چگونگی طراحی تأسیسات الکتریکی برای یک واحد صنعتی
جهت مشاهده فیلم آموزش طراحی تاسیسات الکتریکی-کلیک کنید
در این مقاله پس از بیان مقدماتی در رابطه با طراحی تاسیسات برقی و مکانیکی و برق‌رسانی به یک واحد صنعتی، به اطلاعات اولیه لازم در آغاز روند طراحی اشاره‌شده و سپس چگونگی انجام تحلیل بار و تعاریف مرتبط با آن بیان گشته است. در ادامه ۲ ضریب مهم همزمانی و دیماند تعریف‌شده تا ابزار لازم برای برآورد دقیق بار الکتریکی در اختیار مهندس طراح قرار گیرد. سپس دسته‌بندی بارها ازنقطه‌نظر اهمیت تداوم برق‌رسانی به آن‌ها بیان‌شده و در پایان در فلوچارتی به گام‌های لازم به‌منظور تکمیل یک طرح الکتریکی اشاره‌شده است.
مقدمه:
در اجرای تاسیسات برقی، شبکه قدرت که وظیفه تأمین انرژی الکتریکی مصرفی کاربران خانگی و صنعتی را بر عهده دارد، توان الکتریکی را بسته به میزان بار درخواستی کاربر در سطوح ولتاژ مختلفی در اختیار او قرار می‌دهد، درحالی‌که واحدهای خانگی توان را در سطح ولتاژ ۲۲۰ ولت تک فاز و یا درنهایت ۳۸۰ ولت سه فاز دریافت می‌کنند، واحدهای صنعتی به علت میزان تقاضای بالای انرژی خود، توان را در سطوح ۲۰، ۶۳ و حتی ۱۳۲ کیلوولت دریافت می‌دارند، چراکه ابعاد بزرگ یک واحد صنعتی انتقال توان را از نقطه‌ی تحویل تا محل تجمع بار در سطوح ولتاژ پایین غیرممکن می‌سازد، بدین علت که سطح بالای جریان در ولتاژ پایین، افت ولتاژ و تلفات فوق‌العاده بالایی را به آن واحد صنعتی تحمیل خواهد کرد. علاوه بر این بسیاری از بارها در یک واحد صنعتی ازجمله بعضی از موتورهای الکتریکی سه فاز در سطح ولتاژهایی بالاتر از ۴۰۰ ولت کار می‌کنند، که نیاز به دسترسی به سطح ولتاژهای بالا را لازم می‌نماید، این دو عامل در کنار هم دریافت توان در سطح ولتاژهای بالا و به دنبال آن انجام هزینه‌ای اولیه در ساخت پست تبدیل داخلی به‌منظور کاهش سطح ولتاژ دریافتی متناسب با بارهای نصب‌شده در کارخانه را موجه می‌نماید.
اطلاعات اولیه:
شرکت های طراح و مجری تاسیسات برقی، در آغاز طراحی تاسیسات الکتریکی، نیاز دارند تا برای روشن شدن محدوده کار، اطلاعاتی در رابطه با پروژه جمع‌آوری کنند. بدین منظور پاسخ سوالات زیر باید مشخص شود
شرایط محیطی نظیر حداکثر و حداقل دمای محیط، ارتفاع از سطح دریا، میزان رطوبت و فشار هوا چگونه است؟
هدف انجام یک پروژه برق‌رسانی، جدید یا توسعه و بهینه‌سازی تأسیسات الکتریکی موجود است؟
قطع برق چه عواقبی به دنبال خواهد داشت؟
آیا تأمین انرژی از طریق شبکه است و یا از داخل واحد به‌صورت اختصاصی تأمین می‌شود( و یا هر دو )؟
آیا نکات خاصی در رابطه با بهره‌برداری و نگهداری از تاسیسات الکتریکی وجود دارد که باید موردتوجه قرار بگیرد؟
آیا امکان متصاعد شدن گازها و بخارات قابل‌انفجار درون واحد وجود دارد؟
آیا شرکت توزیع برق واحد صنعتی را ملزم به اصلاح ضریب توان کرده است؟
آیا برای بالا بردن ضریب اطمینان نیاز به تأمین برق جریان مستقیم از طریق باتری و یا سیستم برق متناوب بی‌وقفه (UPS) و یا تأمین برق اضطراری به‌وسیله دیزل ژنراتور وجود دارد؟
گام اولیه (تحلیل بار):
در گام اول با برداشتن قدم‌های زیر و تهیه نقشه تک‌خطی و لیست بار، مبنای لازم طراحی با جزئیات تأسیسات برق‌رسانی فراهم خواهد آمد.
با مشورت سایر تخصص‌های درگیر در پروژه (مهندسین تاسیسات برقی، مکانیکی، ساختمان و ….) تجهیزات اصلی و جانبی بایست جانمایی شوند.
بر مبنای جانمایی صورت گرفته و تعیین محل تجمع بارهای الکتریکی، مدار تک‌خطی مقدماتی تهیه شود.
با دریافت اطلاعات لازم از بخش‌های مکانیک، شیمی و ابزار دقیق کل قدرت الکتریکی مصرفی پروژه تاسیساتی اجرایی و بار هر یک از تابلوهای در نظر گرفته‌شده با در نظر گرفتن ضرایب همزمانی و دیماند باید تخمین زده شود.
(واضح است که برخی از بارها مثل روشنایی، حرارت، پریز و .. توسط بخش برق بایست تعیین گردد ولی بخش اعظم بارها نظیر سیستم‌های گرمایش و سرمایش، پمپ، کمپرسور، دمنده، شیر موتوری و .. بایست توسط بخش مجری تاسیسات مکانیک برآورد گردد و در اختیار طراح برق قرار گیرد)
تعاریف مهم:
توان نصب‌شده (kW):
مجموع توان نامی تمام تجهیزات نصب‌شده در مجموعه را گویند که البته مقداری است متفاوت با آنچه باید در عمل تأمین شود، لازم است دقت شود که توان نامی اعلامی برای موتورهای الکتریکی که اشاره به توان مکانیکی خروجی دارد کمتر از توان مصرفی آن است، این مسئله در رابطه با لامپ‌های فلوئورسنت و لامپ‌های تخلیه نیز البته از جنبه‌ای دیگر صادق است.
توان ظاهری نصب‌شده (kVA) :
به‌طورمعمول به مجموع عددی توان ظاهری هر یک از بارهای منفرد گفته می‌شود که البته واضح است متفاوت بودن آن با مقداری که در طراحی بایست لحاظ شود. این تفاوت هم ازلحاظ نشدن ضرایب همزمانی و دیماند ناشی می‌شود و هم از متفاوت بودن ضریب توان بارهای مختلف که باعث می‌شود kVA کل کمتر از مجموع kVA هریک از بارها باشد.
برای برخی از بارها که مشخصات آن‌ها به‌طور دقیق معلوم نیست از جدول زیر برای محاسبه توان ظاهری نصب‌شده می‌توان استفاده کرد.
| تأمین روشنایی با استفاده از لامپ‌های فلوئورسنت | ||
| نوع کاربرد | ( ) برآورد شده بر مبنای لامپ فلوئورسنت با انعکاس‌دهنده صنعتی | مقدار متوسط روشنایی لازم ( ) |
| فعالیت‌های دوره‌ای، جاده‌ها و بزرگراه‌ها، فضاهای انبار، | ۷ | ۱۵۰ |
| فعالیت‌های سنگین: تولید و سرهم‌بندی قطعات بزرگ | ۱۴ | ۳۰۰ |
| فعالیت‌های هرروزه: کار اداری | ۲۴ | ۵۰۰ |
| فعالیت‌های دقیق: نقاشی یا کارگاه‌های تولید با نیاز به‌دقت بالا | ۴۱ | ۸۰۰ |
| نوع کاربرد | ( ) برآورد شده |
| هوای فشرده | ۳ تا ۶ |
| تهویه | ۲۳ |
| گرماساز برقی: خانه شخصی آپارتمان |
۱۱۵ تا ۱۴۶ ۹۰ |
| اداری | ۲۵ |
| کارگاه | ۵۰ |
| کارگاه مونتاژ | ۷۰ |
| فروشگاه اتومبیل | ۳۰۰ |
| کارگاه نقاشی | ۳۵۰ |
| کارخانه | ۷۰۰ |
بیشینه kVA مورد تقاضای واقعی:
بارها در یک واحد صنعتی نه همواره در توان نامی خود و نه همیشه به‌صورت همزمان کار می‌کنند. ضرایب همزمانی و دیماند در این راستا به‌منظور تعیین بیشینه kVA واقعی به کار گرفته می‌شوند تا برآوردی دقیق از میزان مصرف کل به دست آید.
ضریب دیماند ( ):
توان مصرفی بار در شرایط عملکرد عادی اغلب کمتر از توان نامی آن است، که ضریب دیماند برای لحاظ کردن همین موضوع به کار می‌رود، ضریب دیماند باید برای یکایک بارها به‌صورت مجزا در نظر گرفته شود. برای بارهای موتوری به‌طور متوسط ضریب دیماند برابر با ۰٫۷۵ در نظر گرفته می‌شود. برای لامپ‌های فلوئور سنت برابر با ۱ وبری پریزها بسته به باری که از آن‌ها تغذیه می‌شود این ضریب باید لحاظ گردد.
ضریب همزمانی ( ):
عملکرد همزمان تمامی بارهای الکتریکی نصب‌شده آن‌قدر نادر است که می‌توان گفت هیچ‌گاه در عمل اتفاق نخواهد افتاد، بدین منظور ضریب همزمانی به کار گرفته می‌شود تا بی‌جهت تاسیسات برق‌رسانی، ظرفیت بلااستفاده پیدا نکرده و از افزایش هزینه‌های اولیه جلوگیری به عمل آید
ضریب همزمانی برای تابلوهای توزیع:
استانداردهای IEC61439-1,2 ضرایب همزمانی مناسب برای تابلوهای توزیع را بسته به تعداد انشعابات آن بیان کرده است. که این مقادیر در جدول زیر نمایش داده‌شده است البته بایست در نظر داشت که اگر انشعابات تابلو اختصاص به تأمین روشنایی داشته باشند بهتر است ضریب همزمانی نزدیک به یک در نظر گرفته شود.
| نوع بار | ضریب همزمانی |
| تابلوی توزیع با ۲ یا ۳ انشعاب | ۰٫۹ |
| تابلوی توزیع با ۴ یا ۵ انشعاب | ۰٫۸ |
| تابلوی توزیع با ۶ تا ۹ انشعاب | ۰٫۷ |
| تابلوی توزیع با ۱۰ انشعاب یا بیشتر | ۰٫۶ |
| عمل‌کننده الکتریکی | ۰٫۲ |
| موتورهای الکتریکی با توان کمتر از ۱۰۰ کیلووات | ۰٫۸ |
| موتورهای الکتریکی با توان بیشتر از ۱۰۰ کیلووات | ۱ |
ضریب همزمانی بر اساس کاربرد:
| کاربرد | ضریب همزمانی |
| روشنایی | ۱ |
| گرماساز و تهویه هوا | ۱ |
| پریز | ۰٫۱ تا ۰٫۲ |
دسته‌بندی بارها:
بهتر است بارها را ازنظر میزان اهمیت آن‌ها در سه دسته‌ی بارهای اضطراری، مهم و غیر مهم جای داد تا راهنمایی در طراحی نحوه‌ی مناسب تغذیه برای آن‌ها باشد.
بار اضطراری:
بارهایی که قطع تغذیه آن‌ها باعث ایجاد خطر برای افراد و صدمه به تجهیزات می‌گردد. روشنایی اضطراری، مصارف سیستم UPS، مصارف باتری و پمپ روغن یاتاقان ماشین‌ها در این رده قرار می‌گیرند.
بار مهم:
بارهایی که قطع آن‌ها باعث کاهش باردهی و تولید می‌گردد.
بار غیر مهم:
قطع این بارها نظر فوری برای افراد و تولیدات ندارد؛ مثلا تاسیسات مکانیکی تهویه مطبوع، سیستم آب خنک‌کن و .. می‌توانند تا چندین ساعت فعال نباشند.
نمایی کلی از گام‌های طراحی تاسیسات الکتریکی در یک واحد صنعتی
در فلوچارت زیر روند مرحله به مرحله طراحی کامل تاسیسات برق‌رسانی بیان‌شده است. که در این مقاله صرفاً گام اول که به تحلیل بار اختصاص دارد موردمطالعه قرار گرفت.
منبع
http://arkanarzesh.com
====================================
جهت مشاهده فیلم آموزش طراحی تاسیسات الکتریکی-کلیک کنید
طراحی تاسیسات الکتریکی صنعتی