پروژه های آماده قدرت

این پروژه یک تحقیق آماده با موضوع، بررسی اثر جایگزینی کابل آلومینیومی به‌جای کابل مسی در شبکه توزیع برق در ۶۰ صفحه ورد می باشد. در ادامه قسمتی از این تحقیق را خواهیم داشت: فهرست مطالب فصل اول: کلیات تحقیق ۲ ۱-۱-مقدمه ۳ ۲-۱-بیان مساله ۶ ۳-۱-اهمیت و ضرورت تحقیق ۷ ۴-۱-اهداف تحقیق ۷ ۵-۱-سوالات تحقیق ۸ ۶-۱-پیشینه تحقیق ۸ ۷-۱-روش تحقیق ۱۰ ۸-۱-ابزار گردآوری اطلاعات ۱۱ ۹-۱-محدودیت ها مشکلات تحقیق ۱۱ فصل دوم: ادبیات و مبانی نظری تحقیق ۱۳ ۱-۲-مبانی نظری تحقیق ۱۴ ۲-۲-ویژگی‌های فیزیکی و الکتریکی کابل‌های آلومینیومی ۱۴ ۳-۲-ویژگی‌های فیزیکی و الکتریکی کابل‌های مسی ۱۶ ۲-۳-۱-رشد صنعت سیم و کابل و چالش جایگزینی مس با آلومینیوم ۱۸ ۲-۳-۲-مقایسه ویژگی‌های فیزیکی و الکتریکی کابل‌های آلومینیومی و مسی ۱۸ ۴-۲-بررسی کاربردهای مناسب برای هر نوع کابل ۱۹ ۵-۲-مزایای استفاده از کابل های آلومینیومی ۳۱ ۶-۲-معایب استفاده از کابل های آلومینیومی ۳۴ ۷-۲-تحلیل مزایا و معایب استفاده از کابل‌های آلومینیومی ۳۵ ۸-۲-مطالعه استانداردهای مربوط به انتخاب و نصب کابل‌ها ۳۶ ۱-۸-۲-استانداردهای مربوط به انتخاب کابل‌ها ۳۶ ۲-۸-۲-استانداردهای مربوط به نصب کابل‌ها ۳۸ فصل سوم: تجزیه و تحلیل داده ها ۵۲ ۱-۳-ویژگی‌های رایج در کابل‌های مسی و آلومینیومی ۵۳ ۳-۲-الگوهای عملکردی در شبکه‌های توزیع برق ۵۵ ۳-۳-تحلیل اقتصادی و زیست‌محیطی ۵۷ فصل چهارم: نتیجه گیری و پیشنهادات ۶۱ ۱-۴-نتیجه گیری ۶۲ ۲-۴-پبشنهادات ۶۴ ۳-۴-پیشنهادات حاصل از تحقیق ۶۴ منابع ۶۶ فهرست اشکال شکل۱-۱: تصاویر سایش خستگی در هادی‌های آلومینیومی تقویت‌شده با فولاد (ACSR) (a) و هادی‌های مسی از شبکه‌ی راه‌آهن (b) که در خطوط هوایی استفاده شده‌اند. ۶ شکل۲-۱: کابل آلومینیومی ۱۶ شکل۲-۳: کابل مسی ۱۸ شکل۲-۴: کاربرد کابل‌های آلومینیومی در سیم‌کشی خودرو، خطوط انتقال و توزیع، موتورهای الکتریکی و سیستم‌های فتوولتائیک ۲۳ شکل۲-۵: رابطه‌ی استحکام و رسانایی در آلیاژهای آلومینیومی را نشان می‌دهند و محدودیت‌های کابل‌های آلومینیومی را توضیح می‌دهند ۲۴ شکل۲-۶: شکل(a): نمایش خطوط انتقال فشار قوی که از هادی‌های آلومینیومی استفاده می‌کنند. شکل(b): طبقه‌بندی هادی‌های هوایی شامل انواع AAC (All Aluminum Conductor)، AAAC (All Aluminum Alloy Conductor)، ACSR (Aluminum Conductor Steel Reinforced)، ACAR و ACCC.شکل(c): باس‌بارهای فشار قوی آلومینیومی که در ایستگاه‌های تولید و توزیع برق به کار می‌روند. شکل(d): باس‌بار باتری خودروهای برقی که جریان را از باتری به اینورتر منتقل می‌کند. شکل(e): ترانسفورماتور با سیم‌پیچی آلومینیومی به‌عنوان جایگزین مس. شکل(f): نوار آلیاژ آلومینیوم AA1350 برای سیم‌پیچی ترانسفورماتور. شکل(g): کابل چهارگانه با ولتاژ نامی ۶۰۰ ولت، طراحی مقاوم، با هادی‌های آلومینیومی AA1350-H16/H26 و سایز ۳۵۰ MCM-4/0 AWG. 24 شکل۲-۷: شکل(a): این نمودار زمانی نشان می‌دهد که از دهه‌ی ۱۹۷۰ تا دهه‌ی ۲۰۱۰ و بعد از آن، خودروسازان مختلف (مثل جنرال موتورز، فولکس‌واگن، آئودی، بی‌ام‌و و هوندا) به تدریج سیم‌های آلومینیومی را در بخش‌های مختلف خودرو وارد کرده‌اند. ابتدا در کابل‌های باتری و سپس در دسته‌سیم‌های موتور و پروژه‌های خودروهای برقی. این روند نشان‌دهنده‌ی افزایش اعتماد به آلومینیوم به‌عنوان جایگزین مس در سیم‌کشی خودروهاست.شکل(b): این تصویر سیم آلیاژی آلومینیوم با استحکام بالا را نشان می‌دهد که در دسته‌سیم موتور خودرو نصب شده است. مزیت اصلی آن کاهش وزن خودرو و در نتیجه کاهش مصرف سوخت یا افزایش راندمان در خودروهای برقی است.شکل(c): در این تصویر یک کویل ریخته‌گری‌شده از آلومینیوم برای سیم‌پیچی موتور دیده می‌شود. این کویل دارای هفت دور و ارتفاع رسانا حدود ۱٫۵ میلی‌متر است. استفاده از آلومینیوم در سیم‌پیچی موتور باعث سبک‌تر شدن موتور و کاهش هزینه تولید می‌شود، هرچند رسانایی کمتر نسبت به مس یک چالش محسوب می‌شود. شکل(d): این تصویر نحوه‌ی قرارگیری و آرایش کویل‌های آلومینیومی در موتور الکتریکی را نشان می‌دهد. طراحی مناسب آرایش کویل‌ها اهمیت زیادی در کارایی موتور دارد و نشان می‌دهد که آلومینیوم می‌تواند در بخش‌های حساس مانند موتورهای خودروهای برقی نیز به‌کار گرفته شود. ۲۵ شکل ۲-۸:فرآیند تولید سیم و کابل مسی پیشرفته ۲۸ شکل۲-۹:مقایسه‌ی سطح مقطع سیم مسی خالص با سیم‌های کامپوزیتی مس–گرافن. این شکل کاربرد سیم مسی در حالت معمول و نسخه‌ی تقویت‌شده را نشان می‌دهد. ۲۸ شکل۲-۱۰: ساختار متالوگرافی سیم مسی خالص و سیم‌های کامپوزیتی، همراه با نقشه‌ی توزیع اندازه دانه، چگالی نابجایی و مرزدانه‌ها. این شکل به‌طور مستقیم به خواص مکانیکی و الکتریکی کابل‌های مسی مربوط است. ۲۹ شکل۲-۱۱:تصاویر TEM از سیم‌های کامپوزیتی مس–گرافن که نشان‌دهنده‌ی جایگاه گرافن در دانه‌ها و مرزدانه‌های سیم مسی هستند. این شکل به بهبود عملکرد کابل‌های مسی اشاره دارد. ۳۰ شکل۲-۱۲:طیف‌نگاری EDS برای بررسی توزیع عناصر کربن و مس در سیم‌های کامپوزیتی. این شکل نشان‌دهنده‌ی ترکیب و کیفیت سیم‌های مسی پیشرفته است. ۳۱ شکل۲-۱۳: توالی نورد داغ CCW: تبدیل شمش آلومینیوم به سیم با قطر ۳٫۲ میلی‌متر ۳۳ شکل۲-۱۴: فرآیند نورد داغ CCW 2018: کاهش شمش آلومینیوم به سیم ۶ میلی‌متری ۳۴ شکل۲-۱۵: فرآیند نورد سرد Microrolling® ۲۰۱۸: کاهش قطر سیم آلومینیومی از ۶ به ۲٫۱۵ میلی‌متر با سرعت بالا ۳۴ شکل۲-۱۶: طبقه‌بندی کابل‌ها بر اساس سطح ولتاژ و نوع عایق ۳۸ شکل۲-۱۷: منحنی ظرفیت جریان مجاز کابل‌ها مطابق ۳۸ شکل۲-۱۸: الزامات شعاع خم کابل در نصب‌های صنعتی ۳۸ شکل۲-۱۹: مسیرگذاری کابل‌ها در کانال‌ها و سینی‌های کابل ۳۸ شکل۲-۲۰: ساختار کابل تک‌هسته‌ای و سه‌هسته‌ای، مرتبط با الزامات نصب و محیط‌های laying. 41 شکل۲-۲۱: روش‌های دفن مستقیم، داکت و تونل برای کابل‌های زیرزمینی، مطابق استانداردهای IEC و IEEE. 42 شکل۲-۲۲: دیاگرام نصب کابل‌های هوایی با روش کشش و تنش‌گذاری، مرتبط با استانداردهای خطوط هوایی ۴۲ شکل۲-۲۳: روش‌های نصب کابل زیردریایی شامل سطحی، دفن‌شده، معلق و استفاده از کشتی‌های تخصصی CLV و ROV. 43 شکل۲-۲۴: خطاهای ناشی از نصب نامناسب کابل‌ها (شکست غلاف، ترک، آسیب مکانیکی)، مرتبط با الزامات استانداردی در نصب صحیح. ۴۳ شکل۲-۲۵: نشان‌دهنده وابستگی انتشار شعله به تعداد کابل‌ها و فاصله‌گذاری در نصب دسته‌ای. ۴۴ شکل۲-۲۶: نمایش نمونه کابل مقاوم در برابر آتش پیش از آزمون، مرتبط با استاندارد نصب و آماده‌سازی نمونه‌ها. ۴۴ شکل۲-۲۷: نمایش وضعیت کابل پس از آزمون آتش، برای ارزیابی حفظ کارکرد طبق استاندارد IEC 60331-21. 45 شکل۲-۲۸: نمایش گروه‌های کابل در حالت نصب عمودی دسته‌ای، مرتبط با آزمون استاندارد IEC 60332-3-22. 45 شکل۲-۲۹: نمایش کابل‌ها پس از آزمون انتشار شعله در نصب دسته‌ای، برای بررسی انطباق با استانداردهای نصب. ۴۶ شکل۲-۳۰: دیاگرام نصب کابل‌ها روی دیواره کوره آزمون، نشان‌دهنده روش‌های نصب و نگهداری مطابق استاندارد GOST R 53316-2009. 46 شکل۲-۳۱: نمایش روش‌های دفن مستقیم، داکت و تونل؛ مرتبط با استانداردهای IEC 60287 و IEC 60364 در نصب کابل‌های زیرزمینی. ۴۹ شکل۲-۳۲: دیاگرام نصب کابل‌های هوایی با روش کشش و تنش‌گذاری؛ مرتبط با استاندارد IEC 60286-2017 برای بارگذاری و شرایط محیطی. ۴۹ شکل۲-۳۳: روش‌های نصب کابل زیردریایی شامل سطحی، دفن‌شده، معلق و استفاده از کشتی‌های تخصصی CLV و ROV؛ مرتبط با استانداردهای IEC و IEEE برای کابل‌های دریایی. ۵۱ شکل۲-۳۴: خطاهای ناشی از نصب غیراستاندارد (شکست غلاف، ترک، پیچش کابل، پدیده water tree) که اهمیت رعایت استانداردهای نصب را نشان می‌دهد. ۵۱ چکیده هدف این پژوهش بررسی تأثیر جایگزینی کابل‌های آلومینیومی به جای کابل‌های مسی در شبکه‌های توزیع برق است. با توجه به افزایش قیمت جهانی مس، وزن بالای آن و محدودیت‌های اقتصادی پروژه‌های بزرگ، استفاده از آلومینیوم به‌عنوان گزینه‌ای سبک‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق تلاش شده است تا ویژگی‌های فیزیکی و الکتریکی هر دو نوع کابل، مزایا و معایب، و همچنین استانداردهای مرتبط با انتخاب و نصب آن‌ها تحلیل شود. روش تحقیق مبتنی بر مطالعه کتابخانه‌ای و مرور منابع علمی و صنعتی معتبر است. داده‌ها از مقالات پژوهشی، استانداردهای بین‌المللی IEC، IEEEو گزارش‌های صنعتی استخراج شده‌اند. سپس با رویکرد مقایسه‌ای، ویژگی‌های مکانیکی، الکتریکی و زیست‌محیطی کابل‌های آلومینیومی و مسی بررسی و تحلیل شده است. علاوه بر این، نمونه‌های کاربردی در صنایع مختلف مانند خطوط انتقال فشار قوی، خودروسازی و سیستم‌های فتوولتائیک مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. نتایج نشان می‌دهد که کابل‌های آلومینیومی با وجود رسانایی کمتر نسبت به مس، در صورت انتخاب سطح مقطع مناسب و طراحی صحیح، می‌توانند عملکردی قابل قبول در شبکه‌های توزیع داشته باشند. مزایای اصلی آن‌ها شامل کاهش وزن، صرفه‌جویی اقتصادی، سهولت نصب و مزایای زیست‌محیطی ناشی از مصرف کمتر منابع طبیعی است. در مقابل، چالش‌هایی مانند مقاومت کمتر در برابر خستگی مکانیکی، حساسیت به اکسیداسیون و نیاز به اتصالات بهبود یافته همچنان مطرح هستند. مطالعات اخیر نشان داده‌اند که با توسعه آلیاژهای جدید و فناوری‌های نوین تولید، بسیاری از این محدودیت‌ها قابل رفع یا کاهش هستند. پیشنهاد می‌شود در پروژه‌های توزیع برق، به‌ویژه در خطوط هوایی فشار ضعیف و متوسط، استفاده از کابل‌های آلومینیومی به‌عنوان جایگزین اقتصادی و سبک‌تر مورد توجه قرار گیرد. همچنین لازم است طراحی شبکه‌ها با در نظر گرفتن سطح مقطع مناسب، نوع آلیاژ و استانداردهای نصب انجام شود. سرمایه‌گذاری در فناوری‌های اتصال و پوشش‌های ضدخوردگی می‌تواند عمر مفید کابل‌های آلومینیومی را افزایش دهد. در نهایت، ترکیب ملاحظات اقتصادی، فنی و زیست‌محیطی می‌تواند انتخاب آلومینیوم را به گزینه‌ای پایدار و رقابتی در آینده تبدیل کند. واژگان کلیدی: کابل مسی، آلومینیومی، شبکه برق