بخشی از مقاله
چکیده
هنگامی که کلید قدرت قطع می شود سه قطب آن بصورت مکانیکی از هم جدا شده و باعث شکاف بین بخش های ثابت و قطعات متحرک می شود . در پیکربندی های ساده هر سمت قطب کلید می تواند دارای تغذیه سمت بار باشد. جریان تا حد یونیزه شدن ادامه می یابد تا شکاف بین هوا و گاز به صفر برسد. در یک سیستم AC بعد از قطع کلید جریان در نیم سیکل صفر می شود.تفاوت در ولتاژ دو طرف کلید در طول فرایند قطع جریان تولید ولتاژ برگشتی می نماید.ولتاژ گذرای برگشتی باعث ایجاد اغتشاشات ولتاژی در شبکه می گردد.که تاثیرات سوء بر روی تجهیزات و بارهای متصل به شبکه دارد.
فرکانس این ولتاژ از50Hz تا چند kHz می باشدو دامنه آن به چند برابر ولتاژ نامی شبکه می رسد. اندازه جریان اتصال کوتاه و ولتاژ نامی شبکه در دامنه و فرکانس ولتاژ برگشتی موثر است.در این تحقیق سعی خواهد شد میزان تاثیر گذاری ولتاژ برگشتی پست 230kV بر شینه 20kV پست مجاور که بار های بزرگ صنعتی در حد 10MVA از آن در یک سیستم واقعی تغذیه می گردد بررسی شود و راهکاری جهت تقلیل و حذف اثرات سوء ولتاژ برگشتی ارایه خواهد شد.
این ولتاژ از خاصیت خازنی کلیدهای قدرت ظاهر شده و مقدار آن به زمان کلید زنی و مقدار خازن موازی کلید قدرت بستگی دارد. امروزه سعی بر آن است که مقدار این ولتاژ به حداقل رسانده شود. در این مقاله FCL استفاده می شودو نرم افراز مورد استفاده در این مقاله EMTP-RV می باشد و همچنین با استفاده از راکتور سری در مسیر خطا می توان ولتاژ برگشتی را به حداقل مقدار خود رساند. این محدود کننده جریان خطا چنانچه از نامش نیز معلوم می باشد، برای محدود کردن جریان خطا می باشد که در حالت عادی شبکه نباید در پارامترهای سیستم تأثیر بگذارد.
کلمات کلیدی : ولتاژ گذرای برگشتی - کلید قدرت-محدودکننده جریان خط
-1مقدمه
ولتاژ گذرای برگشتی دارای فرکانس 50Hz تا چندین kHz و زمان سوار شدن این موج بر روی موج اصلی حدود میلی ثانیه است. برای اینکه مدت زمان این حالت گذرا بسیار زیاد است از لحاظ انتخاب دستگاه های حفاظتی بسیار مهم است این نوع پدیده ، از تخلیه الکتریکی جوی روی خطوط انتقال و قطع و وصل های سریعی که معمولا در شبکه ایجاد می گردد ناشی می شود. این حالت گذرا سرشتی کاملا الکتریکی دارد و تنها درخطوط انتقال قدرت دیده می شود.در این مقاله تأثیر محدودکننده جریان خطا با قابلیت کنترل مقدار جریان خطا، در ولتاژگذرای کلید قدرت یک سیستم واقعی بررسی شده است.
در ادامه به مرور کارهای صورت گرفته در این زمینه پرداخته می شود. تأثیر محدودکننده جریان خطا به صورت تحلیلی در ولتاژ گذرای کلید قدرت آورده شده است. در این مقاله تأثیر امپدانس محدودکننده جریان خطا در مقدار ولتاژ گذرا آورده شده است و این بررسی ها به صورت تحلیلی می باشد. محدود کننده جریان درنظر گرفته شده از نوع بدون کنترل و ثابت می باشد که هر دو نوع مقاومتی و سلفی را درنظر گرفته است . همچنین در این مقاله تأثیر خازن موازی کلید قدرت در ترکیب با امپدانس محدود کننده جریان خطا آورده شده است. [1] تأثیر محدود کننده جریان خطا دما بالا، در ولتاژ گذرای کلید قدرت درنظر گرفته شده است.
این محدود کننده دارای ابر سلف بوده از نوع دما بالا است. در این مقاله نیز به کمک مدلسازی های صورت گرفته نشان داده شده است که حضور این محدودکننده قادر به میرایی نوسانات گذرای دو سر کلید قدرت می باشد .[2] تأثیر محدود کننده مقاومت بررسی شده است. در این مقاله به کمک نتایج عملی، محدود کننده ای با مقاومت هسته بالا درنظر گرفته شده است.[3] محدودکننده از نوع DC و هیبریدی درنظر گرفته شده است. در این مقاله نیز نشان داده شده است که در اکثر موارد این محدودکننده قادر به از بین بردن ولتاژ گذرای کلید می باشد .[4] در بررسی های صورت گرفته به بررسی تأثیر محدوکننده در کیفیت ولتاژ درشبکه پس از کلیدزنی نیز پرداخته است.[5] به کمک نتایج تحلیلی تأثیر مقدار سلف در محدودکننده جریان خطا در مقدار ولتاژ گذرای کلید قدرت به خوبی بررسی شده است .
در این بررسی ها مقدار مقاومت محدودکننده نیز درنظر گرفته شده است.[6] تأثیر محل قرار گرفتن محدود کننده جریان خطا در مقدار ولتاژ گذرای کلید قدرت بررسی شده است .[7] به بررسی تأثیر محدودکننده نوع سلفی در انواع خطاها با عملکرد کلید قدرت، پرداخته شده است. به عبارتی برای خطا در خط مجاور و عملکرد کلید خط مجاور، نیز این موضوع بررسی شده است .[8]در تمامی بررسی های صورت گرفته نشان داده شده است که در اکثر موارد محدودکننده های جریان خطا قادر به کاهش و یا از بین بردن ولتاژ گذرای کلید قدرت می باشد. در این مقاله سعی بر آن است با شبیه سازی یک سیستم واقعی که دچار مشکل اختالات ولتاژی بعد از عملکرد کلیدهای قدرت در شرایط خطا است راه کار عملی ارایه گردد.
2-1 تئوری محاسبات و ولتاژ برگشتی
یکی از تجهیزات FACTS که در هنگام خطا در خط انتقال، بسیار پرکاربرد می باشد، محدودکننده جریان خطا می باشد. به عبارتی در هنگام بروز خطا، جریان در خط انتقال به شدت افزایش می یابد که حضور محدودکننده جریان خطا جلوی افزایش جریان خطا انتقال را می گیرد . این تجهیز به صورت سری در مدار قرار گرفته و در حالت عادی اتصال کوتاه می باشد. در این مقاله نشان داده شده است که حضور محدود کننده جریان خطا نیز قادر است ولتاژ گذرای کلید قدرت را از بین ببرد.
-2 تئوری و محاسبات ولتاژبرگشتی
در بررسی جریان اتصال کوتاه می توان به دو مورد زیر اشاره کرد.
- پیک جریان
- مقدار موثر جریان
در لحظات اول بعد از وقوع عیب،جریان به مقدار ماکزیمم خود افزایش پیدا می کند و همان طور که در شکل - 1 - دیده می شود پس از گذراندن حالت گذرا به حالت پایدار می رسد که این امر زمانی معادل 100ms طول می کشد.
1-2 انواع شکل موج ولتاژ برگشتی
ولتاژ برگشتی گذرایی که در دو سر یک کلید قدرت ظاهر می شود خود دارای شکل موج های مختلفی است که به چند گروه تقسیم می شوند.
-ولتاژ برگشتی گذرای کسینوسی : در صورت تغذیه خطا با ترانسفورمر روی می دهد.
-ولتاژ برگشتی گذرای کسینوسی نمایی : در صورت تغذیه خطا با ترانسفورماتور وقتی ترمینال کلید قدرت به خطوط انتقال متصل است در ورودی بریکر روی می دهد.
-ولتاژ برگشتی گذرای مثلثی یا دندانه ای : وقتی خطا در خطوط انتقال روی می دهد.
الف - مثلثی ب - نمایی ج - کسینوسی
- شکل موج کسینوسی یا نوسان دار
این شکل موج بطور کلی میتواند از ترانسفورماتور یا راکتور تغذیه کننده خطا بدست آید. این نوع شکل موج ولتاژ برگشتی گذرا همچنین میتواند بوسیله ترانسفورماتور تغذیه کننده فالت که تعداد کمی خط انتقال کوچک به شین آن متصل است ایجاد شود.معادلات بدست آمده از این بررسی در زیر نشان داده شده است
: zeq مقاومت ظاهری معادل برحسب اهم
: leq اندوکتانس معادل برحسب هانری
: Ceq ظرفیت خازنی معادل برحسب فاراد
- ولتاژ برگشتی افزایشی
این شکل موج موقعی که تعداد زیاد کلید قدرت در خطوط انتقال بدلیل وجود خطا در شینهایشان عمل کرده باشند ایجاد میشود. این شکل موج در شین طرف کلید قدرت دیده میشود.
