بخشی از مقاله
چکیده
گسترش و ارتقاء شبکه های توزیع، اتصال منابع تولید پراکنده به شبکه های توزیع و موازی کردن شبکه ها با یکدیگر به منظور افزایش قابلیت اطمینان سیستم، از جمله عوامل اصلی افزایش جریان اتصال کوتاه در شبکه های توزیع می باشند. با توجه به این موضوع محدود سازی جریان خطا در شبکه های توزیع امری ضروری و قابل بررسی است. امروزه محدود کننده های جریان خطا یکی از روش های موثر جهت کاهش دامنه جریان خطا محسوب می شوند . هدف اصلی محدود کننده های جریان خطا ایجاد یک امپدانس در عملکرد عادی و یک امپدانس بالا در وقوع خطا می باشد. انواع مختلفی از این دستکاه ها وجود دارد اما اصل اساسی در این عناصر بدین شکل می باشد که به طریقی یک امپدانس به صورت دائم یا در لحظه وقوع خطا به شبکه وارد می کنند. در این مقاله تاثیر محدود کننده جریان خطا در یک شبکه توزیع و همچنین مکان مناسب جهت نصب محدود کننده جریان خطا مورد مطالعه و بررسی گرفته است.
-1 مقدمه
گسترش روز افزون مصرف انرژی الکتریکی و توسعه ی شبکه های توزیع با افزایش تعداد ادوات در شبکه همراه است که این امر موجب افزایش سطح اتصال کوتاه می شود. افزایش سطح اتصال کوتاه شبکه معایب فراوانی مثل افزایش قیمت تجهیزات و میزان تخریب آنها را به همراه دارد. بالا بودن جریان اتصال کوتاه از طرفی باعث افزایش درجه حرارت تجهیزات و از طرف دیگر باعث اعمال ضربات الکترودینامیکی به تجهیزات می گردد. برای کاهش تبعات آن نیاز است خطا هر چه سریعتر رفع و قسمت معیوب از شبکه جدا گردد که این خود نیاز به کلید های سریعتر، مطمئن تر و در نتیجه گرانتر دارد. جریان زیاد باعث ایجاد ولتاژهای زیاد می شود که این موضوع مسائل ایمنی را دچار اختلال می کند، لازم به ذکر است که قطع جریان اتصال کوتاه با دامنه بالا، باعث تولید اضافه ولتاژ های کلید زنی شدید می گردد. در شبکه های فشار متوسط چون باز شدن کلید و رفع خطا نسبت به شبکه های انتقال طولانی تر است، این امر باعث شده است تا بررسی کاهش سطح اتصال کوتاه و محدود کردن آن امری ضروری محسوب شود. امروزه محدود کننده های جریان خطا یکی از روش های موثر جهت کاهش دامنه جریان خطا معرفی شده اند . محددود کننده جریان خطا بر اساس افزایش امپدانس در مقابل جریان عبوری به هنگام بروز خطا در سیستم قدرت رفتار می کند. البته برای اعمال رفتار محدود سازی موثر، این تجهیزات می بایست به هنگام عملکرد عادی سیستم دارای حداقل امپدانس بوده و از سرعت فعال سازی و بازیابی مناسبی برخوردار باشد. در میان فن آوری های مطرح شده برای محدود سازی از جمله حالت جامد، ابررسانا و هیبریدی، محدود کننده های نوع ابررسانا به دلیل عدم نیاز به واحد آشکار ساز خطا، افت ولتاژ ناچیز در حالت عادی سیستم و مزایای فراوان دیگر مورد توجه بیشتری قرار گرفته اند. بکارگیری 6 - &/ با توجه به محدود سازی جریان خطا، سبب بهبود رفتار سیستم قدرت شده و اثرات مثبت دیگری همچون کاهش فرو پاشی ولتاژ، بهبود پایداری و کاهش اثرات گذرای کلید زنی دارد. در این مقاله سعی شده است با کمک محاسبات و شبیه سازی نرم افزاری تاثیر حضور محدود کننده جریان خطا در شبکه توزیع بررسی شده و نتایج به دست آمده با تحقیقات انجام شده در این باره مقایسه و ارزیابی شود.
-2 جریان های اتصال کوتاه
جریان خطا در مورد یک اتصال کوتاه با 3 پارامتر مهم توصیف می شود. [12,13]
* جریان اتصال کوتاه متقارن اولیه
* پیک جریان اتصال کوتاه
* جریان اتصال کوتاه حالت ماندگار
جریان اتصال کوتاه متقارن اولیه و جریان اتصال کوتاه حالت ماندگار منجر به تلفات زیاد می شود و ممکن است موجب اضافه بار حرارتی شود. پیک نخست در جریان خطا باعث تنشهای دینامیکی و مکانیکی بر روی اجزای شبکه می شود که در مدت 10 میلی ثانیه بعد از وقوع خطا به آن رسیده است. بیشتر مشکلات در شبکه با توجه به پیک جریان اتصال کوتاه می باشد. راه حل های زیادی برای مقابله با قدرت اتصال کوتاه پیشنهاد شده است که مهم ترین آنها عبارتند از تعویض قطعات، تقسیم باس ها با استفاده از ترانسفورماتورهای یدکی و استفاده از محدود کننده های جریان خطا . - - &/ -
-3 محدود کننده جریان خطا - - &/ -
به طور کلی به محدود کننده هر نوع جریانی که بالاتر از جریان نامی شبکه باشد محدود کننده جریان خطا می گویند. محدود کننده جریان خطا دستگاهی است که در شبکه یه صورت سری با مدار الکتریکی قرار می گیرد و جریان خطا را با در نظر گرفتن سطح جریان در حین خطا تشخیص می دهد و عمل محدود سازی را انجام می دهد. این تجهیزات داری انواع مختلفی هستند. از لحاظ رفتار در شرایط عادی و خطا دارمحدود کننده ها به دو دسته کلی اکتیو و پسیو تقسیم می شوند. محل نصب در شکل 1 چگونگی انجام محدود سازی و تاثیر حضور محدود کننده جریان نشان داده شده است. 5]و[7
شکل -1 شکل موج جریان خطا با حضور محدود کننده و بدون محدود کننده [2]
سه مورد از مهم ترین محدود کننده های جریان خطا که در مقالات مختلف به آنها پرداخته شده عبارتند از محدود کننده های حالت جامد، ابر رسانا و هیبریدی. در ادامه محدود کننده جریان خطا از نوع ابر رسانا را مورد بررسی و مطالعه قرار خواهیم داد.[17]
-1 -3 محل نصب - &/ ها
مطالعه محل نصب این تجهیزات امری ضروری است. زیرا به دلیل مشکلات اقتصادی باید از محدود کننده های کمتری استفاده شود. پس از مطالعات مختلف در این زمینه محققان به این نتیجه رسیدند که این تجهیزات باید نزدیک منابع تولید پراکنده نصب شود تا اثر محدود کننده ها بر منابع تولیدات پراکنده به حداقل برسد. [3] مکان های متداول برای نصب این تجهیزات عبارتند از:
-1 ابتدای فیدر توزیع
-2 هر کدام از انشعاب های فرعی -3 به صورت اتصال سری با منابع تولید پراکنده
-2 -3 مشخصات - &/ ها
-1 عملکرد سریع، بلافاصله بعد از خطا -2 بازگشت به حالت عادی در زمانی کوتاه بعد از رفع خطا و آمادگی برای خطای بعدی -3 هزینه ساخت کم -4 ابعاد کوچک در مقایسه با ترانسفورماتور
-5 نداشتن تلفات و ایجاد افت ولتاژ در شرایط کار عادی
