به همان اندازه که سلولهای اندام یک موجود زنده به خون نیاز دارد اندام جوامع صنعتی نیز محتاج جریان الکتریکی می باشد. زندگی امروز دیگر بدون شبکه وسیع انرژی الکتریکی که با انشعابات زیاد مجتمعهای بزرگ و کوچک صنعتی و مسکونی را تغذیه می نمایند قابل تصور نیست. انرژی الکتریکی در مقایسه با سایر انرژی ها از محاسن ویژه ای برخوردار است. به عنوان نمونه می توان خصوصیات زیر را نام برد:
1- هیچ گونه محدودیتی از نظر مقدار در انتقال و توزیع این انرژی وجود ندارد.
2- عمل انتقال این انرژی برای فواصل زیاد به سهولت امکان پذیر است.
3- تلفات این انرژی در طول خطوط انتقال و توزیع کم و دارای راندمان نسبتاً بالایی است.
4- کنترل و تبدیل و تغییر این انرژی به سایر این انرژی ها به آسانی انجام پذیر است.
به طور کلی هر سیستم انرژی الکتریکی دارای سه قسمت اصلی می باشد:
1- مرکز تولید نیروگاه 2- خطوط انتقال نیرو 3- شبکه های توزیع نیرو
معمولاً نیروگاهها با توجه به جوانب ایمنی و اقتصادی و به خصوص با توجه به نوعشان (آبی، بخاری و گازی). درمسافتی دور از مصرف کنندگان ساخته می شود. وظیفه خطوط انتقال نیرو با تجهیزات مختلف مربوطه، این است که انرژی تولید شده را به شبکه های توزیع منتقل نمایند.
عمل انتقال نیروهای برق با فشار الکتریکی کم امکان پذیر نیست بلکه جهت انتقال از فشار الکتریکی زیاد استفاده می شود، که بعداً در محل نزدیکی مصرف به فشار الکتریکی کم تبدیل شده و توزیع خواهد شد. اگرچه جهت مصرف کنندگان عمده نیز امکان تغذیه با فشار کم وجود دارد ولی در این گونه موارد بهتر است که مستقیماً انشعاب فشار قوی داد.
خلاصه اینکه در هر مجتمع بزرگ صنعتی و یا در هر شهری حداقل یک شبکه فشار قوی بایستی وجود داشته باشد تا در نقاط مختلف شبکه های فشار ضعیف را تقویت کنند و انتخاب این فشار تابع بزرگی محل و بار شبکه خواهد بود. برای این که بتوان سیستم های مختلف انتقال و توزیع نیروی برق را به یکدیگر مرتبط نمود از فشارهای استاندارد شده زیر استفاده می شود:
| v(230-400) | kv(11-20-33) | kv(63-132) | kv(230-400) |
| فشار ضعیف | فشار متوسط | فشار قوی | فشار خیلی قوی |
در ایران جهت استفاده تغذیه مصرف کنندگان عموماً از جریان متناوب فشار ضعیف (v220/v380) استفاده می شود. همچنین جهت استفاد تغذیه پستهای فشار ضعیف (380) ولتی و فشار متوسط kv20 جهت تغذیه پستهای فشار متوسط از فشار قوی 63 کیلو ولت استفاده می شود.
نقش شبکه توزیع (فشار ضعیف و فشار متوسط) یک شهر را چه از نظر حجم و چه از نظر وسعت و چه از نظر ارزش و اهمیت می توان به مویرگهای بدن تشبیه نمود که به مزین و مهتدین فطینو یعنی تغذیه مصرف کنندگان را عهده دار می باشند.
حال برای درک بهتر از مطلب سیستم توزیع نیروی برق و تقسیمات آن به شرح سیستم برق می پردازیم.
قسمتی که تحت عنوان توزیع مورد استفاده در صنعت برق می باشد یعنی از پست تغذیه تا وسایل اندازه گیری واقع در محل مصرف کننده می تواند به دو بخش فرعی تقسیم شود:
1- توزیع اولیه: که در آن بار به ولتاژی بالاتر از ولتاژ مصرف برده شود و از پست توزیع به محلی که در آن ولتاژ به میزان ولتاژ مصرف کننده پایین می آید تا مشترک انرژی مورد نیاز خود را مصرف نماید.
2- توزیع ثانویه: که شامل قسمتی از سیستم است که دارای ولتاژ مصرف کننده بوده و به لوازم اندازه گیری مصرف کننده ها منتهی می شود. سیستم های توزیع اولیه شامل سه نوع اساسی هستند.
1- سیستم شعاعی، شامل سیستم های دو گانه و تبدیل
2- سیستم حلقوی، شامل حلقوی باز و حلقوی بسته
3- سیستم شبکه ای (غربالی)
1- سیستم شعاعی: سیستم شعاعی ساده ترین و یکی از عمومی ترین نوع مورد استفاده است و شامل تغذیه کننده ها و مدارهای شعاعی مجزا بوده که از پست یا منبع منشعب می شود. معمولاً هر فیدر سطح معینی را تغذیه می کند. فیدر شامل قسمت اصلی یا تنه فاشدی است که با ترانس توزیع مرتبط است و از آن جا انشعابات اصلی یا فرعی خارج می شود که در شکل (2) نشان داده شده است.
معمولاً انشعابات فرعی از طریق فیوز به مدارهای فشار متوسط اصلی متصل می‌شود، به طوری که یک اتصالی در انشعابات فرعی، نمی تواند باعث قطع برق در سرتاسر تغذیه کننده باشد. اگر فیوز از رفع اتصالی خط عاجز بماند یا اتصالی در تغذیه کننده اصلی توسعه یابد کلید قدرت درست یا منبع باز خواهد شد و سرتاسر تغذیه کننده را بی برق خواهد کرد. برای پایین نگه داشتن وسعت و مدت قطعی برق تجهیزاتی برای جدا کردن تغذیه کننده در نظر گرفته می شود، به طوری که قسمت‌های سالم هرچه سریع تر دوباره برق دار شود. برای به حداکثر رساندن سرعت برق‌دار کردن مجدد، در هنگام طراحی و ساخت از ارتباط اضطراری به تغذیه کننده های مجاور استفاده می شود.
بنابراین هر قسمتی از تغذیه کننده که مشکلی نداشته باشد، می تواند به تغذیه کننده‌های مجاوز متصل شود. در بیشتر حالات، غیر همزمانی بارها بین تغذیه کننده‌های مجاور به اندازه کافی موجود بوده تا نیازی به نصب ظرفیت اضافی برای مواقع اضطراری نباشد. قطع طولانی برق بیمارستان ها، تاسیسات نظامی و دیگر مصرف کننه های حساس قابل تحمل نمی باشد.
در چنین شرایطی فیدر دوم (اضافی) پیش بینی می شود که گاهی در مسیر جداگانه‌ای قرار می گیرد تا از منبع دیگری تغذیه شود. اتصال از تغذیه کننده عادی به تغذیه کننده جایگزین به وسیله قطع و وصل کننده تبدیلی انجام می گیرد و امکان دارد به صورت دستی یا خودکار عمل نماید. در حالات دو دستگاه کلید قدرت مجزا نصب می شوند تا در هر فیدر یک کلید قدرت با اتصالات الکتریکی به منظور جلوگیری از اتصال اشتباه فیدر سالم به معیوب استفاده شود. شکل (3)
2- سیستم حلقوی: راه دیگری که طول مدت قطعی برق را محدود می سازد، استفاده از تغذیه کننده هایی است که به صورت حلقوی طراحی شده و امکان تغذیه از دو سوار برای مصرف کننده های بحرانی (حساس) فراهم می سازد. در این جا اگر تغذیه از یکسو دچار مشکل شود، تمام بار تغذیه کننده از سوی دیگر جریان می‌گیرد. به شرطی که ظرفیت ذخیره کافی در تغذیه کننده در نظر گرفته شود. این نوع سیستم امکان دارد در حالت عادی به صورت حلقوی باز یا حلقوی بسته عمل کند.
حلقوی باز: در سیستم حلقوی باز، بخش های متعدد تغذیه کننده از طریق وسایل جدا کننده (فیدر، کلید و غیره) به همدیگر متصل شده و بارها هم به بخش‌های فوق متصل شده اند و هر دو نفر تغذیه کننده به منبع تغذیه متصل شده است. در یک نقطه از پیش تعیین شده ای از فیدر، وسیله جدا کننده به صورت باز نصب می گردد.
اساساً سیستم حلقوی باز از دو فیدر تشکیل می شود. که انتهای آنها به وسیله جدا کننده ای مانند فیوز، کلید یا کلید قدرت به هم مرتبط شده اند. به هنگام وقوع اتصالی، بخشی از مدار فشار متوسط که اتصالی در آن رخ داده است از دو طرف قطع می‌شود و سرویس دهی به قسمت سالم به این صورت انجام می شود که ابتدا حلقه در نقطه‌ای که در حالت عادی باز گذاشته شده است، بسته می شود و سپس کلید قدرت در پست دیگر وصل می شود.
شکل (4). چنین حلقه هایی در حالت عادی پست نمی شوند، وقتی اتصالی باعث باز شدن قطع کننده ها در دو طرف شوند سرتاسر تغذیه کننده بی برق شده و معلوم نمی‌شود که اتصالی کجا رخ داده است. وسایل جدا کننده بین بخش ها نسبتاً ارزان هستند.
حلقوی بسته: در جایی که درجه بالاتری از قابلیت اطمینان مورد نظر است، فیدر به صورت حلقوی بسته مورد بهره برداری قرار می گیرد. در این جا معمولاً وسایل جدا کننده کلیدهای قدرت بسیار گران قیمت هستند. قطع کننده ها بوسیله رله هایی تحریک می‌شوند تا فقط برای باز کردن کلیدهای قدرت واقع در دو طرف قسمت معیوب عمل نمایند، بقیه قسمت تغذیه کننده سرتاسری برق دار باقی می ماند. در بیشتر نمونه ها، فعالیت مناسب رله فقط به وسیله سیم های راهنما (پیلوت) صورت می گیرد که از کلید قدرتی به کلید قدرت دیگر کشیده می شود که نصب و نگهداری آن پرهزینه می‌باشد. در برخی نمونه ها، این سیم های راهنما از طریق اجاره خطوط تلفن صورت می گیرد. شکل (5)
همانگونه که در شکل پیداست با کلید شماره 2 و فشار دادن آن باطری دستگاه را آزمایش می کنند که اگر روی خط مشخص شده در روی نشانگر فرکانس قرار گیرد نشان دهنده داشتن باطری لازم برای انجام کار است و با کلید شماره 1 دستگاه روشن می شود.
یکی از مهمترین مسائلی که در عیب‌یابی مطرح است بحث اتصال کابل می‌باشد. زمانی اتصالی رخ می دهد که هادی با سیم سربی زمین شده در تماس باشد در اصطلاح عیب‌یابی به این نوع عیب اتصالی کابل با زمین می گویند و همانطور که در مقدمه ذکر شد از مهمترین عوامل ایجاد اتصالی در کابلها رطوبت- کلنگ خوردگی- ضربات مکانیکی- نفوذ آب در کابل یا مفاصل- پوسیدگی کابل- استفاده نکردن از کابل به مدت طولانی می باشد. عملیات پیدا کردن اتصالی در کابل به ترتیب شماره عبارتند از:
و همانطور که در شکل پیداست تا استفاده از دستگاه تخلیه را «عملیات مقدماتی» و بعد از آن را «عملیات نهائی» گویند اولین مرحله تست کابل توسط دستگاه تستر می‌باشد که نتایج آن عبارتند از:
1) کابل سالم
2) کابل اتصالیک
الف- اتصالی یک فاز با زمین
ب- اتصالی دو فاز با زمین
ج- اتصالی سه فاز با زمین
در اتصالی احتمال اتصال دو فاز با یکدیگر و یا سه فاز با یکدیگر بسیار کم است زیرا هر فاز دارای لایه سربی و عایقهای پی وی سی در اطراف خود هست و نیز معمولاً روی سطح کابل به علت کلنگ خوردگی یا عدم کیفیت کابل صدمه می بیند و نیز تمایل حرکت الکترون بیشتر به طرف زمین است تا به طرف از مقابل بنابراین معمولاً اتصالی بین فازها و لایه سربی زمین شده ایجاد می شود.
همانطور که می دانید پست 63 کیلوولت چندین فیدر خروجی دارد بر روی هر فیدر چندین پست قرار می گیرد (شکل زیر).
که بین هر پست سکسیونر قرار دارد که برای تشخیص عیب کافی است که از یک قسمت تا قسمت دیگر یا از یک پست تا پست دیگر(بین دو سکسیونر) یک سکسیونر را قطع می کنند مثلاً در شکل زیر بعد از قطع سکسیونر هر دو طرف B,A را تست می کنند تا ببینند که در کدام طرف فالت مورد نظر ایجاد شده
خطوط بین دو پست همواره 20 کیلوولت است است (منظور از 20 کیلوولت ولتاژ بین دو فاز است) در پستهای 63 کیلوولت معمولاً اگر فالتی روی خط پیش بیاید رله‌های روی دیزنگتورها فرمان قطع سه فاز را به مدار می دهد اما در پستهای 20 کیلوولت در صورت بروز حادثه خود دیزنگتور عمل کرده و فازها را قطع می کند چگونگی ورود خط 20 کیلوولت و خروجی آن به صورت 380 ولت در پستهای (ولت 380/20 کیلوولت) را در قسمت مربوطه توضیح خواهیم داد.
در بعضی نقاط ممکن است پیمان کاران بخواهند که کابل دیگری را در مسیر قرار دهند و یا کابل مورد نظری را تغییر مسیر دهند بنابراین احتیاج به محل دقیق کابل قبلی دارند معمولاً در نقشه اداره برق کلیه کابلها و مسیر آنها مشخص می باشد در عمل و در گذرگاهها و پیاده روها محل دقق آن ذکر نشده بنابراین احتیاج به پیدا کردن محل دقیق کابل خوابانده شده دارد که این امر به واحد عیب‌یابی مربوط می شود.
برای مسیریابی در اکیپ عیب‌یابی از دستگاه فرستنده فرکانس صوتی استفاده می‌شود که همانطور که مفصلاً در فصول قبل توضیح داده شد باید این دستگاه را مچ کرد معمولاً رنج دستگاه فرکانس صوتی را روی 12 کیلوهرتز قرار می دهند. برای مسیریابی ابتدا کابل رابط را از درون ماشین به داخل پست و به یکی از فازهای کابل بی‌برق مورد نظر متصل می کنیم سپس همان فاز را با یک دو راهی به سیم زمین تابلو متصل می کنیم لازم به ذکر است که برق داخل اتومبیل برای راه اندازی دستگاههای داخل آن را از درون پست می گیرد سپس با دستگاه فرستنده فرکانس صوتی فرکانس مورد نظر را درون کابل اعمال می کنیم سپس با گوشی فرکانس یاب مسیر کابل را می‌توان گوش کرد به همان صورت که در بخش توضیح دستگاه فرکانس یاب ذکر شد. در مواقعی مسیر کابل معین می شود پس از حفاری توسط پیمانکار یا اکیپ مفصل بند ممکن است دو یا سه رشته کابل از محل عبور کرده باشد که در اینجا احتیاج به تعیین کابل توسط اکیپ عیب‌یاب می باشد.