بررسی تاثیرصاعقه بر قابلیت اطمینان خطوط انتقال نیرو
نوع فایل: word (قابل ویرایش)
تعداد صفحات : 142 صفحه
چکیده
اضافه ولتاژها یکی از مهمترین عوامل مخرب و تهدید کننده عایق تجهیزات شبکه قدرت بوده و اغلب باعث ایجاد وقفه در سرویس دهی و کاهش کیفیت توان و قابلیت اطمینان سیستم می شوند.ا ضافه ولتاژهای گذرا ناشی از صاعقه در سیستم قدرت خیلی رایج تر و خطرناک تر بوده و از اهمیت بیشتری در هماهنگی عایقی سیستم برخوردار می باشند. بنا بر این در این پایان نامه به ارزیابی مسائل مختلفی در خصوص اضافه ولتاژهای صاعقه در یک سیستم ۴۰۰ کیلو ولت با خطوط هوایی و خط با عایق گازی Gil))با استفاده از نرم افزار EMTP RV پرداخته شده است.در این پایان نامه مطالعه جامعی برای بررسی مسائل مختلف در خصوص اضافه ولتاژهای صاعقه انجام گرفته است از جمله :موج اصلی و برگشتی صاعقه ، عملکرد خطوط هوایی و خط با عایق گازی در اثر موج های صاعقه ، برسی اضافه ولتاژهای صاعقه ناشی از برخورد صاعقه به دکل یا سیم زمین و برخورد مستقیم صاعقه به سیم های فاز ، تاثیر ساختار و ابعاد دکل در ایجاد این اضافه ولتاژها ،طراحی سیستم زمین دکل ها و تکنیک های مدل سازی آن،ویژگی های خاک و تاثیر نصب برقگیرها درمکان های مختلف،در نهایت با معرفی و تعیین پارامترهای موثر در ایجاد اضافه ولتاژها ، استراتژی های کمک کننده ای معرفی شده است.
واژگان کلیدی :EMTP RV ، اضافه ولتاژ صاعقه ، قابلیت اطمینان، جرقه برگشتی ، برقگیر ،خطوط هوایی و خط با عایق گازی
فهرست مطالب
عنوان صفحه
چکیده 1
فصل اول: مقدمه
۱-۱ -آشنایی با صاعقه و پدیده تخلیه جوی 2
۱ -۲- فیزیک صاعقه و خصوصیات تخلیه جوی الکتریکی 4
۱-۳- شاخه های پیشرونده مرحله ای صاعقه (stepped leader) 5
۱-۳-۱-مسیر برگشتی (Return stroke) 6
۱-۳- ۲-شاخه پیشرونده تیری شکل(Dart leader) 6
۱-۳-۳ -تخلیه بین ابر (Intra cloud discharge) 8
۱-۳-۴ -تخلیه ای که بار مثبت را به زمین می آورد. 8
۱-۳-۵-تخلیه ای با جریان پیشرونده به سوی بالا 8
۱-۴-جریان ناشی از اصابت صاعقه 8
۱-۵– اثر مناطق جغرافیایی و ارتفاع بر دامنه جریان 10
۱-۶-اثر نوع خاک 10
۱-۷-نحوه تاثیر رعد و برق برخطوط انتقال انرژی 11
۱-۸-معرفی اضافه ولتاژها 12
۱-۹-اضافه ولتاژهای موجی 14
۱-۹-۱- اضافه ولتاژهای ناشی از بروز صاعقه 14
۱-۹-۱-۱-تخلیه جوی یا صاعقه 16
۱-۹-۱-۲-طبقه بندی صاعقه 17
۱-۹-۱-۳- مشخصات اصلی امواج صاعقه 18
۱-۹-۱-۴-اضافه ولتاژهای الکترواستاتیکی 19
۱-۹-۲- اضافه ولتاژهای ناشی از کلید زنی 19
۱-۹-۲-۱- عوامل و شرایط ایجاد اضافه ولتاژهای گذرا کلید زنی 20
۱-۹-۲-۲- اضافه ولتاژ ناشی از قطع و وصل خطوط 20
۱-۹-۲-۳ -اضافه ولتاژهای ناشی از کلید زنی جریان های خازنی و سلفی 20
۱-۹-۲-۴- اضافه ولتاژهای ناشی از قطع ناگهانی و نوسانات بار 21
۱-۱۰- اضافه ولتاژهای موقتی 21
۱-۱۰-۱- اضافه ولتاژهای موقتی ناشی از بروز رزونانس و فرورزونانس 21
۱-۱۰-۲-اضافه ولتاژهای ناشی از خطای عایقی سیستم 22
۱-۱۱-قابلیت اطمینان 23
۱-۱۲-راهکارهای بهبود عملکرد خطوط انتقال و افزایش قابلیت اطمینان 23
فصل دوم: مروری بر تحقیقات انجام شده
۲-۱- معرفی و بررسی شرایط وقوع صاعقه و پدیده جرقه برگشتی 25
۲- ۲- انواع برخورد صاعقه 26
۲-۲-۱- اصابت مستقیم 26
۲-۲-۲- اصابت غیر مستقیم 27
۲-۲-۲-۱- برخورد صاعقه به سر دکل 28
۲-۲-۲-۲- برخورد صاعقه به سیم گارد 29
۲-۲-۲-۳- برخورد صاعقه به نزدیکی هادی 29
۲-۳-عوامل موثر در بروز پدیده جرقه برگشتی 29
۲-۳-۱- شرایط آب و هوایی منطقه جغرافیایی خاصی که دکل در آن منطقه قرار گرفته است 30
۲-۳-۲-مقاومت پای دکل 31
۲-۳-۳- امپدانس موجی دکل 34
۲-۴- مدل های مختلف جرقه برگشتی 35
۲-۴- ۱-مدل سوئیچ ساده 35
۲-۴-۲- مدل ولتاژ-زمان 35
۲-۴-۳- مدل یکپارچه یا مدل معیار سطوح برابر 36
۲-۴-۴- مدل انتشار پیش رونده 36
۲-۴-۴-۱ – مدل انتشار پیش رونده موتویاما 38
۲-۴-۴-۲- مدل انتشار پیش رونده پیجینی و دیگران 39
۲-۵ -محاسبه نرخ جرقه برگشتی(BFR) 40
۲-۵-۱- پیش بینی نرخ تخلیه برگشتی به کمک منحنی های تعمیم یافته 41
۲-۵-۱-۱- روش AIEE 41
۲-۵-۱-۲- روش کلیتون و یانگ 45
۲-۵-۱-۳- روش انستیتو برقی جنرال الکتریک- ادیسون 45
۲-۵-۲ -روش مونت کارلو برای محاسبه نرخ تخلیه برگشتی 45
۲-۶-روش های کاهش جرقه برگشتی و افزایش قابلیت اطمینان 47
۲-۶-۱- استفاده از برقگیر 47
۲-۶-۱-۱-مشخصات یک برقگیر خوب 47
۲-۶-۱-۲- عوامل مهم در آسیب دیدگی برقگیرها 48
۲-۶-۲- کاهش امپدانس زمین 48
۲-۶-۳- افزایش طول زنجیره مقره 49
۲-۶-۴- روش های غیر متعارف 49
فصل سوم: مواد و روش ها
۳-۱-مدل جریان صاعقه 51
۳-۲- مدل دکل 53
۳-۲-۱- مدل خط انتقال تکفاز عمودی بدون تلفات 54
۳-۲-۲-مدل چند سیمه دکل 56
۳-۲-۳-مدل چند طبقه دکل 58
۳-۳ -مدل مقاومت پای دکل 60
۳-۴- مدل عمومی جرقه زنجیره مقره 62
۳-۵- مدل زنجیره مقره برای خطوط HVDC 63
۳-۶- مدل صاعقه گیر 64
۳-۷- مدل سازی میله های عمودی سیستم زمین 65
۳-۷ -۱- مدل سازی میله زمین به صورت مقاومت ساده R 65
۳-۷-۲- مدل سازی میله زمین به صورت RLCفشرده 65
۳-۷-۳- مدل سازی میله زمین به صورت RLC توزیع شده 65
فصل چهارم: نتایج و بحث
۴-۱- شبیه سازی و بررسی پارامترهای موثر دراضافه ولتاژهای ناشی از صاعقه در یک سیستم ۴۰۰ کیلو ولت 68
۴-۲-مدل سازی دکل 69
۴- ۳- بررسی موج صاعقه اصلی (First Stroke) و موج برگشتی (Subsequent Stroke یا Return Stroke) 76
۴-۴- بررسی اضافه ولتاژ بر روی دکل ها حاصل از برخورد موج اصلی و برگشتی با دکل T1 79
۴-۵-اضافه ولتاژ بر روی فاز A حاصل از برخورد موج صاعقه اصلی و برگشتی با دکل T1 83
۴-۶-اضافه ولتاژ بر روی فاز A حاصل از برخورد موج صاعقه اصلی و برگشتی با فازA در دکل T1 87
۴-۷-اضافه ولتاژ بر روی دکل ها حاصل از برخورد موج صاعقه اصلی و برگشتی با فازA در دکل T1 90
۴-۸-تاثیر امپدانس پای زمین در وقوع جرقه بازگشتی 93
۴-۹- تاثیر ساختار و ابعاد دکل بر روی اضافه ولتاژ 95
۴-۱۰- مدل سازی میله ها یا الکترود های عمودی برای سیستم زمین 98
۴-۱۰-۱- مدل سازی میله زمین به صورت مقاومت ساده R 98
۴-۱۰-۲- مدل سازی میله زمین به صورت RLC فشرده 99
۴-۱۰-۳- مدل سازی میله زمین به صورت چندین RLC 101
۴- 11 -مقایسه انواع مدل سازی میله زمین 103
۴-۱۲- شماتیک و نتایج حاصل از برخورد صاعقه با فازA واضافه ولتاژ ایجاد شده در طول کابل GIL با یک برقگیر در ابتدای کابل ۱۰۷
۴-۱۳- شماتیک و نتایج حاصل از برخورد صاعقه با فازA و اضافه ولتاژ ایجاد شده در طول کابل GIL با یک برقگیر در ابتدا و یک برقگیر در انتهای کابل 109
۴-۱۴-نتیجه گیری 110
فصل پنجم : بحث و نتیجه گیری
۵-۱- نتیجه گیری 113
فهرست منابع 118
چکیده انگلیسی 123
