بخشی از مقاله
چکیده
حفاظت ﲡهیزات شبکههاي توزیع در برابر اضافه ولتاژها، عمدتاً بوسیله برقگﲑها صورت میگﲑد. در طراحی ﲠینه شبکههاي توزیع باید مکانهاي ﲠینه براي نصب برقگﲑها معﲔ شود تا علاوه بر داشﱳ یک شبکه مطمئن و ﳏفوظ در برابر اضافه ولتاژها، شبکهاي اقتصاديتر و با حداقل هزینه نصب و نگهداري برقگﲑها به دست آید. هدف این مقاله، تعیﲔ شعاع حفاظﱵ برقگﲑهاي قغظ به کمک نرمافزارب1قغ و جایابی ﲠینه آا در شبکههاي توزیع بوسیله الگوریتمهاي کامپیوتري میباشد.بابررسی نتایج شبیهسازيهاياﳒام شده، مشاهده گردیدکه شعاع حفاظﱵ برقگﲑ قغظ ﳕونه براي شبکههاي هوایی در حدود تخذمﱰ وبراي شبکههاي کابلی در حدودتز مﱰمیباشد. ﳘچنﲔ مشاهده شد که با جایابی ﲠینه برقگﲑها، تعدادبرقگﲑهاي مورد نیاز براي یک شبکه ﳕونه - شبکه توزیع صلذ شینه غغغع - بطور قابل ملاحظهاي کاهش مییابد و در نتیجه میتوان به یک شبکه اقتصاديتر دست یافت.
کلمات کلیدي: برقگﲑ، شعاع حفاظﱵ، شبکههاي توزیع، جایابی ﲠینه، ب1قغ
ذ مقدمه
یکی از پدیدههاي سوء براي سیستمهاي قدرت، اضافه ولتاژهاي سیستم میباشد. حفاظت ﲡهیزات شبکههاي توزیع در برابر اضافه ولتاژها, عمدتاً بوسیله برقگﲑها صورت میگﲑد. فاصله برقگﲑها از ﲡهیزات تأثﲑ مهمی در کنﱰل اضافه ولتاژها و در نتیجه حفاظت ﲡهیزات دارد. از نظر فﲏ هر چه برقگﲑ به ﲡهیزات نزدیکﱰ باشد, حفاظت ﲠﱰي صورت میگﲑد وﱄ به دلایلاقتصادي و با توجه به قیمت برقگﲑها, قرار گرفﱳ برقگﲑها در کنار هر ﲡهیز شبکه به صرفه نیست. از طرﰲ دیگر گسﱰدگی و توسعه روز افزون شبکههاي توزیع در شهرها و نزدیکی پستهاي توزیع شهري به یکدیگر, موجب خواهد شد که برقگﲑها نزدیک هم نصب گردند.
با در نظر گرفﱳ شعاع حفاظﱵ هر برقگﲑ و احتمال پوشش حفاظﱵ یک ﳏدوده توسط چند برقگﲑ, مطالعه و بررسی لزوم نصب یا عدم نصب برقگﲑهایی که در شعاع حفاظﱵ برقگﲑهاي ﳎاور قرار میگﲑند ضروري و مفید است. لذا در طراحی ﲠینه شبکههاي توزیع باید مکانهاي ﲠینه براي نصب برقگﲑها معﲔ شود. ﳘچنﲔ باید در انتخاب نوع و مشخصات برقگﲑ دقت شود. با انتخاب درست و نصب آا در مکانهاي ﲠینه در شبکه قدرت, علاوه بر داشﱳ یک شبکه مطمئن و ﳏفوظ در برابر اضافه ولتاژها, شبکهاي اقتصاديتر و با حداقل هزینه نصب و نگهداري برقگﲑها به دست خواهد آمد.
ل بررسی لزوم نصب برقگیر در شبکه توزیع
هر چند ﲞاطر ارتفاع کم خطوط توزیع در مقایسه با خطوط انتقال و یا قرار گرفﱳ آ ا در ﳎاورت ساختمانها و درختان بلند، درصد اصابت مستقیم صاعقه به شبکههاي توزیع کاهش مییابد، وﱄ ﲞاطر سطح عایقی پایﲔ خطوط توزیع، حﱵ ولتاژهاي القایی ناشی از اصابت غﲑ مستقیم صاعقه که دامنه آا تا بفتتص میرسد نیز میتواند ایزولاسیون ﲡهیزات خطوط توزیع را ﲥدید کند. دامنه ولتاژهاي القائی صاعقه با ارتفاع خط از سطح زمﲔ متناسب است. هر چه ارتفاع دکل و سیمها از سطح زمﲔ کمﱰ باشد، دامنه اضافه ولتاژهاي القائی بیشﱰ کاهش مییابد بذمح این واقعیت با توجه به فرموﱄ که فطکألحح در سال نزکذ برايیک مدل ساده به منظور شبیهسازي برخورد غﲑ مستقیم صاعقه توسعه داد به وضوح مشاهده میشود. بر اساس مدل ارائه شده، ولتاژ القائی از رابطه تقریﱯ زیر بدست میآیدبل،ذم:
شکل - ذ - دامنه اضافه ولتاژهاي القایی ناشی از اصابت غﲑمستقیم صاعقه به ﳎاورت خط بر حسب فاصله ﳏل صاعقه از خط را نشان میدهد. مشاهده میگردد که هر چه فاصله ﳏل اصابت صاعقه به خط نزدیکﱰ باشد دامنه اضافه ولتاژهاي القایی روي خط افزایش مییابد. معمولا اصابت صاعقه در فاصله کمﱰ از تتذ مﱰاز خط، میتواند ایزولاسیون ﲡهیزات شبکههاي توزیع را ﲥدید کند. بنابراین حﱵ اگر احتمال برخورد مستقیم صاعقه با خط کم باشد وﱄ منطقه مورد نظر صاعقه خیز باشد باید از وسایل حفاظﱵ مثل برقگﲑها براي ﳏدود کردن دامنه اضافه ولتاژهاي القایی در شبکه قدرت استفاده کرد . از طرف دیگر چون طول خطوط توزیع در مقایسه با خطوط انتقال کم میباشد لذا استهلاك و کاهش دامنه موج اضافه ولتاژ در هنگام انتشار موج در طول خط و ﳘچنﲔ ﲢت تأثﲑ پدیده کرونا ناچیز است.
از آﳒا که دامنه اضافه ولتاژهاي کلیدزنی به مقدار سطح ولتاژ شبکه بستگی دارد لذا این نوع اضافه ولتاژها بیشﱰ در شبکههايبد وبدغ رایج میباشد وﱄ در شبکههاي توزیع و فوق
توزیع نیز - ﲞصوص کلیدزنی خازنی - میتواند مشکل ساز شود. بطور کلی، براي شبکههاي توزیع اضافه ولتاژهاي ناشی از اصابت مستقیم ویا غﲑ مستقیم صاعقه مهمﱰین عامل ﲥدید و نگرانی هستند به ﳘﲔ دلیل در طراحی سطح عایقی ﲡهیزات شبکههاي توزیع، این نوع اضافه ولتاژها ملاك میباشندبخ،ذمح ص تعیین شعاع حفاظتی برقگیرهایقغظ صذ مدلسازی تجهیزات شبکه توزیع براي شبیهسازي باید ﲡهیزات شبکه توزیع مثل ترانسفورماتورهاي توزیع، برقگﲑها، خطوط هوایی، کابلها و سایر ﲡهیزات مدلسازي شوند.
در میان ﲡهیزات فوق، ترانسفورماتورها و برقگﲑها از اﳘیت بیشﱰي برخوردارند. اصولا براي مطالعات امواج با شیب پیشانی تند - امواج صاعقه و کلیدزنی - ، ترانسفورماتورها را با خازن مدل میکنند. مدل برقگﲑ قغظ براي مطالعات صاعقه به صورت مدل فرکانسی مطابق شکل - ل - درنظرگرفته میشود که ﳘاهنگی زیادي با رفتار واقعی برقگﲑهاي قغظ دارد بذمح پارامﱰهاي مدل از روابط - ل - بدست میآیند: که در آن، 2 طول برقگﲑ بر حسب مﱰ، غ تعداد ستونهاي موازي متشکل از دیسکهاي اکسید فلزي جقغظض، L0 اندوکتانس مغناطیسی ناشی از میدانهاي ﳎاور برقگﲑ یا اندوکتانس حلقه شامل ترانسفورماتورو برقگﲑ، R0 براي پایدارسازيﳏاسبات انتگرالگﲑي و هظرفیت خازنی دو سربرقگﲑ میباشد.
مشخصات غﲑخطی عسب، - A0 و - A1 را میتوان از روي مقادیر ولتاژ جریانبرقگﲑ که توسط سازنده داده میشود ﲣمﲔ زد. صل تعیین برد حفاظتی برقگیر قغظ صلذ تعیین شعاع حفاظتی برقگیرقغظ در خطوط هوایی شبکهبفتل هوایی به طول عفل مطابق شکل - ص - براي شبیهسازي در نظر گرفته و فرض میشود که صاعقه به ابتداي خط اصابت کرده و برقگﲑ در انتهاي خط نصب شده است. منبع اضافه ولتاژ بصورت موج ضربه صاعقه تک اصابﱵ - کμتز /لحذ - با شیب s َ kV تتل و دامنه بفتزل در نظر گرفته شده است.
