بخشی از مقاله
خلاصه
در این مقاله با انجام شبیهسازیهایی بر اساس پارامترهای غیرخطی و منحنی عملکرد انواع محدودکنندهها، نتایج مفیدی به دست آوردیم. مزیت اصلی این پروژه نسبت به سایر پروژهها در شبیهسازی بر اساس پارامترهای غیرخطی جریان و مقاومت موجود در مدار برای هر نوع محدودکننده میباشد؛ لذا کافی است برای نتیجهگیری، پارامترهای غیرخطی هر مدل را در جدول شبیه سای وارد کنیم تا در حاصل؛ مقایسه و بررسی انواع محدودکنندهها آسان شود.
نوع جدیدی از مدل ابررسانا موردتوجه قرارگرفته که بهصورت هوشمند جریان بحرانی را تشخیص و مستقل از دما، آن را در سیستم محدود میکند. در این مقاله مقایسه نوع محدودکنندههای راکتور مستقیم و ابررسانای هوشمند سازی شده ** - ssfcl - ، انجامشده است وبرتری هرکدام نسبت به دیگری را با استفاده از پاسخ دریافت شده مورد تحلیل قرار داده و نوع محدودساز، انتخاب و متناسب با عملکرد آن، پارامترهای مربوطه بهصورت بهینه طراحی شود. یک شبکه با مشخصات معین در نظر گرفتهشده و با مقایسه میتوان دریافت که انتخاب محدودکننده، مدل ابررسانای هوشمند سازی شده با توجه بهدقت عملکرد جریانی، عدم وابستگی به پارامتر دما، همچنین عدم نیاز به سیستم خنککنندگی و نسبت محدودکنندگی نزدیک به واقعیت بسیار مناسب تراست.
.1 مقدمه:
محدودکنندهها در زمان کار عادی سیستم قدرت بدون تأثیر و در هنگام اتصالی در محدود کردن جریان اتصال کوتاه در شبکه تأثیرگذار هستند. اخراًی تجمع تولیدات پراکنده براثر افزایش تقاضای توان، باعث افزایش سطح جریان خطا در شبکه شده است. [10,1] یکی از مسائل بحرانی، افزایش بیشازحد جریان اتصال کوتاه در ترکیب شبکههای AC و DC است
محدودساز جریان خطا، بلافاصله بعد از وقوع خطا در مدار قرار میگیرد و توانایی دارد تا تمام جریان اضافی را که بزرگتر از جریان شبکه باشد بازمان پاسخگویی حداکثر نیم سیکل محدود کند.[1] کاهش ماکزیمم جریانهای خطا برای جلوگیری از خسارت به تجهیزات قدرت بیسار مهم است و برای قطع این جریان نیازمند کلیدهایی باقدرت قطع بالا است که هزینههای سنگینی به سیستم تحمیل میکند.[8]جریانهای خطای بالا، تنش مکانیکی بسیار بالایی دارند که به تجهیزات مختلف در سیستم قدرت آسیب میرسانند
کلیدهای قدرت مورداستفاده در شبکه برای عملکرد کامل، نیازمند معادل زمانی چند سیکل - چند میلیثانیه - است. عبور مقادیر بزرگ جریان از خطوط و تجهیزات سیستم قدرت در همین چند سیکل میتواند موجب تخریب جدی تجهیزات شود زیرا جریان اتصال کوتاه در لحظات اولیه بهویژه در پریود اول موج جریان داری بیشترین دامنه است و بیشترین اثرات مخرب از همین سیکلهای اولیه ناشی میشود.
یکی از موضوعات مهم در راستای کاربرد محدودکنندههای ابررسانا در شبکه هوشمند، اثرگذاری مفید در کاهش جریان خطا و مکانیابی مناسب در شبکههای قدرت کوچک است . [3] امروزه با پیشرفت دانش درزمینهی ابررساناها و پیدایش مواد ابررسانایی دمابالا، امکان ساخت محدودکنندههای جریان مختلف و با عملکردهای متفاوت که قابلیت نصب در نقاط مختلف شبکهدارند فراهم گشتهاند. در ضمن، اطمینان و سرعت بسیار بالای این محدودکنندهها نسبت به محدودکنندههای قبلی بسیار بیشتر بوده و باوجودآن، قیمت و فنّاوری ساخت آنها بسیار به صرفه تر است.
-2 تحلیل سیستم و روابط مربوطه:
با توجه به شکل - 1 - که نمای کلی محدودکننده* در شبکه قدرت را نشان میدهد، جریان خطا در حالتی که محدودکننده وجود ندارد بهمراتب بسیار بیشتر از حالتی است که همراه با محدودکننده است. مدار موردنظر از یک منبع دارای امپدانس مشخص، بار - load - ، محدودکننده - fcl - و کلید قدرت - C.B - تشکیلشده است. با ورود امپدانس سری محدودکننده، جریان خطا به میزان قابلتوجهی کاهش میابد . برای تحلیل و محاسبات، مدار بهصورت تکفاز در نظر گرفتهشده است و در نزدیکی بار خروجی، اتصالی فاز به زمین رخداده است. روابط مربوط به محاسبه جریان در حالتهای مختلف به شرح زیر است.
شکل .1 نمای کلی محدودکننده در شبکه قدرت
که در آن VS ولتاژ منبع و ZS ، Z fcl ، Z L به ترتیب امپدانسهای منبع، محدودکننده و بار و In ، If جریانهای نامی و اتصال کوتاه مدار هستند. روابط 1 - و2و - 3 نشان می دهند که با افزایش مقدار مقاومت محدودکننده در کسر، جریان اتصالی به مقدار قابلملاحظهای کاهش میابد که در ادامه با شبیهسازی مدار مربوطه پاسخ جریانی مشاهده خواهد شد.
-3 سناریوی :1 بررسی محدودکننده راکتور مستقیم*
شکل - 2 - نمایی از شبیهسازی محدودکننده نوع راکتور مستقیم، توسط نرمافزار سیمولینک متلب را نشان میدهد؛ و مشخصات مدار موردنظر به شرح جدول - 1 - است.
جدول -1 مشخصات سیستم
در جدول - 1 - میبینیم که منبع با ولتاژ متناوب ماکزیمم 220 کیلوولت، با فرکانس 50 هرتز و فاز صفر تنظیمشده است. مقاومت بریکر در حالت وصل 0/01 اهم و دارای وضعیت اولیه وصل است. مدل بار دارای ولتاژ ماکزیمم 220 کیلوولت، فرکانس کاری 50 هرتز و سایر مشخصات در جدول - 1 - در نظر گرفتهشده است.
جریان نامی و جریان اتصال کوتاه با و بدون محدودکننده در جدول فوق نشان دادهشده است. نتایج نشان میدهد که جریان اتصالی با نصب محدودکننده از نوع راکتور مستقیم در مدار، جریان خطا به میزان %94/8 کاهش داده است. البته این میزان محدودکنندگی ازنظر تئوریکاملاً صحیح است ولی در عمل نیاز به راکتوری است که این میزان تلفات ایجادشده را با عملیات خنک سازی تحمل نماید و در عمل نیاز به تجهیزات خنککنندهی بسیار قوی دارد که این خود مسبب افزایش هزینهها در این مورد خواهد شد.
