پایان نامه بررسی انواع اضافه ولتاژها در سیستمهای قدرت و علل پیدایش آنها

این فایل در قالب ورو و قابل ویرایش در 105 صفحه می باشد.

1-1- 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.

عنوان                                           صفحه

فصل اول: مقدمه                                                                                                         

کلیات 2هدف 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 خازنی          13

       2-2-2-2-2- اضافه ولتاژهای کلیدزنی ناشی از تغییرات ناگهانی بار                        13

2-2-3- اضافه ولتاژهای موقت                                                                                     14

عنوان                                           صفحه

    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

    عنوان                                           صفحه

      3-3-4-3- حداکثر ولتاژ کار دائم                                                                     36

      3-3-4-4- فرکانس نامی                                                                         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

    عنوان                                           صفحه

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 و محل آن در شبکه                                         55

    4-7-1- پایین‌بودن ظرفیت برقگیر مورد انتخاب نسبت به قدرت صاعقه‌های موجود در محل55

    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

    عنوان                                           صفحه

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 و پست 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 و مطالعه حادثه با استفاده از نرم‌افزار emtp                           83

      5-7-1-1- رفتار برقگیرهای سمت اولیه و ثانویه ترانسفورماتور در هنگام وقوع حادثه87

    عنوان                                           صفحه

      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

عدم تعادل بار سه فاز

- فرمت : word 

- تعداد صفحات : 82صفحه 

پیشگفتار:  2

فصل اول  5

مقدمه  5

تعاریف افزایش بار ناگهانی  6

تعریف درست (اصلاح شده) عدم تعادل IEEE  7

دلایل ایجاد عدم تعادل  9

عوامل ایجاد عدم تعادل  10

روش های کاهش عدم تعادل  12

روشهای سطح توزیع:  12

روشهای سطح صنعتی:  12

دلایل ایجاد عدم تعادل بار در شبکه های توزیع:  13

انواع مختلف اضافه ولتاژها در شبکه:  15

اضافه ولتاژ‌های صاعقه  16

اضافه ولتاژهای موجی رعد و برق حداکثر سرعت افزایش را در میان انواع مختلف اضافه ولتاژهای موجی دارا می‌باشند. سرعت افزایش آنها در حدود 5000-500 کیلوولت بر میکروثانیه متغیر می‌باشد.  17

مشخصه اضافه ولتاژهای صاعقه  17

اضافه ولتاژهای کلید زنی (قطع و وصل)  18

علل بروز اضافه ولتاژهای کلید زنی:  19

اضافه ولتاژهای کلید زنی ناشی از تغییرات ناگهانی بار  20

تغییرات ناگهانی بار:  23

  25

اثر فرانتی:  25

تشدید در شبکه  27

تشدید در خطوط موازی  29

فصل دوم  31

اثر عدم تعادل بار در افزایش تلفات شبکه توزیع  31

اثر عدم تعادل بار در افزایش تلفات شبکه فشار ضعیف  32

تبعات نامتعادلی بار  32

توان رآکتیو:  33

ضرورت جبران سازی  37

اهداف در جبران بار  37

مشخصات یک جبران کننده بار  39

بایاس کردن توان راکتیو:  40

جبران کننده بار بصورت رگولاتور ولتاژ:  45

فصل سوم  53

انواع جبرانکنندههای تغییرات ناگهانی بار  53

جبران کننده های اکتیو و پاسیو:  54

جبران سازی ثابت پخش شده یکنواخت :  55

متعادل سازی بار به کمک کنترل توان راکتیو:  60

اصول متعادل سازی بار:  60

دیاگرام مفهومی عملکرد جبرانساز توان راکتیو را در متعادل‌سازی  60

الگوریتم متعادل سازی بار:  61

متعادل سازی و جبرانسازی بهینه در فیدرهای توزیع  66

اصول و الگوریتم متعادل‌سازی بهینة فیدرها  67

اصول بهینه‌سازی  67

الگوریتم بهینه سازی:  69

نرم‌افزار متعادل ساز بار:  70

مطالعات شبیه‌سازی:  70

فصل چهارم  77

نتیجهگیری  77

مراجع:  79