پایان نامه هماهنگی عایقی در پست های عایق گازی (GIS) و بررسي اضافه ولتاژ ناشي از اصابت صاعقه به خطوط انتقال
مقدمه:
البته در دو مورد فوق عملكرد تركيباتضعيف تر از خالص است. به همين خاطر هنگامي كه در سيستمي كه تركيبات جايگزين خالص مي شود طراحي دوباره بايد صورت گيرد در دماهاي محيطي پايين، تمايل دارد كه به حالت مايع در آيد و اين كار باعث كاهش مشخصات مي شود كه بايد از اين امر جلوگيري كرد. اين كار با كاهش جزئي فشار به مقدار كافي انجام مي دهند. و همچنين براي جبران ضعيف شدن مشخصات مي توان به گازهايي اضافه كرد كه خيلي سخت به مايع تبديل مي شوند (مثلا در 50- درجه سانتي گراد). از اين نوع گازها توان دو نوع گاز , را نام برد كه با شرايط الكتريكي تجهيزات نيز سازگار هستند. اين گازها غير سمي هستند و از لحاظ شيميايي پايدار هستند و بوسيله جرقه تجزيه نمي شوند. جدول (1-1) حداكثر مقدار مجاز را در فشارها و دماهاي مختلف نشان مي دهد.
در شكل (1-1) و (1-2) نحوه كاهش مشخصات و عملكرد نامناسب تركيبات نشان داده شده است كه شكل (1-1) نمودار مقدار تحمل جريان كليد زني را براي دو نوع گاز , نمايش داده شده است و نشان مي دهد كه گاز به مقدار قابل توجهي اين مقدار جريان قابل تحمل را كاهش مي دهد مخصوصا اگر مقدار زياد باشد اما تقريبا مثل عمل مي كند.
در شكل (1-2) محور مستقل (افقي) نشان دهنده مقدار حجم است و محور عمودي نشان دهنده مقاومت دي الكتريك مخلوط است كه نشان مي دهد در حجم برابر (مثلا 6/0 ) مقدار مقاومت دي الكتريكي بهتر است و خاصيت عايقي بهتري دارد. اگر مقدار حداكثر جريان در اثر خطاي كليد زني مهم باشد از مخلوط و استفاده مي شود و اگر از لحاظ ولتاژ و مقاومت عايق مهم است مخلوط و استفاده مي شود.
1-1-2 : ذخيره در سيستم هاي عايقي بزرگ
در سيستم هايي كه مقادير زيادي از عايق گازي بكار مي رود وجود گاز از لحاظ عايقي از اهميت زيادي برخوردار است مانند خطوط . به علت مقدار زياد مايليم هم از لحاظ اقتصادي و هم از لحاظ محيط زيست مقدار آن را كاهش دهيم و با توجه به شكل (1-2) يك راه موثر براي بدست آوردن اين كاهش استفاده از مخلوط و است كه مقدار غلظت SF6 زير 20 درصد باشد. بطور مثال اگر مقدار حجم ، 10 درصد باشد مقدار كاهش قدرت دي الكتريكي نسبت به خالص تنها 35 درصد افت مي كند و 60 درصد نسبت به نيتروژن خالص افزايش مي يابد و مقدار اين قابل محاسبه است با درصد مخلوط نيتروژن و در شكل (1-2) اگر يك سيستم را در نظر بگيريم با محفظه و هادي در وسط آن كه قطر محفظه باشد آنگاه رابطه بين قطر مخصوص خالص و قطر مخصوص بوسيله رابطه زير بدست مي آيد :
كه بر حسب حجم مقدار بدست مي آيد . و مقدار بكار رفته با توجه به رابطه زير بدست مي آيد :
و مقدار صرفه جويي از رابطه زير بدست مي آيد :
با توجه به منحني شكل (1-2) هر چه درصد پايين تر باشد مقدار درصد صرفه جويي بيشتر مي شود .
1-2 : برتري تركيبات از لحاظ محيط زيست
در كل برتري يك طرح به طرح ديگر از لحاظ محيط زيستي اين است كه كمتر به محيط زيست آسيب برساند چه از لحاظ ديد ظاهر يا از لحاظ شيميايي و فيزيكي .آثار كلي كه يك سيستم در حالت عملكرد مي تواند به محيط بزند از چندين بخش تشكيل شده است مانند :
1- مواد مصرف شده در سيستم .
2- انرژي كه از سيستم تلف مي شود و وارد محيط مي شود.
3- مقدار طول عمر سيستم .
4- ضايعات سيستم .
5- انتشار يكي از مسائل سيستم حاصل است كه براي محيط زيست مشكل آفرين است.
1-3 : روند كنترل و طرز عملكرد سيستم
بطور كلي مي توان بيان كرد كه از اصطلاحات، روش هاي عملكردي و اعمل حفاظتي كه براي بكار بردن و كنترل خالص بكار مي رود در مورد تركيبات نيز بكار مي رود و تفاوت هاي كوچكي وجود دارد كه در زير شرح داده خواهد شد.
1-3-1 : تهيه كردن مخلوط
تركيبات بصورت از قبل تركيب شده از جايي كه گاز را براي سيستم تامين مي كند در دسترسي هستند و يا بعنوان گازي كه بازيابي شده است بوسيله يك سري تجهيزات (يعني يا گاز تازه كه وارد سيستم مي شود يا گاز قديمي كه درون سيستم بوده است اما بازيابي شده است ) و هنگامي كه اين گاز از قسمت بازيابي بازگشت دوباره تحت تست قرار مي گيرند.(شكل 3-1). و اين گاز را مي توان بدون تمهيدات مخصوص به درون وسيله فرستاد چون گازي كه تركيب شد ديگر بر اثر مسايل گرمايي تجزيه نمي شود . هنگامي كه تركيبات با مخلوط كردن اجزاءشان توليد مي شوند، بايد مواظبت نمود كه تركيب به صورت كامل صورت گيرد. مخصوصا هنگامي كه عمل تركيب كردن زماني صورت گيرد كه اجزاء تشكيل دهنده گاز در حين وارد شدن با هم تركيب شوند. براي حجم هاي بزرگ يك مخلوط كننده اي مورد نياز است كه بتواند خود را تطبيق دهد. اين وسيله به طور لحظه اي اجزاء گاز را از طريق يك شيپور وارد سيستم مي كند و درصد اين اجزاء كنترل مي شود. تا نسبت مناسب تركيب صورت گيرد و اين مخلوط كننده توسط يك دستگاه كه درصد را اندازه مي گيرد كنترل مي شود و درصد مناسب را تامين مي كند. در حجم هاي بزرگ هر دو جزء گاز با هم به درون سيستم تزريق مي شوند اما در حجم هاي كوچك يك جزء وارد سيستم مي شود سپس بخش دوم گاز وارد سيستم مي شود و سپس وقت كافي داده مي شود تا آنها با هم تركيب شوند و زمان تركيب شدن اين اجزاء وابسته است به شكل و ابعاد محفظه و ممكن است مقداري طول بكشد.
1-3-2 : بازيابي گاز تركيب شده که خيلي شبيه بازيابي تركيب نشده است.
گازي كه از وسيله بر مي گردد يا پمپاژ مي شود به درون فيلترهايي كه گرد و غبار و محصولات ناشي از تجزيه گاز و رطوبت را از گاز مي گيرد تصفيه مي شود .(محصولات ناشي از تجزيه به صورت يون باردار هستند و با جريان مي توان آنها را جدا كرد) و گاز پاك شد. سپس ذخيره مي شود. تنها مورد خاص در مورد ميعان است در مخزني كه قرار است را ذخيره كند رخ مي دهد ، كه بايد از اين امر جلوگيري شود. چون اين امر باعث مي شود مقدار در حالت فازي كاهش يابد و از اين رو ميزان نسبت تركيب اجزاء و درون مخلوط گازي شكل بين و گاز ديگر تغيير مي كند.براي جلوگيري از مايع شدن درون مخزن بايد فشار درون مخزن ، از حدي كمتر باشد كه اين حد به حجم و دماي مخزن بستگي دارد و مي تواند تعيين شود از منحني فشار دمايي كه نشان مي دهد كه در دماي مقدار اي كه باعث بخار شدن مي شود كدام است .
حجم و مقدار از منحني ياد شده بدست مي آيد. بطور مثال در دماي 20 درجه مي شود در حجم 50 درصدي .
1-3-3 : بازيابي تركيب شده
مانند خالص ، تركيب شده را مي توان دوباره بازيابي كرد و در هنگام بازيابي ، دستگاه بازياب داراي مشخصه اي است به نام كه برابر نسبتی خاص بوده که معمولا اين نرخ به 1 درصد محدود مي شود. و پيشرفت هاي اخير تكنولي پمپاژ باعث شده است كه مقدار به 1/0 درصد كاهش يابد.
1-4 : روش بالا بردن كيفيت بازيابي شده
در واقع اگر احيانا گازي كه دوباره احيا مي شود از لحاظ كيفيتي براي استفاده دوباره مناسب نباشد، بايد بصورت يعني گاز به محل ديگر كه مجهز تر است برده شود و در آنجا رويش كار شود تا كيفيت مناسب را بدست آورد. روش انتقال اين گازها مانند خالص است.عمليات بيشتري كه روي آنها بايد انجام گيرد شامل زير است :
1- خالص سازي بيشتر و اصلاح تركيب گازها منظور انتقال به تجهيزات .
2- اجزاء گاز بايد از هم جدا شوند مخصوصا استخراج و بايستي مناسب با هم تركيب شوند، دستگاه هاي بازياب معمولي كه براي طراحي شده اند دوباره نمي توانند مستقيما براي تركيب شده بكار روند. با اين وجود اجزاء اين دستگاه ها مي توانند جهت كار كردن با تركيب شده بهبود يابند و در شكل (1-3) نشان داده شده است. قسمت بالايي دياگرام شكل (1-3) اجزا اصلي دستگاه بازياب معمولي براي خالص نشان داده شده است. براي اينكه دستگاه هماهنگ شود با تركيب شده دو اصلاح اساسي نياز دارد :
1- حجم مخزن افزايش يابد تا به مايع تبديل نشود و تست و گاز ديگر در تركيب به هم نخورد و فشار پايين نگه داشته شود.
2- در قسمت پايين شكل (1-3) يك قسمت مخلوط كننده و يك قسمت كنترل تركيب بايد اضافه شود تا غلظت را در گاز بايافت شده مي سنجد و مي تواند آن را از طريق فرمان به شيرهاي متصل به كپسول يا و مقدار نسبت تركيب را كنترل كند . شيرها به مخلوط كننده ديناميكي متصلند.
1-5 : وظيفه عايق در
عايق به كار رفته در سه نوع وظيفه دارد:
1- عايق گازي جهت عايق كردن الكتريكي هادي از ديواره محفظه (insulating insulator).
2- عايق جهت نگه داشتن هادي درون محفظه كه وزن هادي (supporting insulator).
3- عايق جدا كننده .
1-5-1 : عايق الكتريكي
عايق گازي كه جهت ايزوله كردن جريانات الكتريكي از ديواره است از مخلوط و ساخته شده است كه در ابتدا خالص بود اما به دلايلي نظير گران بودن و همچنين مضر بودن براي اتمسفر و فشار اداره محيط زيست بر شركت هاي خصوصي باعث شد كه به جاي خالص از مخلوط و استفاده شود . نرمال ترين نسبت و به مقدار 20 درصد و 80 درصد است. البته تغييرات از 10 درصد تا 20 درصد است و آلمانها توانستند در يك خط مقدار درصد را به 35 درصد برسانند تا حجم سيستم كاهش يابد و در محل مورد نظر بتواند نصب شود و همچنين در اين طرح رديف ولتاژ بالا است ، مقدار بايد افزايش يابد تا خاصيت عايقي بيشتر شود و همچنين هنگامي كه مخلوط و بكار مي رود بايد فشار سيستم به حالت خالص افزايش يابد، چون طبق موارد زير با افزايش فشار ولتاژ شكست افزايش مي يابد.
1- مقدار ، 20 درصد است و فشار
2- مقدار ، 100 درصد است و فشار
3- مقدار ، 20 درصد است و فشار
4- مقدار ، 100 درصد است و فشار .
هر چه فشار بالاتر رود در مقدار درصد خالص مقدار ولتاژ شكست مي يابد.اگر منحني درصد را بر حسب ولتاژ شكست در فشار ثابت رسم كنيم آنگاه خواهيم ديد كه بين صفر تا 10 درصد به شدت باعث افزايش خاصيت عايقي مي شود و بين 10 تا 20 درصد نيز خاصيت عايقي رشد مي كند اما با شيب كمتر و اين منحن نشان مي دهد كه مقدار هيچ گاه نبايد از 10 درصد كمتر باشد .
1-5-2: عايق نگه دارنده
اين عايق بصورت ستون زير هادي انتقال قدرت قرار مي گيرد و يك سر ديگر آن به محفظه متصل است و از جنس رزين اپوكسي است.
(نكته : طراحي طول عايق نگه دارند و شعاع محفظه بر اين اساس صورت مي گيرد تا حداكثر شدت ميدان الكتريكي در اين عايق از حد خاصي بيشتر نشود تا موجب يونيزاسيون و شكست عايقي در آنها شود (گاز و رزين اپوكسي ) هر كدام مخصوص به خود دارند كه طراحي بايد بر اساس اين مقدار صورت گيرد. واحد برابر است) .
1-5-3: عايق جدا كننده
هر 56 متر يك عايق جدا كننده ديسكي قرار مي دهند كه گاز نمي تواند از آن عبور كند و اين امر باعث مي شود كه اگر يك بخش آسيب ديد اين آسيب ديدگي به ديگر نقاط سرايت نكند ثانيا محل آسيب ديدگي براحتي توسط سنسورها مشخص مي شود.
1-5-4 : مخلوط گاز و
هنگامي كه با / جايگزين شود . آنگاه جهت بدست آوردن همان قدرت دي الكتريكي بايد فشار سيستم افزايش يابد. چون قدرت دي الكتريك از كمتر است و هر چه فشار سيستم رشد كند آنگاه قدرت دي الكتريكي افزايش مي يابد. اين تركيب گازها يك تركيب عايقي بسيار مناسب است چون 800 كيلو ولت را در فركانس 50 هرتز براي مدت يك دقيقه مي توان تحمل كرد و در هنگام جرقه زدن نيز مخلوط / كنترل بيشتري روي پيشرفت جرقه دارد و پوسته آلومينيومي ديرتر سوراه مي شود مخلوط نيتروژن و از لحاظ اقتصادي مشكلي ايجاد نمي كند.
1-5-5 : انواع عايق هادی
1- زير هادي كه به صورت عمودي قرار مي گيرد و گاز مي تواند از يك طرف عايق به طرف ديگر برود و ممانعتي ايجاد نمي كند.
2- يك عايق بصورت ديسك است كه فقط به اندازه يك هادي جا دارد و گاز دو طرف خود را از هم جدا مي كند و اين كار مناسب است چون اگر گاز يك ناحيه خراب شود به نواحي ديگر سرايت نمي كند كه cone insulator نام دارد.
1-5-6 : هماهنگي و تناسب عايق ها در خطوط گازي عايق شده( )
بعد از آنكه گروهي از دلايل و علت ها به اين نتيجه رساند كه سيستم عايقي داراي استانداردها و مزاياي مي باشد و همچنين ضروريات فني و اقتصادي نيز مد نظر كارشناسان بود، ما را به اين نتيجه رساند كه يك پذيرش و مقبوليت كلي براي هماهنگ سازي سيستم عايق براي مسافت هاي كوتاه بوجود آمده است. خصوصيات دي الكتريكي مخلوط با نيز براي اين منظور مناسب بود و همچنين خصوصيات ويژه عايق با مزيت هماهنگ سازي و تناسبش با بسياري از انواع عايق ها تقريبا در يك سطح و نوع قرار داشتند بالاخص در مراحل پاييني و اوليه ي آزمايشات دي الكتريكي (نارسانايي) با تجهيزات ايستگاهي كه قبلا مورد توضيح و تفسير قرار گرفته بود مقايسه مي شود و اساسا يك روش متداول و پيوسته نيز براي اين منظور در نظر گرفته شده است و از طريق اين روش قرار گرفتن عايق براي استفاده در سيستم هاي قدرت با فشار ولتاژ امكان پذير مي شود كه اين روش ها همگي در ارتباط با مراحل مختلف آزمايش ولتاژ در سايت برق مي باشد .
1-6 : معرفي
افزايش فهم و درك عمومي در مورد انرژي الكتريكي ، وابستگي توليد به انرژي و وجود افق هاي خوش بينانه در مديريت منابع توليد همه و همگي نياز به ساختار خطوط جديد را بيشتر آشكار مي سازد و تاكنون اين خطوط فقط براي خطوط مافوق گرم ساخته مي شد و اين فقط تنها راه حل عملي فني براي اين اتصالات بود اما هم اكنون يك تناقضي در نصب ساختارهاي با اين مشخصات در حال رشد و توسعه پيدا كردن است و آن هم ميدان تماس ظاهري آن اتصالات است. سيستم تا به حال سعي در جمع آوري اتصالات در يك محيط را دارد و تحقيقات صورت گرفته از يك طرف در ارتباط با كاهش برخورد و تماس هاي ظاهري اتصالات دارد و از طرف ديگر سعي در كامل كردن اتصالات در زير زمين دارد كه شامل خطوط عايق بندي شده گاز () نيز مي شود. در واقع خصوصيات الكتريكي – صنعتي داراي مزايا و قابليت هاي زيادي در سيستم هاي قدرت مي باشد ، مخصوصا اينكه تناسب آن براي انتقال مقادير بالايي از انرژي بر فواصل دور فوق العاده و بي نظير مي باشد.بعلاوه محصولات مشابه كه در ارتباط با اتصالات فلزي با عايق مي باشند در اواخر سال 1970 ميلادي براي فواصل كوتاه مورد استفاده قرار گرفت و محصولات فعلي موجود براي ساختن شبكههاي بسيار طولاني مناسب نيستند و سرانجام بايد آنها در شبكه هاي زير زمين استفاده كرد و آنها به خوبي با محيط پيرامون هماهنگ مي شوند و آنها نيز داراي قابليت هاي قابل اتكائي مي باشند و حتي مي توان اثبات كرد كه ميزان سرويس دهي آنها در طول عمر اين قبيل شبكه ها تا 40 سال نيز ممكن است برسد و طبيعتا از نظر هزينه به صرفه و قابل قبول خواهد بود و محققان نيز معتقد شدهاند كه اين كوتاهي و نقايص را بر طرف كنند. و اين نشان دهنده اين مطلب است كه حتي امكان مواجه شدن با ساختار اتصالي چه از نظر فني و چه از نظر مسائل اقتصادي وجود دارد كه حتي احتياج به قابليت هاي فيزيكي كمتر در اين شبكه وجود دارد و اهميت عمده اي هر كدام از اينها محدود كردن تماس هاي شبكه با محيط پيرامون است و بتوان اتكاء و اطمينان به آن مورد ضمانت قرار داده و تضمين نمود.و بر اساس محبط اطراف، هدف اصلي همان كاهش دادن استفاده از تا حد امكان براي شبكه هاي با طول زيا دبوده است و در ارتباط با قابليت ها و ميزان اتكاي آن مي بايستي بعنوان يك سيستم قدرت كه بطور سنگيني دچار خطا مي شود نام برد اگر يك اتصال در شبكه بوجود آيد يا دچار عيب شود و همچنين قابليت هاي در مقامت كردن در مقابل فشارهاي موجود در سيستم بهتر انتقال شبكه توسط تحقيقات الكتريكي ، مكانيكي ، حرارتي و ضريب فشار تدريجي تا حدودي تعيين شده است و اين آخرين مفهوم و تعريف است كه در اين بخش مورد بحث و بررسي قرار مي گيرد.تا اينكه بحث ايجاب كند كه پياده سازي و روش اجراي عايق بندي تناسبي در بايد مورد بحث قرار بگيرد كه هر كدام تا چه حد تجهيزات ايستگاه در مسافت هاي زياد تفاوت دارد و دستگاه يا سيستم مورد نظر بايد قادر به كار با سيستم عايق از مسافت هاي بسيار كوتاه تا مسافت هاي ده ها كيلومتري باشد و بتواند با حداكثر تا ميزان 2000MVA انرژي را تحمل كرده و انتقال نمايد و امكان اين چنين كاري بايد در تمام اجزاي سيستم وجود داشته باشد مثلا در يك سيفون بين دو خط مافوق گرم يا بين دو ايستگاه ، تمام اجزاي موجود بين اين سيستم ها بايد قابليت اين ظرفيت ها را داشته باشند . براي جلوگيري از بار اضافي مدار ميزان خطا و اشتباه سيستم () نبايد بيشتر از 2/0 خطا در هر 100 كيلومرت مدار سه فاز در سال باشد ( كه همانا ميزان خطا بين 0.067 تا 0.2/3 در هر 100 كيلومتر مدار تك فاز در مدت يكسال مي باشد و گازهاي عايق، سطح مقاومت فركانسي شبكه (PFWL) ، سطح مقاومت ضربه هاي كليد زني (SIWL) و ميزان مقاومت ضربه هاي صاعقه (LIWL) به عايق گازي كه قبلا اساس و پايه ي اين ميزان سوختگي ها و معايب در اجزاء قرار گرفته بود اختصاص دارد و اين مشخصات و ويژگي ها مخصوص شرايط محيطي بوده و احتياج به هزينه هاي كلان براي اين نوع عايق ها وجود دارد. در ميان متدهاي تضمين كننده درجه معيني از اعتماد به عايق هاي ، سيستم عملگر داراي عايق هاي متناسب به خود مي باشد و اگر فقط يكي از اين عملگرها مورد مشكل واقع شوند و يا به بيان ديگر مشكلي در يكي از آنها بوجود بيايد فقط يك گوشه اي از مشكل خواهند بود زيرا مشكل ها ي به مراتب بزرگتري در قبال آن در سيستم بوجود مي آيد. متدها و روش هاي عمده مختلفي براي مورد پذيرش قرار دادن عايق هاي متناسب وجود دارد دستور العمل هاي زير براي آن آورده شده است.
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.