قطع یکفاز شبکههاي توزیع شبیهسازي شبکه واقعی با EMTP در شهرستان سنندج

HTML
DOWNLOAD

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "قطع یکفاز شبکههاي توزیع شبیهسازي شبکه واقعی با EMTP در شهرستان سنندج"

Μελέαγρος Κουντουριώτης
7 χρόνια πριν
Προβολές:

1 قطع یکفاز شبکههاي توزیع شبیهسازي شبکه واقعی با EMTP در شهرستان سنندج ناجی قادرنژاد شرکت برق منطقهاي غرب سنندج- ایران لیلا رشیدي دانشگاه کردستان سنندج- ایران میثم غلامی دانشگاه کردستان سنندج- ایران واژههاي کلیدي: کات اوت فیوز قطع فاز شبکههاي توزیع شبیهسازي EMTP خلاصه 1 کات اوت فیوزها به دلایل اقتصادي و عدم نیاز به ترانسفورماتورهاي جریان-ولتاژ مانند سایر رلهها نقش حفاظتی ساده و تا حدي مورد قبول و ایفاي یک در سیستمهاي توزیع کاربرد فراوان دارند و به صورت سري در مدار قرار گرفتهاند و عملکرد تک فازي دارند.باز شدن یکی از فازهاي شبکه توزیع ناشی از عملکرد کات اوت فیوز در خطاهاي تک فاز به زمین سبب دو فاز شدن سیستم توزیع انرژي تا زمان رفع عیب میگردد وموجب مشکلاتی از قبیل نامتعادل شدن ولتاژ و جریان ترانسفورماتورها در سطوح ولتاژ اولیه و ثانویه و همچنین نامتعادلی ولتاژ و جریان و توان در بارهاي شبکه توزیع خواهد شبیهسازي با نرمافزار در شد. EMTP از یک فیدر واقعی استفاده و نهایتا مشکلات متعاقب و راهکارهاي پیشنهادي آورده شدهاست. مقدمه زندگی روزمره و رفاه جوامع بشري چنان با انرژي برق عجین شده است که تجسم لحظاتی بیبرقی غیر قابل تحمل است علاوه برآن مساي لی از قبیل صدمات اقتصادي امنیت اجتماعی در نقاط پرجمعیت قابل تامل است. اولین گام موثر در جهت رفع مشکلات فنی مطالعه و شناخت کامل تمام رخدادهاي شبکه میباشد. در شبکه توزیع جهت سهولت بهره برداري به هنگام تعمیرات دورهاي و اضطراري از کات اوت فیوز و اتورکلوزرهاي تیپ کمپکت که قابل نصب روي تیربرق میباشند استفاده میگردد. سیستم قطع کات اوت فیوز به صورت تک فاز میباشد. % 80 خطاهاي شبکه از نوع خطاي تک فاز به زمین میباشد [1] و [5] که این موضوع بیانگر اهمیت بررسی وضعیت شبکه ترانسفورماتورها و بارهاي مشترکین در حالت دو فاز شدن سیستم توزیع انرژي الکتریکی Cutout Fuse- ١

2 میباشد. خطاي تک فاز به زمین ممکن است ناشی از عوامل آلودگی محیطی سطح مقره آلودگی ناشی از فضولات پرندگان برخورد پرندگان و درختان باشد[ 1]-[5 ]. قطع یک کات اوت فیوز بعد از وقوع خطاي تک فاز به زمین باعث تغییرات ناخواسته ولتاژ ثانویه ترانسفورماتورها میگردد که معمولا اثرات نامطلوبی بر روي تجهیزات حساس پروسههاي صنعتی و ایستگاههاي پمپاژ میگذارد که وابسته به مدت زمان رفع خطاي شبکه میتواند کم متوسط یا زیاد باشد. با توجه به استاندارد افت ولتاژ بیش از %10 به مدت بیش از چند دقیقه غیر قابل پ ذیرش ب وده ل ذا مطالع ه ولتاژه اي مش ترکین و خروجی ترانسفورماتورها به طور دقیق بررسی شده است. نامتعادلی ولتاژ سبب اغتشاش در جریانهاي سه فاز بارهاي موتوري خواهد شد و به دنبال آن مشخصههاي خروجی گشتاور و سرعت تحت تاثیر شدید قرار میگیرند. نامتعادلی جریان سبب افزایش تلفات مسی و ایجاد میدان مغناطیسی چپگرد و عدم کارایی مطلوب موتورها در نقاط نزدیک محل خطا میشوند. افزایش جریان یک فاز ترانسفورماتور بیشتر از مقدار متعارف آن سبب افزایش تلفات مسی آن فاز و در کل ایجاد نقطه داغ داخل ترانسفورماتور میشود[ 3 ]. این تنش حرارتی کاهش طول عمر مفید ترانسفوماتور و آمادگی براي شکست عایقی در تنشهاي بعدي شبکه را به دنبال خواهد داشت. در این مقاله مشخصات الکتریکی و مکانیکی شبکه ترانسفورماتور و بارهاي مشترکین فیدر بلوار پاسداران شهرستان سنندج جمعآوري و از طریق نرمافزار EMTP شبیهسازي شدهاست. از آنجا که مشخصههاي بار تاثیر مهمی بر رفتار شبکه در حالت قطع یک فاز دارد مدلسازي بارهاي ثابت و موتوري به صورت توام روي ترانسفورماتور مطالعه شده است. تحلیل شبکه (1) در شکل دیاگرام تک خطی فیدر بلوار پاسداران شهرستان سنندج نشان داده شده است. اطلاعات ترانسفورماتورهاي هوایی و زمینی و مقادیر پیک بار و اطلاعات مکانیکی خطوط در نیز فرمهاي بخصوصی جمع آوري شده است. با استفاده از زیر نرمافزار line constant و وارد کردن اطلاعات مکانیکی خطوط از قبیل سطح مقطع هادي نوع هادي فاصله هاديها از یکدیگر و وT π مدلهاي توزیع از زمین و آرایش فیریکی خط و گسترده براي شبیهسازي بدست آمدهاست.در این مقاله براي مدلسازي خط از مدل گسترده و براي مدلسازي بار از مدل امپدانس ثابت و موتوري استفاده شده است. آن به جهت اینکه معادلات دینامیک موتورها در این نرمافزار به عنوان database در نظر گرفته شدهاند تنها به وارد کردن پارامترهاي مدار معادل موتور القایی سه فاز متناسب با مشخصات کامل name plate موتورها اکتفا میگردد. متناسب با ظرفیت نامی ترانسفورماتور و نوع اتصال سیمپیچ میزان بار موتوري و بار امپدانس ثابت واقعی شبکه مدلسازي گردید. حفاظت خطوط شبکه توزیع داخل پستهاي فوق توزیع معمولا توسط رلههاي EF 2 و 3 OC انجام خواهدشد. در خطوط توزیع کوتاه غیر از کاتفیوزهاي اولیه ترانسهاي توزیع حفاظت دیگري انجام نمیگردد. باشند و ولی اگر خطوط بلند انشعابات زیادي گرفته شود معمولا در ابتداي هر انشعاب از کاتاوت فیوز نیز استفاده خواهد شد[ 6 ]. قطع یکی از کاتاوت فیوزها منجر به عملکرد رلههاي ابتداي فیدر در حالت بار موتوري زیاد و فیدرهاي با بار زیاد خواهد شد و صدمات ناشی از قطع یک فاز حداقل میگردد ولی فیدر به مدت حداقل یک ساعت تا زمان رفع خطا توسط گروههاي تعمیرات بیبرق میگردد. چنانچه یکی از کاتاوت فیوزهاي انشعابات و یا ابتداي ترانسفورماتور قطع گردد نامتعادلی زیاد جریان در ثانویه ترانسفورماتورها با توجه به نسبت تبدیل آن (20000/400) در سمت اولیه تاثیر کمتري داشته و به عملکرد رلههاي ابتداي فیدر منجر نخواهد شد. لذا تا زمان مکانیابی محل خطا و رفع آن این شرایط ناخواسته و نامتعادل به بار و مشترکین تحمیل خواهد شد. در این شرایط امکان صدمات جدي به تجهیزات حساس مشترکین وجود خواهد داشت. Earth Fault-١ Over Current-٢

3 شکل (1) دیاگرام تکخطی شبکه توزیع فیدر نمونه در این مقاله اثرات موقت ناشی از قطع یک فاز هم از دیدگاه شبکه و هم از دیدگاه مشترکین تحلیل شده است. جهت بیان میزان نامتقارنی ولتاژهاي خروجی ترانس که بارزترین اثر وقوع قطع یک فاز است پارامتر درصد عدم تقارن ولتاژ مطابق استاندارد IEC-892 بهصورت زیر تعریف شده است: V V A B V C V max V M V M V UNB, V M ولتاژ سه فاز شبکه V میزان عدم V, A V, UNB B V C در این رابطه دامنه فازي که بیشترین اختلاف را با میانگین تقارن ولتاژ و V max دارد نشان میدهد. با این معیار میزان عدم تقارن ولتاژهاي هر سه فاز متعادل صفر خواهد بود ولی براي اعداد تقریبا نرمال 225 و 220 و 210 برابر 3,8 درصد میگردد. پس از اجراي شبیهسازي و اعمال قطع یک فاز به اواسط خط که یک کاتاوت فیوز در نقطه A جهت حفاظت و ایزوله کردن بخشهاي انتهایی فیدر در آن قسمت نصب شده است نتایج بدستآمده ولتاژ خروجی تمام ترانسها در جدول (1) آورده شده است. شکل موجهاي نمونه براي مشاهده میزان اغتشاش وارد شده و تحلیل شبکه در شکلهاي (2) تا (11) آورده شده است. جدول درصد عدم تقارنی (1) درصد عدم تقارن ولتاژ و ولتاژ سهفاز ثانویه ترانسها بعد از قطع یک فاز در نقطه A ولتاژ ثانویه فاز T ولتاژ ثانویه فاز S ولتاژ ثانویه فاز R نام ترانسفورماتور (V) (V) (V) T T T T T T T T T T T T T T T

4 شکل (2) شکل موج ولتاژهاي سهفاز ثانویه ترانسفورماتور T7 شکل (3) شکل موج ولتاژهاي سهفاز اولیه ترانسفورماتور T7 شکل (4) شکل موج جریانهاي سهفاز ثانویه ترانسفورماتور T9

5 شکل (5) شکل موج جریانهاي سهفاز اولیه ترانسفورماتور T9 شکل (6) شکل موج توانهاي ورودي اولیه ترانسفورماتور T9 شکل (7) شکل موج تلفات مسی ترانسفورماتور T9

6 شکل (8) شکل موج جریان سه فاز استاتور یکی از موتورهاي شبکه فشار ضعیف شکل (9) شکل موج گشتاور تولیدي یکی از موتورها بر حسب نیوتن-متر شکل (10) شکل موج جریان روتور یکی از موتورها بر حسب امپر

7 راهکارهاي پیشنهادي در حالت کلی قطع تکفاز در سیستم توزیع نامطلوب بوده و تنها با تمهیدات مناسب از قبیل موارد زیر میتوان از صدمات جدي به تجهیزات شبکه و مشترکین جلوگیري به عمل آورد: - از نصب CF در مسیر اصلی خطوط حتیالامکان خودداري شود. - براي نصب CF در آنتنهاي منشعب از خطوط اصلی تنها در خطوط طولانی کم اهمیت استفاده گردد. - در مناطق با بارهاي صنعتی و پر اهمیت از قبیل ایستگاههاي پمپاژ تهویه تونلها و غیره نیز از CF استفاده نگردد. - در انشعابات گرفته شده از خط اصلی در مناطق شهري و پرجمعیت بهجاي CF از AR یا کاتاوت فیوزهاي با عملکرد سهفاز با هم استفاده شود. - در مناطق حساس از رله گردش فاز براي قطع کلید سه فاز اصلی تابلو (MCB) متناسب در تابلوي اصلی خروجی ترانس استفاده گردد. نتیجهگیري در این مقاله از نرمافزار EMTP که یک نرمافزار بسیار قدرتمند در زمینه تحلیل حالات گذرا سیستمهاي قدرت است براي بررسی اثرات قطع تکفاز استفاده شدهاست. با بررسی این اتفاق روي انواع بارهاي صنعتی و مسکونی در یک شبکه عملی در شهرستان سنندج مشکلات ناشی از قطع تکفاز از نمودارها و شکل موجها اقتباس گردیده است و در ادامه راهکارهایی اجرایی براي کاهش مشکل ناشی از قطع تکفاز اراي ه گردیده است. مراجع [1] قادرنژاد ناجی مذکوري اردشیر رضایی احمد"تي وري اثرات قطع نتایج بدستآمده از شبکه واقعی با بررسی نحوه تغییرات شکل موجها مشخص گردید: - از نقطه نظر جریان مجاز سیمپیچ هرچه بارهاي موتوري ترانس بیشتر باشد میزان اغتشاش سیگنالهاي الکتریکی بیشتر خواهد شد. - هرچه بار امپدانسی بیشتر باشد از شدت نوسانات کاسته میشود. - در صورت بروز خطا ولتاژ خروجی ترانسفورماتور در یکی از فازها غیر قابل استفاده خواهد بود ولی در دو فاز دیگر نسبتا بهتر است. - بارهاي تکفازي که روي فازهاي سالم هستند بدون مشکل به کار ادامه خواهند داد. - بارهاي متصل به فاز معیوب با مشکل جدي روبرو خواهند شد. - تلفات مسی ترانسها در حالت قطع تکفاز افزایش چشمگیري پیدا خواهد کرد ولی براي مدت زمان کوتاه رفع عیب توسط گروه تعمیرات قابل تحمل خواهد بود. اثرات مخرب قطع یک فاز روي موتورهاي القایی را میتوان در مواردي زیر خلاصه کرد: - اثرات حرارتی ناشی از جریان اضافی تحمیلی به موتور که میتواند منجر به ضایعات عایقی شود. - ضربات مکانیکی به موتور و بار متصل به آن که باعث اختلال در روند بهرهبرداري میگردد. - جریان رتوري موتورهاي بزرگتر به مراتب افزایش بیشتري پیدا خواهد کرد. - ایجاد میدان مغناطیسی چپگرد در موتورها که نقش کوپلاژ ترمز را بازي میکند. (نوسانات با فرکانس دوبل گشتاور بیانگر وجود هر دو مولفه چپگرد و راستگرد است که با وجود نوسانات زیاد در گشتاور کوپل غالب راستگرد است). تکفاز در شبکههاي توزیع و ترانسفورماتورهاي توزیع" پایاننامه کارشناسی دانشگاه صنعت آب و برق تهران 1378.

8 ابولقاسم کریمی " اثر نامطلوب قطع یک فاز تجهیزات شبکه و مشترکین" نهمین کنفرانس شبکههاي توزیع برق. [2] [3] Krause,P.C Analysis of Electical Machinery Hill, 1986 [4] Mojtaba Gilvanejad, Hossein Askarian Abyaneh, Kazem Mazlumi Fuse cutout allocation in radial distribution system considering the effect of hidden failures Elsevier, Electrical Power and Energy Systems 42 (2012) [5] Wan-Ying Huang, Robert Kaczmarek Equivalent Circuits for an SLG Fault Distance Evaluation by Curve Fitting in Compensated IEEE Transaction On Power Delivery, VOL. 23, NO. 2, APRIL [6] T.Welfonder, V. Leitloff, R. Feuillet, and S. Vitet, Location strategies and evaluation of detection algorithms for earth faults in compensated MV distribution systems, IEEE Trans. Power Del., vol. 15, no. 4, pp , Oct [7] Y. Assef, P. Bastard, and M. Meunier, Artificial neural networks for single phase fault detection in resonant grounded power distribution systems, in Proc. IEEE Power Eng. Soc. Transmission and Distribution Conf., Los Angeles, CA, Sep. 1996, pp [8] W.-Y. Huang and R. Kaczmarek, SLG fault detection in presence of strong capacitive currents in compensated networks, proposed to IEEE. [9] S. Hanninen, Single phase earth faults in high impedance grounded networks, Ph.D. dissertation, Power Syst. Laboratory, Helsinki Univ. Technol. Espoo, Finland, 2001, pp

Σχετικά έγγραφα

آزمایش 8: تقویت کننده عملیاتی 2

آزمایش 8: تقویت کننده عملیاتی 2 1-8 -مقدمه 1 تقویت کننده عملیاتی (OpAmp) داراي دو یا چند طبقه تقویت کننده تفاضلی است که خروجی- هاي هر طبقه به وروديهاي طبقه دیگر متصل شده است. در انتهاي این تقویت کننده