مقاله فارسی بررسی انتخاب نوع تجهیزات جداساز شبکه های توزیع هوایی و تأثیرات آن بر شاخص های قابلیت اطمینان

word قابل ویرایش
16 صفحه
5700 تومان

چکیده
با توجه به افزایش اهمیت انرژی الکتریکی و رشد روزافزون تقاضای آن به عنوان نیروی محرکهی اصلی چرخ صنعت، نیاز به قابلیت اطمینان بالاتر و سیستم حفاظتی کارآمدتر بیش از پیش احساس میگردد. در این میان شبکه های توزیع نقش مهمی را در انتقال انرژی به مصرفکنندهها ایفا میکنند. یکی از مشکلات اساسی شبکه های توزیع فعلی نحوهی حفاظت فیدرهای آن میباشد. به دلیل وجود حفاظت در ابتدای فیدر فرعی، در اثر وقوع حادثه در هر قسمت از یک فیدر فشار متوسط توزیع، کلیهی مشترکین متصل به آن بیبرق میگردند. در گذشته برای حل این مشکل، از هماهنگی فیوز و رلهی اتوریکلوزر استفاده میکردند. ولی یکی از مشکلات این ساختار هماهنگی فیوز با منحنی آنی و کند ریکلوزر است. بنابراین امروزه استفاده از این ساختار تقریباً منسوخ شده است. در حال حاضر به منظور رفع این مشکل از ترکیب رلهی اتوریکلوزر و سکشنالایزر در فیدرهای توزیع استفاده میشود. در این مقاله این دو سیستم از نظر دیدگاه قابلیتاطمینان مقایسه موردی شدهاند و همچنین شاخصهای قابلیتاطمینان در دو مورد بررسی میشود
کلید واژه – قابلیت اطمینان، فیوز، ریکلوزر، سکشنالایزر، حفاظت شبکه های توزیع

١- مقدمه
امروزه انرژی الکتریکی جزء جدایی ناپذیر زندگی انسان می باشد و زندگی صنعتی و پیشرفته ی مصرفکنندگان نیاز حیاتی به یک منبع تأمین کننده ی انرژی الکتریکی باکیفیت و قابلیت اطمینان بالا دارد. برای تأمین چنین هدفی به شبکه ی توزیعی نیاز است که کمترین وقفه را در برقرسانی داشته باشد.
شبکه ی توزیع به دلیل ساختار حلقوی باز و بهرهبرداری شعاعی به خودی خود قابلیت اطمینان بالایی ندارد. حفاظت در شبکه های توزیع تنها در ابتدای فیدر بوده است . بنابراین بروز هرگونه حادثه ای در فیدرهای پرانشعاب توزیع موجب قطع برق کلیه ی مشترکین آن می گردد. بدین منظور در شبکه های توزیع از ریکلوزرها برای جلوگیری از خاموشی های ناشی از خطاهای زودگذر استفاده می شود. با قراردادن فیوزها در طول شبکه و هماهنگ کردن آن با منحنی کند و آنی ریکلوزر ابتدای فیدر می توان از بخش وسیعی از خاموشی های شبکه جلوگیری کرد و در حقیقت با این روش مانع از سرایت خطا به سایر نقاط شبکه می شوند. استفاده از این تجهیزات به جایابی محل خطا کمک می کند و سبب کاهش زمان بازیابی سیستم می شود و به طور کلی قابلیت اطمینان شبکه را بهبود می بخشند. ولی در عمل هماهنگ کردن این تجهیزات حفاظتی کار دشواری است و همچنین گذر جریانهای اتصالکوتاه گذرا از فیوز سبب عملکرد نادرست آن می شود. امروزه استفاده از سکشنالایزرها می تواند جایگزین مناسبی برای فیوزهای سر فیدرهای فرعی باشد. به طور کلی مهمترین موضوع در خصوص بکارگیری این تجهیزات حفاظتی ، انتخاب نوع مناسب تجهیز حفاظتی برای قرارگیری آنها در شبکه توزیع می باشد. زیرا انتخاب نامناسب نوع و محل قرارگیری این تجهیزات روی فیدرهای توزیع نتایج متفاوتی را از دیدگاه قابلیت اطمینان فراهم می آورد و حتی ممکن است سبب بدترشدن شاخص های قابلیت اطمینان شود. لذا بایستی به طریقی ، تعداد و مکان بهینه این تجهیزات را انتخاب کرد تا هم از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشد و هم به رضایت مندی مشترکین منجر شود. در مقالات بررسی شده از روشهای الگوریتم های جستجوی هوشمند مانند الگوریتم ژنتیک ، پرندگان، مورچگان و … به منظور جایابی سکشنالایزر استفاده شده است . در این روشها الگوریتم ، در فضای جوابهای ممکن جستجو کرده و بهترین نقاط کاندید را با توجه به قیود مسئله انتخاب می کند. مرجع [١] از الگوریتم TPSO(الگوریتم پرندگان سه سطحی ) برای مینیمم کردن تابع هزینه و انتخاب تعداد و محل سکشنالایزرها و کلید قطع کننده ١ استفاده کرده است . در [٢] الگوریتمی جهت جایابی سکشنالایزرها بر پایه برنامه ریزی پویا پیشنهاد شده است و در آن کمینه سازی هزینه های سرمایه گذاری و انرژی توزیع نشده به عنوان هدف مسئله بیان شده است . در[٣]، با استفاده از روشهای بهینه سازی هوش .مصنوعی مانند الگوریتم ژنتیک (GA) و PSO، مسئله تعیین همزمان تعداد و مکان بهینه کلیدهای خودکار کنترل از راه دور در شبکه های توزیع شعاعی با وجود منابع تولید پراکنده به منظور کاهش خسارات ناشی از خاموشی ها بهینه سازی شده است .
در[۴]، با درنظر گرفتن هزینه های سرمایه گزاری ، بهرهبرداری و تعمیرات کلیدهای جداکننده ٢ و هزینه ی انرژی توزیع نشده، تابع هدف غیرخطی هزینه را با روش شبیه سازی تبریدی ٣(SA) مینیمم کرده است . در اکثر مقالات بررسی شده، هدف اصلی مقاله جایابی سکشنالایزر و سایر تجهیزات حفاظتی در شبکه های توزیع فشار متوسط بوده است . تمامی این مقالات با هدف بهبود شاخص ENS قابلیت اطمینان انجام شده است . در این مقاله به منظور مقایسه مناسب عملکرد تجهیزات در مقابل خطاهای گذرای شبکه ، از یک مدلسازی دقیق تر برای مدلکردن این تجهیزات استفاده می شود. به این منظور سطح اتصال کوتاه در نقاط کاندید شبکه محاسبه می شود و در نهایت بر اساس مقایسه ی هزینه ی انرژی توزیع نشده حاصل از ناهماهنگی ریکلوزر-فیوز یا عملکرد نامناسب فیوز با هزینه ی نصب سکشنالایزر، تجهیزات حفاظتی مناسب برای نقاط کاندید انتخاب می شود.
٢- ساختار شبکه های توزیع
٢-١-ریکلوزر
به طور معمول در شبکه های توزیع هوایی، تجهیز حفاظتی ابتدای فیدر، ریکلوزر انتخاب می شود. به دلیل اینکه در یک سیستم توزیع هوایی، در حدود ٨٠ تا ٩۵ درصد خطاها دارای طبیعتی گذرا هستند و نهایتاً، حداکثر پس از چند سیکل یا چند ثانیه خود به خود از میان می روند، استفاده از ریکلوزرها در شبکه های توزیع هوایی بسیار مناسب است . ریکلوزرها شبکه را در مقابل خطای گذرا حفاظت می کنند. اما همچنان در اثر بروز خطای دائمی نیاز به تقسیم شبکه به نواحی کوچکتری می باشد تا تنها قسمت کوچکی از شبکه به صورت دائم قطع شود و توان کمتری از دست برود. بدین منظور باید از تجهیزات دیگری در طول شبکه استفاده کرد[۵].
مشخصه ی زمان.جریان ریکلوزرها معمولاً از سه منحنی تشکیل می شود، مشخصه ی زمانی عملکرد ریکلوزرها با سه حرف A،B و C مشخص می شود. Aشبیه به رله های آنی عمل می کند و دارای منحنی عملکرد سریع می باشد. مشخصه Bو C با تأخیر زمانی عمل می کنند [۶] (معمولاً منحنی های کند ریکلوزر را روی یک منحنی نشان می دهند). در شکل (١) منحنی مشخصه ی ریکلوزرها نشان داده شده است .

٢-١-١ هماهنگی ریکلوزر-فیوز
در فیدرهای حفاظت شده با اتوریکلوزر میتوان برای تقسیم فیدرهای فشارمتوسط توزیع به نواحی کوچکتر، در سر فیدرهای فرعی که انشعابات پایین دست آن زیاد است ، از یک فیوز استفاده کرد تا در صورت لزوم شبکه ی بالادست را از خطای پایین دست ایزوله کند. در صورت نبود فیوزها سر فیدر فرعی، خطای دائم پایین دست سبب میشود بخش وسیعی از شبکه بالادست بیبرق شود. برای عملکرد صحیح سیستم حفاظتی در مقابل خطای گذرا، ریکلوزر باید به گونه ای تنظیم شود که قبل از فیوز عمل کند.
بنابراین زمانی که در یک فیدر فرعی شبکه که در سر آن یک فیوز قرار دارد، خطای گذرا رخ دهد، ریکلوزر ابتدای خط روی منحنی تند خود عمل می کند و مانع از عملکرد فیوز در مقابل خطای گذرا می شود. در شکل (٢) نحوه ی قرار گرفتن ریکلوزر و فیوز در شبکه های توزیع هوایی نشان داده شده است . به منظور هماهنگی تجهیزات، فیوز سر پست ٢٠.٠.۴ کیلو ولت را با فیوز ابتدای فیدر فرعی هماهنگ می کنند. سپس فیوزهای فیدر فرعی را با منحنی کند ریکلوزر تنظیم کرده و برای فیوزهای سایر شاخه های فرعی هم به همین نحو عمل می کنند. یکی از مشکلات اصلی این ساختار زمانی رخ می دهد که تعداد فیدرهای فرعی شبکه زیاد شود. بنابراین در چنین شرایطی اگر سر همه ی فیدرها فیوز قرار گیرد، بعلت سطح اتصال کوتاههای متفاوت و جریان در فیدرهای فرعی ، امکان از دست رفتن هماهنگی بین فیوزهای سر فیدرهای فرعی با منحنی تند ریکلوزر بسیار محتمل می باشد. لذا ممکن است در مقابل یک خطای گذرا، فیوزهای سر فیدر زودتر از ریکلوزر عمل کرده و قسمتی از شبکه بی دلیل دچار خاموشی شود.
ناهماهنگی بین ریکلوزر- فیوز در منحنی شکل (٣) نشان داده شده است . در صورتی که تعداد فیوزها بیشتر باشد، احتمال این ناهماهنگی افزایش مییابد. مطابق شکل (٣) در صورتی که مقدار جریان خطا از یک مقدار معینی بیشتر شود، فیوز از منحنی تند ریکلوزر سریع تر عمل میکند. در این شرایط عملیات بازیابی شبکه پس از یک خطای گذرا به دلیل مکانیابی و همچنین تعویض فیوزها، زمانبر میباشد و مشترکین خاموشی طولانی مدتی را به ازای یک خطای گذرا میبینند. یکی دیگر از مشکلات استفاده از فیوزها، احتمال عملکرد نادرست آن میباشد. زمانیکه خطای گذرا در شبکه رخ میدهد، ریکلوزر عمل میکند و در اثر بازبست پیدرپی ریکلوزر، دمای فیوز افزایش مییابد. هادی موجود در فیوز در اثر عبور جریان، گرم و در صورت بیشترشدن آن از یک مقدار از پیش تعیین شده، کاملاً ذوب میشود. بنابراین افزایش دمای فیوز در اثر عبور پیدرپی جریان اتصالکوتاه در عملیات مربوط به بازبست ریکلوزر، سبب عملکرد سریع تر آن میشود. همه ی این عوامل اثرات نامطلوبی روی قابلیت اطمینان شبکه دارد.

٢-٢- سکشنالایزر
سکشنالایزرها شبکه را به چند بخش تقسیم می کنند و در صورت استفاده از این تجهیزات در شبکه ، در اثر وقوع خطای دائمی بر روی شبکه ، خاموشی های سیستم را می توان به بخش کوچکی محدود کرد. این تجهیزات بستگی به زمان ندارند و همچنین نمی توانند جریان اتصالکوتاه شبکه را قطع کنند، بلکه عملکرد آنها بستگی به عملکرد ریکلوزر بالادستی خود دارد .[۷]
سکشنالایزرها تعداد قطع های ریکلوزر را شمارش می کنند، زمانی که ریکلوزر باز می شود، یک شماره به شمارشگر سکشنالایزر اضافه می شود. این شمارشگر در عدد معینی تنظیم شده است که این عدد حداقل یکی از تعداد بازبست های ریکلوزر بالادست خود کوچکتر است . بنابراین سکشنالایزر زمانی فیدر فرعی تحت پوشش خود را قطع می کند که شمارشگر آن به عدد تنظیم شده برسد. ولی در صورتی که خطا گذرا باشد شمارشگر سکشنالایزر صفر می شود و به حالت اول برمی گردد.
سکشنالایزر عملکرد زمانی ندارد و نیازی به هماهنگی با سایر تجهیزات حفاظتی شبکه ندارد.
با توجه به خصوصیات سکشنالایزرها که به آن اشاره شد و عدم نیاز به تنظیمات زمانی ، سکشنالایزرها جایگزین مناسبی برای فیوزهای فیدرهای فرعی می باشند.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
wordقابل ویرایش - قیمت 5700 تومان در 16 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد