بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله، اضافه ولتاژهای کلیدزنی به علت کلیدزنی دیسکانکتورها در پست با عایق هوا - AISs - نشان داده میشود. اندازهگیری این اضافه ولتاژها در پست Grabovica - نیروگاه آبی - Grabovica-HPP در رودخانه Neretva و پست Kakanj - نیروگاه گرمایی - Kakanj-TPP انجام شده است. این نیروگاهها نقاط مهمی در بهرهبرداری سیستم قدرت الکتریکی بوسنی و هرزگوین هستند.
بررسیهایی در مورد عملکرد دیسکانکتورهای طرح »دورانی دوستونیcentre - « - break برای تعیین سطح اضافه ولتاژهای کلیدزنی در مدارهای اولیه وثانویه که میتوانند منجر به تریپ کردن رلهها شوند در پستهای Grabovica و Kakanj انجام شد.
در طول بهرهبرداری دیسکانکتورها - سنکرون سازی یا جداسازی ژنراتور از شبکه - بد عمل کردن ابزارهای علامتدهی و سوختن رلههای حفاظتی مشاهده شدند. در همان زمان، جرقه زنی بین پایانه-های اولیه و ترانس جریان اتفاق افتاد. تاثیر مقاومت قوس الکتریکی بین کنتاکتهای دیسکانکتور تحلیل شد. شبیهسازیهای کامپیوتری با برنامه حالتهای گذرای متناوب- حالتهای گذرای الکترومغناطیسی انجام شد.
اختلافهای بین مقدارهای اندازهگیری شده و مقدارهای محاسبه شده زیر %4/25 برای ضریب اضافه ولتاژ و زیر %2/56 برای فرکانس موج اضافه ولتاژ بود. مقایسه شبیهسازیهای کامپیوتری حالت گذرا با اندازهگیریهای میدانی نشان دادکه محاسبات را میتوان برای ارزیابی اضافه ولتاژهای گذرای ایجاد شده با کلیدزنی دیسکانکتور به کار برد.
-1 مقدمه
همانطور که ایستگاههای ژنراتور و پستها پیچیدهتر میشوند، تقاضا برای استانداردهای قابلیت اطمینان و پایداری بیشتر شده است. این تقاضا با استفاده از سیستمهای الکترونیکی توان پایین و با سرعت بالا مواجه شده است.این پیشرفت در تکنولوژی، تداخلات الکترومغناطیسی را زیاد کرده است. مشکلات تداخل الکترومغناطیسی میتوانند خودشان را به شکل خطا یا خرابی در طول بهرهبرداری تجهیز نشان دهند. هر رویداد تداخل شامل یک منبع اغتشاش، مکانیزم تزویج و مسیر و بخش حساس تجهیز میشود
عملکرد دیسکانکتورها در پستها مقدار زیادی اضافه ولتاژهای با فرکانس بالا ایجاد میکنند. هدف این مقاله بررسی و تفسیر رفتار سوختن آزاد جرقه از دیدگاه مهندسی و تعیین پارامتر مدل جرقه و مدلهای کامپیوتری مدارها که برای شبیه-سازی حالتهای گذرای کلیدزنی دیسکانکتورها در پستهای با عایق هوا مناسب هستند، میباشد.
مقاومت سوختن آزاد قوس الکتریکی که در هوا بین کنتاکتها شکل میگیرد، یکی از بخشهای این تحلیل را نشان میدهد. قوس الکتریکی به طور متناوب on و off میشود که مقاومتی ایجاد میکند که از حالت نارسانا به رسانا و برعکس در یک دوره کوتاه از زمان تغییر میکند.
بررسیهای قبلی سوختن آزاد جرقه، بینش محدودی در مورد مکانیزم قطع فراهم میکند. طبیعت شکلگیری و خاموش سازی سوختن آزاد جرقه در هوا، نمایش ریاضی مقاومت جرقه را پیچیدهتر میکند. بنابراین در این تحلیلها مرسوم است که مقاومت جرقه از طریق فرمولهای ساده شده یا انتخاب یک مقدار ثابت برای آن نشان داده شود. مقادیر استفاده شده برای مقاومت جرقه در محاسبات در محدوده 0/5 تا 10 اهم و در بعضی موارد تا 30 اهم است. نوشتههای در مورد وقفه-های جریان که از دیسکانکتور دورانی دوستونی استفاده میکنند بسیار کم است. نوشتههای موجود فقط یک بینش محدود در مورد مکانیزم قطع جریان در هوا فراهم میکنند.
-2 خلاصه مشکلات
عملکرد کلیدزنی دیسکانکتور در پستها موجب تداخل الکترومغناطیسی میشود. چون آنها یک فروپاشی ناگهانی ولتاژ U در میان کنتاکتهای تجهیز کلیدزنی تولید میکنند[3] ،.[4] زمان فروپاشی t به فاصله بین کنتاکتها بستگی دارد - چند ده یا چند صد نانوثانیه - . فروپاشی ولتاژ U - شکل - 1 اعمال شده به مدار موجب میرا شدن نوسان امواج ولتاژ و جریان میشود.
کنتاکتهای دیسکانکتور در AIS ها به آرامی حرکت میکنند، که این حرکت آرام باعث ایجاد ضربههایی بین کنتاکتها میشود. به محض کاهش یافتن قدرت عایقی هوای بین کنتاکتها، که بوسیلهی اضافه ولتاژ بوجود میآید، ضربههایی بین کنتاکتها ایجاد میشود. فاصلهی بین کنتاکتها، شکل ظاهری کنتاکتها و وضعیت جوی بین کنتاکتها، میزان اضافه ولتاژ در هنگام ضربه را تعیین میکند
هر ضربه باعث ایجاد یک جریان فرکانس بالا میشود که تمایل دارد پتانسیل کنتاکتهای دیسکانکتور را با هم برابر کند. وقتی که جریان قطع شد، ولتاژ سمت منبع و بار به صورت مستقل شروع به نوسان میکنند. ولتاژ طرف منبع، فرکانس قدرت را دنبال میکند، در حالی که ولتاژ طرف باردر سطح ولتاژ در تله افتاده - Trapped - باقی میماند
شکل -1 ولتاژهایی که وابسته به کلید زنی دیسکانکتورها هستند، - a - یک طرح ساده از یک پست فرعی، - b - شکل موج ولتاژ روی کنتاکتهای دیسکانکتور
میزان ولتاژ باقی مانده، یعنی میزان شارژ الکتریکی باقی مانده، طول آرک - قوس الکتریکی - در حالت "قطع"، و فاصلهی قبل از ایجاد جرقه - درست قبل از ایجاد جرقه - را در حالت "وصل" معین میکند. اسیلوگرامها میزان اندازهگیری شدهی ولتاژ باقی مانده از جرقهی قبلی را نشان میدهند. این ولتاژ باقی مانده هرگز به صفر نمیرسد، که علت آن کم بودن فاصلهی زمانی بین ایجاد جرقه هاست.
مقادیر ولتاژ باقی مانده در حین "کلید زنی" بسیار مهم هستند، همچنین مقادیر اختلاف پتانسیل هنگام رخ دادن یک شکست در دیسکانکتورهای تکی، هم بر شکل و هم دامنهی شکل موج شین تاثیر میگذارد. در هنگام بسته شدن، اولین ضربه در ماکزیمم مقدار منبع ولتاژ رخ میدهد، که مقدارش میتواند مثبت یا منفی باشد. با گذشت زمان یک سری از ضربات همزمان با کاهش دامنه اتفاق میافتد.این روند تا بسته شدن کامل کنتاکتها ادامه خواهد داشت. از این رو بیشترین اضافه ولتاژ در اولین جرقه خواهد بود.
