محدود کنندههای جریان اتصال کوتاه در سیستم قدرت FCL به همراه شبیه سازی در Matlab
محدود ساز جریان خطا بلافاصله بعد از وقوع خطا در مدار قرار می‌گیرد و توانایی دارد تا تمام جریانهای اضافی را که بزرگتر از جریان شبکه باشند با زمان پاسخگویی حداکثر نیم سیکل محدود کند. محدود کنندههای جریان اتصال کوتاه طراحی شده در دهه‌های اخیر، عناصر سری با تجهیزات شبکه هستند. این تجهیزات در حالت عادی مقاومت کمی در برابر عبور جریان از خود نشان می‌دهند، اما پس از وقوع اتصال کوتاه در لحظات اولیه شروع جریان، مقاومت آن‌ها یکباره بزرگ شده و از بالا رفتن جریان اتصال کوتاه جلوگیری میکنند.
سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: توسعه روز افزون سیستم‌های توزیع انرژی الکتریکی و همچنین افزایش به هم پیوستگی درشبکه‌های قدرت به دلیل نیاز به بالا بودن ظرفیت آن‌ها منجر به افزایش سطح اتصال کوتاه و جریانهای خطای بزرگتر و در نتیجه ازدیاد گرمای حاصله ناشی از عبور جریان القایی زیاد در ژنراتور‌ها، ترانسفورماتورها و سایر تجهیزات و همچنین کاهش قابلیت اطمینان شبکه میشود.
با وجود رعایت تمامی موارد مربوط به ایمنی سیستم قدرت، وقوع اتصال کوتاه در شبکه‌های قدرت امری اجتناب ناپذیر میباشد. در زمان اتصال کوتاه صرف نظر از آسیبی که به خاطر بروز قوس الکتریکی به نقطه اتصال کوتاه وارد میشود، جریانهای عظیمی که از ژنراتور‌ها به طرف نقطه عیب جاری میشود سبب وارد شدن تنش‌های دینامیکی و حرارتی بالا به تجهیزات سیستم قدرت از قبیل خطوط هوایی، کابلها، ترانسفورماتورها و کلیدهای قدرت میشود. عبور چنین جریانی از شبکه نیاز به تجهیزاتی دارد که توانایی تحمل این جریان را داشته باشند و برای قطع این جریان نیازمند کلیدهایی با قدرت قطع بالا هستیم که هزینه‌های سنگینی به سیستم تحمیل می‌کند.
کلیدهای قدرت مورد استفاده در شبکه برای عملکرد کامل نیازمند زمانی معادل چند سیکل (چند میلی ثانیه) میباشد. عبور مقادیر بزرگ جریان از خطوط و تجهیزات سیستم قدرت در همین چند سیکل می‌تواند موجب تخریب جدی تجهیزات شود، زیرا جریان اتصال کوتاه در لحظات اولیه بویژه در پریود اول موج جریان دارای بیشترین دامنه است و بیشترین اثرات مخرب ازهمین سیکل‌های اولیه ناشی میشود.
این امر در صورت بالا بودن جریانهای اتصال کوتاه و عبور آن از سطح عایقی کلیدهای قدرت ممکن است موجب برقراری یک اتصال کوتاه دایمی شود. افزایش سطح اتصال کوتاه در بعضی از مناطق باعث شده جریانهای اتصال کوتاه تا حد مقادیر نامی تجهیزات شبکه افزایش یابد و یا حتی در بعضی حوزه‌ها مقادیر نامی تجهیزات جوابگوی نیاز نباشد و نیاز به تعویض آن‌ها درخواست شود. بنابر این در سالهای اخیر به تجهیزاتی که توانایی محدود کردن جریان اتصال کوتاه داشته باشند، توجه ویژه‌ای شده است.
محدود ساز جریان خطا بلافاصله بعد از وقوع خطا در مدار قرار می‌گیرد و توانایی دارد تا تمام جریانهای اضافی را که بزرگتر از جریان شبکه باشند با زمان پاسخگویی حداکثر نیم سیکل محدود کند. محدود کنندههای جریان اتصال کوتاه طراحی شده در دهه‌های اخیر، عناصر سری با تجهیزات شبکه هستند.
این تجهیزات در حالت عادی مقاومت کمی در برابر عبور جریان از خود نشان می‌دهند، اما پس از وقوع اتصال کوتاه در لحظات اولیه شروع جریان، مقاومت آن‌ها یکباره بزرگ شده و از بالا رفتن جریان اتصال کوتاه جلوگیری میکنند. این تجهیزات پس از هر بار عملکرد باید قابل بازیابی بوده و در حالت مانگار سیستم باعث ایجاد اضافه ولتاژ و یا تزریق هارمونیک به سیستم نشوند. سیستم هایی که از محدود کنندههای جریان اتصال کوتاه استفاده میکنند.
دو مزیت اساسی زیر را دارا می‌باشند:
۱. تجهیزات سیستم قدرت این اجازه را پیدا میکنند تا در زمان اتصال کوتاه بدون هیچگونه تنش حرارتی و دینامیکی تا عملکرد کامل کلیدهای قدرت به کار عادی خود ادامه دهند.
۲. نیاز به تعویض تجهیزات سیستم قدرت و افزایش مقادیر نامی اتصال کوتاه در آن‌ها مرتفع شود و یا دست کم به آینده موکول شود
بنابراین صاحبان این شبکه‌ها این امکان را پیدا میکنند تا از تجهیزاتی با مقادیر نامی پایین‌تر استفاده کرده و صرفه جویی بالایی را در هزینه‌ها داشته باشند.
۲. نیاز به تعویض تجهیزات سیستم قدرت و افزایش مقادیر نامی اتصال کوتاه در آن‌ها مرتفع شود و یا دست کم به آینده موکول شود
بنابراین صاحبان این شبکه‌ها این امکان را پیدا میکنند تا از تجهیزاتی با مقادیر نامی پایین‌تر استفاده کرده و صرفه جویی بالایی را در هزینه‌ها داشته باشند.
استفاده از FCLها حتی در شبکه هایی که نیاز به این تجهیزات وجود ندارد مزایای زیادی می‌تواند داشته باشد که در زیر به چند مورد اشاره شده است:
۱. بهبود کیفیت توان با کاهش افت ولتاژ در زمان اتصال کوتاه
۲. بهبود پایداری سیستم قدرت
۳. کاهش حداکثر گشتاور الکتریکی و مکانیکی ژنراتور‌ها
۴. کاهش جریان هجومی ترانسفورماتورها وموتور‌ها
برای مقابله با افزایش سطح اتصال کوتاه روشهای مختلفی تا به حال پیشنهاد شده است که اکثر آن‌ها در مرحله آزمایش می‌باشند و تا به حال کاربرد عملی نداشته اند به نظر می‌رسد موثرترین و مفیدترین روشی که تا به حال برای این مشکل پیشنهاد داده شده است، استفاده از محدود کنندههای جریان اتصال کوتاه میباشد؛ بنابراین در ادامه با ساختارهای مختلف محدود کنندههای جریان اتصال کوتاه بیشتر آشنا می‌شویم و در فصل آتی ضمن بیان مطالبی در مورد اتصال کوتاه، عوامل تولید آن، خسارات ناشی از آن، به بررسی سطح اتصال کوتاه تجهیزات سیستم قدرت پرداخته و مشارکت انواع ژنراتور‌ها را در تولید پیک جریان اتصال کوتاه و مقدار نامی آن را بررسی نموده و سپس روشهای مقابله با افزایش سطح اتصال کوتاه را مورد بررسی قرار می‌دهیم و در این اثنا به FCLها اشاره نموده و مختصری در مورد تاریخچه آن‌ها صحبت خواهیم کرد.
از آنجا که یکی از FCLها از نوع ابر رسانا‌ها میباشد لذا به ابررسانا‌ها اشاره کرده و از آنجا که انواع مهم تمرکز پژوهش جاری بیشتر روی این نوع از محدود کننده هااست به بررس اجمالی ابررسانا‌ها پرداخته و تاریخچه آن‌ها را بیان میکنیم کاربردهای مختلف آن‌ها را در بخشهای مختلف سیستم قدرت مورد ارزیابی قرار داده و سپس مزایای استفاده از محدود کنندههای ابر رسانا را بیان خواهیم کرد.
در فصل سوم ساختارهای مختلف FCLها را می‌شناسیم و مدارات الکتریکی و نحوه عملکرد آن‌ها را تشریح و معرفی میکنیم تا اینکه در پایان این فصل محدودکننده‌های نوع ابر رسانا همچنین نوع غیر ابر رسانای راکتور DC را معرفی میکنیم تا اینکه در فصل چهارم به آنالیز شبیه سازی ساختار سه فاز محدود کنندههای نوع فوق هادی و غیر فوق هادی پرداخته و آن‌ها را در حالت کار عادی شبکه، در هنگام بروز اتصال کوتاه، و پس از رفع اتصال کوتاه مورد بررسی قرار می‌دهیم و با معرفی یک ساختار تکمیل شده به یک نتیجه مطلوب از بحث جاری خواهیم رسید.
حجم فایل: 2.33 مگابایت
انتشار یافته: ۱
در انتظار بررسی: ۰
غیر قابل انتشار: ۰
Amir
۲۰ مهر ۱۳۹۶ - ۰۰:۲۲
اگه نسخه شبیه سازی شده در نرم افزار PSCAD رو هم بذارید خیلی عالی میشه
از ارسال دیدگاه های نا مرتبط با متن خبر، تکرار نظر دیگران، توهین به سایر کاربران و ارسال متن های طولانی خودداری نمایید.
لطفا نظرات بدون بی احترامی، افترا و توهین به مسئولان، اقلیت ها، قومیت ها و ... باشد و به طور کلی مغایرتی با اصول اخلاقی و قوانین کشور نداشته باشد.
در غیر این صورت، «برق نیوز» مطلب مورد نظر را رد یا بنا به تشخیص خود با ممیزی منتشر خواهد کرد.