ارزش ریالی برقگیر در شبکه‌های توزیع برق

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز،سوالی که اغلب مطرح است این است که: "برقگیر شبکه‌های توزیع چقدر ارزش ریالی دارد؟ "من همیشه این پرسش را خوب در نظر می‌گیرم بخاطر اینکه پاسخ آن واضح نیست. برقگیر‌ها نگهبانان بی سر و صدای تجهیزات هستند که به آن‌ها وصل می‌شوند. تعداد حفاظت از تجهیزات توسط آن‌ها بسیار زیاد می‌باشد.

مقدمه

سوالی که اغلب مطرح است این است که: "برقگیر شبکه‌های توزیع چقدر ارزش ریالی دارد؟ "

من همیشه این پرسش را خوب در نظر می‌گیرم بخاطر اینکه پاسخ آن واضح نیست. برقگیر‌ها نگهبانان بی سر و صدای تجهیزات هستند که به آن‌ها وصل می‌شوند. تعداد حفاظت از تجهیزات توسط آن‌ها بسیار زیاد می‌باشد، هیچ مدرک ظاهری وجود ندارد که آن‌ها سیستم را از قطع برق حفظ کرده اند مانند یک فیوز یا مدارشکن و آن‌ها این کار را برای ده‌ها سال انجام داده اند.

به دلیل ماهیت غیر محسوس آنها، ارزش ریالی آن‌ها معادل با قیمتشان شد که این کاملاً غلط است.

برای تعیین ارزش واقعی یک برقگیر ما نمی‌توانیم به سادگی به قیمت آن نگاه کنیم بلکه ما باید به اثر آن بر روی یک سیستم در غیاب آن نگاه کنیم.

این را می‌توان با استفاده از اثر پتانسیل بر ترانسفورماتور‌های توزیع نشان داد، اگر برقگیر نصب نشده باشد تا از آن حفاظت کند.

در این مقاله ما یک روش جدید برای تجزیه و تحلیل ارزش گذاری کشف کردیم که نشان می‌دهد ارزش یک برقگیر اغلب دارای دو فرمول پر اهمیت می‌باشد و ارزشی بیشتر از قیمت آن دارد.

روش جدید یک محاسبه ساده است که ابتدا تعداد دفعاتی که رعد و برق به سیستم زده شده تعیین می‌کند و سپس با استفاده از این پارامتر ارزش برقگیر سنجیده می‌شود.

این مهم است تا توجه داشته باشید که این روش قصد دارد یک محاسبه سریع و تقریبی را فراهم کند و برای تجزیه و تحلیل ارزش قیمت دقیق تر، دیگر عوامل باید درنظر گرفته شود. با این حال این روش می‌تواند ابزار بسیار مفیدی باشد وقتی سازماندهی کنیم ارزش برقگیر‌های توزیع را و متصور شویم کاری که برقگیر در طول عمر خود انجام می‌دهد.

شروع محاسبات

ولتاژی که به یک ترانسفورماتور در یک شبکه برق محافظت نشده آسیب می‌رساند به وسیله تعدادی از فاکتور‌ها تعیین می‌شود. به طور طبیعی یکی از بارزترین این فاکتور‌ها موقعیت جغرافیایی می‌باشد. در مناطق با مقدار چگالی رعد و برق بالا امکان برخورد صاعقه با خط برق بیشتر از مناطقی است که چگالی صاعقه کمتری دارند. فاکتور دیگر، طول خط در هر طرف ترانسفورماتور محافظت نشده در معرض رعد و برق می‌باشد که این فاکتور ارتفاع شبکه برق و فاصله فاز‌ها را لحاظ می‌کند.


تعیین نرخ جمع آوری

قدم اول محاسبه نرخ جمع آوری (تعداد رعد و برق مستقیم زده شده به یک بخش از خط در یک سال) می‌باشد که به صورت گسترده فرمول پذیرفته شده IEEE۱۴۱۰ با عنوان "راهنمای کاربردی برای بهبود عملکرد رعد و برق خطوط توزیع " استفاده می‌کند.




تصویر چگالی برخورد صاعقه به زمین با سنسور‌های نوری قرار داده شده در فضا توسط ناسا. واحد‌ها flashes/km^۲/year





تعیین منطقه مورد بررسی

وقتی نرخ جمع آوری مشخص شده است باید اندازه منطقه جمع آوری تعیین شود. منطقه جمع آوری، طول خط برق وصل شده به ترانسفورماتور است جایی که رعد و برق مستقیم به فاز زده شده و منجر به آسیب ترانسفورماتور می‌گردد.

این مقدار معمولاً در تعداد اسپن ها، با طول اسپن‌های داده شده به متر داده می‌شود.

در واقع تعدادی از فاکتور‌ها وجود دارد که باید در نظر گرفته شود وقتی که نگاه می‌کنیم که چه طولی صاعقه طی خواهد کرد و همچنین یک دامنه‌ی به اندازه‌ی کافی زیاد را نگه می‌دارد که باعث آسیب ترانسفورماتور می‌شود. مهمترین فاکتور‌ها امپدانس خط، فاصله خزشی مقره، مقاومت زمین منطقه، سطح مقاومتی ترانسفورماتور (BIL (Basic Impulse Level و قطر هادی فاز هستند.

تجربه به ما می‌گوید که ضربه مستقیم در ۲۰۰ متر یا دو اسپن ۱۰۰ متری یک ترانسفورماتور به احتمال زیاد خطای دی الکتریک (عایقی) در ترانسفورماتور ایجاد می‌کند.

بسته به کرونا و عوامل گفته شده بالا، ضربه صاعقه بیشتر از ۸۰۰ متر فاصله به احتمال کمی، خطای عایقی ترانسفورماتور را در بر خواهد داشت؛ بنابراین برای این بحث، ما از یک منطقه مورد بررسی از ۴ اسپن ۱۲۰ متری استفاده می‌کنیم.

شکل ۳ یک مثال از دامنه و قدرت صاعقه در طول این سکشن ۴ فاصله‌ای (Span) از یک شبکه توزیع که یک صاعقه ۳۰ کیلوآمپر به فاز B برخورد کرده است را نشان می‌دهد.



تعیین مقدار آسیب به سیستم

معادله ۲، آسیب به ترانسفورماتور‌های محافظت نشده برای دوره زمانی داده شده و نرخ جمع آوری تعیین شده در معادله ۱ را تعیین می‌کند.



تفسیر داده‌ها

پس از اینکه آسیب به سیستم را محاسبه کردیم می‌توانیم به سوال اصلی مقاله رجوع کنیم: "برقگیر شبکه‌های توزیع برق چقدر ارزش ریالی دارد؟ "

پس از گذشتن از مباحث فوق پاسخ مشخص می‌شود:

"محافظت‌های انجام شده بدون نیاز به جایگزینی تجهیزات در طول عمری از برقگیر که انتظار می‌رود. "


شکل ۴، چهار نمونه از ارزش یک برقگیر توزیع را برای مناطق با چگالی صاعقه زمین مختلف نشان می‌دهد. آنچه که این شکل به ما می‌گوید آن است که برای مناطقی که یک چگالی صاعقه زمین یک برخورد در هر کیلومتر مربع از هر سال دارند، ترانسفورماتور توزیع بر روی خط برق ۱۸/۴ سال بدون خرابی از رعد و برق عمر خواهد کرد؛ با این حال برای یک منطقه‌ای که ۸ برخورد به هر کیلومتر مربع دارد، همان ترانسفورماتور توزیع، تنها ۲/۳ سال قبل از اینکه به وسیله صاعقه خراب شود، عمر می‌کند.

اگر یک برقگیر توزیع قبل از این ترانسفورماتور نصب شده باشد و آن برقگیر طول عمر متعارف ۲۰ سال داشته باشد، آن ۹ ترانسفورماتور را در زمان طول عمر خود حفاظت خواهد کرد. اگر ما فرض کنیم ارزش یک ترانسفورماتور توزیع نصب شده ۱۰۰۰ دلار باشد سپس اضافه کردن یک برقگیر از ۹۰۰۰ دلار هزینه اضافه جلوگیری خواهد کرد. این نشان دهنده این است که ارزش واقعی یا ارزش آن تک برقگیر توزیع که قیمتش حدود ۵۰ دلار است، ارزشی معادل ۱۸۰ برابر قیمتش ایجاد می‌کند.

خلاصه

برقگیر‌ها یک دارایی ضروری در شبکه‌های توزیع برق هستند و ارزش آن‌ها در مقایسه با هزینه هایشان فوق العاده است؛ و در حقیقت ارزش واقعی برقگیر در شبکه‌های توزیع برابر ارزش ریالی تجهیزات حفاظت شده بدون نیاز به جایگزینی آن‌ها در طول عمر مورد انتظار برقگیر می‌باشد.

 

منبع: ایکهربا