بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله روشی براي تخمین عمر عایقی کابل هاي فشار قوي که تحت تاثیر تنش هاي الکتریکی-حرارتی1، تغییرات بار2 و گذرا هاي حرارتی3 هستند ارائه شده است. تاثیر گذرا هاي حرارتی در اثر تغییرات بار بوسیله شبکه حرارتی دو حلقه معروف سیگره4 مدل شده و اثر تنش الکتریکی-حرارتی مربوط به تغییرات بار بوسیله قائده آسیب دیدگی تجمعی ماینر5 محاسبه شده است. بخش هاي از دست رفته عمر6 در هر پله از تغییرات بار بوسیله مدل عمر الکتریکی-حرارتی ترکیبی مناسب ارزیابی می شوند. روش مذکور در یک مطالعه موردي به یک کابل فشارقوي 132kV با عایق XLPE ارائه شده است. نتایج نشان می دهد که عمر کابل به تغییرات بار، گذرا هاي حرارتی و همزمانی بین تنش هاي حرارتی و الکتریکی بسیار حساس است.
-1 مقدمه
در بازار هاي برق رقابتی و غیر قابل پیش بینی، شرکتهاي برق از یک سو به بهبود کیفیت توان پرداخته و از سوي دیگر به سمت کاهش هزینه ها حرکت می کنند. با توجه به این موضوع، کاهش اضافه هزینه هاي مرتبط با نگهداري و تعویض تجهیزات معیوب مطلوب می باشد. اگر این امر از طریق کاهش نرخ از بین رفتن تجهیزات تحقق یابد، تاثیر مثبتی روي عملکرد شرکت هاي برق منطقه اي و توزیع نیروي برق خواهد گذاشت. با این حال، افزایش طول عمر تجهیزاتی مثل کابل هاي فشار قوي AC که کاربرد زیادي هم دارند به سادگی امکان پذیر نیست.
بنابراین تجهیزات باید این قابلیت را داشته باشند که براي یک دوره طولانی تر از عمر حد انتظار و طراحی شده در سرویس باشند. در طراحی کابل هاي فشارقوي بیشترین حرارت مجاز براي کارکرد مداوم عایق انتخاب می شود. همچنین کابل هاي فشار قوي جریان و توان را اغلب کمتر از مقدار نامی خود حمل می کنند، لذا در دماي کمتر از حد مجاز خود کار می کنند. از L=M.tD تخمین عمر عایقی کابلهاي فشار قوي تحت تنشهاي الکتریکی- حرارتی، تغییرات بار و گذراهاي حرارتی این رو شانسی وجود دارد که عمر آنها بیشتر از مقدار طراحی شده باشد، اما این شانس در صورتی ارزش دار می باشد که یک تحلیلی از شرایط بار کشیده شده توسط عایق در گذشته و یک تخمین صحیح درباره آینده داشته باشیم.[1]
در گذشته استاندارد هاي IEC و مراجع IEEE نرخ جریان کابل ها براي تغییرات بار و گذرا هاي حرارتی را تشریح کرده اند.[9-2] البته بایستی اشاره شود که نرخ تغییرات بار باعث پیري حرارتی عایق شده و پیري حرارتی بر اساس مدل معروف آرینیوس1 تخمین زده می شود.[10] در کنار تنش حرارتی، تنش الکتریکی و همزمانی آن با تنش حرارتی تاثیر بسزائی روي عمر عایقی کابل هاي فشار قوي خواهد داشت. در این مقاله تاثیر تنش ترکیبی الکتریکی-حرارتی براي تخمین عمر عایقی کابل هاي فشارقوي بکار رفته و عمر کابل در شرائط تغییرات بار و گذراهاي حرارتی پیش بینی میشود.
-2 عمر کابل در شرائط تغییرات بار
در حضور تغییرات بار، L عمر عایق کابل - زمانی که طول می کشد تا خراب شود - را میتوان به تعداد M مدت مساوي تقسیم کرد که هر کدام به مدت زمان یکسان tD طول می کشند و رابطه مشابهی بین جریان موثر بار I و دوره تناوب tD نشان می دهند. لذا L را مثل رابطه زیر می توان به عنوان تابعی از M بیان کرد: - 1 - طبق توابع آماري از وضعیت بارهاي تغذیه شده توسط کابل ها مشاهده می شود که از این کابل ها، در ساعات مشابه روزهاي مختلف جریانهاي تقریبا یکسانی عبور می کند.
-3 مدل عمر الکتریکی-حرارتی براي عایق کابل
کابل ها در بهره برداري تحت تنش هاي الکتریکی و حرارتی هستند و عمر کابل ها بوسیله مدل هاي عمر الکتریکی- حرارتی تخمین زده می شود. این مدل ها عمر عایق را به عنوان تابعی از شدت میدان الکتریکی و حرارت بیان می کنند.
مدل هاي عمر الکتریکی-حرارتی مناسب براي عایق هاي
الکتریکی مختلف را در مرجع [10] می توان یافت. مدل عمر الکتریکی-حرارتی ترکیبی از دو مدل عمر حرارتی و الکتریکی بوده و به صورت زیر نوشته می شود.
