بخشی از مقاله
خلاصه
در بروز خرابی های تجهیزات صنعت برق، ریشه یابی عوامل حادثه مهم است و می تواند از خسارت ها و صدمه های بعدی و با عوامل مشابه پیشگیری نماید. شبکه های زمین یکی از مهمترین مواردی است که مطالعات را تحت تاثیر قرار می دهد و اگر به درستی بررسی نشود تاثیر نامطلوبی بر نتایج مطالعات و تصمیم گیری ها خواهد داشت. در این خصوص، روش اندازه گیری مقاومت شبکه های زمین و دقت دستگاه های اندازه گیری به کار رفته جهت اطمینان از مقدار دقیق مقاومت زمین از اهمیت بالایی برخوردار می باشد.
در سنوات اخیر برد شارژرهای الکترونیکی ایستگاه های برق دچار آسیب می گردید که در این مقاله علل آسیب دیدن برد الکترونیکی این تجهیز مورد بررسی قرار گرفته و راهکارهای مختلفی که می تواند آسیب به برد شارژرها را کاهش دهد آنالیز شده است. شبکه زمین و نحوه زمین شدن تجهیزات نقش مهمی در تشدید این خرابی ها دارد. عدم تعادل بار در شبکه های سه فاز و نقش آن در وضعیت ولتاژ نقطه نوترال که اثر مستقیم بر تجهیزات تغذیه شونده از این شبکه ها را دارد، یکی از مواردی است که مورد بررسی قرار گرفته است. اقدامات اصلاحی صورت گرفته نشان می دهد پیشنهادات ارائه شده کارآمد بوده و از آسیب به برد شارژرها پیشگیری می کند.
.1 مقدمه
ولتاژ تولید شده در شبکه های قدرت سه فاز متعادل، به صورت سینوسی با دامنه های برابر بوده و هر فاز با فاز دیگر 120 درجه الکتریکی اختلاف دارد. عدم تعادل ولتاژ به شرایطی اطلاق می گردد که مقادیر ولتاژ با یکدیگر متفاوت بوده و یا اختلاف زاویه 120 درجه بین فازها وجود نداشته باشد.
اگر عدم تقارنی در یکی از سطوح تولید، انتقال و یا توزیع باشد موجب عدم تعادل ولتاژ مصرف کننده خواهد شد. با تمهیدات بعمل آمده در طراحی شبکهای برق، سطوح تولید و انتقال تقریباً متعادل میباشند و عمدتاً شبکه های توزیع به واسطه آرایش و تنوع مصرف کنندگان به صورت نامتعادل بهره برداری می شوند که همین مساله موجب عدم تعادل ولتاژ در این شبکه ها خواهد شد.
در سیستم های سه فاز با بار متعادل مجموع جریان های سه فاز که از سیم نول عبور می کند برابر صفر است. اما اگر بارها نامساوی و سیستم نامتعادل باشد، مجموع جریان های سه فاز که از سیم نول عبور می کند برابر صفر نبوده و از سیم نول جریانی عبور خواهد کرد که اثرات نامطلوبی در پی خواهد داشت.
انرژی الکتریکی در لایه فوق توزیع با خطوط فوق توزیع 63 - و 132 کیلوولت - منتقل شده و در نزدیکی شهرها و مراکز ثقل بار در ایستگاه های برق فوق توزیع ضمن تقلیل ولتاژ، انرژی الکتریکی در سطح 20 کیلوولت به شبکه های فشار متوسط توزیع تحویل می گردد. شکل 1 شماتیک مداری یک نمونه ایستگاه فوق توزیع 63/20 کیلوولت را نشان می دهد.
منبع تغذیه DC، اصلی ترین و حیاتی ترین منبع تغذیه برای ایستگاه های برق می باشد، که به طور معمول از باتری ها و باتری شارژرها تامین می شود. از آنجا که تغذیه رله های حفاظتی، مدارهای فرمان، الکتروموتورهای کلیدها و سکسیونرها و سیستم های مخابراتی ایستگاه های برق از منبع DC پست تامین می شود، وجود یک منبع تغذیه DC قابل اطمینان در پست ها اهمیت ویژه ای دارد.
سیستم زمین نیز در ایستگاه های فشار قوی از مهمترین اجزاء پست در جهت عملکرد صحیح سیستم های حفاظتی می باشد. در صورت بالا بودن مقاومت شبکه زمین پست های برق، به هنگام بروز اتصالی بر روی فیدرهای خروجی و یا هنگام عدم تعادل بار و جریان دار شدن نول سیستم، ولتاژ بالایی بر روی سیستم ارت پدیدار خواهد شد که با توجه به ماهیت این ولتاژ امکان بروز خرابی و معیوب شدن برد تجهیزات الکترونیکی همچون باتری شارژرها وجود دارد.
در این مقاله علل آسیب به برد الکترونیکی شارژرهای ایستگاه های فوق توزیع که مهمترین نقش را در تامین پایدار ولتاژ DC پست های برق دارند، مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته و در نهایت راهکارهایی ارائه شده است.
شکل - 1 شماتیک مداری ایستگاه فوق توزیع
.2 بررسی علل ایجاد عدم تعادل ولتاژ
عدم تعادل بار، یکی از مشکلات رایج شبکه های توزیع می باشد که در مقالات بسیاری به بررسی عوامل و پیامدهای ناتعادلی و همچنین ارائه راهکارهایی جهت کاهش این ناتعادلی ها پرداخته شده است. منشاء اصلی عدم تعادل، توزیع ناهمگون و غیریکنواخت مشترکین تکفاز بین فازهای مختلف و رفتار تصادفی و غیر همزان مشترکین تکفاز می باشد و تبعاتی نظیر افزایش تلفات توان، افزایش افت ولتاژ شبکه، کاهش ایمنی و حفاظت سیستم، جابجایی نقطه خنثی، تولید مولفه های صفر و منفی و بطور کلی کاهش کیفیت توان را به دنبال دارد. از مهمترین مشکلاتی که ناتعادلی بار در پی دارد، می توان به جابجایی نقطه خنثی و نامتعادل شدن شدید ولتاژ سیستم در هنگام قطع شدن سیم نول اشاره کرد
شکل - 2 مدار سه فاز نامتعادل
شکل 2 یک مدار سه فاز ساده با اتصال ستاره را نشان می دهد که در آن امپدانس های بار و خطوط رابط نامتعادل در نظر گرفته شده است، در این مدار جریان سیم نول - IN - صفر نبوده و نقاط N و N' هم پتانسیل نیستند که این اثر اصطلاحاً به جابجایی نقطه نول مرسوم است لذا با داشتن VNN' قادر به تعیین تمام پارامترهای مورد نظر خواهیم بود.
