تعداد صفحات: ۱۷۰ | قابل ویرایش
چکیده
در بسیاری از موارد شاهد آسیب دیدن تجهیزات و دستگاه های حساس در منازل و کارگاه ها در مواقعی از قبیل زمان وقوع رعد و برق هستیم. این امر نشان دهنده ایجاد برخی از اضافه ولتاژها با دامنه بزرگتر از حد تحمل عایق دستگاه ها در مدار مصرف کنندگان فشار ضعیف است.
بسیاری از این اضافه ولتاژها از مدار طرف فشار قوی ترانسفورماتورهای توزیع به طرف فشار ضعیف آنها منتقل می شوند. در این پروژه ضمن بیان نحوه ایجاد این اضافه ولتاژها، پیشنهاد استفاده از برقگیرهای فشار ضعیف جهت حفاظت مصرف کنندگان در مقابل آنها مطرح می شود.
مقدمه پایان نامه اضافه ولتاژ در شبکه های توزیع نیرو
اضافه ولتاژهای ایجاد شونده در شبکه توزیع فشار ضعیف را می توان به دو دسته طبقه بندی کرد:
الف– اضافه ولتاژهای موقت با فرکانس ۵٠ هرتز این نوع اضافه ولتاژها، که می توانند زمانی از کسری از ثانیه تا مدت های طولانی را دارا باشند، عللی از این قبیل دارند :
الف–۱ – خرابی عایق بین سیم پیچ های فشار قوی وفشار ضعیف در اثر ایجاد یک خطا در درون ترانسفورماتور.
الف–۲ – پاره شدن هادی شبکه فشار متوسط وافتادن آن بر روی شبکه فشارضعیف.
الف-۳ –انتقال اضافه ولتاژ از طریق تزویج والقاء بین اتصالات زمین ترانسفورماتور و شبکه در موارد طراحی و اجرای ناصحیح یا خطاهای نامتقارن.
الف–۴ –وصل فیوزهای کات اوت سه فاز سمت فشار متوسط با فواصل زمانی طولانی و در نتیجه تکفاز یا دو فاز باقی ماندن شبکه.
الف–۵ –اتصالی های نامتقارن.
الف–۶ –بارهای شدیدا نامتقارن.
الف–۷ – وقوع تشدید )رزونانس( و تشدید آهنی )فرورزونانس(
الف–۸ –قطع بار ناگهانی.
ب– اضافه ولتاژهای گذرا با فرکانسهای کیلوهرتز تا مگاهرتز این اضافه ولتاژها می توانند در اثرعواملی بشرح زیر ایجاد شوند:
ب–۱ – اصابت مستقیم صاعقه به خط فشارضعیف که البته احتمال آن کم است. زیرا خطوط فشارضعیف ارتفااع کمی دارند و در موارد زیادی توسط ساختمانها یا اشیاء بلندتر احاطه شده اند.
ب–۲ – تخلیه جریان صاعقه به زمین در نزدیکی خط توزیع برق که می تواند در آن اضافه ولتاژهای قابل ملاحظه ای القاء نماید.
مکانیزم الکترواستاتیکی انتقال موج ضربه
هنگامی که یک موج ولتاژ ضربه، مانند موجی که از برخورد مستقیم صاعقه به خط فشار متوسط برق بر روی شبکه توزیع به راه می افتد، به ترانسفور ماتور می رسد در اولین لحظه تنها خازن های ذاتی سیم پیچ دخالت دارند و نقش توزیع و تقسیم ولتاژ بر روی سیم پیچ فشار قوی را بازی می کنند.
سیم پیچ فشارضعیف که به هسته زمین شده ترانسفورماتور نزدیکتر است، یک خازن کلیC۲ با زمین می سازد و سیم پیچ فشار قوی، که بر روی سیم پیچ فشارضعیف واقع شده، یک ظرفیت خازنی کلیC۱ با این سیم پیچ تشکیل خواهد داد.
بررسی تأثیر قرار دادن برقگیر در سمت فشار ضعیف ترانسفورماتور
در اینجا با بررسی یک مورد عملی، تأثیر قرار دادن برقگیر اکسید روی در ثانویه یک ترانسفورماتور توزیع ٢٠ کیلوولت به ۴٠٠ ولت را مورد ملاحظه قرار می دهیم. یک اضافه ولتاژ ضربه ای ناشی از صاعقه به دامنه بیش از۸٠ کیلوولت به ترمینال اولیه این ترانسفورماتور رسیده است.
در شکل ۴ موج ضربه ولتاژ اعمالی به اولیه ترانسفورماتور دیده می شود. ترانسفورماتور مزبور در سمت فشارضعیف خود دارای برقگیر بوده است. در این تحقیق مدار ترانسفورماتور و برقگیر مذکور با استفاده از مدل مشروح سیم پیچها شبیه سازی گردید[ ۳ ] و اضافه ولتاژ انتقال یافته به ثانویه محاسبه شد که بعلت محدود بودن حجم پروژه از آوردن مشروح آن در اینجا خودداری می شود.
در شکل ۵ موج ضربه ولتاژ القاء شده به ثانویه این ترانسفورماتور در حالتی که در سمت ثانویه آن برقگیر وجود دارد، مشاهده می گردد. همانگونه که در شکل ۵ ملاحظه می شود دامنه این اضافه ولتاژ با توجه به نوع برقگیر انتخاب شده به کمتر از ۳۰۰ ولت رسیده است که بهیچوجه برای عایق تجهیزات فشارضعیف خطرناک نیست.
بانکهای ستاره – مثلث
کلیدزنی بانکهای ترانسفورماتور سه فاز هوایی با سیم پیچی Y – ∆ بصورت فاز به فاز می تواند سبب ایجاد مشکلات اضافه ولتاژ و خرابی ترانسفورماتورها یا برقگیرها گردد. این موضوع در تحقیقات DSTAR بررسی گردید و نتایج بدست آمده مطالب مفیدی را در مورد کلیدزنی، حفاظت اضافه ولتاژها و قابلیت برقگیرها در رفع این اضافه ولتاژها ارائه نمود.
نتایج تحقیقات مذکور همچنین گونه دیگری از پدیده اضافه ولتاژ را که قبلا” گزارش نشده بود، کشف و معرفی نمود. این اضافه ولتاژ که دامنه زیادی دارد یک علت روشن برای خرابی خیلی از ترانسفورماتورها در این زمینه می باشد. یک نمونه از این نوع اضافه ولتاژ درشکل شماره (۱) نشان داده شده است.
منابع
[۲] D. Haluza, “Lightning, ground potential rise and
electrical damage, Protecting wayside equipment on
the MTA Long Island rail road”, ASME/IEEE Join
Railroad Conf., pp. 111-135, April/May 1996.
[۳] F. Delfino, R. Procopio, M. Rossi, “Overvoltage
protection of light railway transportation systems”,
IEEE Int. PowerTech Conf., June 2003, Italy.
[۴] V. Polimac, A. Jhutty, M. Fraser, “Application of HV
insulation coordination techniques to DC railway
systems”, IEE 11th High Voltage Engineering
Symposium, pp. 372-376, August 1999.
[۵] L.L. Zhang, G.N. Wu, J. Li, J. Wang, H. Shen, “Study
on lightning protection of Qighai-Tibet railway”, IEE
۱۳th Int. Symposium on High Voltage Engineering,
Netherlands 2003.
[۶] L. Zhang, G. Wu, H. Shen, J. Wang, J. Li, “MOA
insulation condition and its operation properties on
lightning protection of Qinghai-Tibet railway”, IEEE
۷th Int. Conf. on Properties and Applications of
Dielectric Materials, pp. 137-140, June 2003.
[۸] D. Paul, “Light rail transit DC traction power system
surge over voltage protection”, IEEE Trans. on
Industry Applications, Vol. 38, No. 1, pp. 21-28,
Jan./Feb. 2002.
