محاسبات توزیع برق

به فرآیندی اشاره دارد که در آن جریان برق از تولیدکننده (مانند نیروگاه‌ها)

به مصرف‌کننده نهایی (مانند خانه‌ها، کارخانه‌ها، و ادارات) انتقال پیدا میکند.

برای تضمین کارایی و پایداری این فرآیند، محاسبات دقیق و پیچیده‌ای انجام

می‌شود تا از صحت عملکرد سیستم توزیع و ایمنی تجهیزات اطمینان حاصل

شود. این محاسبات شامل تحلیل بارهای الکتریکی، افت ولتاژ، انتخاب

مناسب تجهیزات مانند کابل‌ها و ترانسفورماتورها و در نظر گرفتن سیستم‌

های حفاظتی است.

اهمیت محاسبات توزیع برق

محاسبات دقیق توزیع برق برای تأمین انرژی مورد نیاز مصرف‌کننده‌ها بدون

وقوع مشکلات فنی مانند نوسان ولتاژ یا افت ولتاژ بسیار ضروری است.

از آنجا که سیستم‌های توزیع برق به‌طور پیوسته و گسترده استفاده میشوند،

حتی کوچک‌ترین خطا در محاسبات ممکن است باعث ایجاد خرابی‌های

جدی در تجهیزات و حتی آتش‌سوزی یا خطرات جانی شود. همچنین با

افزایش بهره‌وری انرژی و کاهش اتلافات در طول انتقال، هزینه‌های مصرف

برق نیز کاهش می‌یابد.

 اجزای کلیدی محاسبات توزیع برق

(محاسبات توزیع برق)

در محاسبات توزیع برق، چندین عامل مهم در نظر گرفته می‌شود که به

حفظ پایداری و کارایی سیستم کمک می‌کنند. این عوامل به شرح زیر هستند:

تخمین بار الکتریکی: یکی از اولین مراحل محاسبات توزیع برق، تخمین بار

الکتریکی سیستم است. بار الکتریکی شامل مقدار توان مصرفی است که

باید توسط شبکه تأمین شود. این توان به سه دسته بارهای نوری، موتوری

و گرمایی تقسیم می‌شود. تخمین دقیق بار به انتخاب مناسب تجهیزات،

کابل‌ها و ترانسفورماتورها کمک می‌کند. این تخمین معمولاً بر اساس الگوی

مصرف و نوع بارها (مثلاً بارهای دائم یا متناوب) انجام می‌شود.

محاسبه افت ولتاژ: افت ولتاژ یکی از پارامترهای مهم در شبکه‌های توزیع

برق است که در طول کابل‌ها و خطوط انتقال به دلیل مقاومت داخلی آن‌ها

رخ می‌دهد. افت ولتاژ بیش از حد ممکن است به کاهش عملکرد تجهیزات

و آسیب به دستگاه‌ها منجر شود. بنابراین، محاسبه دقیق افت ولتاژ بر اساس

طول کابل، جریان عبوری و مقاومت کابل‌ها ضروری است. به طور کلی، افت

ولتاژ نباید بیش از 5 درصد ولتاژ نامی باشد.

انتخاب کابل‌های مناسب: پس از تخمین بار و محاسبه افت ولتاژ، باید نوع و

اندازه کابل‌ها انتخاب شود. انتخاب کابل مناسب به شدت به بار الکتریکی و

طول کابل بستگی دارد. کابل‌های با سطح مقطع بزرگ‌تر می‌توانند جریان

بیشتری را بدون ایجاد افت ولتاژ زیاد عبور دهند. همچنین در محیط‌های خاص

(مانند مکان‌های مرطوب یا دمای بالا)، باید از کابل‌های مقاوم در برابر شرایط

محیطی استفاده شود.

محاسبه جریان اتصال کوتاه:

(محاسبات توزیع برق)

جریان اتصال کوتاه جریانی است که در صورت

بروز اتصال کوتاه در سیستم رخ می‌دهد. این جریان می‌تواند بسیار زیاد

باشد و به تجهیزات و کابل‌ها آسیب جدی وارد کند. بنابراین، محاسبه

جریان اتصال کوتاه و انتخاب سیستم‌های حفاظتی مناسب

(مانند فیوزها و مدارشکن‌ها) برای جلوگیری از آسیب‌های احتمالی بسیار

مهم است.

سیستم‌های حفاظتی: سیستم‌های حفاظتی نقش حیاتی در تضمین

ایمنی سیستم‌های توزیع برق دارند. این سیستم‌ها باید به گونه‌ای طراحی

شوند که در صورت وقوع خطاهایی مانند اضافه‌بار، جریان اتصال کوتاه یا

نشتی زمین، بتوانند به سرعت برق را قطع کنند و از تجهیزات و افراد

محافظت کنند. انتخاب مناسب سیستم‌های حفاظتی مانند فیوزها، قطع‌کننده‌

های مدار (مدارشکن‌ها)، و رله‌های حفاظتی بستگی به محاسبات جریان و

ولتاژ شبکه دارد.

توزیع بارها در فازهای مختلف: در سیستم‌های سه‌فاز، توزیع بارها بین فازهای

مختلف باید به صورت متعادل انجام شود. این کار باعث می‌شود که جریان به

صورت متوازن بین فازها تقسیم شود و از مشکلاتی مانند عدم تعادل فاز که

باعث ایجاد نوسانات ولتاژ می‌شود، جلوگیری گردد.

محاسبه توان راکتیو:

توان الکتریکی به دو بخش توان اکتیو و راکتیو تقسیم

میشود. توان اکتیو برای انجام کار مفید

(مانند روشن کردن لامپ‌ها یا چرخاندن موتور) استفاده می‌شود، در حالی

که توان راکتیو در شبکه‌های الکتریکی جریان می‌یابد و به تعادل ولتاژ کمک

می‌کند. محاسبه و مدیریت توان راکتیو با استفاده از تجهیزات اصلاح ضریب

توان (مانند خازن‌ها) می‌تواند بهره‌وری سیستم را افزایش دهد و از افزایش

بار اضافی جلوگیری کند.

مراحل محاسبات توزیع برق

محاسبات توزیع برق شامل مراحل زیر است:

جمع‌آوری اطلاعات بار: در این مرحله اطلاعات کاملی از بارهای موجود در

شبکه مانند نوع بارها (موتوری، نوری، گرمایی)، توان مورد نیاز و تعداد

مصرف‌کنندگان به‌دست می‌آید.

محاسبات بار کلی و توان کل: پس از جمع‌آوری اطلاعات بارها، توان مصرفی

کل شبکه محاسبه می‌شود. این کار با جمع توان‌های مصرفی بارهای

مختلف و در نظر گرفتن ضریب همزمانی انجام می‌شود.

طراحی سیستم کابل‌کشی: با توجه به بار کل و محل قرارگیری مصرف‌

کنندگان، مسیرهای کابل‌کشی و انتخاب نوع کابل‌ها تعیین می‌شود. این

مرحله شامل محاسبات مربوط به افت ولتاژ و انتخاب کابل‌هایی است که

بتوانند بار را با کمترین تلفات انتقال دهند.

انتخاب ترانسفورماتورها:

ترانسفورماتورها برای تبدیل ولتاژ و تأمین توان به

مصرف‌کنندگان مختلف به کار می‌روند. انتخاب ترانسفورماتورهای مناسب بر

اساس توان مصرفی شبکه و فاصله بین تولیدکننده و مصرف‌کننده انجام میشود.

طراحی سیستم‌های حفاظتی: در این مرحله، سیستم‌های حفاظتی مانند

فیوزها و مدارشکن‌ها انتخاب می‌شوند تا در صورت بروز خطاها، سیستم به

صورت ایمن عمل کند.

نتیجه‌گیری

محاسبات توزیع برق یکی از مراحل حیاتی در طراحی و اجرای سیستم‌های

الکتریکی است. این محاسبات به مهندسان کمک می‌کند تا سیستم‌های

توزیع برق با کارایی بالا و بدون خطر را طراحی کنند. دقت در محاسبات افت

ولتاژ، انتخاب مناسب کابل‌ها و تجهیزات حفاظتی، و مدیریت توان راکتیو از

جمله عوامل مهمی هستند که در تضمین عملکرد بهینه سیستم‌های توزیع

برق نقش کلیدی دارند.