بخشی از مقاله
چکیده
امنیت و اطمینان1 از عملکرد صحیح حفاظت باسبار بهمنظور حفظ پایداري سیستم قدرت و همچنین رفع سریع خطاي شدید اهمیت بسیار زیادي دارد و بههمین دلیل مناسبترین طرح حفاظت باسبار، رله دیفرانسیل است که هر دو ویژگی فوق را بطور همزمان دارا میباشد. اشکال عمده حفاظت دیفرانسیل، اشباع هسته ترانسفورماتورجریان - CT - است که ممکن است در اثر آن رله به ازاء خطاي خارجی عمل نماید و یا خطاي داخلی را با تأخیر قطع کند. بنابراین در رلههاي دیفرانسیل معمولاً واحدي جهت تشخیص اشباع جهت تمایز خطاي داخلی و خارجی درنظرگرفته میشود.
در این مقاله روشهایی براي تشخیص اشباع هسته CT بر مبناي مشتق دوم جریان و همچنین تبدیل موجک پیشنهاد- شدهاست. بدین منظور برنامههایی در محیط نرمافزار MATLAB تهیهشده است. این روشها جهت حفاظت باس- بار 400 کیلوولت پست سیرجان مورد مطالعه قرارگرفتهاند. شبیهسازي سیستم قدرت مورد مطالعه در محیط نرم افزار EMTDC - PSCAD - انجام شده است. نتایج، نشاندهنده عملکرد رضایتبخش روشهاي پیشنهادي بهعنوان واحد تعیین- کننده منطق عملکرد رله دیفرانسیل باسبار براي جلوگیري ازعملکرد نادرست آن در هنگام اشباع CT است.
-1 مقدمه
حفاظت باسبار فشارقوي یکی از مهمترین و حساسترین وظایف مهندسین حفاظت سیستم قدرت میباشد. اگرچه خطاهاي روي باسبار بندرت اتفاق میافتند اما باتوجه بهاینکه امروزه سیستم قدرت در شرایط پرباري میتواند نزدیک به حد پایداري کار کند، بدین لحاظ اگر حفاظت باسبار بدرستی عمل نکند و خطاي اتصال کوتاه را با تأخیر قطع نماید، میتواند موجب بروز ناپایداري گذرا گردد. همینطور در اثر عملکرد اشتباه، رله میتواند باعث بیبرقی قسمتی از شبکه و کاهش حاشیه اطمینان پایداري ولتاژ سیستم و در شرایطی ناپایداري شبکه گردد. بههمین دلیل حفاظت دقیق و سریع باسبار، حایز اهمیت فراوانی است.[1]
مؤثرترین حفاظتی که تاکنون براي باسبار پیشنهاد شده است، حفاظت دیفرانسیل امپدانس پایین است که در اغلب رلههاي دیجیتال بصورت رله تفاضلی درصدي با مشخصه دوشیبی پیادهسازي میشود .[2] یکی از الزامات عملکرد صحیح رله دیفرانسیل باسبار، پایداري آن در برابر خطاي خارجی نزدیک شینه میباشد. البته درصورتیکه ولتاژ نقطه زانوي ترانسفورماتورجریان مطابق با حداقل نیازمندي رلههاي امپدانس پایین تعییننشده باشد، دراینصورت CT دراثر خطاهاي دور از باسبار نیز ممکن است اشباع شود که بایستی رله در این شرایط نیز پایدار بماند.
در اثر وقوع خطا در یک فیدر و در فاصله کوتاهی از باسبار که به خطاي خارجی یا عبوري معروف است، جریان گذرنده از CT خط معیوب برابر با مجموع جریان سایر فیدرهاي متصل به باسبار بوده که تقریبًا مساوي جریان اتصالکوتاه باسبار است. درصورتیکه جریانخطا حاوي مؤلفه DC باشد، در اینصورت معمولاً CT اشباع شده و درنتیجه یک جریان دیفرانسیل - مجموع فازوري جریان فیدرهاي متصلشده به باسبار - ایجاد میشود، که این امر میتواند باعث عملکرد اشتباه رله دیفرانسیل گردد.
باتوجه به رابطه - 1 - در سیستمهاي قدرت با سطح اتصالکوتاه بزرگ که داراي نسبت X R بالایی هستند، ولتاژ نقطه زانوي اشباع CT بیشتر از 2000 ولت بوده که باعث افزایش شدید هزینههاي ساخت خواهد شد. روش دیگري که منجربه کاهش نیازمندیهاي ترانسفورماتورجریان میشود، تشخیص اشباع CT در اثر خطاي خارجی و تمایز آن با رخداد خطاي- داخلی است که این روش مورد توجه اغلب سازندگان رله- هاي حفاظتی میباشد [4]، [5]، .[6] در این مقاله دو روش جهت تشخیص اشباع CT پیشنهاد شده و مورد بررسی قرارگرفته است.
-2 معادله جریان ثانویه CT
در لحظه شروع اشباع، اندوکتانس مغناطیسکنندگی هسته CT، تغییر کرده و درنتیجه شکلموج جریان ثانویه ترانسفورماتورجریان دچار اعوجاج میشود. دراین حالت جریان داراي شیب بیشتر از حالت نرمال است و لذا از تغییر ناگهانی شیب جریان میتوان براي تشخیص اشباع استفاده نمود.[7] شکل 1، مدار معادل ساده یک CT براي تحلیل گذرا را نشان میدهد.
