هزینه رله را در نظر داشته باشند.

حفاظت از خطوط ۱۳۲ کیلو ولت :

انواع رله هایی که در خطوط ۱۳۲ کیلو ولت بکار می روند عبارتند از SUB1 یا رله های اصلی که

عبارتند ا ز :

رله دیستانس ، رله اتو رکلوزر ، رله پاور سوئینگ ، رله فیوز فیلور

و SUB2 یا رله های پشتیبانی عبارتند از :

رله اورکارنت دایرکشنال و رله ارت فالت دایرکشنال

رله دیستانس ( رله مقاومت سنج ) :

رله دیستانس از لحاظ کار مانند رله جریان زیاد در مقابل اتصال کوتاه می باشد و رله دیستانس بر اساس فاصله یا امپدانس عمل می کند یعنی رله دیستانس زمانی عمل می کند که امپدانس خط از مقدار تنظیم شده کمتر باشد در غیر این صورت عمل نمی کند و از لحاظی چون مقاومت مصرف کننده ها در حد تنظیم نیست از امپدانس مصرف کننده ها صرف نظر شده ودر زمان اتصال کوتاه طبق رابطه Z=U/ I امپدانس کم می شود چون جریان زیاد می گردد و هر چقدر این امپدانس به رله نزدیکتر شود رله زودتر قطع می کند.

در ضمن در شبکه ای که چند رله دیستانس بکار می رود در موقع اتصالی همه رله های دیستانس تحریک شده ، ولی فقط رله ای قطع می کند که به محل اتصال نزدیک بوده وبقیه رله ها به حال خود بز می گردد.

رله اتو رکلوزر :

انتقال انرژی همیشه در اثر برخورد دو سیم به هم یا سیم به زمین ، اتصالی بوجود نمی آید بلکه عامل بیشتر اتصال ها در اثر جرقه قوس الکتریکی می باشد . این قوس ممکن است بین سیم و زمین در طول مقره یا بین دو سیم زده شود و جرقه معمولا به علت نا مساعد بودن هوا که شامل برف و مه و طوفان و یا در اثر ازدیاد ولتاژ شبکه که شامل صاعقه یا قطع و وصل می باشد در کلید بوجود می آید ، چنین جرقه هایی اغلب با قطع آنی و کوتاه مدت فشار شبکه از بین رفته و خاموش می شود. برای پایداری شبکه از یک نوع کلید در مدارهای فشار قوی از ۲۰ کیلو ولت به بالا و معمولا بیشتر در شبکه های هوایی مورد استفاده قرار می گیرد چون اغلب اتصالی ها در شبکه هوایی رخ می دهد .

تعریف رکلوزر :

وسیله ای است که در زمان اتصال کوتاه یا اتصال گذرا خط را قطع ، مجددا به طور اتومات وصل کند و در مواقع اتصال دائم خط را قطع دائم می نماید .

اتصال گذرا شامل : ۱- پرنده ۲- گیر کردن شاخه درخت به سیم ۳- در اثر باد یا طوفان

اتصال دائم شامل : ۱- پارگی سیم ۲- کابل زدگی یا زخم شدن کابل ۳- یخ بستن

رله پاور سوئینگ :

برداشتن بار از شبکه باعث نوسان شدید که ناشی از تغییر بار شدید است می گردد و زمان آن بسیار کوتاه است و خط یک امپدانس شدید بوجود می آورد که ممکن است درداخل دایره رله حفاظتی دیستانس می باشد و در نتیجه رله عمل نماید برای جلوگیری از این کار یک مدار به عنوان پاورسوئینگ بلوکینگ اضافه می کنیم و از عملکرد بی مورد رله دیستانس جلوگیری می نماییم .

رله فیوز فیلور :

فیوز فیلور در خطوط ۱۳۲ کیلو ولت بکار می رود و طرز کار آن به این صورت است که چنانچه فیوز تغذیه ولتاژ رله دیستانس که در ثانویه ترانس ولتاژ قرار دارد عمل کند ، ولی لتصالی در شبکه وجود نداشته باشد فیوز فیلور عمل نموده باعث بلاک رله دییستانس می شود . زیرا می دانیم رله دیستانس براساس Z=U/ I کار می کند . سپس اگر ولتاژ قطع شود رله دیستانس به خطا عمل می نماید که در این حالت فیوز فیلور از این خطا جلوگیری می کند با عملکرد فیوز فیلور آلارم شاخص قرمز رنگی نشان داده می شود پس از وصل فیوز دکمه قرمز رنگ فیوز فیلور را ریست می کنیم .

رله اور کارنت دایرکشنال:

رله اورکارنت دایرکشنال که زمان روی آن تنظیم شده و بر طبق آن عمل می کند و کاربرد رله جریان زیاد دایرکشنال برای مواردی که اتصالی از یک طرف تغذیه می شود به کار می رود .

انواع رله جریان زیاد عبارتند از : ۱- زمان ثابت ۲- زمان معکوس ۳- آنی

۱- زمان ثابت : زمان عملکرد قابل تنظیم و به مقدار شدت ارتباط ندارد یا به عبارت دیگر رله ای است که در زمان معینی تنظیم می شود .

۲- زمان معکوس : زمان عملکرد نسبت عکس با شدت جریان دارد یا به عبارت دیگر هر چقدر شدت جریان زیادتر شود زمان قطع کمتر می شود .

۳- آنی : زمان عملکرد صفر است .

رله ارت فالت دایرکشنال :

رله ای است که مستقیما از اتصال زمین تغذیه می کند و در هنگامی که یک فاز یا دو فاز یا هر سه فاز به زمین وصل شود و جریان از آن بگذرد و به زمین برسد فورا رله آن را دیده و بوبین آن تحریک شده و فرمان قطع را صادر می کند و شاخص آن این عمل را نشان می دهد.

حفاظت از باسبارها :

حفاظت اصلی باسبارها توسط رله دیفرانسیل و حفاظت فرعی یا پشتیبانی آنها توسط رله های اورکارنت و ارت فالت می باشد .

رله دیفرانسیل :

رله دیفرانسیل بر اساس مقایسه جریان ها ( تراز جریانی ) کار می کند و به مقدار جریان بستگی ندارد و فقط اگر ضریب تبدیل بهم بخورد رله عمل می کند . رله دیفرانسیل برای حفاظت ترانس ، ژنراتور ، باسبار ، الکتروموتور بکار می رود.

مواردی که باعث عملکرد نا خواسته رله دیفرانسیل می شود :

الف : اشباع ترانس های جریان CT1 و CT2 در اثر عبور جریان اتصال کوتاه خارج از محدوده حفاظت باعث عملکرد رله می شود .

ب : وجود تپچنجر در ترانس قدرت .

ج : جریان ضربه ای در حفاظت ترانس قدرت .

بنابراین رله دیفرانسیل باید طوری ساخته شود که در موارد بالا از عملکرد آن جلوگیری شود .

الف – اشباع ترانس های جریان : در اثر عبور جریان زیاد ناشی از اتصال کوتاه خارج از محدوده ، حفاظت ترانس های جریان به ناحیه اشباع می رسد و بعلت عدم تطبیق منحنی های مغناطیسی آنها در ناحیه اشباع و در نتیجه خطای ترانس های جریان ، اختلاف جریانی بوجود می آید که می تواند باعث عملکرد نا خواسته رله شود .

ب – وجود تپچنجر در ترانس های قدرت : در اثر تغییر مراحل تپ چنجر در ترانس های قدرت چون نسبت تبدیل ترانس ها در زمان تعویض تپ تغییر می کند در نتیجه در نسبت جریان اولیه و ثانویه نیز تغییری بوجود می آورد که باعث عملکرد ناخواسته رله می شود . برای جلوگیری از عملکرد رله دیفرانسیل باید پایدار باشد.

ج – جریان ضربه ای : هنگام برقدار کردن ترانس ( در صورت باز بودن ثانویه ) یک جریان ضربه ای که مقدار آن به ۸ تا ۱۲ برابر جریان نامی می رسد از سیم پیچ اولیه عبور می کند که چون مقدار آن در سیم پیچ اولیه می باشد و جریان ثانویه صفر است رله دیفرانسیل به علت تفاوت جریان عمل خواهد کرد در صورتی که این جریان زیاد ، پس از چند میلی ثانیه کاهش می یابد و به جریان بی باری می رسد رله نباید در این حالت عمل نماید برای جلوگیری از عملکرد رله باید inrush Proof باشد .

دستگاه حفاظت و مراقبت روغن :

دستگاه هایی که جهت مراقبت روغن برای تعیین وتشخیص اتصال کوتاه در ترانس های روغنی روغنی بکار برده می شود عبارتند از : رله بوخهلتس و رله توی بر.

رله توی بر در درجه اول برای حفاظت ترانس در مقابل اضافه بار و درجه دوم برای حفاظت در مقابل اتصال کوتاه بکار می رود . لذا برای شناسایی اتصال در داخل ترانس بیشتر از رله بوخهلتس استفاده می شود

رله بوخهلتس :

رله بوخهلتس رله ای است که جهت حفاظت دستگاه هایی که توسط روغن خنک می شود بکار می رود . این رله در اثر تولید گاز یا هوا در داخل منبع روغنی یا پایین آمدن سطح روغن از حد مجاز ویا جریان شدید بیش از حد مجاز روغن به کار می افتد و در مرحله اول زنگ خطر را بکار می اندازد و سطح روغن اگر بیشتر افت کرد در مرحله دوم دستگاه را قطع می کند . در رله بوخهلتس از روغن بعنوان عایق کاری و خنک کننده استفاده می شود .

عواملی که سبب بکار انداختن رله بوخهلتس می شود :

۱- جرقه بین هسته و قسمت های مختلف ترانس .

۲- اتصال زمین بین حلقه های کلاف .

۳- قطع شدن یک فاز یا سوختن آن .

۴- چکه کردن روغن از تانک روغن ویا لوله های ارتباطی آن .

در مرحله اول که زنگ خطر بکار می افتد و آلارم می دهد اشکالات بوجود آمده عبارتند از :

۱- نقایص عایق کاری.

۲- خراب شدن عایق ورقه های هسته و پیچ اتصال ورق های هسته .

۳- کامل نبودن کنتاکتها در اتصالات الکتریکی .

۴- گرم شدن بیش از حد قسمتی از سیم پیچ و خراب شدن عایق ها به علت عبور جریان فوکو بیش از حد.

در مرحله دوم که دستگاه قطع خواهد شد و فرمان تریپ به ترانس داده خواهد شد اشکالات بوجود آمده عبارتند از :

۱- شکستن بوشینگ ها .

۲- اتصال کوتاه فاز به فاز .

۳- اتصال زمین .

۴- اتصال داخل سیم پیچ ها.

۵- اتصال تپ ها به یکدیگر .

۶- پایین آمدن سطح روغن در اثر سرد شدن روغن بیش از حد و کم بودن روغن یا نشتی روغن .

رله توی بر :

این رله نیز در حفاظت ترانس های روغنی بکار برده می شود در این رله نیز از حرکت روغن و ایجاد گاز استفاده شده است . همانطور که می دانیم ازدیاد درجه حرارت باعث انبساط روغن می شود و این روغن ضمن گذشتن از لوله رابط بین ترانس و ظرف انبساط رزرو به یک سوپاپ سنج ( دیافراگم ) برخورد می کند و در پشت سوپاپ فشار ایجاد می کند که این فشار توسط فشارسنج سنجیده می شود که در این فشار سنج چندین کنتاکت پیش بینی و نصب شده است به طوری که اگر ازدیاد فشار به طور آهسته انجام گیرد کنتاکت خبر دهنده بسته و باعث بستن مدار سیگنال خواهد شد و درصورتی که فشار سریعا ازدیاد یابد کنتاکت دیگری در فشار سنج موجب قطع فوری ترانس می شود. در مرحله اول در اثر بار زیاد ودر مرحله دوم اثر اتصا ل کوتاه ایجاد می شود.

Permanent link to this article: http://peg-co.com/home/%d8%b1%d9%84%d9%87-%d9%88-%d8%a7%d9%86%d9%88%d8%a7%d8%b9-%d8%a2%d9%86/

مديريت وبسايت بهروز عليخانی

فاصله یاب جدید خطا برای خطوط انتقال Telescan

Transmission-distribution-265x198
شرکت برق توهوکو یک فاصله یاب جدید خطا برای خطوط انتقال طراحی کرده و در حال انجام آزمایشهای عملکرد آن است. این محل یاب خطا که Telescan  نامیده می شود، باعث افزایش دقت و کاهش هزینه های نصب می گردد. شرکت برق توهوکو برای تعیین اولیه محل خطا در خطوط انتقال به محض وقوع، محل یاب های خطا مجهز به سیستم پالس راداری، تشخیص اضافه ولتاژ و عملکرد امپدانسی را طراحی کرده است. سیستم های قدیمی با مشکلاتی روبرو هستند از جمله اینکه کاربرد آنها در خطوط انتقال چند ترمیناله با خطوط انشعابی دقت آنها را کم می کند، هزینه های نصب آنها بالاست و تنها در فواصل کوتاه از دقت کافی برخوردار هستند.مرکز تحقیقات و فن آوری این شرکت یک فاصله یاب جدیدمحل خطای خط انتقال را ابداع کرده است که در فواصل طولانی نیز از دقت مناسب برخوردار میباشد.
محل یاب خطای جدید Telescan “  “دارای ویژگی های زیر است :
۱- از پالس های ساعتی سیستم موقعیت یاب جهانی ( GPS) استفاده کرده و با یک روش جدید پردازش شکل موج، فاصله تا محل خطا راتعیین می کند. بدین خاطر وسیله مزبور از دقت بالایی    ( حدود ۱۰۰± متر) برخوردار است.
۲- سیگنال های GPS  نیاز به خطوط ارتباطی سنکرون کننده را از بین برده و به Telescan قابلیت کاربرد در هر خط انتقالی را میدهد.
۳- از سنسورهای نوری به منظور اجتناب از اضافه جریان ها استفاده می کند تا از تأثیر اغتشاشات الکترومغناطیسی بر مقادیر اندازه گیری شده بر امپدانس جلوگیری کند.
۴- دارای حساسیت بالای آشکار سازی است و داده ها را با چنان سرعتی پردازش می کند که یک ایستگاه مادر مرکزی می تواند دو خط انتقال را که هر یک دارای ۵ ترمینال هستند، اداره کند.
۵- حجم کم ( ارتفاع : ۱۶۲ mm و عمق : ۳۰۰ mm ، پهنا :  ۴۳۰ mm ) ، وزن کم ( ۱۰ کیلوگرم) و قیمت ارزان ( حدود نصف قیمت تجهیزاتی که در حال حاضر بکار می روند ) از دیگر خصوصیات این دستگاه می باشد. شرکت توهوکو در حال حاضر Telescanرا در سه خطkv ۲۷۵ کیلو ولت و یک خط kv ۱۵۴ کیلو ولت آزمایش می کند.
۱-    تعیین محل خطا های واقعی
موج صاعقه سه بار موجب ایجاد خطا روی خطوط انتقال شده که شرکت برق توهوکو با وسیله جدید موفق به تعیین محل آن گردیده است دریک مورد خطا به فاصله ۲/۶۵ کیلومتر از     پستNishi- sendai  با خطای ۳۰۰ – متر روی خط اصلی zao پیدا شد. دو خطای دیگر که روی خط  Kariha  درNiiagata  رخ دادند، به فاصله ۷/۲۰ کیلومتر ( با خطای صفر) و ۳/۱۳ کیلومتر (باخطای ۱۰۰ متر) از پست Chuetsu  تعیین شدند. به این ترتیب توانایی Telescan در تعیین دقیق محل خطای خطوط انتقال در عمل به اثبات رسیده است.
۲-    تحلیل دقت با استفاده از اضافه ولتاژ کلید زنی
در روی خط اصلی Mizusawa  که از وسط آن خطی به طرف پست Shin- Kugava منشعب می شود، یک فاصله یاب خطا قرار داده شده است که با استفاده از داده های حاصل از کلید زنی روزانه در پست      Shin- Kugava و از تحلیل دقیق آنها فاصله نقطه انشعاب تا محل دریافت اطلاعات تعیین می شود. انتظار می رفت که تعیین دقیق محل انشعاب بدلیل تغییرات زیاد در دامنه پیک ولتاژ کلید زنی و پیچیده بودن شکل موج آن با مشکلاتی مواجه شود، اما نتایج حاصله از دقت نسبتاً خوبی با تولرانس ۴۰۰ + متر برخوردار بودند . با افزایش دامنه اضافه ولتاژ کلید زنی تا حدود ۴۰ کیلو ولت، دقت اندازه گیری محل یاب نیز افزایش یافته و به حدود ۱۰۰ + می رسد.
جهت افزایش دقت Telescan در آینده، آزمایشهای بیشتری در دست انجام می باشد.

Permanent link to this article: http://peg-co.com/home/%d9%81%d8%a7%d8%b5%d9%84%d9%87-%db%8c%d8%a7%d8%a8-%d8%ac%d8%af%db%8c%d8%af-%d8%ae%d8%b7%d8%a7-%d8%a8%d8%b1%d8%a7%db%8c-%d8%ae%d8%b7%d9%88%d8%b7-%d8%a7%d9%86%d8%aa%d9%82%d8%a7%d9%84-telescan/

مديريت وبسايت بهروز عليخانی

دودکش خورشیدی – راهکاری جدید برای تولید برق از انرژی خورشیدی

enviromission-solar-tower-arizona-power-1

اساساً اگر بخواهید انرژیهای تجدید‌پذیر از کاربرد وسیعی برخوردار شوند باید که تکنولوژی‌های ارایه شده ساده و قابل اعتماد بوده و برای کشورهای کمتر توسعه یافته نیز مشکلات فنی به همراه نداشته باشد و بتوان از منابع محدود مواد خام آنها نیز استفاده کرد. در مرحله بعدی نیز باید به آب زیاد نیاز نداشته باشد. در همینجا باید گفت که تکنولوژی دودکش دارای این شرایط است. بررسیهای اقتصادی نشان داده است که اگر این نیروگاهها در مقیاس بزرگ (بزرگتر یا مساوی ۱۰۰ مگاوات) ساخته شوند، قیمت برق تولیدی آنها قابل مقایسه با برق نیروگاههای متداول است. این موضوع کافی است که بتوان انرژی خورشیدی را در مقیاسهای بزرگ نیز به خدمت گرفت. بر این اساس می‌توان انتظار داشت که دودکشهای خورشیدی بتوانند در زمینه تولید برق برای مناطق پرآفتاب نقش مهمی را ایفا کنند.

باید توجه داشت که تکنولوژی دودکش خورشیدی در واقع از سه عنصر اصلی تشکیل شده است که اولی جمع‌‌کننده هوا و عنصر بعدی برج یا همان دودکش و قسمت آخر نیز توربینهای باد آن است و همه عناصر آن برای قرنها است که بصورت شناخته شده درآمده‌اند و ترکیب آنها نیز برای تولید برق در سال ۱۹۳۱ توسط گونتر مورد بحث قرار گرفته است.

 

 در سال ۸۴-۱۹۸۳ نیز نتایج آزمایشات و بحثهای نمونه‌ای از دودکش خورشیدی که در منطقه مانزانارس در کشور اسپانیا ساخته شده بود، ارایه شد. در سال ۱۹۹۰ شلایش و همکاران در مورد قابل تعمیم بودن نتایج بدست آمده از این نمونه دودکش بحثی را ارایه کردند. در سال ۱۹۹۵ شلایش مجدداً این بحث را مورد بازبینی قرار داد. در ادامه در سال ۱۹۹۷ کریتز طرحی را برای قرار دادن کیسه‌های پر از آب در زیر سقف جمع‌آوری کننده حرارت ارایه کرد تا از این طریق انرژی حرارتی ذخیره‌سازی شود. گانون و همکاران در سال ۲۰۰۰ یک تجزیه و تحلیل برای سیکل ترمودینامیکی ارایه کردند و بعلاوه در سال ۲۰۰۳ نیز مشخصات توربین را مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند. در همین سال روپریت و همکاران نتایج حاصل از محاسبات دینامیک سیالاتی و نیز طراحی توربین برای یک دوربین خورشیدی ۲۰۰ مگاواتی را منتشر ساختند. در سال ۲۰۰۳ دوز سانتوز و همکاران تحلیلهای حرارتی و فنی حاصل از محاسبات حل شده به کمک کامپیوتر را ارایه کردند.
در حال حاضر در استرالیا طرح نیروگاه دودکش خورشیدی با ظرفیت ۲۰۰ مگاوات در مرحله طراحی و اجرا است . باید گفت که استرالیا مکان مناسبی برای این فناوری است چون شدت تابش خورشید در این کشور زیاد است. در ثانی زمینهای صاف و بدون پستی و بلندی در آن زیاد است و دیگر اینکه تقاضا برای برق از رشد بالایی برخوردار است ونهایتاً اینکه دولت این کشور خود را به افزایش استفاده از انرژیهای تجدید‌پذیر ملزم کرده است و از این رو به ۹۵۰۰ گیگاوات ساعت برق در سال از منابع تجدید پذیر جدید نیاز دارد.

اصول کار:
هوا در زیر یک سقف شفاف که تشعشع خورشیدی را عبور می‌دهد، گرم می‌شود. باید توجه داشت که وجود این سقف و زمین زیر آن بعنوان یک کلکتور یا جمع‌کننده خورشیدی عمل می‌کند. در وسط این سقف شفاف یک دودکش یا برج عمودی وجود دارد که هوای زیادی از پایین آن وارد می‌شود. باید محل اتصال سقف شفاف و این برج بصورتی باشد که منفذی نداشته باشد و اصطلاحاً «هوا بند» شده باشد. بر همگان روشن است که هوای گرم چون سبکتر از هوای سرد است به سمت بالای برج حرکت می‌کند. این حرکت باعث ایجاد مکش در پایین برج می‌شود تا هوای گرم بیشتری را به درون بکشد و هوای سرد پیرامونی به زیر سقف شفاف وارد شود. برای اینکه بتوان این فناوری را بصورت ۲۴ ساعته مورد استفاده قرارداد می‌توان از لوله‌ها یا کیسه‌های پرشده از آب در زیر سقف استفاده کرد. این موضوع بسیار ساده انجام می‌شود یعنی در طول روز آب حرارت را جذب کرده وگرم می‌شود و در طول شب این حرارت را آزاد می‌کند. قابل ذکر است که باید این لوله‌ها را فقط برای یکبار با آب پر کرده و به آب اضافی نیازی نیست. بنابراین اساس کار بدین صورت است که تشعشع خورشیدی در این برج باعث ایجاد یک مکش به سمت بالا می‌شود که انرژی حاصل از این مکش توسط چند مرحله توربین تعبیه شده در برج به انرژی مکانیکی تبدیل شده و سپس به برق تبدیل می‌شود.

توان خروجی:
به زبان ساده می‌توان توان خروجی برجهای خورشیدی را بصورت حاصل‌ضرب انرژی خورشیدی ورودی (Qsolar) در راندمان مربوط به جمع‌‌کننده، برج و توربین بیان کرد:
در ادامه سعی می‌شود پارامترهای قابل محاسبه مشخص شوند ودر این راستا باید گفت که Qsolar را می‌توان بصورت حاصلضرب تشعشع افقی (Gh) درمساحت کلکتور (Acoll) نوشت.
در داخل برج جریان گرمایی ناشی از کلکتور به انرژی سینتیک (بصورت کنوکسیون) و انرژی پتانسیل (افت فشار در توربین) تبدیل می‌شود. بنابراین متوجه می‌شویم که اختلاف دانسیته هوا که ناشی از افزایش دما در کلکتور است، بعنوان یک نیروی محرکه عمل می‌کند. هوای سبکتر موجود در برج در قسمت تحتانی و در قسمت فوقانی برج به هوای اطراف متصل است و از این رو باعث ایجاد یک حرکت روبه بالا می‌شود. در یک چنین حالتی یک اختلاف فشار بین قسمت پایین برج (خروجی کلکتور) و محیط اطراف ایجاد می‌شود که فرمول آن بصورت زیر است:
بر این اساس با افزایش ارتفاع برج، ΔPtot افزایش خواهد یافت.
البته این اختلاف فشار را می‌توان (با فرض قابل صرفنظر کردن اتلافهای اصطکاکی) به اختلاف استاتیک و دینامیک تقسیم کرد:
قابل ذکر است که اختلاف فشار استاتیک در توربین افت می‌کند و اختلاف فشار دینامیک بیانگر انرژی سینتیک جریان هوا است.
می‌توان بین توان موجود دراین جریان و اختلاف فشار کل و جریان حجمی هوا وقتی که ΔPs=0، رابطه‌ای نوشت:
راندمان برج را بصورت زیر بیان می‌کنند:
در عمل افت فشار استاتیک ودینامیک ناشی از توربین است. در حالتی که توربین وجود نداشته باشد می‌توان به حداکثر سرعت جریان دست یافت و تمام اختلاف فشار موجود به انرژی سینتیک تبدیل می‌شود:
بر اساس تخمین Boussinesq حداکثر سرعت قابل دسترسی برای جریان جابجایی آزاد بصورت زیر است:
که دراین فرمول ΔT همان افزایش دما بین محیط و خروجی کلکتور (ورودی دودکش) است. معادل زیر بیانگر راندمان برج و پارامترهای موثر در آن است:
بر اساس این نمایش ساده شده در بین پارامترهای دخیل در دودکش خورشیدی، مهمترین عامل در راندمان برج، ارتفاع آن است. مثلاً برای برجی به ارتفاع ۱۰۰۰ متر اختلاف بین محاسبات دقیق و محاسبه تقریبی ارایه شده، قابل صرفنظر کردن است.
با دقت در معادلات (۱)، (۲) و (۳) می‌توان دریافت که توان خروجی یک دودکش خورشیدی متناسب باسطح کلکتور و ارتفاع برج است.
مشخص شد که توان تولید برق یک دودکش خورشیدی متناسب با حجم حاصل از ارتفاع برج و سطح کلکتور است یعنی می‌توان با یک برج بلند و سطح کم و یا یک برج کوتاه با سطح وسیع به یک میزان برق تولید کرد. البته اگر اتلاف اصطکاکی وارد معادلات شود دیگر موضوع فوق صادق نیست. با این وجود تا زمانی که قطر کلکتور بیش از حد زیاد نشود می‌توان از قاعده سرانگشتی فوق استفاده کرد.

کلکتور:
هوای گرم مورد نیاز برای دودکش خورشیدی توسط پدیده گلخانه‌ای در یک محوطه‌ای که با پلاستیک یا شیشه پوشانده شده و حدوداً چند متری از زمین فاصله دارد، ایجاد می‌شود. البته با نزدیک شدن به پایه برج، ارتفاع ناحیه پوشانده شده نیز افزایش می‌یابد تا تغییر مسیر حرکت جریان هوا بصورت عمودی با کمترین اصطکاک انجام پذیرد. این پوشش باعث می‌شود که امواج تشعشع خورشید وارد شده و تشعشعهای با طول موج بالا مجدداً از زمین گرم بازتاب کند. زمین زیر این سقف شیشه‌ای یا پلاستیکی، گرم شده و حرارت خود را به هوایی که از بیرون وارد این ناحیه شده است و به سمت برج حرکت می‌کند، پس می‌دهد.

ذخیره‌سازی:
اگر به یک ظرفیت اضافی برای ذخیره‌سازی حرارت نیاز باشد، می‌توان از لوله‌های سیاه رنگ که با آب پر شده‌اند و بر روی زمین در داخل کلکتور قرار داده شده‌‌اند، بهره جست. این لوله‌ها را باید فقط یکبار با آب پر کرده و دو طرف آنها را بست و بنابراین تبخیر نیز رخ نخواهد داد. حجم آب درون لوله‌ها بنحوی انتخاب می‌شود که بسته به توان خروجی نیروگاه لایه‌ای با ضخامت ۲۰-۵ سانتیمتری تشکیل شود.
در شب زمانی‌که هوای داخل کلکتور شروع به سرد شدن می‌کند، آب داخل لوله‌ها نیز حرارت ذخیره شده در طول روز را آزاد می‌کند. ذخیره حرارت به کمک آب بسیار موثرتر از ذخیره در خاک به تنهایی است چون همانطور که می‌دانید انتقال حرارت بین لوله و آب بسیار بیشتر از انتقال حرارت بین سطح خاک و لایه‌های زیرین است و این از آن بابت است که ظرفیت حرارتی آب پنج برابر ظرفیت حرارتی خاک است.

برج:
برج به خودی خودنقش موتور حرارتی نیروگاه را بازی می‌کند و همانند یک لوله تحت فشار است که به دلیل دارا بودن نسبت مناسب سطح به حجم از اتلاف اصطکاکی کمی برخوردار است. در این برج سرعت مکش به سمت بالای هوا تقریباً متناسب با افزایش دمای هوا (ΔT) در کلکتور و ارتفاع برج است. در یک دودکش خورشیدی چند مگاواتی، کلکتور باعث می‌شود که دمای هوا بین ۳۵-۳۰ درجه سانتیگراد افزایش یابد و این به معنی سرعتی معادل m/sec15 است که باعث حرکت شتابدار هوا نخواهد شد و بنابراین برای انجام عملیات تعمیر و نگهداری می‌توان براحتی وارد آن شد و ریسک سرعت بالای هوا وجود ندارد.

توربین‌ها:
با بکارگیری توربینها، انرژی موجود در جریان هوا به انرژی مکانیکی دورانی تبدیل می‌شود. توربینهای موجود در دودکش خورشیدی شبیه توربینهای بادی نیستند و بیشتر شبیه توربینهای نیروگاههای برقابی هستند که با استفاده از توربینهای محفظه‌دار، فشار استاتیک را به انرژی دورانی تبدیل می‌کنند. سرعت هوا در قبل و بعد از توربین تقریباً یکسان است.. توان قابل حصول در این سیستم متناسب با حاصلضرب جریان حجم هوا در واحد زمان و اختلاف فشار در توربین است. از نقطه نظر بهره‌وری بیشتر از انرژی، هدف سیستم کنترل توربین بحداکثر رساندن این حاصلضرب در تمام شرایط عملیاتی است.

مدل آزمایشی:
برای ساخت یک مدل ازمایشی، تحقیقات تئوریک مفصلی انجام شده که آزمایشات تونل باد وسیعی را بهمراه داشت و نهایتاً در سال ۱۹۸۱ منجر به ساخت واحدی با توان تولید ۵۰ کیلووات برق در منطقه مانزانارس (Manzanares) در ۱۵۰ کیلومتری جنوب مادرید در کشور اسپانیا شد و این واحد از کمک مالی وزارت تحقیق و فناوری آلمان برخوردار بود.
هدف از این طرح تحقیقاتی، تطبیق، اندازه‌گیری محلی، مقایسه پارامترهای تئوریک و عملی و بررسی تاثیر اجزاء مختلف دودکش خورشیدی بر راندمان و نیز توان تولیدی این فناوری تحت شرایط واقعی و نیز شرایط خاص آب و هوایی بود.
پوشش سقف قسمت کلکتور نه تنها باید شفاف یا حداقل نیمه شفاف باشد بلکه باید محکم بوده و از قیمت قابل قبولی برخوردار باشد. برای این پوشش نوعی از ورقه‌های پلاستیکی و نیز شیشه‌ مورد توجه قرار گرفتند تا مشخص شود در درازمدت کدامیک از آنها بهتر بوده و صرفه اقتصادی دارد. باید توجه داشت که شیشه می‌تواند سالیان سال در مقابل طوفان و باد مقاومت کرده وآسیب نبیند و در مقابل بارانهای فصلی نیز نوعی خاصیت خود تمیز کنندگی بروز می‌دهد.
در عوض لایه‌های پلاستیکی را باید درون یک قاب قرار داد و وسط آنها نیز اصطلاحاً به سمت زمین شکم می‌دهد. هرچند هزینه اولیه سرمایه‌گذاری ورقه‌های پلاستیکی کمتر است ولی در مانزانارس با گذشت زمان این لایه‌ها شکننده شدند و آسیب دیدند. البته با پیشرفت در ساخت لایه‌های مقاوم در برابر دما و اشعه ماوراء بنفش می‌توان به استفاده از پلاستیکها نیز امیداور بود.
مدل ساخته شده در اسپانیا در سال ۱۹۸۲ تکمیل گشت و هدف اصلی از ساخت آن نیز گردآوری اطلاعات بود. بین اواسط ۱۹۸۶ تا اوایل ۱۹۸۹ این واحد بطور مرتب هر روز مورد استفاده قرار گرفت و برق تولیدی آن نیز به شبکه برق سراسری متصل شد. طی این دوره ۳۲ ماهه این واحد بصورت کاملاً اتوماتیک راهبری شد. در سال ۱۹۸۷ در این منطقه حدود ۳۰۶۷ ساعت با شدت تابش w/m2 150 وجود داشته است.
یکی از مطالب قابل توجه در راهبری این مدل آزمایشی آن بود که اسپانیایی‌ها در زیر قسمت کلکتور اقدام به کشاورزی کردند تا این امکان را نیز در طرح خود مورد بررسی قرار دهند و اصطلاحاً از زمین بصورت بهینه استفاده کنند. نتیجه این قسمت از تحقیق آن بود که توانستند گیاه مورد نظر خود را پرورش دهند و تاثیر آن را بر رطوبت هوای زیر سقف و دیگر پارامترهای مربوطه مورد ارزیابی قرار دهند.
تمامی نتایج بدست آمده بیانگر آن بوده است که این فناوری از قابلیت کافی جهت استفاده در مقیاسهای بزرگتر را دارا است. بر پایه این نتایج یک سری تحقیقات توسط موسسات و دانشگاههای مختلف انجام شد تا وضعیت آن را شبیه سازی و مدلسازی کند تا بتوان نتایج این سیستم در مقیاس بزرگتر را پیشگویی کرده و قابل بررسی کرد.

تحولات آینده:
همانطور که در ابتدای مقاله اشاره شد در آینده نزدیک قرار است یک نیروگاه دودکش خورشیدی با ظرفیت ۲۰۰ مگاوات در استرالیا ساخته شود که ارتفاع برج آن ۱۰۰۰ متر خواهد بود. بر اساس اطلاعات بدست آمده کشور آفریقای جنوبی نیز در نظر دارد با کمک سازمانهای بین‌المللی و نیز نهادهای سازمان ملل متحد یک نیروگاه با برجی به ارتفاع ۱۵۰۰ متر احداث کند تا از آن برای رفع کمبود برق خود استفاده کند. در این ارتباط باید متذکر شد که دولت هند نیز برای اجرای این طرح در ایالت گجرات اعلام آمادگی کرده است.
هر چند در ابتدا ساخت برجهای مرتفع کاری سخت بنظر می‌رسد ولی نباید از نظر دور ساخت که برج مرتفع شهر تورنتو کانادا در حال حاضر دارای ۶۰۰ متر ارتفاع است و ژاپنیها در نظر دارند آسمانخراشهایی با ارتفاع ۲۰۰۰ متر در مناطقی بسازند که امکان زمین لرزه آنها نیز زیاد است و نهایتاً آنکه ساخت برج میلاد در کشورمان ایران نیز تاییدی بر این مدعاست که امروزه ساخت یک چنین سازه‌هایی دور از دسترسی نیست و ضمناً ما در ساخت سازه‌ سدهای آبی نشان داده‌ایم که براحتی می‌توانیم سازه‌های عظیم بتنی را برپا سازیم.
جهت اطلاع بیشتر در جدول ۲ اندازه‌های مختلف فناوری دودکش خورشیدی برای ظرفیتهای مختلف تولید برق ذکر شده است.
نباید از نظر دور داشت که با افزایش قیمت سوختهای فسیلی معادلات به نفع فناوریهای مرتبط با انرژیهای تجدید‌پذیر تغییر خواهد کرد. در ثانی در کشورهایی که دستمزد نیروی کار پایین است، هزینه تولید برق با این روش کاهش خواهد یافت چون تقریباً نیمی از هزینه ساخت یک چنین نیروگاهی مربوط به هزینه ساخت کلکتور می‌شود که با کارگران ارزان و نسبتاً غیرماهر می‌توان براحتی آن را ساخت.

نتیجه‌گیری:
با توجه به اجرایی شدن معاهده زیست‌محیطی کیوتو پس از پیوستن روسیه و عضویت ایران در این معاهده، بنظر می‌رسد که باید به دنبال راههایی جهت کاستن از میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای بود.
یکی از بهترین روشها جهت حصول به این هدف، استفاده از انرژیهای تجدید‌پذیر است و در این راستا برای کشورهای در حال توسعه میتوان فناوری «دودکش خورشیدی» را معرفی کرد. این معرفی از آن جهت است که قسمت عمده کار با نیروی نسبتاً غیرماهر قابل انجام است و این سیستم قادر است بدون نیاز به تعمیر و نگهداری خاص برای مدت مدیدی برق تولید کند و مناسب برای کشورهایی است که میزان تابش خورشید در آنها زیاد است. بعلاوه نباید رشد بالای تقاضا برای برق در کشوری مانند ایران را نیز از یاد برد.
در ضمن می‌توان اینگونه طرحها را با استفاده از اعتبارات تعیین شده در معاهده کیوتو که اصطلاحاً CDM
(Clean Development Mechanism)
خوانده می‌شوند و حتی اعتبارات دیگر سازمانهای بین‌المللی پیگیری کرد چون بسیاری از سازمانها و کشورها حاضرند جهت استفاده از نتایج و نیز توسعه اینگونه فناوریها،‌کمکهایی را به کشورهای داوطلب اعطا کنند.

Permanent link to this article: http://peg-co.com/home/%d8%af%d9%88%d8%af%da%a9%d8%b4-%d8%ae%d9%88%d8%b1%d8%b4%db%8c%d8%af%db%8c-%d8%b1%d8%a7%d9%87%da%a9%d8%a7%d8%b1%db%8c-%d8%ac%d8%af%db%8c%d8%af-%d8%a8%d8%b1%d8%a7%db%8c-%d8%aa%d9%88%d9%84%db%8c%d8%af/