بخشی از مقاله
برقگیرها نسبت به سایر وسایل حفاظتی بهترین حفاظت را انجام می دهند و بیشترین مقدار حذف امواج گزرا را فراهم می كند. برقیگرها به صورت موازی با وسیله تحت حفاظت یا بین فاز و زمین قرار می گیرند انرژی موج اضافه ولتاژ به وسیله برقگیر به زمین منتقل می شود .
حفاظت تجهیزات پست
از وسایل حفاظتی محدود كننده ضربه برای حفاظت تجهیزات سیستمهای قدرت در برابر اضافه ولتاژها استفاده می شود یك وسیله حفاظتی محدود كننده ضربه باید اضافه ولتاژهای گزرا یا اضافه ولتاژهای كه باعث تخریب تجهیزات شبكه می شوند را محدود و به زمین هدایت كنند و بتواند این كار را بدون اینكه آسیبی ببیند به دفعات تكرار كند. برقگیرها نسبت به سایر وسایل حفاظتی بهترین حفاظت را انجام می دهند و بیشترین مقدار حذف امواج گزرا را فراهم می كند. برقیگرها به صورت موازی با وسیله تحت حفاظت یا بین فاز و زمین قرار می گیرند انرژی موج اضافه ولتاژ به وسیله برقگیر به زمین منتقل می شوند.
یك برقگیر خوب باید دارای مشخصات زیر باشد :
1- در ولتاژ نامی شبكه،به منظور كاهش تلفات دارای امپدانس بینهایت باشد
2- در اضافه ولتاژ به منظور محدود سازی سطح ولتاژ دارای امپدانس كم باشد
3- توانایی دفع یا ذخیره انرژی موج اضافه ولتاژ را بدون اینكه خود صدمه ببیند داشته باشد
پس از حذف عبور اضافه ولتاژ بتواند به شرایط مدار (حالت كار عادی) برگردد
انواع برقگیرها:
-1 برقگیر میله ای
-2 برقگیر لوله ای
3 -برقگیر سیلیكون كارباید (SIC)
-4 برقگیر نوع اكسید فلزی (MOV)
معایب برقگیر میله ای:
-1 تداوم عبور جریان به زمین حتی پس از حذف اضافه ولتاژ
-2 افت شدید ولتاژ فاز به خاطر اتصال كوتاه شدن فاز در لحظه عبور جریان از برقگیر
-3 دارای تاخیر زمانی متناسب با اضافه ولتاژ
-4 پراكندگی زیاد ولتاژ جرقه
پارامترهای مهم برای انتخاب برقگیر مناسب جهت حفاظت عایقی:
-1 ماكزیمم ولتاژ كار دائم (MCOV)
-2 ولتاژ نامی (Ur)
-3 جریان تخلیه نامی ( 8.20 µsec )
-4 ماكزیمم جریان ضربه قابل تحمل ( 4.10 µsec )
-5 قابلیت تحمل جذب انرژی
W
عوامل مهم در آسیب دیدگی برقگیرها:
-1 نفوذ رطوبت و آلودگی
-2 اضافه ولتاژهای گزرا و موقتی
-3 عدم انطباق شرایط بهره برداری با مشخصه برقگیر (طراحی غلط )
-4 عوامل ناشناخته
مزایای برقگیر نوع اكسید فلزی (MOV)
-1 كارایی بهتر نسبت به سایر برقگیرها
-2 پراكندگی كم ولتاژ پسماند همچنین دارای ولتاژ پسماند خیلی كم
-3 دارای تاخیر زمانی خیلی كم
-4 برگشت طبیعی به وضعیت اولیه یا مدار باز
-5 دارای مشخصه ولت-جریان خطی تر از برقگیر SIC
-6 دارای سطح حفاظتی خوب
بررسی سیستم های توزیع و وسایل حفاظتی
از اجزاي اصلي يک سيستم قدرت الکتريکي ، سيستم توزيع به طور سنتي ، به صورت يک سيستم نه چندان جذاب توصيف شده است . در نيمة پاياني قرن بيستم ، طراحي ، بهره برداري در توليد و همچنین در بخش ادوات انتقال انرژي ، باعث به وجود آمدن رقابت تنگاتنگي بين مهندسان و محققان در اين عرصه گشت . نيروگاهها بزرگ و بزرگتر شدند . خطوط انتقال متقاطع ، مناطق را مانند شبکه هاي به هم متصل در آورند . اين اتصالات به هم پيوستة شبکه ها باعث شد که به تحليل و تکنيکهاي کاربردي پيشرفته تري نياز پيدا کنيم . هم زمان سيستم هاي توزيع کار انتقال توان را با تحليل يا حتي بدون تحليل ، به آخرين مصرف کننده ادامه دادند . در نتيجه ، سيستم هاي توزيع بدين صورت طراحي شدند . حال زمان عوض شده ، لذا بسيار مهم و لازم است که سيستمهاي توزيع باحداکثر ظرفيت و به صورت بهينه کار کنند .
بعضي از سوالاتي که نياز به پاسخ دارند ، عبارتند از :
-1 حداکثر ظرفيت چيست ؟
-2 چطور بايد اين ظرفيت را بدست آورد ؟
-3 محدوديت هاي کاري که بايد رعايت شوند ، کدامند ؟
-4 چه کاري مي توان انجام داد تا سيستمهاي توزيع در محدودة کاري خودي عمل کنند ؟
-5 براي بهينه کردن سيستم توزيع چه بايد کرد ؟
شبکه سراسري انتقال
Interconnected Transmission System
پست توزيع
Distribution
Substation
Primary
Feeders نيروگاه (Generation )
شبکه توزيع
Subtransmission
network
پست فوق توزيع
Bulk Power Substaion
اگر يک سيستم توزيع درست و دقيق مدل شود ، تمام سوالات بالا را مي توان پاسخ داد . هدف اين بخش ، به دست آوردن مدلهاي دقيق براي تمام اجزاي اصلي يک سيستم توزيع است . هر گاه مدلها ايجاد شوند ، تکنيکهاي آناليز حالت پايدار و اتصال کوتاه نيز به دست مي آيند .
1-1 سيستم توزيع
يک سيستم توزيع بطور معمول ، از يک پست توزيع آغاز مي شود که بوسيلة يک يا چند خط انتقال فرعي تغذيه مي شود . در بعضي موارد ، يک پست توزيع بوسيلة خط انتقال ولتاژ بالا ، بطور مستقيم تغذيه مي شود که در آن حالت ، سيستم انتقال فرعي وجود نخواهد داشت . ساخت و طراطي هر پست ، به کمپاني سازندة آن بستگي دارد که مي تواند يک يا چند فيدر ( تفذيه گر ) اصلي را سرويس دهي نمايد . به جز چند مورد استثنايي ، فيدرها همگي شعاعي هستند . اين بدين معنا است که تنها يک راه براي پخش توان از پست توزيع به مصرف کننده وجود دارد .
1- 2 پستهاي توزيع
دياگرام بسيار ساده يک خط پست در شکل (1-2 ) آمده است . همچنين شکل ( 1-2 ) يک پست توزيع ساده را نشان مي دهد که شامل تمام اجزاي اصلي است که در هر پستي يافت مي شود .
1- قسمت سوئيچ ولتاژ بالا و پايين : در شکل ( 1-2 ) قطع و وصل ولتاژبالا به وسيلة يک سوئيچ ساده انجام مي شود . پست گسترده تر ممکن است از بريکر هاي ولتاژ بالا در طراحي هاي مختلف شينه بالا استفاده کنند . قطع و وصل ولتاژ پايين در اين شکل ، بريکر هاي کنترل شده به وسيلة رله ها انجام مي شود و در بسياري از حالات به جاي ترکيب بريکر و رله از يک ريکلوزر ( Recloser ) استفاده مي شود . در بعضي از طراحي هاي پست علاوه بر يک بريکر براي شينه ولتاژ پايين ، بريکر هايي نيز براي هر فيدر وجود دارد . همانند حالت شينه ولتاژ بالا ، براي شينه ولتاژ پايين نيز طراحي هاي گوناگوني مي تواند وجود داشته باشد .
شبکه توزيع ( Subtransmissn Line )
کليد جدار ساز ( Disconnect Switch )
فيوز
ترانس ( Tranformer )
تنظيم کننده ولتاژ ( Voltage Regulator )
( Fuse )
لوازم اندازه گيري
Meters
کليد هاي بريکر ( Circuit Breakers )
فيدرهاي اوليه ( Primary Feeders )
شکل (1-2 ) : يک پست توزيع ساده 2- انتقال ولتاژ : 3- رگولاسيون ولتاژ : 4- حفاظت : 5- اندازه گيري :
بريکر بسته : X , Y , 1 , 3 , 4 , 6
بريکر باز :Z , 2 , 5
با قرار بريکرها در حالت نرمال خود ، هر ترانسفورماتور از يک خط انتقال فرعي جداگانه تغذيه و به دو خط ديگر سرويس مي دهد . چنان يک خط انتقال فرعي از سرويس خارج شود ، بريکر X يا Y باز شده و بريکر Z بسته مي شود . حال هر دو ترانسفورماتور از يک خط انتقال فرعي تغذيه مي شوند . ترانسفورماتورها با توجه به اينکه تحت شرايط کار اضطراري بايد هر چهار خط را سرويس دهند ، سايز بندي مي شوند .
براي مثال اگر که ترانسفورماتور 1-T خارج از سرويس دهند ، بريکر 4, 1 , X باز و بريکرهاي 5 و2 بسته مي شوند . با اين ترکيب بريکر ها ، تمام چهار خط به وسيلة ترانسفورماتور T-2 سرويس داده مي شوند.
هر پست توزيع ، چند شيوه براي اندازه گيري دارد. اين اندازه گيري مي تواند به صورت يک اندازه گيري آنالوگ ساده ، از مقدار جريان جاري در پست نمايش جريانهاي حداقل و حداکثر که در زمانهاي خاص ( يک دوره تناوب ) باشد . ثبت ديجيتالي اين اندازه گيري ها متداول است . اين اندازه گيري حداقل ، متوسط و حداکثر مقدار جريان ، ولتاژ ، توان ، ضريب توان و ... را در يک محدودة زمان مشخص ثبت کي کند .
زمانهاي معمول براي اندازه گيري 15 دقيقه ، 30 دقيقه و يک ساعت است . اين اندازه گيري هاي ديجيتالي ، خروجي هر ترانسفورماتور پست و خروجي هر فيدر ( تغذيه گر ) را نمايش مي دهند . در شکل (1-3 ) طرح جامع از يک پست نمايش داده شده است . اين پست داراي دو ترانسفورماتور با سر متغير است که چهار خط توزيع را در بر مي گيرد و با دو خط انتقال فرعي تغذيه مي گردد . در شرايط عادي بريکر ها ( Circuit Breaker ) در حالات زير قرار دارند : پست توزيع بايد در مقابل اتصال کوتاه محفاظت شود . در شکل ساده ( 1-2 ) ، تنها حفاظت اتوماتيک در مقابل اتصال کوتاه داخل پست بوسيلة فيوزهاي موجود در سمت ولتاژ بالاي ترانسفورماتور صورت مي گيرد .
همان طور که طراحي پست ها پيچيده مي شود ، شماهاي حفاظتي گسترده تري بايد براي حفاظت ترانسفورماتور ، شينه هاي ولتاژ کم ، شينه هاي ولتاژ بالا و بسياري تجهيزات ديگر در نظر گرفته شود . از آنجايي که بار روي فيدرها تغيير مي کند ، افت ولتاژ بين پست و مصرف کننده نيز تغيير مي نمايد . براي اين که ولتاژ مصرف کننده در محدودة قابل قبول باقي بماند ، بايد ولتاژ پست با تغييرات بار تغيير کند . در شکل (1-2 ) ولتاژ ، با رگولاتور نوع پله اي تنظيم ( رگوله ) شده است که به ولتاژ اجازه مي دهد تا حول 10% ± در سمت شينه ولتاژ پايين نوسان کند .
گاهي اوقات اين عمل توسط ترانسفورماتور با سر متغيير ( LTC ) انجام گيرد . LTC سر سيم پيچ ترانسفورماتور ولتاژ کم را طبق تغييرات بار عوض مي کند . بسياري از ترانسفورماتورهاي پست ، يک سر ثابت روي سيم پيچ ولتاژ بالا دارند . وقتي که ولتاژ منبع بالاتر يا پايين تر از ولتاژ نامي باشد ، از اين سر استفاده مي شود . در تنظيمات ، سر ثابت مي تواند بين 5%± ولتاژ تغيير کند . خيلي از اوقات به جاي رگولاتور شينه يا شينيه هر فيدر داراي رگولاتوري از آن خود است .
