شبکه های توزیع انرژی الکتریکی

صفحه 1:
بسم الله الرحمن الرحيم انواع سيستم هاى توزيع و طبقه هاى مربوط به آن نام درس: شبکه های توزیع انرژی الکتریکی تهیه کنندگان: استادمربوطه: 

صفحه 2:
فصل ‎:١‏ مقدمه تعریف توزیع انرزى الكتريكى اهميت أن در سيستم قدرت تفاوت بين انتقال و توزيع فصل ۲: اجزای اصلی سیستم توزیع ‎(Distribution Substations) e558 cacuy‏ خطوط فشار متوسط و فشار ضعیف ترانسفورماتورها تابلوها و کلیدها فصل ۳: طبقه‌بندی سیستم‌های توزیع از نظر ماهیت عرضه (۸ ,06) از نظر ولتاژ ‎(MV, LV)‏ از نظر نوح شبکه (شعاعی؛ حلقه‌ای» شبکه‌ای) از نظر نوح تغنیه (تکفازه سعفاز) 

صفحه 3:
فصل ۴: طراحی و پیکربندی شبکه‌های توزیع ملاحظات طراحی انتخاب مسیر کابل/خط تحلیل بار و پخش بار فصل ۵: تجهیزات حفاظتی در شبکه‌های توزیع فیوزها رله‌ها سکسیونر و کلید قدرت فصل ۶: تکنولوژی‌های نوین شبکه‌های هوشمند (6۲105 5۳88۲6) (Demand Side Management) ‏مدیریت مصرف انرژی‎ استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر در سیستم‌های توزیع فصل ۷: مشکلات و چالش‌ها تلفات انرژی (Power Quality) o) 4 ‏كيفيت‎ قابلیت اطمینان و پایداری 

صفحه 4:
فصل اول: مقدمه‌ای بر توزیع انرژی الکتریکی توزيع انتقال تولید MEME Ba (۱ 2 5 11 ا Ta 0 مقدمه توزیع انرژی الکتریکی یکی از اساسی‌ترین زیرساخت‌های هر کشور است که نقش حیاتی در تأمین انرژی مورد نیاز بخش‌های خانگی؛ تجاری و صنعتی ایفا مىكند. بس از توليد برق در نيروكاءهاء انرژی الکتریکی از طریق شبکه‌های نتقال به مناطق مختلف کشور منتقل شده و سپس وارد مرحله توزیع می‌شود. مرحله توزیم» آخرین حلقه از زنجیره سیستم قدرت است که انرژی را به مصرف‌کنندگان نهایی تحویل می‌دهد. 0 تعریف سیستم توزیع انرژی الکتریکی سیستم توزیع انرژی الکتریکی شامل مجموعه‌ای از تجهیزات, خطوط ترانسفورماتورها و تابلوهای کنترل و حفاظت است که وظیفه آن کاهش سطح ولتاز انتقال به سطح مناسب برای مصرف نهایی و رساندن انرژی به نقاط مصرف با کمترین افت ولتاژ و تلفات توان ممکن می‌باشد. 

صفحه 5:
0 جایگاه سیستم توزیع در ساختار شبکه قدرت شبکه قدرت به‌طور کلی به سه بخش اصلی تقسیم می‌شود: توليد برق: توليد انرژی الکتریکی در نیروگاه‌ها (حرارتی» آبی خورشیدی 26 انتقال برق: انتقال انرزى با ولتازهاى بالا (مثلاً 4000 يا 00©© كيلوولت) بين مناطق توزیع برق: رساندن انرزى به مصرفكنندكان نهايى از طريق ولتازهاى متوسط و پایین در واقع؛ اگرچه توزیع انرژی از نظر فنی ساده‌تر از انتقال یا تولید به نظر می‌رسد؛ اما به دلیل گستردگی جغرافیایی؛ تنوع بارها و نياز ب بالاء يكى از بيجيدترين بخشها از نظر بهرهبرداری؛ طراحی و نگهداری است. 0 اهمیت سیستم توزیع در زندگی روزمره و اقتصاد از ‎6٩۰‏ از اختلالات برقی در شبکه‌های توزیع رخ می‌دهن» بنابراین بهبود عملکرد و توسعه اين شبکه‌ها نقش مهمی در افزایش رضایت مشترکین؛ کاهش تلفات و بهرموری اقتصادی دارد. توسعه سیستم‌های توزیع هوشمند نیز امروزه یکی از راهکارهای کلیدی برای بهینه‌سازی مصرف و یکپارچه‌سازی منابع انرژی تجد؛ محسوب می‌شود. 

صفحه 6:
44 هدف این مقاله در اين مقاله» ابتدا به بررسی ساختار و اجزای سیستم توزیع پرداخته شده؛ سپس طبقه‌بندی‌ها و روش‌های طراحی آن بررسی می‌شود. در ادامه نیز به چالش‌هاء تجهيزات حفاظتى و فناورىهاى نوين مورد استفاده در سيستمهاى پرداخته خواهد شد تا درک کاملی از نحوه عملكرد و بهبود اين بخش مهم از شبکه قدرت ارائه شود. 

صفحه 7:
ژی الکتریکی فصل دوم: اجزای اصلی سیستم توزیع اذ ۲۰۱ برای درک بهتر عملکرد و طراحی شبکه‌های توزیع انرژی؛ آشنایی با اجزای اصلی تشکیل‌دهنده این سیستم الزامی است. هر یک از این اجزا نقش ویژه‌ای در انتقال انرژی از سطح ولتاژ متوسط به پیین و رساندن آن به مصرف‌کننده نهایی دارند. در این فصل, اجزای مهم سیه زیع معرفی و وظایف هر کدام به‌طور مختصر توضیح داده می‌شوند. (Distribution Substations) e355 ‏يستهاى‎ © پست‌های توزیع محل‌هایی هستند که در آن‌ها ولتاژ انتقال (مثلاً 05 يا 49 كيلوولت) به ولتاز متوسط (مثلاً 00 یا 00 کیلوولت) تبدیل می‌شود. ان پست‌ها شامل ترانسفورماتورهای قدرت» تجهیزات کلیدزنی؛ حفاظت. کنترل و اندازه‌گیری هستند. خروجی پست‌های توزیع؛ خطوط فشار متوسطی هستند که به سمت مصرف‌کننده‌ها یا پست‌های محلی دیگر کشیده می‌شوند. copes Bip has Seah casita Baa ‏رنه اه‎ i So ۳ ‏مصرفکنده نویه‎ ‏فده تال ...تسوا‎ 1 Syslog) ‏اش ممرفكته ال‎ con. افزإينده 

صفحه 8:
مج خطوط فشار متوسط (۱۱665 ۲۷) خطوط فشار متوسط انرژی الکتریکی را از پست توزیع به ترانسفورماتورهای محلى يا تابلوهاى توزيع در نزديكى مصرفكنندهها منتقل می‌کنند. این خطوط ممكن است به صورت هوايى يا زمينى (كابلى) اجرا شوند و ولتاز آنها معمولاً بين 0) تا ©© كيلوولت است. <6-© ترانسفورماتورهاى توزيع ترانسفورماتورهاى توزيع انرزى الكتريكى را از سطح ولتاز متوسط (مثلاً ‎(Cay LS OO‏ به سطح ولتاز يايين (مثلاً (0(0*) ولت) كاهش مىدهند تا براى استفاده مصرف كنندكان خانكى و تجارى مناسب شود. اين ترانسفورماتورها معمولاً روی پایه‌های بتنی یا در پست‌های زمینی نصب می‌شوند. 

صفحه 9:
©-© خطوط فشار ضعیف ‎(LV Lines)‏ این خطوط انرژی را با ولتاژ پایین (مانند 6۳000/960 ولت) از ترانسفورماتورهای توزیع به مصرف‌کنندگان تحویل می‌دهند. در مناطق شهری معمولاً از کابل‌های زمینی و در مناطق روستایی از شبکه‌های هوایی استفاده می‌شود. خطوط فشار ضعیف معمولاً تا نزدیک‌ترین تابلوهای انشعاب کشیده می‌شوند. ۴ 2 ِ 0 و عد متسد عبدسرتيه | | عبدمريديى | ‎os‏ ‏©-© تابلوها و تجهيزات كليدزنى تابلوهاى فشار متوسط و ضعيف حاوى تجهيزات قطع و وصلء حفاظت؛ كنترل و اندازمكيرى هستند. اين تابلوها در بستهاى زمينى؛ ساختمانها يا در كنار ترانسفورماتورها نصب مىشوند. تجهيزات كليدزنى شامل كليدهاى قطع بارء دزنكتورهاء سكسيونرها و فيوزها هستند. 

صفحه 10:
تجهيزات حفاظتى و كنترلى : دیدگی تجهیزات و افزايش ايمنى شبكه؛ استفاده از تجهیزات حفاظتی مانند رله‌هاء فيوزهاء سيستمهاى زمينكردن و ارتينك الزامى است. اين تجهيزات باعث شناسايى سريع خطاها (مثل اتصال كوتاه یا ©-© نتيجمكيرى اين سيستم توزیع انرژی از اجزای مختلفی تشکیل شده است كه هركدام نقش مهمى در انتال» تبدیل و توزیع مطمنن و ایمن انرژی دارند. طراحی مناسب, توان و نگهداری صحیح و ارتقاء اين تجهیزات می‌تواند تأثیر مستقیم بر کی پایداری شبکه داشته باشد. 

صفحه 11:
فصل ۳: طبقه‌ندی سیستم‌های توزیع سیستم‌های توزیع انرژی الکتریکی بسته به شرایط طراحی؛ نیاز بار» محیط جغرافیایی و نوع مصرف‌کنندگان به دسته‌های مختلفی می‌شوند. این طبقه‌بندی‌ها از نظرماهیت عرضه ولتاژ؛ ساختار شبکه و نوع تغنیه صورت می‌گیرد. ۲-۰: طبقه بندی از نظر ماهیت عرضه در حالت کلی به زبان ساده دو نوع برق وجود دارد برق ۵6 و برق 96 با توجه به نوع برق مورد استفاده سیستم های توزیع به دو نوع سیستم توزیع و سیستم توزیع :)2] تقسیم میشوند. بار به برق 800 نياز دارد. بنابراين توان الكتريكى به صورت برق متناوب توليد انتقال و توزيع ميشود زيرا ولتاز © را ميتوان به راحتى با كمك ترانسفورماتور بالا و يايين برد. با توجه به سطح ولتاژ سیستم توزیع ۸67 بیشتر به دو نوع طبقه بندى ميشود: 

صفحه 12:
سیستم توزیع اولیه سطح ولتاژ یک سیستم توزیع اولیه بالاتر از سطح ولتاژ بار است. در اکثر موارد سیستم توزیع اولیه از یک سیستم سه سیمه سه فاز بهره میبرد و سطح ولتاژ آن در محدوده 0.0 کیلوولت 0.0 کیلوولت و 40 کیلوولت است. سیستم توزیع اولیه برق مصرف کنندگان بزرگ مانند صنایع یا مجتمع های تجاری بزرگ و غیره را تامین میکند. اندازه ولتاژ در سطح بهره برد توسط یک ترانسفورماتور کاهنده کاهش مییابد این ترانسفورماتور در نزدیکی محل مصرف کننده قرار میگیر؛ آرایش معمولی یک سیستم توزیع اولیه در شکل زیر نشان داد 

صفحه 13:
سیستم توزیع در یک سیستم توزیع ثانویه توان در سطح بهره برداری توزیع میشود. سیستم توزیع اولیه به یک ترانسفورماتور ختم کیلوولت به ۴۰۰ ولت به کار ميرود و اين توان مستقيماً بين مصرف كنندكان كوجك توزيع ميشود. در اغلب موارده سیم پیج اولیه این ترانسقورماتور دارای اتصال مثلث و سیم بيج ثانويه داراى اتصال است تا ترمینال زمین نیز در نظر گرفته شود. بنابراين سيستم توزيع ثانويه از سيستم جهار سيمه سه فاز تشكيل شده است. اين سيستم يك منبع تغذيه تك فاز را با داشتن هر فاز با يك ترمينال خنثى فراهم ميكند كه ولتاز (0)©© ولت يا (1©)0) ولت طبق استانداردهاى كشورهايى مانند آمريكا را به بارها ارائه ميكند براى خانه ها و مغازه هاى كوجك از سيستم تك فاز |. برخی از مصرف کنندگان مانند صنایع کوچک کارخانه ها و... به برق سه فاز نیاز دارند این مصرف کننده ها با استفاده از پایانه های 8 8۷ و ل] از منبع ثانویه در شکل زیر نشان داده شده است: 

صفحه 14:
سیستم توزیع 6 بیشتر بارهای متصل به سیستم قدرت بار متناوب هستند. اما موارد خاصی وجود دارد که در آنها به برق 06 نياز داريم براى تحقق اين موارد از برق 06 در سیستم توزیع استفاده میشود که اين سیستم به سیستم توزیع 06 معزو است در این شرایط برق ۸6 تولید شده با کمک یکسوکننده يا مبدل جرخشى به برق 06 تبدیل میشود. مواردی که در آنه به برق 06 نیاز داریم عبارت اند از 9 موتورهای 96] شارژ باترى و أبكارى با توجه به نوع اتصال سیستم -06] به دو دسته طبقه بندی میشوا 

صفحه 15:
سیستم توزیع 26] دوسیمه اين نوع سيستم توزیع تنها به دو سیم نیاز دارد. یک سیم در سطح پتانسیل مثبت و سیم دوم در سطح پتانسیل منفی یا صفر قرار دارد سیم مثبت به عنوان سیم سالم يا گرم شناخته میشود. بار به صورت موازی بین دو خط متصل میشود. به طور کلی بار متصل در این سیستم لامپ یا موتور است و تنها دارای دو ترمینال است که میتواند به این تزع نیستم متصل شود تمودار اتصال این نیمنتم در شکل زیر ۵ است: ان داده شده 

صفحه 16:
سیستم توزیع 262] سه سیمه اين نوع سيستم توزیع به سه سیم نیاز دارد. دو سیم گرم و یک سیم خنثی است. اصلی اين سیستم اين است که در آن دو سطح ولتاژ داریم. دو اسيم گرم در سطح ولتاژ ۷ و ۷- هستند. سیم خنثی دارای پتانسیل صفر است. اگر بار بین یک سیم گرم و یک سیم خنثی وصل شود ولتاژ موجود ۷ ولت خواهد بود. و اگر بار بین هر دو سیم گرم وصل شود ولتاژ موجود © ولت است. از اين رو وقتی بار نیاز به ولتاژ بالاتری دارد بين سیم های گرم وصل و هنگامی که بار به ولتاز كمترى نياز دارد بين يك سیم گرم و یک سیم خنثی قرار میگیرد. نمودار اتصال یک سیستم توزیع سه سیمه مطابق شکل زیر است: شکل: نمودار اتصال یک میستم قوزیع سه سیبه 

صفحه 17:
۳-۱: طبقه‌بندی از نظر سطح ولتاژ سطح ولتاژ یکی از مهم‌ترین پارامترهای طبقهبندی سیستم‌های توزیع است. در این بخش؛ سیستم‌ها به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند: (Medium Voltage - MV) bx: si« U8 (i!) محدوده معمول: بین ۱ تا ۳۳ کیلوولت (بسته به کشور ممکن است تا ۶۹ کیلوولت نیز ادامه ‎(aly‏ ‏کاربرد: برای تغذیه پست‌های توزیع محلی؛ مراکز صنعتی؛ و بارهای بزرگ. خطوط معمولاً هوایی هستند ولی در مناطق شهری از کابل‌های زمینی نیز استفاده می‌شود. ب) فشار ضعیف (۱۷ - ۷۵۱۲۵96 ۷ما): محدوده: ولتاژهای زیر ۱۰۰۰ ولت (در اغلب کشورها ۲۳۰/۴۰۰ ولت برای مصرف خانگی). کاربرد: تغذیه مشترکین خالگی؛ تجاری و برخی مصارف سبک صنعتی, 

صفحه 18:
اغلب از کابل‌های زمینی يا شبکه‌های هوایی کوتاه ستفده می‌شود. ۳-۲: طبقه‌بندی از نظر نوع شبکه ساختار فیزیکی و منطقی سیستم توزیع را می‌توان به شکل‌های زیر دسته‌بندی کرد: الف) شبکه شعاعی ‎:(Radial Network)‏ Te ۳ TO TASES Pe ea شکل: یک شبکه توزيع ساختار ساده و رایج در مناطق روستایی و حومه‌ای. هر خط تغذیه از یک منبع اصلی منشأً می‌گیرد و به صورت انشعابی بارها را تغذیه مىكند. 

صفحه 19:
مزایا: طراحی و بهربرداری آسان؛ هزینه کم. معایب: در صورت بروز خطا در یک نقطه تمام مصرف کنندگان ,پایین‌دست بی برق می‌شوند ب) شبکه حلقوی (۱۱6۲۸۷۵۲۲ وطل5): eet بارها از دو مسیر تغذیه می‌شوند ولی معمولاً فقط یکی از آن‌ها فعال است. در صورت بروز خطا در یک مسیر تغذیه از مسیر دوم انجام می‌شود. 

صفحه 20:
مناسب برای مناطق شهری و بارهای حساس, .مزابا: افزایش قابلیت اطمینان . .2 معایب: هزینه اولیه و پیچیدگی بهره‌برداری بیشتر از شعاعی, ج) شبکه مش ‎:(Mesh Network)‏ € Ea 2 ‏ا صم‎ a) <a © اتصال چندگانه بین منابع و مصرف‌کنندگان به صورت گسترده. عمدتا در مناطق بسیار حساس يا شبکه‌های هوشمند استفاده می‌شود. قابلیت تحمل بالا در برابر خطا و انعطاف‌پذیری زیاد. 

صفحه 21:
بسيار كران و بيجيده؛ به دلیل محدود به کاربردهای خاص است. بندی از نظر نوع تغذيه بسته به نوع بار و ساختار سیستم؛ نوع تغذیه الکتریکی نیز متفاوت است: (Single Phase) 353 436 (A) 180° 270" __ 360° معمولاً برای مصارف خانگی» تجاری سبک و بارهای با توان کم. ولتاژ معمول: ۲۳۰ ولت. شبکه ساد‌تر و ارزان‌تر» ولی با محدودیت در توان قابل انتقال. 

صفحه 22:
تغذیه سه‌فاز (۳۵56 ‎(Three‏ برای بارهای صنعتی» تجاری بزرگ» و تجهیزات موتوری. ولتلا معمول: ۴۰۰-۳۸۰ ولت بین فازها مزايا: بازدهى بالاء يايدارى ولتازء امكان استفاده از موتورهاى القايى سمفاز. نتيجمكيرى فصل: طبقابندى سيستمهاى توزيع از نظر ماهيت عرضه؛ ولتازء ساختار شبكه و ثیر بسزایی در طراحی» عملکرد و قابلیت اطمینان سیستم دارد. 

صفحه 23:
انتخاب ساختار مناسب باید با توجه به مشخصات فنی؛ اقتصادی و محیطی انجام شود. فصل ۴: طراحی و پیکربندی شبکه‌های توزیع ۴-۱. ملاحظات طراحی شبکه توزیع الف) اهداف طراحی: تأمین برق مطمئن و پایدار کاهش تلفات انرژی (Scalability) sot 8 Ls پهینه‌سازی اقتصادی (کمترین هزینه سرمایه‌گذاری و بهرمبرداری) ب) پارامترهای مهم در طراحی: چگالی بار و نوع مصرف‌کننده‌ها 

صفحه 24:
توپوگرافی منطقه (شهری» روستایی؛ صنعتی) استانداردهای ولتاژ (مثل 186 یا 1۶6۴ ظرفیت پست‌ها و ترانسفورماتورها سطح قابلیت اطمینان (860۱۳0۵۳6۱) ۴-۲. انتخاب مسیر خطوط و کابل‌ها الف) عوامل موثر در انتخاب مسير: حداقل طول و تلفات انرژی حداقل تداخل با زیرساخت‌های شهری دسترسی آسان برای تعمیر و نگهداری شرایط محیطی و اقلیمی (خاک؛ رطوبت ‎clas‏ آلودگی) ب) نوع خطوط: 

صفحه 25:
خطوط هوایی (0۷6۳6۵۵): ارزان؛ قابل نگهداری؛ اما آسیب‌پذیر. كابلهاى زمينى (0061901010170لا): كرانترء زيباشناسى بالاء مقاوم در برابر أبوهوا. (Load Flow Analysis) 0b ut; 5 5b dies ۴-۳ الف) تعريف: فرأيند محاسبه جريانهاء توانهاء ولتازها و تلفات در يك شبكه برقى. ب) روشها: روش نيوتن-رافسون (3175017]-10610/017): دقيقترء مناسب شبکه‌های ‎Sox‏ روش گاوس‌سایدل (/631155-56106)): سادتر؛ مناسب برای آموزش و شبکه‌های کوچک. ج) کاربردها: اطمینان از عدم اضافهبار 

صفحه 26:
تعیین سایز بهینه کابل‌ها بررسی نقاط افت ولتاژ بیش از حد مجاز ۴۴. تعیین ظرفیت تجهیزات محاسبه جریان نامی برای خطوط ترانسفورماتورها و کلیدها درنظر گرفتن فاکتورهای ‎(Load Factor) ob‏ ضریب همزمانی ‎(Diversity Factor)‏ ; 5584 45+ درنظر كرفتن افزايش بار در أينده ‎(future proof design)‏ د-؟. طراحى براى يايدارى و قابليت اطمينان استفاده از ساختار حلقهاى يا شبكهاى براى بارهاى حساس نصب كليدهاى اتوماتيك؛ سكسيونرء رلهها براى سريعترين بازيابى خطا مدلسازی و شبیه‌سازی سناریوهای بحرانی 

صفحه 27:
ات حفاظتی در شبکه‌های توز در شبکه‌های توزیع انرژی الکتریکی: تجهیزات حفاظتی نقش حیاتی در محافظت از تجهیزات» جلوگیری از بروز آسیب‌های گسترده و تضمين تداوم تأمین برق دارند. هدف از استفاده از اين تجهیزات؛ تشخیص و حذف سریع خطاها (نظیر اتصال کوتاه و اضافه‌بار) پیش از آن است که به دیگر بخش‌های شبکه آسیب وارد شود. فیوزها (565نا۴) یم میم بید بر نب < فیوززها ساد‌ترین تجهیزات حفاظتی هستند که در صورت عبور جریان بیش از حد مجازء به‌صورت حرارتی ذوب شده و مدار را قطع مىكنند. انواع اصلى یوزها شامل: فیوزهای ذوب‌شونده (۴۱565 0۵۲۲۲[096)): دارای المنت فلزی هستند که در اثر جريان زياد ذوب مىشوا 

صفحه 28:
فیوزهای (0۵086107 ‎ely ws : HH (High Rupturing‏ ولتاژ و جریان بالا در شبکه‌های فشار ضعیف. ‎(Miniature Fuses) wo stie Gb j x8‏ در تابلوهای توزیع داخلی کاربرد دارند. ‏مزايا: ‏قيمت پایین,واکش سریع ‏معایب: ‏یکبار مصرف بودن»عدم امکان تتظیم عملکرد ‏۲ رله‌ها (86۱۵۷5) ‏رله‌ها تجهیزات کنترلی هستند که شرایط غیرعادی را شناسایی کرده و فرمان قطع به کلیدهای قدرت می‌دهند. رله‌ها در اشکال مختلفی وجود دارند: ‎ 

صفحه 29:
رله‌های اضافه جریان (86۵۱۵۷5 0۷6۲6۷۲۲۵۳۴): در برایر عبور جریان بالا واکنش نشان می‌دهند. رله‌های دیفرانسیل: ژنراتورها, ای تشخیص خطاهای داخلی ترانسفورماتورها و رله‌های ولتاژی؛ فرکانسی و جهتی رله‌ها معمولاً به همراه کلیدهای قدرت (مانند کلید خلا یا کلید گازی) استفاده می‌شوند. #0 0 —— D 0 2S ‎r ۳‏ ها ‏تجهیزات مکانیکی هستند که برای جداسازی کامل یک بخش از شبکه مورد استفاده قرار می‌گیرند ولی توانایی قطع زیر بار را ندارند. آن‌ها معمولا بس از کلید قدرت عمل می‌کنند. ‏ب) کلیدهای قدرت (8۲6۵۱6۲5 ]آباه»61۳) 

صفحه 30:
کلیدهای قدرت برای قطع جریان‌های خطا در حین بهره‌برداری مورد استفاده قرار می‌گيرند. انواع آن‌ها: كليد هوايى (8)008): براى فشار ضعيف كليد خلا (1/08): مناسب برای فشار متوسط کلید گازی 5۳6: برای پست‌های فشار قوی و کاربردهای حیاتی کلید روغنی (کم‌تر رایج امروزه) مزایای کلیدهای قدرت: قطع و وصل خودکار و دستی؛ قابلیت تحمل و قطع جریان‌های بالا جمه‌بندی تجهیزات حفاظتی؛ جزو حیاتی‌ترین بخش‌های هر شبکه توزیع هستند که از وقوع حوادث گسترده جلوگیری می‌کنند. انتخاب مناسب و هماهنگ‌سازی این تجهیزات با دیگر اجزای شبکه؛ تأثیر مستقیمی بر پایداری و ایمنی سیستم قدرت دارد. فصل ۶: تکنولوژی‌های نوین در سیستم‌های توزیع انرژی الکتریکی 

صفحه 31:
فصل ء تكنولوزى على توين در سیستم‌ها سيستمهاى اترزى الكتريكى بيشرفتهاى فناورى در دهههاى اخير تأثير شكرفى بر ساختار و عملكرد سيستمهاى توزيع انرزى الكتريكى داشتهاند. ‎J‏ ‏تحلیل داده‌های بزرگ؛ مفهومى نوين به نام "شب فصل به معرفی مهم‌ترین تكنولوزىهاى نوين مورد استفاده در شبكههاى توزيع مدرن می‌پردازد. (Smart Grids) ‏شبكههاى هوشمند‎ .١ شبکه هوشمند یک سیستم برق‌رسانی پیشرفته است که با استفاده از فناوری‌های ارتباطی؛ پردازش اطلاعات و کنترل خودکار؛ قابلیت مشاهده؛ » کنترل و بهینه‌سازی در سطح لحظه‌ای را دارا مىباشد. در اين شبكه؛ اطلاعات تولید و مصرف انرژی به‌صورت هبزمان بین اجزای مختلف سیستم رد و بدل می‌شود و تصمیم‌گیری‌های کلیدی برای مدیریت بار» پایداری شبکه و پاسخ‌گویی به مصرف به‌صورت خودکار انجام می‌گیرد. ویژگی‌های کلیدی شبکه هوشمند: 

صفحه 32:
استفاده از کنتورهای هوشمند (166۲5 5۳03۲0) برای قرائت خودکار و دقیق مصرف انرژی قابلیت تشخیص سریع خطاها و بازیابی خودکار در صورت بروز اشکال امکان تعامل دوجهته بین توليدکننده و مصرف‌کننده (0۳۵5۱۸۳06۵۲) کاهش تلفات انرژی از طریق بهینه‌سازی جریان توان و توزیع بار پشتیبانی از منابع تولید پراکنده و تجدیدپذیر شبكههاى هوشمند نقش مهمى در افزايش كارايى؛ قابليت اطمينان و بايدارى سيستم توزيع دارند و همجنين بستر لازم براى بيادمسازى مفاهيمى مائند خائه هوشمند» حمل‌ونقل الکتریکی و شهر هوشمند را فراهم می‌سازند. ۲ مدیریت مصرف انرژی (5106 ۱26۳8۵۴00 ‎(Management - DSM‏ مدیریت سمت تقاضا شامل مجموعه‌ای از سياستهاء راهبردها و فناوری‌ها است که هدف آن‌ها بهینه‌سازی مصرف انرژی از سوی مصرف‌کنندگان نهایی است. اين مديريت مىتواند از طريق أموزش؛ قیمت‌گذاری هوشمند مشوق‌های مالى و فناورىهاى كنترلى اجرا شود. 

صفحه 33:
مهم‌ترین روش‌های 1051 عبارت‌اند از: جابجایی ‎«(Load Shifting) Jb‏ انتقال مصرف از ساعات اوج بار به ساعات كميار ياسخكويى به بار ‎Liu) 38) b Utals (Demand Response)‏ کنترل‌شده مصرف براساس وضعیت شبکه یا قیمت انرژی بهرموری انرژی: استفاده از تجهیزات کمصرف و بهین‌سازی فرآیندهای نعتی و ‎Gel Gs DSM‏ کاهش هزینه‌ها برای مصرف‌کنندگان می‌شود؛ بلکه در کاهش نیاز به توسعه زیرساخت‌های پرهزینه شبکه و بهبود پایداری نیز تاثیرگذار است. ‏۳. استفاده از انرژی‌های ‎ ‏فزایش نگرانی‌های زیست‌محیطی و تلاش برای کاهش وابستگی به ‏۵ اده از منابع انرژی تجدیدپذیر به‌ویژه در سطح توزیع گسترش یافته است. سیستم‌های خورشیدی (۰)۳۷ توربین‌های بادی کوچک» زیست‌توده و حتی منابع هیدروالکتریک محلی اکنون به عنوان منابع تولید پراکنده (66۳6۲۵۸10) 0عناباط۲اوزها) وارد شبکه‌های توزیع می‌شوند. ‎ ‎ ‏ام انرژی‌های تجدیدپذیر: 

صفحه 34:
كاهش الايندءهاى زيستمحيطى و كربن افزايش امنيت انرزى در مناطق دورافتاده كاهش فشار بر شبكههاى انتقال مركزى جالشها و راهكارها نوسان‌پذیری منابع خورشیدی و بادی که نیازمند سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی (باتری‌هاء ابرخازن‌ها) و ابزارهای کنترلی دقیق برای مدیریت توان لحظه‌ای است. لزوم طراحی شبکه‌های توزیع با قابلیت پذیرش و اتصال منابع تولید پراکنده بدون اختلال در ولتاژ فرکانس یا تعادل توان, امروزه ترکیب منابع انرژی تجدیدپذیر با شبکه‌های هوشمند و سیستم‌های ذخیرسازی» به‌عنوان ستون‌های اصلی سیستم‌های توزیع آی که به تحقق اهداف پایداری و توسعه کمکرین کمک می‌کنند. فصل ۷: مشکلات و چالش‌ها در سیستم‌های توزیع انرژی الکتریکی 

صفحه 35:
با وجود پیشرفت‌های گسترده در طراحی و فناوری شبکه‌های توزیع برق؛ همچنان چالش‌ها و مشکلات متعددی در این حوزه وجود دارد که می‌توانند عملکرد مطلوب سیستم را مختل کرده و قابلیت اطمینان آن را کاهش دهند. شناسایی این چالش‌ها نقش کلیدی در بهبود بهرموری, پایداری و کیفیت توان دارد. در اين فصل به مهم‌ترین مشکلات و موانع موجود در شبکه‌های توزیع الکتریکی پرداخته می‌شود. (Energy Losses) 5.3! aul) تلفات انرژی در شبکه‌های توزیع یکی از مسائل مهم و همیشگی صنعت برق است. این تلفات عمدتاً به دو دسته تقسیم می‌شوند: تلفات . ‎«(Technical Losses)‏ 26 از مقاومت هادی‌هاء تلفات ترانسفورماتورهاء اتصالات و تجهیزات مختلف در مسیر توزیع است. پیامدهای تلفات بالا: افزایش هزینه‌های تولید و انتقال انرژی 

صفحه 36:
کاهش راندمان سیستم نیاز به ظرفیت اضافی برای جبران تلفات كاهش اين تلفات نیازمندب‌کارگیری تجهیزات مدرن, بازسازی شبکه‌های فرسوده؛ کنترل دقیق مصارف و آموزش مشترکان است. كشور هاى داراى تلفات بالا: اختلال در فرآیندهای صنعتی و نارضایتی مصرف‌کنندگان شود. مشکلات رایج در کیفیت توان: (Voltage Fluctuations) ‏توسانات ولتاژ‎ 

صفحه 37:
افت ولتاز ‎(Surge) 345 413! 5 (Voltage Sag)‏ ‎4G (Harmonics) bss.‏ از بارهای غیرخطی قطعی‌ها و خاموشی‌های مکرر برای بهبود کیفیت توان؛ استفاده از تجهیزات پایش ولتاژ هارمونیکی؛ سیستم‌های 5 و ارتقای زیرساخت شبکه ضروری است. (Reliability and Stability) cola ‏اطمينان و‎ یکی از با کیفیت مناسب برای تمامی مصرف‌کنندگان است. اهداف اصلی هر شبکه برق تأمین انرژی الکتریکی بايدار؛ بيوسته و ت اطمينان به توانايى شبکه در مقابله با خطاها و بازيابى سريع از أنها بستكى دارد. عوامل مؤثر بر كاهش قابليت اطمينان: شبکه‌های فرسوده و قدیمی 

صفحه 38:
عدم وجود سیستم‌های خطاهای انسانی یا خطاهای تجهیزات بلایای طبیعی نظیر طوفان؛ زلزله يا سيل راهکارهای افزایش پایداری: شبکه (استفاده از پیکربندی حلقه‌ای یا شبکه‌ای) نصب تجهیزات حفاظتی هوشمند مانیتورینگ لحظه‌ای عملکرد شبکه توسعه انرژی‌های محلی (مانند منابع پرا جمع‌بندی: حل چالش‌های سیستم توزیع برق نیازمند رویکردی ترکیبی از سرمایه‌گذاری در زیرساخت بهره‌گیری از فناوری‌های نوین؛ آموزش نیروی انسانی و 

صفحه 39:
مشارکت مصرف‌کنندگان است. در صورتی که اين چالش‌ها به‌درستی شناسایی و مدیریت شوند؛ می‌توان به بهبود بهرهموری کاهش هزینه‌ها و افزایش رضایت مشترکان دست یافت. منابع آمادبرق سپهر: 0-0۵۲0۱۰۵۲ ۱3۲۳۱۵ فرادره 

صفحه 40:
https://blog.faradars.or 9۵۱0890۸7 9609968696010 9908896108967 9۵۲2896089- YDB%B3%DB%EC%DB%B3%DB%AA%DI%B5- YDIV8ETYDE%AT%DB%BC- [%DB%AA%DI%BE%DB%B2%DB%8BC%DB%BI ‏بهین مصرف:‎ https://behinmasraf.com/ 9۱3۵90۸۵99۵۵890۸ 7 90۲0990879010 89684- 9۵0896۵9۵2 99084960099681 9۵0896۸79610896۰ YDBEVAF%DB%B1- YDE%B4A%DE%AB%DA%AI%DI%87- YDIVETY%DB%ATY%DB%BC- [%DB%AA%DI%BE%DE%B2%DB%BC%DE%BI بهین مصرف: ‎/https://behinmasraf.com/2313-2‏ ‏هوش مصنوعی: Chat GPT Poe 

بسم هللا الرحمن الرحیم انواع سیستم های توزیع و طبقه های مربوط به آن نام درس: شبکه های توزیع انرژی الکتریکی تهیه کنندگان: استادمربوطه: ۱۴۰۴ فصل :۱مقدمه تعریف توزیع انرژی الکتریکی اهمیت آن در سیستم قدرت تفاوت بین انتقال و توزیع فصل :۲اجزای اصلی سیستم توزیع پست‌های توزیع ()Distribution Substations خطوط فشار متوسط و فشار ضعیف ترانسفورماتورها تابلوها و کلیدها فصل :۳طبقه‌بندی سیستم‌های توزیع از نظر ماهیت عرضه ()DC, AC از نظر ولتاژ ()MV, LV از نظر نوع شبکه (شعاعی ،حلقه‌ای ،شبکه‌ای) از نظر نوع تغذیه (تک‌فاز ،سه‌فاز) فصل :۴طراحی و پیکربندی شبکه‌های توزیع مالحظات طراحی انتخاب مسیر کابل/خط تحلیل بار و پخش بار فصل :۵تجهیزات حفاظتی در شبکه‌های توزیع فیوزها رله‌ها سکسیونر و کلید قدرت فصل :۶تکنولوژی‌های نوین شبکه‌های هوشمند ()Smart Grids مدیریت مصرف انرژی ()Demand Side Management استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر در سیستم‌های توزیع فصل :۷مشکالت و چالش‌ها تلفات انرژی کیفیت توان ()Power Quality قابلیت اطمینان و پایداری فصل اول :مقدمه‌ای بر توزیع انرژی الکتریکی 1-1مقدمه توزیع انرژی الکتریکی یکی از اساسی‌ترین زیرساخت‌های هر کشور است که نقش حیاتی در تأمین انرژی مورد نیاز بخش‌های خانگی ،تجاری و صنعتی ایفا می‌کند .پس از تولید برق در نیروگاه‌ها ،انرژی الکتریکی از طریق شبکه‌های انتقال به مناطق مختلف کشور منتقل شده و سپس وارد مرحله توزیع می‌شود. مرحله توزیع ،آخرین حلقه از زنجیره سیستم قدرت است که انرژی را به مصرف‌کنندگان نهایی تحویل می‌دهد. 1-2تعریف سیستم توزیع انرژی الکتریکی سیستم توزیع انرژی الکتریکی شامل مجموعه‌ای از تجهیزات ،خطوط، ترانسفورماتورها و تابلوهای کنترل و حفاظت است که وظیفه آن کاهش سطح ولتاژ انتقال به سطح مناسب برای مصرف نهایی و رساندن انرژی به نقاط مصرف با کمترین افت ولتاژ و تلفات توان ممکن می‌باشد.  1-3جایگاه سیستم توزیع در ساختار شبکه قدرت شبکه قدرت به‌طور کلی به سه بخش اصلی تقسیم می‌شود: تولید برق :تولید انرژی الکتریکی در نیروگاه‌ها (حرارتی ،آبی ،خورشیدی و…) انتقال برق :انتقال انرژی با ولتاژهای باال (مثًال 400یا 230کیلوولت) بین مناطق توزیع برق :رساندن انرژی به مصرف‌کنندگان نهایی از طریق ولتاژهای متوسط و پایین در واقع ،اگرچه توزیع انرژی از نظر فنی ساده‌تر از انتقال یا تولید به نظر می‌رسد ،اما به دلیل گستردگی جغرافیایی ،تنوع بارها و نیاز به قابلیت اطمینان باال ،یکی از پیچیده‌ترین بخش‌ها از نظر بهره‌برداری ،طراحی و نگهداری است. 1-4اهمیت سیستم توزیع در زندگی روزمره و اقتصاد بیش از ٪۹۰از اختالالت برقی در شبکه‌های توزیع رخ می‌دهند ،بنابراین بهبود عملکرد و توسعه این شبکه‌ها نقش مهمی در افزایش رضایت مشترکین، کاهش تلفات و بهره‌وری اقتصادی دارد .توسعه سیستم‌های توزیع هوشمند نیز امروزه یکی از راهکارهای کلیدی برای بهینه‌سازی مصرف و یکپارچه‌سازی منابع انرژی تجدیدپذیر محسوب می‌شود.  1-5هدف این مقاله در این مقاله ،ابتدا به بررسی ساختار و اجزای سیستم توزیع پرداخته شده، سپس طبقه‌بندی‌ها و روش‌های طراحی آن بررسی می‌شود .در ادامه نیز به چالش‌ها ،تجهیزات حفاظتی و فناوری‌های نوین مورد استفاده در سیستم‌های توزیع پرداخته خواهد شد تا درک کاملی از نحوه عملکرد و بهبود این بخش مهم از شبکه قدرت ارائه شود. فصل دوم :اجزای اصلی سیستم توزیع انرژی الکتریکی ۲-۱ برای درک بهتر عملکرد و طراحی شبکه‌های توزیع انرژی ،آشنایی با اجزای اصلی تشکیل‌دهنده این سیستم الزامی است .هر یک از این اجزا نقش ویژه‌ای در انتقال انرژی از سطح ولتاژ متوسط به پایین و رساندن آن به مصرف‌کننده نهایی دارند .در این فصل ،اجزای مهم سیستم توزیع معرفی و وظایف هر کدام به‌طور مختصر توضیح داده می‌شوند. 2-2پست‌های توزیع ()Distribution Substations پست‌های توزیع محل‌هایی هستند که در آن‌ها ولتاژ انتقال (مثًال 63یا 132 کیلوولت) به ولتاژ متوسط (مثًال 20یا 33کیلوولت) تبدیل می‌شود .این پست‌ها شامل ترانسفورماتورهای قدرت ،تجهیزات کلیدزنی ،حفاظت ،کنترل و اندازه‌گیری هستند .خروجی پست‌های توزیع ،خطوط فشار متوسطی هستند که به سمت مصرف‌کننده‌ها یا پست‌های محلی دیگر کشیده می‌شوند.  2-3خطوط فشار متوسط ()MV Lines خطوط فشار متوسط انرژی الکتریکی را از پست توزیع به ترانسفورماتورهای محلی یا تابلوهای توزیع در نزدیکی مصرف‌کننده‌ها منتقل می‌کنند .این خطوط ممکن است به صورت هوایی یا زمینی (کابلی) اجرا شوند و ولتاژ آن‌ها معموًال بین 11تا 33کیلوولت است. 2-4ترانسفورماتورهای توزیع ترانسفورماتورهای توزیع انرژی الکتریکی را از سطح ولتاژ متوسط (مثًال 20کیلوولت) به سطح ولتاژ پایین (مثًال 400ولت) کاهش می‌دهند تا برای استفاده مصرف‌کنندگان خانگی و تجاری مناسب شود .این ترانسفورماتورها معموًال روی پایه‌های بتنی یا در پست‌های زمینی نصب می‌شوند.  2-5خطوط فشار ضعیف ()LV Lines این خطوط انرژی را با ولتاژ پایین (مانند 400/230ولت) از ترانسفورماتورهای توزیع به مصرف‌کنندگان تحویل می‌دهند .در مناطق شهری معموًال از کابل‌های زمینی و در مناطق روستایی از شبکه‌های هوایی استفاده می‌شود .خطوط فشار ضعیف معموًال تا نزدیک‌ترین تابلوهای انشعاب کشیده می‌شوند. 2-6تابلوها و تجهیزات کلیدزنی تابلوهای فشار متوسط و ضعیف حاوی تجهیزات قطع و وصل ،حفاظت، کنترل و اندازه‌گیری هستند .این تابلوها در پست‌های زمینی ،ساختمان‌ها یا در کنار ترانسفورماتورها نصب می‌شوند .تجهیزات کلیدزنی شامل کلیدهای قطع بار ،دژنکتورها ،سکسیونرها و فیوزها هستند.  2-7تجهیزات حفاظتی و کنترلی برای جلوگیری از آسیب‌دیدگی تجهیزات و افزایش ایمنی شبکه ،استفاده از تجهیزات حفاظتی مانند رله‌ها ،فیوزها ،سیستم‌های زمین‌کردن و ارتینگ الزامی است .این تجهیزات باعث شناسایی سریع خطاها (مثل اتصال کوتاه یا اضافه‌بار) و قطع بخش معیوب شبکه می‌شوند. شکلی از سیستم ارتینگ رو در تصویر پایین مشاهده میکنیم: 2-8نتیجه‌گیری این بخش سیستم توزیع انرژی از اجزای مختلفی تشکیل شده است که هرکدام نقش مهمی در انتقال ،تبدیل و توزیع مطمئن و ایمن انرژی دارند .طراحی مناسب، نگهداری صحیح و ارتقاء این تجهیزات می‌تواند تأثیر مستقیم بر کیفیت توان و پایداری شبکه داشته باشد. فصل :۳طبقه‌بندی سیستم‌های توزیع سیستم‌های توزیع انرژی الکتریکی بسته به شرایط طراحی ،نیاز بار ،محیط جغرافیایی و نوع مصرف‌کنندگان به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شوند .این طبقه‌بندی‌ها از نظرماهیت عرضه ،ولتاژ ،ساختار شبکه و نوع تغذیه صورت می‌گیرد. :۳-۰طبقه بندی از نظر ماهیت عرضه در حالت کلی به زبان ساده دو نوع برق وجود دارد برق ACو برق DCبا توجه به نوع برق مورد استفاده سیستم های توزیع به دو نوع سیستم توزیع ACو سیستم توزیع DCتقسیم میشوند. سیستم توزیع AC در اغلب موارد مصرف کننده برق یا بار به برق ACنیاز دارد .بنابراین توان الکتریکی به صورت برق متناوب تولید انتقال و توزیع میشود زیرا ولتاژ AC را میتوان به راحتی با کمک ترانسفورماتور باال و پایین برد .با توجه به سطح ولتاژ سیستم توزیع ACبیشتر به دو نوع طبقه بندی میشود: .سیستم توزیع اولیه .سیستم توزیع ثانویه سیستم توزیع اولیه سطح ولتاژ یک سیستم توزیع اولیه باالتر از سطح ولتاژ بار است .در اکثر موارد سیستم توزیع اولیه از یک سیستم سه سیمه سه فاز بهره میبرد و سطح ولتاژ آن در محدوده 3.3کیلوولت 6.6کیلوولت و 11کیلوولت است. سیستم توزیع اولیه برق مصرف کنندگان بزرگ مانند صنایع یا مجتمع های تجاری بزرگ و غیره را تأمین میکند .اندازه ولتاژ در سطح بهره برداری توسط یک ترانسفورماتور کاهنده کاهش مییابد این ترانسفورماتور در نزدیکی محل مصرف کننده قرار میگیرد. آرایش معمولی یک سیستم توزیع اولیه در شکل زیر نشان داده شده است: شکل :یک سیستم توزیع اولیه سیستم توزیع ثانویه در یک سیستم توزیع ثانویه توان در سطح بهره برداری توزیع میشود .سیستم توزیع اولیه به یک ترانسفورماتور ختم میشود که برای تبدیل ولتاژ 11 کیلوولت به ۴۰۰ولت به کار میرود و این توان مستقیمًا بین مصرف کنندگان کوچک توزیع میشود. در اغلب موارد ،سیم پیچ اولیه این ترانسفورماتور دارای اتصال مثلث و سیم پیچ ثانویه دارای اتصال ستاره است تا ترمینال زمین نیز در نظر گرفته شود. بنابراین سیستم توزیع ثانویه از سیستم چهار سیمه سه فاز تشکیل شده است. این سیستم یک منبع تغذیه تک فاز را با داشتن هر فاز با یک ترمینال خنثی فراهم میکند که ولتاژ 230ولت یا 120ولت طبق استانداردهای کشورهایی مانند آمریکا را به بارها ارائه میکند برای خانه ها و مغازه های کوچک از سیستم تک فاز استفاده میشود. برخی از مصرف کنندگان مانند صنایع کوچک کارخانه ها و ...به برق سه فاز نیاز دارند این مصرف کننده ها با استفاده از پایانه های RY Bو Nاز منبع تغذیه سه فاز استفاده میکنند ترتیب شبکه توزیع ثانویه در شکل زیر نشان داده شده است: شکل :ترتیب شبکه توزیع ثانویه سیستم توزیع DC بیشتر بارهای متصل به سیستم قدرت بار متناوب هستند .اما موارد خاصی وجود دارد که در آنها به برق DCنیاز داریم برای تحقق این موارد از برق DCدر سیستم توزیع استفاده میشود که این سیستم به سیستم توزیع DC معروف است. در این شرایط برق ACتولید شده با کمک یکسوکننده یا مبدل چرخشی به برق DCتبدیل میشود .مواردی که در آنها به برق DCنیاز داریم عبارت اند از کشش موتورهای DCشارژ باتری و آبکاری با توجه به نوع اتصال سیستم DCبه دو دسته طبقه بندی میشود: .سیستم توزیع دوسیمه DC .سیستم توزیع سه سیمه DC سیستم توزیع DCدوسیمه این نوع سیستم توزیع تنها به دو سیم نیاز دارد .یک سیم در سطح پتانسیل مثبت و سیم دوم در سطح پتانسیل منفی یا صفر قرار دارد سیم مثبت به عنوان سیم سالم یا گرم شناخته میشود. بار به صورت موازی بین دو خط متصل میشود .به طور کلی بار متصل در این سیستم المپ یا موتور است و تنها دارای دو ترمینال است که میتواند به این نوع سیستم متصل شود نمودار اتصال این سیستم در شکل زیر نشان داده شده است: شکل:نمودار اتصال سیستم توزیع DCدوسیمه سیستم توزیع DCسه سیمه این نوع سیستم توزیع به سه سیم نیاز دارد .دو سیم گرم و یک سیم خنثی است. مزیت اصلی این سیستم این است که در آن دو سطح ولتاژ داریم. دو سیم گرم در سطح ولتاژ ۷و -۷هستند .سیم خنثی دارای پتانسیل صفر است .اگر بار بین یک سیم گرم و یک سیم خنثی وصل شود ولتاژ موجود ۷ ولت خواهد بود .و اگر بار بین هر دو سیم گرم وصل شود ولتاژ موجود 2 ولت است. از این رو وقتی بار نیاز به ولتاژ باالتری دارد بین سیم های گرم وصل میشود و هنگامی که بار به ولتاژ کمتری نیاز دارد بین یک سیم گرم و یک سیم خنثی قرار میگیرد .نمودار اتصال یک سیستم توزیع سه سیمه مطابق شکل زیر است: شکل :نمودار اتصال یک سیستم توزیع سه سیمه  :۳-۱طبقه‌بندی از نظر سطح ولتاژ سطح ولتاژ یکی از مهم‌ترین پارامترهای طبقه‌بندی سیستم‌های توزیع است .در این بخش ،سیستم‌ها به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند: الف) فشار متوسط (:)Medium Voltage – MV محدوده معمول :بین ۱تا ۳۳کیلوولت (بسته به کشور ممکن است تا ۶۹ کیلوولت نیز ادامه یابد). کاربرد :برای تغذیه پست‌های توزیع محلی ،مراکز صنعتی ،و بارهای بزرگ. خطوط معموًال هوایی هستند ولی در مناطق شهری از کابل‌های زمینی نیز استفاده می‌شود. ب) فشار ضعیف (:)Low Voltage – LV محدوده :ولتاژهای زیر ۱۰۰۰ولت (در اغلب کشورها ۲۳۰/۴۰۰ولت برای مصرف خانگی). کاربرد :تغذیه مشترکین خانگی ،تجاری و برخی مصارف سبک صنعتی. اغلب از کابل‌های زمینی یا شبکه‌های هوایی کوتاه استفاده می‌شود. :۳-۲طبقه‌بندی از نظر نوع شبکه ساختار فیزیکی و منطقی سیستم توزیع را می‌توان به شکل‌های زیر دسته‌بندی کرد: الف) شبکه شعاعی (:)Radial Network شکل :یک شبکه توزیع شعاعی ساختار ساده و رایج در مناطق روستایی و حومه‌ای. هر خط تغذیه از یک منبع اصلی منشأ می‌گیرد و به صورت انشعابی بارها را تغذیه می‌کند. مزایا :طراحی و بهره‌برداری آسان ،هزینه کم. معggایب :در صggورت بggروز خطggا در یggک نقطggه ،تمggام مصggرف‌کنندگان .پایین‌دست بی برق می‌شوند ب) شبکه حلقوی (:)Ring Network شکل :یک سیستم توزیع حلقوی بارها از دو مسیر تغذیه می‌شوند ولی معموًال فقط یکی از آن‌ها فعال است. در صورت بروز خطا در یک مسیر ،تغذیه از مسیر دوم انجام می‌شود. 1. مناسب برای مناطق شهری و بارهای حساس. .مزایا :افزایش قابلیت اطمینان معایب :هزینه اولیه و پیچیدگی بهره‌برداری بیشتر از شعاعی. ج) شبکه مش (:)Mesh Network اتصال چندگانه بین منابع و مصرف‌کنندگان به صورت گسترده. عمدتًا در مناطق بسیار حساس یا شبکه‌های هوشمند استفاده می‌شود. قابلیت تحمل باال در برابر خطا و انعطاف‌پذیری زیاد. 2. بسیار گران و پیچیده ،به‌همین دلیل محدود به کاربردهای خاص است. :۳-۳طبقه‌بندی از نظر نوع تغذیه بسته به نوع بار و ساختار سیستم ،نوع تغذیه الکتریکی نیز متفاوت است: الف) تغذیه تک‌فاز (:)Single Phase معموًال برای مصارف خانگی ،تجاری سبک و بارهای با توان کم. ولتاژ معمول ۲۳۰ :ولت. شبکه ساده‌تر و ارزان‌تر ،ولی با محدودیت در توان قابل انتقال. ب) تغذیه سه‌فاز (:)Three Phase برای بارهای صنعتی ،تجاری بزرگ ،و تجهیزات موتوری. ولتاژ معمول ۴۰۰-۳۸۰ :ولت بین فازها. مزایا :بازدهی باال ،پایداری ولتاژ ،امکان استفاده از موتورهای القایی سه‌فاز. نتیجه‌گیری فصل: طبقه‌بندی سیستم‌های توزیع از نظر ماهیت عرضه ،ولتاژ ،ساختار شبکه و نوع تغذیه تأثیر بسزایی در طراحی ،عملکرد و قابلیت اطمینان سیستم دارد. انتخاب ساختار مناسب باید با توجه به مشخصات فنی ،اقتصادی و محیطی انجام شود. فصل :۴طراحی و پیکربندی شبکه‌های توزیع .۴-۱مالحظات طراحی شبکه توزیع الف) اهداف طراحی: تأمین برق مطمئن و پایدار کاهش تلفات انرژی قابلیت توسعه‌پذیری ()Scalability بهینه‌سازی اقتصادی (کمترین هزینه سرمایه‌گذاری و بهره‌برداری) ب) پارامترهای مهم در طراحی: چگالی بار و نوع مصرف‌کننده‌ها توپوگرافی منطقه (شهری ،روستایی ،صنعتی) استانداردهای ولتاژ (مثل IECیا )IEEE ظرفیت پست‌ها و ترانسفورماتورها سطح قابلیت اطمینان ()Redundancy .۴-۲انتخاب مسیر خطوط و کابل‌ها الف) عوامل مؤثر در انتخاب مسیر: حداقل طول و تلفات انرژی حداقل تداخل با زیرساخت‌های شهری دسترسی آسان برای تعمیر و نگهداری شرایط محیطی و اقلیمی (خاک ،رطوبت ،دما ،آلودگی) ب) نوع خطوط: خطوط هوایی ( :)Overheadارزان ،قابل نگهداری ،اما آسیب‌پذیر. کابل‌های زمینی ( :)Undergroundگران‌تر ،زیباشناسی باال ،مقاوم در برابر آب‌وهوا. .۴-۳تحلیل بار و پخش بار ()Load Flow Analysis الف) تعریف: فرآیند محاسبه جریان‌ها ،توان‌ها ،ولتاژها و تلفات در یک شبکه برقی. ب) روش‌ها: روش نیوتن-رافسون ( :)Newton-Raphsonدقیق‌تر ،مناسب شبکه‌های بزرگ. روش گاوس-سایدل ( :)Gauss-Seidelساده‌تر ،مناسب برای آموزش و شبکه‌های کوچک. ج) کاربردها: اطمینان از عدم اضافه‌بار تعیین سایز بهینه کابل‌ها بررسی نقاط افت ولتاژ بیش از حد مجاز .۴-۴تعیین ظرفیت تجهیزات محاسبه جریان نامی برای خطوط ،ترانسفورماتورها و کلیدها درنظر گرفتن فاکتورهای بار ( ،)Load Factorضریب هم‌زمانی ( )Diversity Factorو فاکتور رشد درنظر گرفتن افزایش بار در آینده ()future proof design .۴-۵طراحی برای پایداری و قابلیت اطمینان استفاده از ساختار حلقه‌ای یا شبکه‌ای برای بارهای حساس نصب کلیدهای اتوماتیک ،سکسیونر ،رله‌ها برای سریع‌ترین بازیابی خطا مدلسازی و شبیه‌سازی سناریوهای بحرانی فصل :۵تجهیزات حفاظتی در شبکه‌های توزیع در شبکه‌های توزیع انرژی الکتریکی ،تجهیزات حفاظتی نقش حیاتی در محافظت از تجهیزات ،جلوگیری از بروز آسیب‌های گسترده و تضمین تداوم تأمین برق دارند .هدف از استفاده از این تجهیزات ،تشخیص و حذف سریع خطاها (نظیر اتصال کوتاه و اضافه‌بار) پیش از آن است که به دیگر بخش‌های شبکه آسیب وارد شود. .１فیوزها ()Fuses فیوزها ساده‌ترین تجهیزات حفاظتی هستند که در صورت عبور جریان بیش از حد مجاز ،به‌صورت حرارتی ذوب شده و مدار را قطع می‌کنند .انواع اصلی فیوزها شامل: فیوزهای ذوب‌شونده ( :)Cartridge Fusesدارای المنت فلزی هستند که در اثر جریان زیاد ذوب می‌شود. فیوزهای ) :HH (High Rupturing Capacityمناسب برای ولتاژ و جریان باال در شبکه‌های فشار ضعیف. فیوزهای مینیاتوری ( :)Miniature Fusesدر تابلوهای توزیع داخلی کاربرد دارند. مزایا: قیمت پایین،واکنش سریع معایب: یکبار مصرف بودن،عدم امکان تنظیم عملکرد .۲رله‌ها ()Relays رله‌ها تجهیزات کنترلی هستند که شرایط غیرعادی را شناسایی کرده و فرمان قطع به کلیدهای قدرت می‌دهند .رله‌ها در اشکال مختلفی وجود دارند: رله‌های اضافه جریان ( :)Overcurrent Relaysدر برابر عبور جریان باال واکنش نشان می‌دهند. رله‌های دیفرانسیل :برای تشخیص خطاهای داخلی ترانسفورماتورها و ژنراتورها. رله‌های ولتاژی ،فرکانسی و جهتی رله‌ها معموًال به همراه کلیدهای قدرت (مانند کلید خأل یا کلید گازی) استفاده می‌شوند. .۳سکسیونر و کلیدهای قدرت الف) سکسیونر (Disconnector / )Isolatorسکسیونرها تجهیزات مکانیکی هستند که برای جداسازی کامل یک بخش از شبکه مورد استفاده قرار می‌گیرند ،ولی توانایی قطع زیر بار را ندارند .آن‌ها معموًال پس از کلید قدرت عمل می‌کنند. ب) کلیدهای قدرت ()Circuit Breakers کلیدهای قدرت برای قطع جریان‌های خطا در حین بهره‌برداری مورد استفاده قرار می‌گیرند .انواع آن‌ها: کلید هوایی ( :)ACBبرای فشار ضعیف کلید خأل ( :)VCBمناسب برای فشار متوسط کلید گازی :SF₆برای پست‌های فشار قوی و کاربردهای حیاتی کلید روغنی (کم‌تر رایج امروزه) مزایای کلیدهای قدرت: قطع و وصل خودکار و دستی ،قابلیت تحمل و قطع جریان‌های باال جمع‌بندی تجهیزات حفاظتی ،جزو حیاتی‌ترین بخش‌های هر شبکه توزیع هستند که از وقوع حوادث گسترده جلوگیری می‌کنند .انتخاب مناسب و هماهنگ‌سازی این تجهیزات با دیگر اجزای شبکه ،تأثیر مستقیمی بر پایداری و ایمنی سیستم قدرت دارد. فصل :۶تکنولوژی‌های نوین در سیستم‌های توزیع انرژی الکتریکی پیشرفت‌های فناوری در دهه‌های اخیر تأثیر شگرفی بر ساختار و عملکرد سیستم‌های توزیع انرژی الکتریکی داشته‌اند .استفاده از تجهیزات هوشمند، تحلیل داده‌های بزرگ ،ارتباطات پیشرفته و منابع تولید پراکنده ،باعث ایجاد مفهومی نوین به نام "شبکه هوشمند" شده است .این فصل به معرفی مهم‌ترین تکنولوژی‌های نوین مورد استفاده در شبکه‌های توزیع مدرن می‌پردازد. .۱شبکه‌های هوشمند ()Smart Grids شبکه هوشمند یک سیستم برق‌رسانی پیشرفته است که با استفاده از فناوری‌های ارتباطی ،پردازش اطالعات و کنترل خودکار ،قابلیت مشاهده ،تحلیل ،کنترل و بهینه‌سازی در سطح لحظه‌ای را دارا می‌باشد .در این شبکه ،اطالعات تولید و مصرف انرژی به‌صورت هم‌زمان بین اجزای مختلف سیستم رد و بدل می‌شود و تصمیم‌گیری‌های کلیدی برای مدیریت بار ،پایداری شبکه و پاسخ‌گویی به مصرف به‌صورت خودکار انجام می‌گیرد. ویژگی‌های کلیدی شبکه هوشمند: استفاده از کنتورهای هوشمند ( )Smart Metersبرای قرائت خودکار و دقیق مصرف انرژی قابلیت تشخیص سریع خطاها و بازیابی خودکار در صورت بروز اشکال امکان تعامل دوجهته بین تولیدکننده و مصرف‌کننده ()Prosumer کاهش تلفات انرژی از طریق بهینه‌سازی جریان توان و توزیع بار پشتیبانی از منابع تولید پراکنده و تجدیدپذیر شبکه‌های هوشمند نقش مهمی در افزایش کارایی ،قابلیت اطمینان و پایداری سیستم توزیع دارند و همچنین بستر الزم برای پیاده‌سازی مفاهیمی مانند خانه هوشمند ،حمل‌ونقل الکتریکی و شهر هوشمند را فراهم می‌سازند. .۲مدیریت مصرف انرژی (Demand Side )Management - DSM مدیریت سمت تقاضا شامل مجموعه‌ای از سیاست‌ها ،راهبردها و فناوری‌ها است که هدف آن‌ها بهینه‌سازی مصرف انرژی از سوی مصرف‌کنندگان نهایی است .این مدیریت می‌تواند از طریق آموزش ،قیمت‌گذاری هوشمند ،مشوق‌های مالی و فناوری‌های کنترلی اجرا شود. مهم‌ترین روش‌های DSMعبارت‌اند از: جابجایی بار ( :)Load Shiftingانتقال مصرف از ساعات اوج بار به ساعات کم‌بار پاسخ‌گویی به بار ( :)Demand Responseکاهش یا افزایش کنترل‌شده مصرف براساس وضعیت شبکه یا قیمت انرژی بهره‌وری انرژی :استفاده از تجهیزات کم‌مصرف و بهینه‌سازی فرآیندهای صنعتی و خانگی DSMنه‌تنها باعث کاهش هزینه‌ها برای مصرف‌کنندگان می‌شود ،بلکه در کاهش نیاز به توسعه زیرساخت‌های پرهزینه شبکه و بهبود پایداری نیز تأثیرگذار است. .۳استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر در شبکه توزیع با افزایش نگرانی‌های زیست‌محیطی و تالش برای کاهش وابستگی به سوخت‌های فسیلی ،استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر به‌ویژه در سطح توزیع گسترش یافته است .سیستم‌های خورشیدی ( ،)PVتوربین‌های بادی کوچک، زیست‌توده و حتی منابع هیدروالکتریک محلی اکنون به عنوان منابع تولید پراکنده ( )Distributed Generationوارد شبکه‌های توزیع می‌شوند. مزایای ادغام انرژی‌های تجدیدپذیر: کاهش آالینده‌های زیست‌محیطی و کربن افزایش امنیت انرژی در مناطق دورافتاده کاهش فشار بر شبکه‌های انتقال مرکزی چالش‌ها و راهکارها: نوسان‌پذیری منابع خورشیدی و بادی که نیازمند سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی (باتری‌ها ،ابرخازن‌ها) و ابزارهای کنترلی دقیق برای مدیریت توان لحظه‌ای است. لزوم طراحی شبکه‌های توزیع با قابلیت پذیرش و اتصال منابع تولید پراکنده بدون اختالل در ولتاژ ،فرکانس یا تعادل توان. امروزه ترکیب منابع انرژی تجدیدپذیر با شبکه‌های هوشمند و سیستم‌های ذخیره‌سازی ،به‌عنوان ستون‌های اصلی سیستم‌های توزیع آینده شناخته می‌شوند که به تحقق اهداف پایداری و توسعه کم‌کربن کمک می‌کنند. فصل :۷مشکالت و چالش‌ها در سیستم‌های توزیع انرژی الکتریکی با وجود پیشرفت‌های گسترده در طراحی و فناوری شبکه‌های توزیع برق، همچنان چالش‌ها و مشکالت متعددی در این حوزه وجود دارد که می‌توانند عملکرد مطلوب سیستم را مختل کرده و قابلیت اطمینان آن را کاهش دهند. شناسایی این چالش‌ها نقش کلیدی در بهبود بهره‌وری ،پایداری و کیفیت توان دارد .در این فصل به مهم‌ترین مشکالت و موانع موجود در شبکه‌های توزیع الکتریکی پرداخته می‌شود. .۱تلفات انرژی ()Energy Losses تلفات انرژی در شبکه‌های توزیع یکی از مسائل مهم و همیشگی صنعت برق است .این تلفات عمدتًا به دو دسته تقسیم می‌شوند: تلفات فنی ( :)Technical Lossesناشی از مقاومت هادی‌ها ،تلفات ترانسفورماتورها ،اتصاالت و تجهیزات مختلف در مسیر توزیع است. تلفات غیر فنی ( :)Non-Technical Lossesشامل سرقت برق، خطاهای اندازه‌گیری ،خرابی کنتورها یا تخلفات انسانی است. پیامدهای تلفات باال: افزایش هزینه‌های تولید و انتقال انرژی کاهش راندمان سیستم نیاز به ظرفیت اضافی برای جبران تلفات کاهش این تلفات نیازمند به‌کارگیری تجهیزات مدرن ،بازسازی شبکه‌های فرسوده ،کنترل دقیق مصارف و آموزش مشترکان است. کشورهای دارای تلفات باال: ایران%18.6: اکوادور %38.4:بیشترین .۲کیفیت توان (Power )Quality کیفیت توان الکتریکی به میزان تطابق مشخصات ولتاژ و فرکانس برق تحویلی با استانداردهای مورد انتظار مصرف‌کننده مربوط می‌شود .افت کیفیت توان می‌تواند موجب آسیب به تجهیزات حساس، اختالل در فرآیندهای صنعتی و نارضایتی مصرف‌کنندگان شود. مشکالت رایج در کیفیت توان: نوسانات ولتاژ ()Voltage Fluctuations افت ولتاژ ( )Voltage Sagو افزایش ولتاژ ()Surge هارمونیک‌ها ( )Harmonicsناشی از بارهای غیرخطی قطعی‌ها و خاموشی‌های مکرر برای بهبود کیفیت توان ،استفاده از تجهیزات پایش ولتاژ ،فیلترهای هارمونیکی ،سیستم‌های UPSو ارتقای زیرساخت شبکه ضروری است. .۳قابلیت اطمینان و پایداری ()Reliability and Stability یکی از اهداف اصلی هر شبکه برق ،تأمین انرژی الکتریکی پایدار ،پیوسته و با کیفیت مناسب برای تمامی مصرف‌کنندگان است .قابلیت اطمینان به توانایی شبکه در مقابله با خطاها و بازیابی سریع از آن‌ها بستگی دارد. عوامل مؤثر بر کاهش قابلیت اطمینان: شبکه‌های فرسوده و قدیمی عدم وجود سیستم‌های پشتیبان و مسیرهای جایگزین خطاهای انسانی یا خطاهای تجهیزات بالیای طبیعی نظیر طوفان ،زلزله یا سیل راهکارهای افزایش پایداری: تقویت ساختار شبکه (استفاده از پیکربندی حلقه‌ای یا شبکه‌ای) نصب تجهیزات حفاظتی هوشمند مانیتورینگ لحظه‌ای عملکرد شبکه توسعه انرژی‌های محلی (مانند منابع پراکنده) جمع‌بندی: حل چالش‌های سیستم توزیع برق نیازمند رویکردی ترکیبی از سرمایه‌گذاری در زیرساخت ،بهره‌گیری از فناوری‌های نوین ،آموزش نیروی انسانی و مشارکت مصرف‌کنندگان است .در صورتی که این چالش‌ها به‌درستی شناسایی و مدیریت شوند ،می‌توان به بهبود بهره‌وری ،کاهش هزینه‌ها و افزایش رضایت مشترکان دست یافت. منابع: آمادبرق سپهر: ‏https://amad-bargh.com فرادرس: https://blog.faradars.org/ %D8%A7%D9%86%D9%88%D8%A7%D8%B9%D8%B3%DB%8C%D8%B3%D8%AA%D9%85%D9%87%D8%A7%DB%8C/%D8%AA%D9%88%D8%B2%DB%8C%D8%B9 :بهین مصرف https://behinmasraf.com/ %DA%A9%D8%A7%D9%87%D8%B4%D8%AA%D9%84%D9%81%D8%A7%D8%AA%D8%AF%D8%B1%D8%B4%D8%A8%DA%A9%D9%87%D9%87%D8%A7%DB%8C/%D8%AA%D9%88%D8%B2%DB%8C%D8%B9 :بهین مصرف /https://behinmasraf.com/2313-2 :هوش مصنوعی Chat GPT Poe