کلیات
در سیستمهای قدرت و شبکه‌های انتقال و توزیع انرژی الکتریکی، تک‌تک تجهیزات نقش اساسی دارند و بروز هرگونه عیبی در آنها، ایجاد اختلال در شبکه، اتصال کوتاه و قطع برق را به همراه دارد. خاموشی و جایگزینی تجهیزات معیوب هزینه‌های هنگفتی را به شبکه تحمیل می‌نماید. لذا بررسی و تحلیل بروز عیب در تجهیزات از اهمیت خاصی برخوردار می‌باشد و در صورت شناخت این عیوب و سعی در جلوگیری از بروز آنها از هدر رفتن سرمایه اقتصادی کشور جلوگیری به عمل می‌آید.
برقگیرها از جمله تجهیزاتی هستند که جهت محدود کردن اضافه ولتاژهای گذرا ( صاعقه و کلیدزنی) در شبکه‌های انتقال و توزیع به کار می‌روند. برقگیرها ضمن اینکه حفاظت تجهیزات در مقابل اضافه ولتاژهای گذرا را بر عهده دارند، باید در مقابل اضافه ولتاژهای موقتی از خود واکنشی نشان ندهند و همچنین با توجه به شرایط محیطی منطقه مورد بهره‌برداری ، نظیر رطوبت و آلودگی، عملکرد صحیح و قابل قبولی را ارائه دهند.
1-2- هدف:
بر طبق گزارشهای رسیده از تخریب برقگیرهای پست 230/400 کیلوولت فیروزبهرام و به منظور بررسی علل این حوادث این پروژه را به انجام رسید.
در این پروژه ابتدا به بررسی انواع اضافه ولتاژهای محتمل در شبکه‌های قدرت پرداخته می‌شود، سپس برقگیرها به عنوان یکی از تجهیزات مهم برای محدود کردن این اضافه ولتاژها معرفی شده و چگونگی طراحی و تعیین پارامترها و مشخصات برقگیر جهت حفاظت مناسب از شبکه مورد بحث قرار می‌گیرد. در فصل چهارم عوامل کلی که سبب اختلال در عملگرد برقگیر می‌شوند مورد بررسی قرار می‌گیرند. در فصل پنجم با استفاده از نرم‌افزار EMTP که قادر است حالات گذرا را بطور دقیق در شبکه آنالیز نماید شبکه مورد نظر شبیه‌سازی شده و شکل موج اضافه ولتاژهای تولید شده در شبکه در زمان وقوع حادثه محاسبه و ترسیم شده است.
با بررسی نتایج بدست آمده و مقایسه شکل موج اضافه ولتاژهای تولید شده با شکل موج اضافه ولتاژهای فروزرونانسی، وقوع پدیده فرورزونانسی در پست فیروزبهرام کاملاً مشهود است و اضافه ولتاژهای ناشی از این پدیده سبب تخریب برقگیرهای این پست گردیده است.
در پایان نیز پیشنهاداتی جهت جلوگیری از بروز مجدد چنین حوادثی در پست مذکور ارائه شده است.
خلاصه:
در سیستمهای قدرت و شبکه‌های انتقال و توزیع انرژی الکتریکی، تک‌تک تجهیزات نقش اساسی دارند و بروز هرگونه عیبی در آنها، ایجاد اختلال در شبکه، اتصال کوتاه و قطع برق را به همراه دارد. خاموشی و جایگزینی تجهیزات معیوب هزینه‌های هنگفتی را به شبکه تحمیل می‌نماید. لذا بررسی و تحلیل بروز عیب در تجهیزات از اهمیت خاصی برخوردار می‌باشد و در صورت شناخت این عیوب و سعی در جلوگیری از بروز آنها از هدر رفتن سرمایه اقتصادی کشور جلوگیری به عمل می‌آید.
برقگیرها از جمله تجهیزاتی هستند که جهت محدود کردن اضافه ولتاژهای گذرا ( صاعقه و کلیدزنی) در شبکه‌های انتقال و توزیع به کار می‌روند. برقگیرها ضمن اینکه حفاظت تجهیزات در مقابل اضافه ولتاژهای گذرا را بر عهده دارند، باید در مقابل اضافه ولتاژهای موقتی از خود واکنشی نشان ندهند و همچنین با توجه به شرایط محیطی منطقه مورد بهره‌برداری ، نظیر رطوبت و آلودگی، عملکرد صحیح و قابل قبولی را ارائه دهند.
بر طبق گزارشهای رسیده از تخریب برقگیرهای پست 230/400 کیلوولت فیروزبهرام و به منظور بررسی علل این حوادث این پروژه را به انجام رسید.
در این پروژه ابتدا به بررسی انواع اضافه ولتاژهای محتمل در شبکه‌های قدرت پرداخته می‌شود، سپس برقگیرها به عنوان یکی از تجهیزات مهم برای محدود کردن این اضافه ولتاژها معرفی شده و چگونگی طراحی و تعیین پارامترها و مشخصات برقگیر جهت حفاظت مناسب از شبکه مورد بحث قرار می‌گیرد. در فصل چهارم عوامل کلی که سبب اختلال در عملگرد برقگیر می‌شوند مورد بررسی قرار می‌گیرند. در فصل پنجم با استفاده از نرم‌افزار EMTP که قادر است حالات گذرا را بطور دقیق در شبکه آنالیز نماید شبکه مورد نظر شبیه‌سازی شده و شکل موج اضافه ولتاژهای تولید شده در شبکه در زمان وقوع حادثه محاسبه و ترسیم شده است.
با بررسی نتایج بدست آمده و مقایسه شکل موج اضافه ولتاژهای تولید شده با شکل موج اضافه ولتاژهای فروزرونانسی، وقوع پدیده فرورزونانسی در پست فیروزبهرام کاملاً مشهود است و اضافه ولتاژهای ناشی از این پدیده سبب تخریب برقگیرهای این پست گردیده است. در پایان نیز پیشنهاداتی جهت جلوگیری از بروز مجدد چنین حوادثی در پست مذکور ارائه شده است.
فهرست مطالب
فصل اول: مقدمه
1-1- کلیات 2
1-2- هدف 2
فصل دوم: بررسی انواع اضافه ولتاژها در سیستمهای قدرت و علل پیدایش آنها
2-1- مقدمه 7
2-2- انواع مختلف اضافه ولتاژها در شبکه 7
2-2-1- اضافه ولتاژهای صاعقه 8
2-2-1-1- مشخصه اضافه ولتاژهای صاعقه 9 2-2-2- اضافه ولتاژهای کلید زنی (قطع و وصل) 10 2-2-2-1- موج استاندارد قطع و وصل یا کلیدزنی 11
2-2-2-2- علل بروز اضافه ولتاژهای کلیدزنی 12
2-2-2-2-1- اضافه ولتاژهای ناشی
از کلیدزنی جریان‌های سلفی و خازن 13 2-2-2-2-2- اضافه ولتاژهای کلیدزنی
ناشی از تغییرات ناگهانی بار 13
2-2-3- اضافه ولتاژهای موقت
2-2-3-1- مقدمه 14
2-2-3-2- خطاهای زمین 15
2-2-3-3- تغییرات ناگهانی بار 17
2-2-3-4- اثر فرانتی 19
2-2-3-5- تشدید در شبکه 21
2-2-3-6- تشدید در خطوط موازی 23
فصل سوم: نحوه تعیین پارامترهای برقگیر جهت حفاظت از شبکه در مقابل اضافه ولتاژها
3-1- مقدمه 26
3-2- برقگیرهای اکسید روی 26
3-2-1- ساختمان مقاومتهای غیر خطی 27
3-2-2- منحنی ولت – آمپر غیرخطی مقاومتها 28
3-2-3- پایداری حرارتی، اختلال حرارتی 29
3-2-4- تعاریف و مشخصات برقگیرهای اکسید روی 32 3-2-4-1- ولتاژ نامی 32 3-2-4-2- مقدار حقیقی ولتاژ بهره‌برداری 35
3-3-4-3- حداکثر ولتاژ کار دائم 36
3-2-4-5- ولتاژ تخلیه 36
3-2-4-6- مشخصه حفاظتی برقگیر 36
3-2-4-7- نسبت حفاظتی 38
3-2-4-8- حاشیه حفاظتی 38 3-2-4-9- جریان مبنای برقگیر 38
3-2-4-10- ولتاژ مرجع 38
3-2-4-11- جریان دائم برقگیر 39 3-2-4-12- جریان تخلیه نامی برقگیر 39 3-2-4-13- قابلیت تحمل انرژی 39
3-2-4-14- کلاس تخلیه برقگیر 40
3-2-5- انتخاب برقگیرها 41
3-2-5-1- انتخاب ولتاژ نامی و ولتاژ کار دائم
برقگیر 42
فصل چهارم: بررسی علل ایجاد اختلال در برقگیرهای اکسید روی
4-1- مقدمه 45
4-2- اشکالات مربوط به طراحی و ساخت برقگیر 46
4-3- پایین بودن کیفیت قرص‌های وریستور 49
4-4- پیرشدن قرص‌های اکسید روی تحت ولتاژ
نامی در طول زمان 51
4-5- نوع متالیزاسیون مورد استفاده
روی قاعده قرص‌های اکسید روی 51
4-6- عدم کیفیت لازم عایق سطحی روی وریستورها 54
4-7- اشکالات مربوط به انتخاب نوع برقگیر ومحل آن
در شبکه 55
4-7-1- پایین‌بودن ظرفیت برقگیر مورد انتخاب نسبت به قدرت صاعقه‌های موجود در محل 55 4-7-2- پایین‌بودن ولتاژ آستانه برقگیر انتخاب شده نسبت به سطح TOV 57
4-8- اشکالات ناشی از نحوه نگهداری و بهره‌برداری از برقگیر 57
4-8-1- وجود تخلیه جزئی در داخل محفظه برقگیر 57
4-8-2- آلودگی سطح خارجی محفظه برقگیر 58
4-8-3- اکسید شدن و خرابی کنتاکتهای
مدارات خارجی برقگیر 59
فصل پنجم: شناسایی پدیده فرورزونانس و بررسی حادثه پست 230/400 کیلوولت فیروز بهرام
5-1- مقدمه 61
5-2- شناسایی پدیده فرورزونانس 61
5-3- فرورزونانس 63
5-3-1- فرورزونانس سری یا ولتاژی 63
5-3-2- فرورزونانس موازی یا فرورزونانس جریانی 66
5-4- طبقه‌بندی مدلهای فرورزونانس 68
5-4-1- مدل پایه 69
5-4-2- مدل زیر هارمونیک 69
5-4-3- مدل شبه پریودیک 70
5-4-4- مدل آشوب گونه 71
5-5- شناسایی فرورزونانس 72
5-6- جمع‌آوری اطلاعات شبکه وپست جهت شبیه‌سازی و
بررسی حادثه پست فیروز بهرام 74
5-7- بررسی حادثه مورخ 28/2/81 پست فیروز بهرام 83
5-7-1-مدلسازی ومطالعه حادثه با استفاده از
نرم‌افزار emtp 83
5-7-1-1- رفتار برقگیرهای سمت اولیه و ثانویه ترانسفورماتور در هنگام وقوع حادثه 87
5-7-1-2- رفتار برقگیر فاز T سمت KV230 ترانسفورماتور در هنگام وقوع حادثه 90
5-7-1-3- بررسی روشهای جهت جلوگیری از وقوع پدیده فرورزونانس در پست فیروز بهرام 94
الف- وجود بار در سمت ثانویه ترانسفورماتور 94
ب- ترانسپوز کردن خط رودشور – فیروز بهرام 96
فصل ششم: نتیجه‌گیری و پیشنهادات
6-1- نتیجه‌گیری و پیشنهادات 100
ضمائم 102
منابع و مراجع 103
شامل 113 صفحه word و 31 اسلاید powerpoint
دانلود تحقیق بررسی اضافه ولتاژها در سیستم های قدرت
