كاهش سطح اتصال كوتاه شبكه

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: رشد سريع مصرف در شبكه‌هاي برق با توسعه و گسترش منابع توليد و ايستگاههاي تبديل و توزيع همراه مي‌باشد. كيفيت برقرساني از نقطه نظر ايمني و قابليت اطمينان و ملاحظات پارامترهاي اقتصادي ايجاد سيستم‌هاي بهم پيوسته را مدنظر قرار داده است كه بدنبال آن مسائل ديگري از قبيل تامين پايداري شبكه و انتخاب سطوح ولتاژ بالاتر را در پي دارد.

 

گسترش وسيع شبكه مسائلي را ايجاد مي‌كند كه در مواردي موضوعاتي با كيفيتي جديد و در موارد ديگر آنهايي هستند كه بطور عام در شبكه‌هاي برقرساني وجود دارند ولي در شبكه‌هاي بزرگ با سرعت بيشتر و بشكل حادتري بروز مي‌كنند. يكي از عمده‌ترين اين موضوعات افزايش سطوح اتصال كوتاه و چگونگي كاهش آن مي‌باشد. موضوع اين مقاله بررسي روشهاي كاهش سطح اتصال كوتاه می باشد.


شرح مقاله:

يك شبكه الكتريكي كه در شرايط عادي بكار مشغول است عهده دار وظايفي است كه به آن محول شده است. بطور مثال در يك شبكه ساده انتقال نيرو از مركز توليد به محل مصرف مي‌بايستي تنظيمات و كنترل آنچنان باشد كه فركانس و ولتاژ مورد نظر مصرف كننده را در حد مشخص تامين نمايد.

بدلايل مختلف مواردي پيش مي‌آيد كه اختلافي در شرايط كار عادي شبكه بوقوع مي‌پيوندد كه در اين حالت مقادير كميات الكتريكي شبكه مورد نظر از حدود نقطه كار عادي آن فاصله بسياري دارند. طراحي تجهيزات و نحوه كنترل بايستي قابليت تحمل و پيشگيري اين شرايط ناخواسته را داشته باشد. اختلالاتي كه در شبكه ايجاد مي‌شوند متنوع هستند مانند قطع و وصل ناگهاني بار، خارج شدن و يا در مدار آمدن الماني از شبكه كه خارج از قابليت تحمل آن باشد.

 

شدت افزايش اختلالات است كه درجه اهميت شناسائي و نحوه برخورد با آنها را مشخص مي‌سازد. شاخص‌ترين آنها عيب‌هاي غير متعارفي هستند كه در شبكه بوقوع مي‌پيوندد و با عنوان اتصال كوتاه مي‌شناسيم. اتصال كوتاه در شبكه‌هاي سه فاز بستگي به نحوه اتصال فازهاي مختلف با هم و يا با زمين انواع مختلفي دارند كه مهمترين آنها اتصال كوتاه سه فازه است. اتصال كوتاه ممكن است در هر نقطه‌اي از ژنراتور تا المانهاي موجود در پست و يا خطوطي ارتباطي رخ دهد.

 

با گسترش شبكه‌هاي انتقال و افزايش خطوط انتقال نيرو بدليل عوامل غير قابل كنترل احتمال وقوع اين حوادث بر روي خطوط انتقال نيرو به مراتب خيلي بيشتر از حوادثي است كه در ايستگاهها بوقوع مي‌پيوندند. دستيابي به كميات الكتريكي در موقع بروز اين حوادث بمنظور بكارگيري تجهيزات از نظر قابليت تحمل و همچنين تنظيمات وسايل حفاظتي اهميت محاسبات اتصال كوتاه را آشكار مي‌سازد.

با توسعه شبكه‌هاي توليد و انتقال نيرو سطوح اتصال كوتاه شبكه افزايش مي‌يابد و اين مقادير در مورد تاسيسات موجود از حدود قدرت تجهيزات بكار گرفته شده فراتر مي‌روند و در نتيجه مي‌بايستي تجهيزات موجود تعويض شوند و در مورد طرحهاي آينده تجهيزات با قدرت بيشتري انتخاب شوند.

تعويض تجهيزات در صورت جابجائي آنها در دستگاههاي مختلف به همراه تقويت مناسب تجهيزات و يا انتخاب قدرتهاي بالاتر علاوه بر محدوديتهاي تكنولوژيكي از نقطه نظر اقتصادي هم مقرون بصرفه نمي‌باشد.

اگر فقط از همين ديدگاه به مسئله بنگريم لزوم كاهش سطوح اتصال كوتاه مشخص مي‌شود و اهميت بررسي روشهايي كه كاهش سطوح اتصال كوتاه را سبب مي‌گردند بارزتر مي‌شود. در اين رابطه عوامل افزايش سطوح اتصال كوتاه و روشهاي كاهش آن و چگونگي كاربرد اين روشها در شبكه برق ايران مورد بررسي قرار مي‌گيرد.



1ـ دلایل افزايش سطوح اتصال كوتاه:

به جهت رسيدن به روشهايي كه سطوح اتصال كوتاه را كاهش دهند قدري بيشتر به عواملي كه سبب افزايش سطوح اتصال كوتاه مي‌شوند مي‌پردازيم زيرا كه قبلاً اين عوامل را بايد شناخت و سپس به مقابله با آنها پرداخت. مهمترين اين عوامل را بصورت زير ميتوان دسته‌بندي نمود.


1ـ1ـ بالا رفتن قدرت توليدي نيروگاههاي جديد:

نيروگاههايي كه در رابطه با توسعه شبكه در مدار قرار مي‌گيرند در مجموع از قدرت توليدي بيشتري نسبت به نيروگاههاي قديمي برخوردار هستند و واحدهاي جديد اين نيروگاهها داراي قدرت زياد مي‌باشند. واضح است كه با بالا رفتن مصرف نصب نيروگاههاي جديد الزامي است و در مدار آمدن اين نيروگاهها جريان اتصال كوتاه شبكه را بالا مي‌برند. اين افزايش در مورد پستهاي نيروگاه و پستهاي مجاور آن از شدت بيشتري برخوردار است.


2ـ1ـ افزايش مدارهاي ارتباطي:

در سطح ولتاژ معين بمنظور تغذيه بارهاي جديد در مراحلي از توسعه شبكه براي انتقال بار احداث خطوط ارتباطي جديد اجتناب ناپذير است و همانطور كه قبلاً هم اشاره شده به جهت بالا بردن ضريب اطمينان شبكه وجود ارتباطات بيشتر الزامي است.

جدا از مسائل فوق بهم پيوسته شدن سيستمهاي نواحي مختلف هم عامل عمده‌اي در ايجاد اتصالات جديد و بالا رفتن سطوح اتصال كوتاه هستند. تأمين پايداري شبكه در سيستمهاي بهم پيوسته از عوامل مهم افزايش اتصالات و عامل تعيين كننده‌اي در انتخاب كلاس ولتاژ بالاتر است.

3ـ1ـ كلاس ولتاژ بالا:

در مراحلي از توسعه شبكه با توجه به ميزان انتقال بار و اهميت پايداري شبكه به دلايل فني و اقتصادي كلاس ولتاژ بالاتري انتخاب مي‌گردد. در مواردي كه ولتاژ بالاتر براي تغذيه پست‌هاي با بارهاي سنگين بكار گرفته مي‌شوند به دليل مشخصات الكتريكي مدارهاي ارتباطي در كلاس ولتاژ بالاتر افزايش سطوح اتصال كوتاه مطرح است ولي با ارتباط سيستم جديد با ولتاژ بالاتر به سيستم موجود با ولتاژ پائين‌تر مسئله افزايش سطح اتصال كوتاه براي سيستم با ولتاژ پائين‌تر به صورت هادي مطرح خواهد شد.

4ـ1ـ پستهاي تبديل ولتاژ:

چنانكه در مرحلة قبل ذكر شد انتخاب كلاس ولتاژ بالاتر به منظور انتقال بار بيشتر است كه در مسيرهاي انتقال از طريق ترانسفورماتورهاي تبديل ولتاژ در ايستگاههاي مورد نظر اين عمل انجام مي‌گردد. محل ايستگاههاي تبديل در مراحل برنامه‌ريزي توسعه شبكه تعيين مي‌شود. نكتة مهم اين است كه وقتي در نقطه‌اي از شبكه چنين تبديلي انجام شود در طرف ولتاژ پائين‌تر معمولاً مدارات موجود در اين ايستگاهها ورود و خروج مي‌گردندكه علاوه بر اتصال از طريق ترانسفورماتور به شبكه با ولتاژ بالاتر، افزايش تعداد مداراتي كه با نيروگاهها در سطح ولتاژ پائين‌تر رينگ هستند باعث افزايش جريان اتصال كوتاه مي‌گردند.

5ـ1ـ افزايش ظرفيت پستها:

جابجايي و يا اضافه شدن ترانسفورماتورها به منظور بالا بردن ظرفيت پست از مواردي است كه باعث افزايش جريان اتصال كوتاه و به خصوص در طرف فشارضعيف پستها توزيع مي گردد.


2ـ روشهاي كاهش سطوح اتصال كوتاه:

با توجه به شناخت عوامل عمده افزايش سطوح اتصال كوتاه به بررسي روشهاي كاهش آن مي‌پردازيم. خطوط اساسي كاهش سطح اتصال كوتاه را مي‌توان بشرح زير طبقه‌بندي كرد.


1ـ2ـ استفاده از تجهيزات با ظرفيت مناسب:

در مرحله‌اي كه قدرت تجهيزات از سطوح اتصال كوتاه كمتر مي گردد مي‌توان اقدام به تعويض آن نمود و تجهيزاتي با قدرت بيشتر نصب كرد و همچنين با در نظر داشتن سطوح اتصال كوتاه آينده شبكه كه براي فاصله زماني مناسبي محاسبه گرديده ظرفيت تجهيزات مورد نظر را انتخاب نمود.

كاربرد اين روش در شبكه‌هائي كه زياد گسترده نيستند معمول است و حتي در مورد شبكه‌هاي بسيار بزرگ هم تا جائي كه امكانات تكنولوژي اجازه مي‌دهد محدوديتي وجود ندارد ولي از نظر اقتصادي مقرون به صرفه نيست.

2ـ2ـ در نظر گرفتن كاهش جريان اتصال كوتاه در طراحي با احتساب معيار لازم بزاي قابليت اطمينان، پايداري و انعطاف‌پذيري سيستم:

منظور آن است كه طرح پستها و اتصالات به گونه‌اي باشند كه قابليت مانور فراوان داشته باشند و در شرايط به خصوصي به توان امكانات تغذيه مناسب را از طريق آنها برقرار ساخت و يا اينكه راكتور سري كه در زمان بروز عيب بتواند با پديده ـ افزايش جريان اتصال كوتاه مقابله نمايد منظور شود. به عنوان مثال در ايستگاهائي كه اهميت آنها از اين نظر بارز است با بررسي مشخص مي‌شود كه ترتيب شينه بندي و كليدهاي كوپلاژو تقسيم كننده چگونه باشد تا بتوان امكان جداسازي شينه‌ها و مانور خطوط بر روي شينه مورد نظر را فراهم آورد. هزينه در اين روش با توجه به قابليت مانور گران ولي از تجهيزات استفاده بيشتري حاصل مي‌آيد.

جداسازي شينه‌ها قابليت اطمينان شبكه را در مواقعي كه اين عمل انجام شود پائين مي‌آورد.

طرحهاي ويژه اتصالات سيم‌پيچي ژنراتورها و ترانسفورماتورها سبب كاهش جريان اتصال كوتاه به مقدار مؤثري مي‌گردند.


3ـ2ـ استفاده از وسايل محدود كننده جريان اتصال كوتاه:

استفاده از دستگاههاي محدود كننده جريان اتصال كوتاه در شبكه‌هاي بسيار بزرگي كه حتي با بكا گرفتن كليدهاي با قدرت قطع 50 و 63 كيلو آمپر هنوز با افزايش سطح اتصال كوتاه مواجه مي‌باشند مطرح گرديده است.
متذكر مي‌گردد كه براي شبكه برق ايران كه جريان اتصال كوتاه آن تا قدرت قطع كليدهاي فوق الذكر فاصله زيادي دارد بكارگيري چنين وسايلي توصيه نمي گردد.


4ـ 2ـ بكارگيري سيستم‌هاي حفاظتي ويژه جهت كاهش صدمات ناشي از وصل‌هاي مجدد و بي مورد كليدها:

جهت كاهش اثرات جريان اتصال كوتاه بر روي تجهيزات با اندازه‌گيريهاي BACK-UP و استفاده رله‌هاي حفاظتي خاص مي‌توان از شدت خسارت وارده جلوگيري كرد. اين روش با كاربرد سيستم‌هاي حفاظتي ويژه در مقياس ـ وسيعي براي تجهيزات مختلف با توجه به امكانات عملي مي‌تواند بكار گرفته شود.
و بدين وسيله مي‌توان صدمات وارده به تجهيزات ناشي از باقي ماندن عيب در وصل‌هاي مجدد بطور خودكار و يا بطور دستي را كاهش داد.

 

منبع: وبلاگ کوچک سرایی