بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
طراحی و ساخت نشان دهنده خطا در شبکه 20 کیلوولت
چکیده
کاهش انرﮊی توزیع نشده و زمان خاموشیها از مهمترین وظایف و دغدغه های صنعت برق می باشد و یکی از قسمتهایی کـه انـرﮊی توزیع نشده زیادی را بخود اختصاص میدهد شبکه 20 کیلوولت است . که دلیل این امر هم خطاهایی است که در شبکه بوجود می آید و در این میان پیدا کردن سریع محل خطا در شبکه 20 کیلوولت می تواند نقش مهمی ایفا در کاهش زمان خاموشی ایجاد نماید . در این مقاله به طراحی و ساخت یک نمونه نشاندهنده خطا ( Fault Indicator ) در شبکه پرداخته شده است که در عمل تعدادی از آنها در طول خط نصب شده و در موقع بروز اتصالی تمام دستگاههای واقع مـابین منبـع و محـل اتصـالی شـروع بـه فلـش نمـوده و دستگاههای بعد از آن عکس العملی نشان نمیدهند لذا محل اتصالی مابین آخرین دستگاه روشن و اولین دستگاه خاموش قرار دارد . بنا براین اکیپ عملیات با پیگیری خط توسط خودرو و عبور از دستگاههای فعال و پیدا کردن اولین دستگاه غیر فعال ؛ در سریعترین زمان میتواند به محل اتصالی رسیده و نسبت به رفع آن اقدام نماید. و درنتیجه از میزان خاموشیها و انرﮊی توزیع نشده بشدت کاسته میشود چرا که در شرایط فعلی پیدا کردن محل معیوب چندین برابر بیشتر از رفع عیب زمان میبرد.در این مبحث به سابقه موضوع ؛ سخت افزار دستگاه و نتایج آزمایشات انجام شده خواهیم پرداخت.
مقدمه
یکی از بزرگترین دل مشغولیهای صنعت برق تامین مداوم انرﮊی مورد نیاز تمام مشترکین اعم از خانگی و تجاری و عمومی و کشاورزی و صنعتی می باشد و یکی از عوامل مهم ارزیابی عملکرد شرکتهای توزیع میزان خاموشیها (با برنامه و بدون برنامه)می باشد . در واقع کل ماموریت صنعت برق با این پرسنل و بودجه و سرمایه و امکانات را می توان در یک جمله خلاصه نمود و آن »تامین برق بدون وقفه و با کیفیت برای مشترکین حال و آینده« می باشد . و مهمترین چیزی که این ماموریت را ناکام می کند همانا مدت زمان خاموشی ها می باشد (کیفیت برق تحویلی در درجه دوم اهمیت قرار دارد) .
با پیشرفت تکنولوﮊی و افزایش ضرورت تامین برق مستمر مشترکین ، روشهای گوناگونی برای این رسیدن به این هدف بکار گرفتـه شده است که به برخی از آنها اشاره میشود:
ا-دستگاههای عیب یاب کابل : که با ارسال سیگنال و آنالیز موج برگشـتی محـل خطـای شـبکه کـابلی را مشخص می نمایند .
-2 دستگاههای Scada :با نصب این دستگاهها روی قسمتهای مختلف شبکه و اتصال آنها به مرکز دیسپاچینگ بصورت بـی سیم یا خط تلفن یا کابل نوری در صورت قطع برق در یک منطقه یا وقوع خطا در شبکه ، دستگاه با ارسال سیگنالی مرکز دیسپاچینگ را از حادثه پیش آمده مطلع می نماید . عیب این روش هزینه اجرایی بالای آن می باشد .
-3استفاده از دستگاههای : Fault Indicator این دستگاهها طوری طراحی شده اند که در نقاط مختلف شبکه نصب شده و نشان می دهند که آیا جریان اتصال کوتاه از شبکه محل استقرار دستگاه گذشته است یا نه ؟ به عبارت دیگر اطلاعات نقطه ای دارند . نحوه استفاده از این دستگاهها به این شکل است که تعدادی از آنها در نقاط مختلف شبکه نصب شده و موقع بروز اخـتلال در شبکه تمام دستگاههایی که بین تغذیه و نقطه اختلال نصب شده اند فعال می شوند ولی دستگاههای بعد از نقطه اختلال غیر فعال باقی می مانند لذا اکیپ عملیات با پیدا کردن آخرین دستـگاه فعال پی می برد که اختلال ما بین آخرین دستگاه فعال و اولین دستگاه غیـر فعال قـرار دارد و در نتیجـه فقط آن محـدوده را مورد بررسی قرار می دهد که بسته به فاصله نصب دستگاهها زمان خیلی کمتـری را برای یافتن محل عیب تلف خواهد کرد . (شکل (1
شکل -1-1 نحوه عمل دستگاههای FAULT INDICATOR
اساس کار :
دستگاهی که روی هادی نصب شده است میدان مغناطیسی تولید شده توسط جریان و میدان الکتریکی تولید شده توسط ولتاﮊ خـط را سنس می کند . میدان مغناطیسی ناشی از جریان عادی خط نادیده گرفته شده و فقط افزایش جریان در اثر اتصال کوتاه در یک نقطه از خط را سنس می کند . یک خطا معمولا با افزایش ناگهانی جریان و کاهش شدید ولتاﮊ (بسته به عکس العمل دستگاههای حفاظتی) همراه است . دستگاه با سنس افزایش جریان و قطع ولتاﮊ فعال می گردد و در دو حالت Reset می شود :
· با برقدار شدن دوباره خط
· با تایمر داخلی پس از -4-2-1 ساعت که توسط User قابل تنظیم است .
بلوک دیاگرام دستگاه را می توان طبق شکل (2) ترسیم نمود . بنابراین دستگاه را می توان به 6 بخش مختلف تقسیم نمود سنسور ولتاﮊ ؛ سنسور جریان ؛ بخش کنترل ؛ تایمر ؛ خروجی ؛منبع تغذیه که در ادامه به آنها خواهیم پرداخت .
سنسور ولتاﮊ :
برای اینکه دستگاه در موقع وجود ولتاﮊ فعال نباشد و امکان ریست توسط ولتاﮊ فراهم گردد باید ولتاﮊ خط را سنس کنیم . بـرای ایـن میدان الکتریکی حول هادی را توسط یک مدار ساده الکترونیکی سنس میکنیم .(شکل . (3
سنسور جریان :
اساس کار سنسور جریان بر این اصل استوار است که عبور جریان در یک هادی باعث ایجاد میدان مغناطیسی در اطراف هادی می گردد که شدت این میدان بستگی به میزان جریان عبوری و نیز فاصله نقطه مورد نظر از هـادی دارد . طبق قانون بیو ساوار شدت میدان با جریان نسبت مستقیم و با فاصله نسبت معکوس دارد :
که در آن ρ فاصله نقطه مورد نظر تا هادی است [4].
با فرض ثابت ماندن ρ (فاصله دستگاه از هادی) میدان مغناطیسی با جریان عبوری از خط متناسب می باشد و اگر در اثر اتصال کوتاه جریان خط بالا برود که معمولا این افزایش ناگهانی و چند برابر جریان نرمال خط است میدان نیز بشدت افزایش یافته و شرایط لازم برای سنس جریان اتصال کوتاه توسط دستگاه فراهم خواهد شد .
شکل -3 سنسور ولتاﮊ در روی دستگاه یک بوبین تعبیه شده است که در شرایط عادی با وجود میدانی که در اطراف هادی وجود دارد ولتاﮊ دو سر آن ناچیز میباشد ولی وقتی که از خط جریان اتصال کوتاه عبور نموده و میدان اطراف آن بشدت افزایش می یابد این تغییر ناگهانی میدان باعث القاﺀ یک ولتاﮊ در دو سر سیم پیچ بوبین می شود که این افزایش ولتاﮊ توسط comparator سنس شده و باعـث مـی شـود خروجـی جریان دستگاه فعال گردد .
بخش کنترل :
در این بخش طبق (شکل (5 از دو فلیپ فلاﭖ D همراه با یک فیدبک برای هر کدام استفاده شده است.[3,2]
خروجی سنسور جریان به ورودی Clk یک فلیپ فلاﭖ D که ورودی D آن دائما High است متصل شده است . وقتی که جریان اتصال کوتاه رخ داده و خروجی سنسور جریان High می شود خروجی Q فلیپ فلاﭖ اول نیز High می گردد . این خروجی بـه ورودی D فلیپ فلاﭖ دوم متصل می شود .
