پایان نامه بررسي علت تخريب برقگير هاي 400230KV پست فيروز بهرام
– كليات
در سيستمهاي قدرت و شبكههاي انتقال و توزيع انرژي الكتريكي، تكتك تجهيزات نقش اساسي دارند و بروز هرگونه عيبي در آنها، ايجاد اختلال در شبكه، اتصال كوتاه و قطع برق را به همراه دارد. خاموشي و جايگزيني تجهيزات معيوب هزينههاي هنگفتي را به شبكه تحميل مينمايد. لذا بررسي و تحليل بروز عيب در تجهيزات از اهميت خاصي برخوردار ميباشد و در صورت شناخت اين عيوب و سعي در جلوگيري از بروز آنها از هدر رفتن سرمايه اقتصادي كشور جلوگيري به عمل ميآيد.
برقگيرها از جمله تجهيزاتي هستند كه جهت محدود كردن اضافه ولتاژهاي گذرا ( صاعقه و كليدزني) در شبكههاي انتقال و توزيع به كار ميروند. برقگيرها ضمن اينكه حفاظت تجهيزات در مقابل اضافه ولتاژهاي گذرا را بر عهده دارند، بايد در مقابل اضافه ولتاژهاي موقتي از خود واكنشي نشان ندهند و همچنين با توجه به شرايط محيطي منطقه مورد بهرهبرداري ، نظير رطوبت و آلودگي، عملكرد صحيح و قابل قبولي را ارائه دهند.
1-2- هدف:
بر طبق گزارشهاي رسيده از تخريب برقگيرهاي پست 230/400 كيلوولت شهيد کشوری کرمانشاه و به منظور بررسي علل اين حوادث اين پروژه را به انجام رسيد.
در اين پروژه ابتدا به بررسي انواع اضافه ولتاژهاي محتمل در شبكههاي قدرت پرداخته ميشود، سپس برقگيرها به عنوان يكي از تجهيزات مهم براي محدود كردن اين اضافه ولتاژها معرفي شده و چگونگي طراحي و تعيين پارامترها و مشخصات برقگير جهت حفاظت مناسب از شبكه مورد بحث قرار ميگيرد. در فصل چهارم عوامل كلي كه سبب اختلال در عملگرد برقگير ميشوند مورد بررسي قرار ميگيرند. در فصل پنجم با استفاده از نرمافزار EMTP كه قادر است حالات گذرا را بطور دقيق در شبكه آناليز نمايد شبكه مورد نظر شبيهسازي شده و شكل موج اضافه ولتاژهاي توليد شده در شبكه در زمان وقوع حادثه محاسبه و ترسيم شده است.
با بررسي نتايج بدست آمده و مقايسه شكل موج اضافه ولتاژهاي توليد شده با شكل موج اضافه ولتاژهاي فروزرونانسي، وقوع پديده فرورزونانسي در پست شهيد کشوری کرمانشاه كاملاً مشهود است و اضافه ولتاژهاي ناشي از اين پديده سبب تخريب برقگيرهاي اين پست گرديده است.
در پايان نيز پيشنهاداتي جهت جلوگيري از بروز مجدد چنين حوادثي در پست مذكور ارائه شده است.
خلاصه:
در سيستمهاي قدرت و شبكههاي انتقال و توزيع انرژي الكتريكي، تكتك تجهيزات نقش اساسي دارند و بروز هرگونه عيبي در آنها، ايجاد اختلال در شبكه، اتصال كوتاه و قطع برق را به همراه دارد. خاموشي و جايگزيني تجهيزات معيوب هزينههاي هنگفتي را به شبكه تحميل مينمايد. لذا بررسي و تحليل بروز عيب در تجهيزات از اهميت خاصي برخوردار ميباشد و در صورت شناخت اين عيوب و سعي در جلوگيري از بروز آنها از هدر رفتن سرمايه اقتصادي كشور جلوگيري به عمل ميآيد.
برقگيرها از جمله تجهيزاتي هستند كه جهت محدود كردن اضافه ولتاژهاي گذرا ( صاعقه و كليدزني) در شبكههاي انتقال و توزيع به كار ميروند. برقگيرها ضمن اينكه حفاظت تجهيزات در مقابل اضافه ولتاژهاي گذرا را بر عهده دارند، بايد در مقابل اضافه ولتاژهاي موقتي از خود واكنشي نشان ندهند و همچنين با توجه به شرايط محيطي منطقه مورد بهرهبرداري ، نظير رطوبت و آلودگي، عملكرد صحيح و قابل قبولي را ارائه دهند.
بر طبق گزارشهاي رسيده از تخريب برقگيرهاي پست 230/400 كيلوولت شهيد کشوری کرمانشاه و به منظور بررسي علل اين حوادث اين پروژه را به انجام رسيد.
در اين پروژه ابتدا به بررسي انواع اضافه ولتاژهاي محتمل در شبكههاي قدرت پرداخته ميشود، سپس برقگيرها به عنوان يكي از تجهيزات مهم براي محدود كردن اين اضافه ولتاژها معرفي شده و چگونگي طراحي و تعيين پارامترها و مشخصات برقگير جهت حفاظت مناسب از شبكه مورد بحث قرار ميگيرد. در فصل چهارم عوامل كلي كه سبب اختلال در عملگرد برقگير ميشوند مورد بررسي قرار ميگيرند. در فصل پنجم با استفاده از نرمافزار EMTP كه قادر است حالات گذرا را بطور دقيق در شبكه آناليز نمايد شبكه مورد نظر شبيهسازي شده و شكل موج اضافه ولتاژهاي توليد شده در شبكه در زمان وقوع حادثه محاسبه و ترسيم شده است.
با بررسي نتايج بدست آمده و مقايسه شكل موج اضافه ولتاژهاي توليد شده با شكل موج اضافه ولتاژهاي فروزرونانسي، وقوع پديده فرورزونانسي در پست شهيد کشوری کرمانشاه كاملاً مشهود است و اضافه ولتاژهاي ناشي از اين پديده سبب تخريب برقگيرهاي اين پست گرديده است. در پايان نيز پيشنهاداتي جهت جلوگيري از بروز مجدد چنين حوادثي در پست مذكور ارائه شده است.
2-1- مقدمه
سطح ايزولاسيون به عنوان يكي از پارامترهاي مهم در طراحي شبكه مطرح ميباشد و ارتباط مستقيمي با اضافه ولتاژهاي موجود در شبكه دارد.
افزايش ولتاژ از مقدار نامي خود، به اضافه ولتاژ در شبكه موسوم ميباشد. از آنجائيكه ظهور اضافه ولتاژ در شبكه اجتنابناپذير است، لذا احتمال بروز قوس در ايزولاسيون و ماده ايزوله در شبكه همراه وجود دارد.
كاهش درصد بروز قوسها و اتصاليها مستلزم شناخت كامل اضافه ولتاژها، انواع مختلف آنها، شرايط ايجاد و پديد آمدن آنها و همچنين نحوه تاثير آنها در ايزولاسيون شبكه ميباشد و در صورت برخورداري از چنين شناختي، انتخاب مشخصات مناسب شبكه و تجهيزات موجود در آن امكان پذير ميگردد.
2-2- انواع مختلف اضافه ولتاژها در شبكه:
كليه اضافه ولتاژهاي ظاهر شده در شبكه بر حسب شكل و يا منبع بروز خود، تقسيمبندي ميشوند. كه ميتوان آنها را به شرح زير تقسيمبندي نمود:
2-2-1- اضافه ولتاژهاي صاعقه1
2-2-2- اضافه ولتاژهاي كليدزني2
2-2-3- اضافه ولتاژهاي موقتي1
كه با توجه به عامل بوجود آورنده نيز به دو دسته داخلي2 و خارجي3 تقسيم ميشوند.
بر اساس اين تقسيمبندي اضافه ولتاژ ناشي از صاعقه به اضافه ولتاژ خارجي و دو نوع ديگر به اضافه ولتاژهاي داخلي موسوم ميباشد.
2-2-1- اضافه ولتاژهاي صاعقه
در پي تخليه جوي الكتريكي بر قسمتهاي مختلف شبكه، بارهاي الكتريكي انباشته در ابرها و فصل از طريق كانال يونيزه تشكيل شده در فضا بصورت قوس مرئي رعد و برق در قسمتهاي مختلف شبكه تخليه گشته ، اصطلاحاً به تخلية جوي الكتريكي موسوم ميباشد. تخليه بارهاي الكتريكي جوي، موجبات افزايش ولتاژ را به طور لحظهاي در محل تخليه فراهم ساخته، ولتاژ موجي با سرعت نور در طول هاديهاي فاز منتشر ميشود و اضافه ولتاژهاي تخليه جوي را در شبكه پديد ميآورد.
شكل (2-1) : انواع مختلف اضافه ولتاژها در شبكه
اضافه ولتاژهاي موجي رعد و برق حداكثر سرعت افزايش را در ميان انواع مختلف اضافه ولتاژهاي موجي دارا ميباشند. سرعت افزايش آنها در حدود 5000-500 كيلوولت بر ميكروثانيه متغير ميباشد.
2-2-1-1- مشخصه اضافه ولتاژهاي صاعقه
اضافه ولتاژهاي صاعقه ميتوانند با يك موج صاعقه استاندارد 50/2 –1 مطابق شكل زير مدل شوند. به عبارت ديگر اين دسته امواج غير پريوديكي داراي زمان پيشاني حدود يك و نيم ميكروثانيه و زمان پشت موج در حدود چند ده ميكرو ثانيه هستند. با توجه به شيب پيشاني اين دسته اضافه ولتاژها، تنش بيشتري روي عايق بندي طولي پيچكهاي اندوكتيو اعمال ميكنند و به دليل زمان كوتاهتر، عموماً تنش قابل براي عايقبندي در مقايسه با امواج كليدزني با دامنه يكسان قدري بيشتر
خواهد بود. ميزان تنش تحمل شده بستگي به نوع عايق خواهد داشت.
شكل (2-2) : موج استاندارد صاعقه
2-2-2- اضافه ولتاژهاي كليد زني (قطع و وصل)
اضافه ولتاژهاي قطع و وصل به صورت موج در شبكه ظاهر گرديده و از نظر شكل و تغييرات لحظهاي خود،كاملاً مشابه اضافه ولتاژهاي موجي تخليه جوي ميباشند. تفاوت عمده در زمان پيشاني و زمان استهلاك يا كاهش دامنه موج بوده، سرعت افزايش دامنه ولتاژهاي موجي قطع و وصل به حدود چند كيلوولت بر ميكروثانيه بالغ ميگردد. چون اين اضافه ولتاژها از عوامل و تجهيزات داخلي شبكه ناشي ميگردند لذا به اضافه ولتاژهاي داخلي موسوم ميباشند. اضافه ولتاژهاي موجي قطع و وصل در پي قطع و وصل كليدها و رژيم گذراي ظاهر شده در آنان نتيجه شده در آنان نتيجه گرديده، لذا اضافه ولتاژهاي گذرا نيز ناميده ميشوند.
بدين ترتيب منبع بروز اين اضافه ولتاژها، رژيم گذراي ظاهر شده در شبكه بوده و خصوصيات اضافه ولتاژها بستگي كامل به كميات، مشخصات الكتريكي شبكه و رژيمهاي گذراي آنان خواهد داشت. دامنه موجهاي اضافه ولتاژ قطع و وصل به مشخصات شبكه، مشخصات كليد، نوع دستگاههاي مورد قطع و وصل بستگي دارد. مهمترين عامل در افزايش دامنه موجها، ولتاژ اسمي شبكه ميباشد. در ولتاژهاي پايين اين موجها محدود بوده و از حدود ايزولاسيون پيشبيني شده شبكه تجاوز نمينمايند.
دامنه اضافه ولتاژهاي گذراي قطع و وصل و احتمال بروز آنها در ولتاژهاي اسمي پايين بسيار محدود بوده، بطوريكه هيچگونه پيش بيني را جهت كاهش آنها ايجاب نمينمايد.
2-2-2-1- موج استاندارد قطع و وصل يا كليد زني
به منظور تامين توانايي سيستم ايزولاسيون شبكه و ساير تجهيزات فشار قوي در قبال موجهاي اضافه ولتاژ گذراي قطع و وصل، موج استاندارد با شكل مشخص به عنوان موج ولتاژ استاندارد قطع و وصل تعيين گرديده است كه منحني آن در شكل زير آورده شده است.
شكل (2-3) : موج استاندارد قطع و وصل يا كليدزني
موج توسط زمان پيشاني خود Td و زمان دم موج (پشت موج) T1 مشخص ميگردد. حدود اين پارامترها در استانداردهاي مختلف تعيين گرديدهاند. در استاندارد آمريكا و IEC مقدار معمول آن به ترتيب در حدود 250 و 2500 ميكروثانيه مشخص گرديده است.
2-2-2-2- علل بروز اضافه ولتاژهاي كليد زني:
اضافه ولتاژهاي كليد زني عوامل متعددي دارند و اهميت نسبي آنها در ردههاي مختلف ولتاژي يكسان نيست.
2-2-2-2-1- اضافه ولتاژهاي ناشي از كليد زني جريانهاي سلفي و خازني:
اين مسئله ممكن است در هر دو زمينه توزيع و تاسيسات صنعتي و نيروگاهها نيازمند توجه باشند. در حالت اخير چنانچه كليد قدرت آن چنان ديونيزه شود كه جريان را پيش از موقع صفر كند ممكن است اضافه ولتاژهاي بزرگي به وجود آيند در همين زمينه بايد موارد زير را در نظر گرفت:
الف) قطع جريانهاي سلفي، مثلا هنگامي كه جريان مغناطيس كننده يك ترانسفورماتور يا راكتور قطع ميشود.
ب) كليد زني و عملكرد يك كوره قوس الكتريكي و ترانسفورماتور آن ممكن است باعث برش جريان شود.
ج) كليد زني كابلهاي بي بار و بانكهاي خازني.
د) قطع جريان با فيوزهاي ولتاژ بالا.
2-2-2-2-2- اضافه ولتاژهاي كليد زني ناشي از تغييرات ناگهاني بار
در اثر تغييرات ناگهاني بار ممكن است اضافه ولتاژهاي كليد زني كه توسط اضافه ولتاژهاي موقتي دنبال ميشوند بوجود آيند.
2-2-3- اضافه ولتاژهاي موقت1
2-2-3-1- مقدمه:
اضافه ولتاژهاي موقت، نوعي اضافه ولتاژ نوساني فاز به زمين، يا فاز به فاز ميباشند، كه نسبتا طولاني مدت و يا ناميرا هستند و يا بطور ضعيفي ميرا ميشوند. از آنجا كه اضافه ولتاژهاي موقت از نظر كار برقگير حائز اهميت فراوان هستند (برقگيرها بايد بتوانند اضافه ولتاژهاي موقت را تحمل كنند)، لازم است درصد اضافه ولتاژهاي موقت شبكه محاسبه گردد. اضافه ولتاژهاي موقت از علل زير نشات ميگيرند:
2-2-3-1-1- خطاها.
2-2-3-1-2- تغييرات ناگهاني بار.
2-2-3-1-3-اثر فرانتي.
2-2-3-1-4-رزونانس خطي.
2-2-3-1-5-فرورزونانس.
2-2-3-1-6-قطع هادي (يارگي خط).
2-2-3-1-7-رزونانس ناشي از مدارهاي كوپل شده.
در اين مجال سعي ميشود به بيان تئوري برخي از اين علل پرداخته شود.
2-2-3-1-1- خطاهاي زمين:
اضافه ولتاژهاي موقت ممكن است يا ميرا شده باشند و يا ميرا نشده يك خطاي زمين وضعيتي است كه اضافه ولتاژ ناميرا را بوجود ميآورد. كه تا زماني كه ولتاژ توسط برخي از طرق كليد زني برداشته نشود، بر روي عايق فشار وارد ميآورد . نوع غالب خطا، خطاي تكفاز به زمين ميباشد (حدودا 95) خطاهاي دو فاز به زمين و سه فاز به زمين و خطاهاي غير زمين، اغلب خيلي كمتر اتفاق ميافتند. شكل زير حداكثر اضافه ولتاژهاي موقتي در فازهاي سالم در طي يك اتصال كوتاه تكفاز را بر اساس امپدانسهاي توالي صفر و مثبت سيستم نشان ميدهد.
1- LOV= Lightning Over Voltage
2- SOV = Switching Over Voltage
1- TOV = Temporary Over Voltage
3- External Over Voltage
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.