دانلود پاورپوینت ارزیابی اضافه ولتاژها در سیستم های قدرت

در سیستم‌های قدرت الکتریکی، پدیده اضافه ولتاژ به هر گونه افزایش ناخواسته در سطح ولتاژ نسبت به مقدار نامی آن اطلاق می‌شود. این پدیده می‌تواند ناشی از عوامل مختلفی بوده و تهدیدی جدی برای تجهیزات و پایداری شبکه به شمار رود. درک و ارزیابی دقیق اضافه ولتاژها از اهمیت بالایی برخوردار است تا بتوان اقدامات حفاظتی مناسب را برای جلوگیری از آسیب‌های احتمالی به کار گرفت.

به طور کلی، اضافه ولتاژها در سیستم‌های قدرت به دو دسته عمده تقسیم می‌شوند: اضافه ولتاژهای گذرا و اضافه ولتاژهای موقت. اضافه ولتاژهای گذرا، همانطور که از نامشان پیداست، پدیده‌هایی کوتاه مدت با دامنه بالا و فرکانس متغیر هستند که معمولاً در اثر تخلیه‌های جوی (صاعقه) یا عملیات کلیدزنی در شبکه ایجاد می‌شوند. اضافه ولتاژهای صاعقه ناشی از برخورد مستقیم یا القایی صاعقه به خطوط انتقال، پست‌های فشار قوی یا تجهیزات هستند. این نوع اضافه ولتاژها دارای دامنه بسیار بالا و شیب تند هستند و می‌توانند منجر به شکست عایقی تجهیزات و بروز اتصال کوتاه شوند. از طرف دیگر، اضافه ولتاژهای کلید زنی (قطع و وصل) در اثر تغییر ناگهانی در شرایط مدار به هنگام وصل یا قطع کلیدها، قطع بارهای بزرگ، یا عملکرد نامناسب بریکرها به وجود می‌آیند. این اضافه ولتاژها معمولاً دامنه کمتری نسبت به اضافه ولتاژهای صاعقه دارند اما می‌توانند فرکانس‌های نوسانی مختلفی را در شبکه تحریک کنند. برای تحلیل این نوع اضافه ولتاژها، مفهوم موج استاندارد قطع و وصل یا کلید زنی تعریف شده است که شکل موج و مشخصات زمانی مشخصی دارد و مبنای تست‌های عایقی تجهیزات قرار می‌گیرد. علل بروز اضافه ولتاژهای کلید زنی متنوع هستند و شامل سرعت عملکرد کلید، وجود اندوکتانس و کاپاسیتانس در مدار، و زمان‌بندی قطع و وصل کنتاکت‌ها می‌شوند.

دسته دوم اضافه ولتاژها، اضافه ولتاژهای موقت هستند که افزایش ولتاژ با دامنه نسبتاً پایین‌تر اما با طول مدت بیشتر نسبت به اضافه ولتاژهای گذرا محسوب می‌شوند. این نوع اضافه ولتاژها معمولاً در شرایط غیرعادی بهره‌برداری شبکه مانند حذف ناگهانی بار، وقوع اتصال کوتاه تک فاز به زمین در شبکه‌های زمین نشده یا با امپدانس بالا، و پدیده اثر فرانتی رخ می‌دهند. اثر فرانتی به افزایش ولتاژ در انتهای خطوط انتقال طولانی و با بار کم یا بدون بار گفته می‌شود که ناشی از غلبه اثر کاپاسیتانس خط بر اندوکتانس آن است. یکی دیگر از عوامل مهم در بروز اضافه ولتاژهای موقت، پدیده تشدید در شبکه است. تشدید می‌تواند در اثر هم فرکانس شدن فرکانس یک منبع اغتشاش (مانند هارمونیک‌های تولید شده توسط بارهای غیرخطی) با فرکانس طبیعی نوسان شبکه (که به پارامترهای اندوکتانس و کاپاسیتانس بستگی دارد) رخ دهد و منجر به افزایش قابل توجه ولتاژ و جریان در بخش‌های خاصی از شبکه شود. برای حفاظت از تجهیزات در برابر این اضافه ولتاژها، استفاده از برقگیرها ضروری است. نحوه تعیین پارامترهای برقگیر جهت حفاظت از شبکه در مقابل اضافه ولتاژها شامل محاسبات دقیق مربوط به سطح ولتاژ حفاظتی مورد نیاز، انرژی قابل جذب توسط برقگیر در شرایط مختلف خطا، و هماهنگی عایقی بین برقگیر و سایر تجهیزات شبکه می‌باشد.

امروزه، برقگیرهای اکسید روی به دلیل عملکرد برتر و عدم نیاز به فاصله جرقه‌زنی، به طور گسترده در سیستم‌های قدرت مورد استفاده قرار می‌گیرند. مشخصات برقگیرهای اکسید روی شامل ولتاژ نامی، ولتاژ کار دائم، سطح حفاظت ولتاژی (ولتاژ جرقه‌زنی مجازی و ولتاژ باقیمانده در جریان نامی تخلیه)، ظرفیت تحمل جریان ضربه، و ظرفیت تحمل انرژی ضربه می‌باشد. انتخاب ولتاژ نامی و ولتاژ کار دائم برقگیر بر اساس حداکثر ولتاژ سیستم و سطح اضافه ولتاژهای موقت مورد انتظار صورت می‌گیرد. با وجود عملکرد مطلوب برقگیرها، بررسی علل ایجاد اختلال در کار برقگیر از اهمیت بالایی برخوردار است. این علل می‌توانند شامل اشکالات مربوط به طراحی و ساخت برقگیر (مانند کیفیت مواد استفاده شده، طراحی نامناسب داخلی)، اشکالات ناشی از نحوه نگهداری و بهره‌برداری از برقگیر (مانند عدم بازرسی‌های دوره‌ای، نصب نادرست)، آلودگی سطح خارجی محفظه برقگیر (که می‌تواند منجر به جریان نشتی و در نهایت خرابی برقگیر شود)، و اکسید شدن و خرابی اتصالات خارجی برقگیر (که می‌تواند عملکرد آن را مختل کند) باشند. علاوه بر موارد فوق، شناسایی و بررسی پدیده فرورزونانس نیز در ارزیابی اضافه ولتاژها حائز اهمیت است. فرورزونانس یک نوع خاص از تشدید غیرخطی است که می‌تواند در شبکه‌های دارای ترانسفورماتورهای ولتاژ خازنی (CVT) و شرایط خاص مدار رخ داده و منجر به اضافه ولتاژها و جریان‌های غیرعادی شود. تشخیص و پیشگیری از فرورزونانس نیازمند تحلیل دقیق توپولوژی شبکه و پارامترهای تجهیزات می‌باشد.

فهرست مطالب:

• مقدمه
• کلیات
• اضافه ولتاژها در سیستمهای قدرت و علل پیدایش آنها
• انواع مختلف اضافه ولتاژها در شبکه
• اضافه ولتاژ‌های صاعقه
• اضافه ولتاژهای کلید زنی (قطع و وصل)
• موج استاندارد قطع و وصل یا کلید زنی
• علل بروز اضافه ولتاژهای کلید زنی
• اضافه ولتاژهای موقت
• اثر فرانتی
• تشدید در شبکه
• نحوه تعیین پارامترهای برقگیر جهت حفاظت از شبکه در مقابل اضافه ولتاژها
• برقگیرهای اکسید روی
• مشخصات برقگیرهای اکسید روی
• برقگیرها
• انتخاب ولتاژ نامی و ولتاژ کار دائم برقگیر
• بررسی علل ایجاد اختلال در کار برقگیر
• اشکالات مربوط به طراحی و ساخت برقگیر
• اشکالات ناشی از نحوه نگهداری و بهره‌برداری از برقگیر
• آلودگی سطح خارجی محفظه برقگیر
• اکسید شدن و خرابی اتصالات خارجی برقگیر
• شناسایی پدیده فرورزونانس
• نتیجه‌گیری و پیشنهادات