بخشی از مقاله
چکیده :
درصورت بروز اضافه ولتاژهاي سریع و خیلی سریع - ق1ًب - ناشی از صاعقه، کلیدزنی و اغتشاشات دیگر در شبکه، احتمال تشدید داخلی سیم پیچ ترانسفورماتور و در نتیجه بروز اضافه ولتاژهاي خطرناك در سیم پیچ ها وجود دارد. دامنه این اضافه ولتاژها در حالتهاي بحرانی تا چند برابرمقادیر نامی می تواند افزایش یابد و با حفاظتهاي معمولی مانند برقگیر نمی توان با آنها مقابله کرد. در این مقاله جهت بررسی این اضافه ولتاژها، ابتدا سیم پیچ فشار قوي ترانسفورماتور هبع با استفاده از روش خط انتقال چند فازه در حوزه هاي فرکانس و زمان به ترتیب به کمک نرم افزارهاي ABعA1ق و ب1قغ مدلسازي و شبیه سازي شده و فرکانس هاي نوسانی سیم پیچ و اضافه ولتاژهاي بین دیسکها و بین حلقه ها محاسبه گردیده اند. جهت کاهش دامنه اضافه ولتاژها، بررسی عامل کلید و مشخصات آن نظیر مقاومت وصل در کلیدها و زمان در مدار بودن آن مطرح شده است. نتایج حاصل از شبیه سازي نشان می دهند که مقاومت وصل تاثیر زیادي بر میزان اضافه ولتاژها داشته و بشدت دامنه اضافه ولتاژها را کاهش داده ا ست.
-1 مقدمه
کنترل کننده میان فاز توان - هبع - یکی از ادوات ح1هAً است که در شرایط ماندگار در مقایسه با راه حلهاي مرسوم دیگر ویژگی هاي قابل توجهی داردب 1 م. در کنار قابلیت هاي حالت ماندگارهبع تاثیر مسائل حالت گذاري الکترومغناطیسی نیز برهبع باید مطالعه شودب 2و3 م. در مقاله حاضر حالتهاي گذرا ي سریع و خیلی سریع - ق1ًب - در هبع مورد بررسی قرار گرفته و نهایتا اضافه ولتاژها در شرایط بحرانی محاسبه و اثر کاربرد کلیدهایی مجهز به مقاومت وصل مورد تجزیه و تحلیل قرارگرفته اند. با توجه به کاربردهاي مختلف، انواع متفاوتی از هبع بوجود آمده اند. در این مقاله یک نمونه از آن تحت عنوان تاثیر مقاومت وصل در محدود کردن ق1ًب مربوط به سیم پیچ هاي ترانسفورماتورهاي هبع تلذهبع مورد بحث و بررسی قرار میگیردب 1 م. شکل - 1 -
دیاگرام سه فاز تلذهبع را، که از سه راکتور، سه خازن و یک ترانسفورماتور خyلا - با 180 درجه شیفت فاز و نسبت تبدیل یک - وکلیدها تشکیل شده است، نشان میدهدب 2و3 م. ب - عوامل منبع ، مانند فرکانس و اندوکتانس آن. ج - عوامل کلید و مشخصات آن مانند مقاومت وصل و زمان در مدار بودن آنها. جدول - 1 - بطور خلاصه میزان تاثیر پارامترهاي فوق را بر میزان اضافه ولتاژها نشان می دهد. در رابطه با هدف مقاله چون نشانه گیري ما در مورد محدود سازي دامنه اضافه ولتاژها در سیم پیچ هاي ترانسفورماتور هبع است بنابراین باید عوامل محلی را در نظر داشت. بعبارت دیگر مشخصات خط و منبع در اختیار ما نیست و ما می توانیم فقط در رابطه با عوامل محلی و یا کلید مانور دهیم.
-2 اضافه ولتاژهاي کلیدزنی
اضافه ولتاژهاي کلیدزنی خود در دو سطح مورد مطالعه قرار می گیرند. سطح اول به انرژي دار کردن خطوط - ؟غطکپئه - و سطح دوم به حالت بی برق کردن خطوط - ؟غطغکژق - معروف است. ازدیاد ولتاژ ناشی از عمل ؟غطغکژق در حدي نیست که روي طراحی عایقی اثر بگذارد، ولی روي طراحی دژنکتور ها و عملکرد آنها اثر می گذارد، در صورتیکه سطح عایقی سیستم بر اساس اضا فه ولتاژهاي ناشی از عمل ؟غطکپئه - در بدترین شرایط -
بدست می آید.
1-2 اضافه ولتاژهاي ناشی از وصل کلیدها
هدف اصلی مطالعات کلیدزنی اعمال هماهنگی عایقی است، با توجه به نوع کلیدزنی و شرایط حاکم بر سیستم، امواج ایجاد شده از نظر مقدار و شکل موج متفاوت هستند. بطور کلی شکل و دامنه این اضافه ولتاژها به سه عامل ذیل بستگی دارند:الف - عوامل خود خط، مانند طول و پارامترهاي آن.
-1 پارامترهاي خط
مقادیر ل ، ع ، ه خط تغییرات پارامترهاي خط با فرکانس طول خط درجه تعادل راکتور موازي درجه تعادل خازن سري وضعیت انتهاي خط بارهاي باقیمانده در خط بارهاي باقیمانده در خط با مقاومت اثر کرونا اشباع راکتورها دمپینگ راکتورها
-2 پارامترهاي کلید
عدم وصل همزمان سه کنتاکت مشخصات عایقی وجود مقاومت وصل و مقدار آن زمان در مدار بودن مقاومت وصل زاویه فاز در لحظه کلید زنی
-3 عوامل منبع
ولتاژ شبکه فرکانس شبکه سطح اتصال کوتاه - اندوکتانس - ضرائب میراثی وابسته به فرکانس نوع شبکه - اندوکتیو یا مختلط - خطوط موازي نسبت امپدانس توالی مثبت به صفر کم متوسط زیاد تاثیر مقاومت وصل در محدود کردن ق1ًب مربوط به سیمپیچهاي ترانسفورماتورهاي هبع
2-2 کلید زنی بکمک کلیدهاي مقاومت دار
بمنظور محدود کردن دامنه اضافه ولتاژهاي ناشی از برقدار کردن خطوط در سیستمهاي بدس و بدغ از مقاومت وصل در کلید استفاده می شود. شکل - 2 - شماتیک تک قطبی یک کلید قدرت با مقاومت وصل را نشان می دهد. ابتدا خط از طریق مقاومت وصل گردیده، و بعد از مدت مشخص و کوتاهی مقاومت اتصال کوتاه شده و خط به ولتاژ کامل منبع می رسد. بدلیل برقدار کردن خط در دو مرحله، دو بار موج ولتاژ بسمت انتهاي خط فرستاده می شود و در صورت انتخاب مناسب مقاومت وصل، دامنه ولتاژها به مقدار مورد نظر کاهش خواهد یافت.
در جدول - 2 - تاثیر مقاومت وصل در دژنکتورها نشان داده شده است. بطور کلی تاثیر این مقاومت وصل، کاهش دامنه اضافه ولتاژها و همچنین بهبود میرائی مدار می باشد. اندازه مناسب این مقاومت به مقدار امپدانس موجی خط مرتبط می باشدب 4 م. شکل - 2 - کلید تک قطبی بهمراه مقاومت وصل در خطوط فشار قوي استفاده از دژنکتورهاي معمولی سبب بوجود آمدن اضافه ولتاژ با دامنه زیاد در خط میگردد و با توجه به اینکه در خطوط بدغ سطح عایقی را اضافه ولتاژهاي کلیدزنی تعیین می کنند بنابراین مسئله استفاده از مقره هاي بیشتر جهت ایزولاسیون را سبب می شود.
از طرف دیگر فاصله بین فازها نیز افزایش می یابد. نتیجه کلی افزایش هزینه خط به دلیل افزایش تعداد مقره ها و بزرگتر شدن ابعاد برجها است. بهمین علت کلیدهاي داراي مقاومت وصل باعث کاهش هزینه هاي اقتصادي می گردند. حالت ایده آل براي کلیدها جهت کنترل دامنه اضافه ولتاژها استفاده از مقاومت اي در کلید می باشد که مقدار اولیه آن بسیار بزرگ بوده و سپس بتدریج به صفر نزدیک شود. با استفاده از این نوع کلیدها کمترین اغتشاش و تغییرات در ولتاژ اعمالی به خط انتقال وارد خواهد شد. این روش از نظر تئوري قابل قبول است ولی از نظر عملی چنین ترکیبی براي کلیدها چه از نظر اقتصادي و چه از نظر تکنولوژي ساخت براحتی امکان پذیر نیست. لذا از روشهاي تعدیل یافته تري استفاده می شود.
یکی از این روشها استفاده از کلیدهاي چند مرحله اي است ب5 م. شکل - 3 - یک نمونه از این کلیدهاي چند مرحله اي را نشان می دهد. در این کلیدها ابتدا تمامی مقاومتها بصورت سري در مدار قرار گرفته و سپس در دو یا سه مرحله با اتصال کوتاه شدن مقاومتها از مقدار آن کاسته می شود. این سیستم نیز از نظر عملی و کاهش قابلیت اطمینان در کار سیستم هاي مکانیکی بطور محدودتري مورد استفاده قرار میگیرد در شبکه 400 کیلوولت ایران روش مرسوم استفاده از کلیدهاي داراي مقاومت وصل تک مرحله اي است که از نظر هزینه و تکنولوژي ساخت، نسبت به انواع قبلی مناسبتر بوده و پاسخ مناسبی نیز در شبکه هاي 400 کیلوولت بوجود می آوردب 6 م.
همانگونه که گفته شد در هنگام برقدار کردن خطوط به کمک مقاومت وصل دو سري موج ولتاژ بوجود می آید، یکی ناشی از برقدار کردن اولیه و دیگري ناشی از اتصال کوتاه مقاومت. دامنه این دو وابسته به مقدار مقاومت است. همانطور که در شکل - 4 - مشخص است با افزایش مقدار مقاومت از دامنه اضافه ولتاژهاي اولیه ناشی از وصل کنتاکت کمکی کاسته شده و برعکس بر دامنه اضافه ولتاژ ناشی از وصل کنتاکت اصلی افزوده می شود. محل تقاطع دو منحنی مقدار بهینه مقاومت وصل را که در حدود امپدانس موجی خط است نشان می دهد.
