دانلود مقاله کامل درباره کاهش سطح اتصال کوتاه شبکه

اختصاصی از کوشا فایل دانلود مقاله کامل درباره کاهش سطح اتصال کوتاه شبکه دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 8

کاهش سطح اتصال کوتاه شبکه

چکیده:

رشد سریع مصرف در شبکه‌های برق با توسعه و گسترش منابع تولید و ایستگاههای تبدیل و توزیع همراه می‌باشد. کیفیت برقرسانی از نقطه نظر ایمنی و قابلیت اطمینان و ملاحظات پارامترهای اقتصادی ایجاد سیستم‌های بهم پیوسته را مدنظر قرار داده است که بدنبال آن مسائل دیگری از قبیل تامین پایداری شبکه و انتخاب سطوح ولتاژ بالاتر را در پی دارد. گسترش وسیع شبکه مسائلی را ایجاد می‌کند که در مواردی موضوعاتی با کیفیتی جدید و در موارد دیگر آنهایی هستند که بطور عام در شبکه‌های برقرسانی وجود دارند ولی در شبکه‌های بزرگ با سرعت بیشتر و بشکل حادتری بروز می‌کنند. یکی از عمده‌ترین این موضوعات افزایش سطوح اتصال کوتاه و چگونگی کاهش آن می‌باشد. موضوع این مقاله بررسی روشهای کاهش سطح اتصال کوتاه بویژه ارائه پیشنهادات در مورد بکارگیری این روشها در شبکه بهم پیوسته برق ایران است.

شرح مقاله:

یک شبکه الکتریکی که در شرایط عادی بکار مشغول است عهده دار وظایفی است که به آن محول شده است. بطور مثال در یک شبکه ساده انتقال نیرو از مرکز تولید به محل مصرف می‌بایستی تنظیمات و کنترل آنچنان باشد که فرکانس و ولتاژ مورد نظر مصرف کننده را در حد مشخص تامین نماید.

بدلایل مختلف مواردی پیش می‌آید که اختلافی در شرایط کار عادی شبکه بوقوع می‌پیوندد که در این حالت مقادیر کمیات الکتریکی شبکه مورد نظر از حدود نقطه کار عادی آن فاصله بسیاری دارند. طراحی تجهیزات و نحوه کنترل بایستی قابلیت تحمل و پیشگیری این شرایط ناخواسته را داشته باشد. اختلالاتی که در شبکه ایجاد می‌شوند متنوع هستند مانند قطع و وصل ناگهانی بار، خارج شدن و یا در مدار آمدن المانی از شبکه که خارج از قابلیت تحمل آن باشد. شدت افزایش اختلالات است که درجه اهمیت شناسائی و نحوه برخورد با آنها را مشخص می‌سازد. شاخص‌ترین آنها عیب‌های غیر متعارفی هستند که در شبکه بوقوع می‌پیوندد و با عنوان اتصال کوتاه می‌شناسیم. اتصال کوتاه در شبکه‌های سه فاز بستگی به نحوه اتصال فازهای مختلف با هم و یا با زمین انواع مختلفی دارند که مهمترین آنها اتصال کوتاه سه فازه است. اتصال کوتاه ممکن است در هر نقطه‌ای از ژنراتور تا المانهای موجود در پست و یا خطوطی ارتباطی رخ دهد. با گسترش شبکه‌های انتقال و افزایش خطوط انتقال نیرو بدلیل عوامل غیر قابل کنترل احتمال وقوع این حوادث بر روی خطوط انتقال نیرو به مراتب خیلی بیشتر از حوادثی است که در ایستگاهها بوقوع می‌پیوندند. دستیابی به کمیات الکتریکی در موقع بروز این حوادث بمنظور بکارگیری تجهیزات از نظر قابلیت تحمل و همچنین تنظیمات وسایل حفاظتی اهمیت محاسبات اتصال کوتاه را آشکار می‌سازد.

با توسعه شبکه‌های تولید و انتقال نیرو سطوح اتصال کوتاه شبکه افزایش می‌یابد و این مقادیر در مورد تاسیسات موجود از حدود قدرت تجهیزات بکار گرفته شده فراتر می‌روند و در نتیجه می‌بایستی  تجهیزات موجود تعویض شوند و در مورد طرحهای آینده تجهیزات با قدرت بیشتری انتخاب شوند.

تعویض تجهیزات در صورت جابجائی آنها در دستگاههای مختلف به همراه تقویت مناسب تجهیزات و یا انتخاب قدرتهای بالاتر علاوه بر محدودیتهای تکنولوژیکی از نقطه نظر اقتصادی هم مقرون بصرفه نمی‌باشد.

اگر فقط از همین دیدگاه به مسئله بنگریم لزوم کاهش سطوح اتصال کوتاه مشخص می‌شود و اهمیت بررسی روشهایی که کاهش سطوح اتصال کوتاه را سبب می‌گردند بارزتر می‌شود. در این رابطه عوامل افزایش سطوح اتصال کوتاه و روشهای کاهش آن و چگونگی کاربرد این روشها در شبکه برق ایران مورد بررسی قرار می‌گیرد.

1ـ افزایش سطوح اتصال کوتاه:

به جهت رسیدن به روشهایی که سطوح اتصال کوتاه را کاهش دهند قدری بیشتر به عواملی که سبب افزایش سطوح اتصال کوتاه می‌شوند می‌پردازیم زیرا که قبلاً این عوامل را باید شناخت و سپس به مقابله با آنها پرداخت. مهمترین این عوامل را بصورت زیر میتوان دسته‌بندی نمود.

1ـ1ـ بالا رفتن قدرت تولیدی نیروگاههای جدید:

نیروگاههایی که در رابطه با توسعه شبکه در مدار قرار می‌گیرند در مجموع از قدرت تولیدی بیشتری نسبت به نیروگاههای قدیمی برخوردار هستند و واحدهای جدید این نیروگاهها دارای قدرت زیاد می‌باشند. واضح است که با بالا رفتن مصرف نصب نیروگاههای جدید الزامی است و در مدار آمدن این نیروگاهها جریان اتصال کوتاه شبکه را بالا می‌برند. این افزایش در مورد پستهای نیروگاه و پستهای مجاور آن از شدت بیشتری برخوردار است.

2ـ1ـ افزایش مدارهای ارتباطی:

در سطح ولتاژ معین بمنظور تغذیه بارهای جدید در مراحلی از توسعه شبکه برای انتقال بار احداث خطوط ارتباطی جدید اجتناب ناپذیر است و همانطور که قبلاً هم اشاره شده به جهت بالا بردن ضریب اطمینان شبکه وجود ارتباطات بیشتر الزامی است.

جدا از مسائل فوق بهم پیوسته شدن سیستمهای نواحی مختلف هم عامل عمده‌ای در ایجاد اتصالات جدید و بالا رفتن سطوح اتصال کوتاه هستند. تأمین پایداری شبکه در سیستمهای بهم پیوسته از عوامل مهم افزایش اتصالات و عامل تعیین کننده‌ای در انتخاب کلاس ولتاژ بالاتر است.

3ـ1ـ کلاس ولتاژ بالا:

در مراحلی از توسعة شبکه با توجه به میزان انتقال بار و اهمیت پایداری شبکه به دلایل فنی و اقتصادی کلاس ولتاژ بالاتری انتخاب می‌گردد. در مواردی که ولتاژ بالاتر برای تغذیه پست‌های با بارهای سنگین بکار گرفته می‌شوند به دلیل مشخصات الکتریکی مدارهای ارتباطی در کلاس ولتاژ بالاتر افزایش سطوح اتصال کوتاه مطرح است ولی با ارتباط سیستم جدید با ولتاژ بالاتر به سیستم موجود با ولتاژ پائین‌تر مسئله افزایش سطح اتصال کوتاه برای سیستم با ولتاژ پائین‌تر به صورت هادی مطرح خواهد شد.

4ـ1ـ پستهای تبدیل ولتاژ:

چنانکه در مرحلة قبل ذکر شد انتخاب کلاس ولتاژ بالاتر به منظور انتقال بار بیشتر است که در مسیرهای انتقال از طریق ترانسفورماتورهای تبدیل ولتاژ در ایستگاههای مورد نظر این عمل انجام می‌گردد. محل ایستگاههای تبدیل در مراحل برنامه‌ریزی توسعه شبکه تعیین می‌شود. نکتة مهم این است که وقتی در نقطه‌ای از شبکه چنین تبدیلی انجام شود در طرف ولتاژ پائین‌تر معمولاً مدارات موجود در این ایستگاهها ورود و خروج می‌گردندکه علاوه بر اتصال از طریق ترانسفورماتور به شبکه با ولتاژ بالاتر، افزایش تعداد مداراتی که با نیروگاهها در سطح ولتاژ پائین‌تر رینگ هستند باعث افزایش جریان اتصال کوتاه می‌گردند.

5ـ1ـ افزایش ظرفیت پستها:

جابجایی و یا اضافه شدن ترانسفورماتورها به منظور بالا بردن ظرفیت پست از مواردی است که باعث افزایش جریان اتصال کوتاه و به خصوص در طرف فشارضعیف پستها توزیع می گردد.

2ـ روشهای کاهش سطوح اتصال کوتاه:

با توجه به شناخت عوامل عمده افزایش سطوح اتصال کوتاه به بررسی روشهای کاهش آن می‌پردازیم. خطوط اساسی کاهش سطح اتصال کوتاه را می‌توان بشرح زیر طبقه‌بندی کرد.

1ـ2ـ استفاده از تجهیزات با ظرفیت مناسب:

در مرحله‌ای که قدرت تجهیزات از سطوح اتصال کوتاه کمتر می گردد می‌توان اقدام به تعویض آن نمود و تجهیزاتی با قدرت بیشتر نصب کرد و همچنین با در نظر داشتن سطوح اتصال کوتاه آینده شبکه که برای فاصله زمانی مناسبی محاسبه گردیده ظرفیت تجهیزات مورد نظر را انتخاب نمود.

کاربرد این روش در شبکه‌هائی که زیاد گسترده نیستند معمول است و حتی در مورد شبکه‌های بسیار بزرگ هم تا جائی که امکانات تکنولوژی اجازه می‌دهد محدودیتی وجود ندارد ولی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست.

2ـ2ـ در نظر گرفتن کاهش جریان اتصال کوتاه در طراحی با احتساب معیار لازم بزای قابلیت اطمینان، پایداری و انعطاف‌پذیری سیستم:

منظور آن است که طرح پستها و اتصالات به گونه‌ای باشند که قابلیت مانور فراوان داشته باشند و در شرایط به خصوصی به توان امکانات تغذیه مناسب را از طریق آنها برقرار ساخت و یا اینکه راکتور سری که در زمان بروز عیب بتواند با پدیدة ـ افزایش جریان اتصال کوتاه مقابله نماید منظور شود. به عنوان مثال در ایستگاهائی که اهمیت آنها از این نظر بارز است با بررسی مشخص می‌شود که ترتیب شینه بندی و کلیدهای کوپلاژو تقسیم کننده چگونه باشد تا بتوان امکان جداسازی شینه‌ها و مانور خطوط بر روی شینه مورد نظر را فراهم آورد. هزینه در این روش با توجه به قابلیت مانور گران ولی از تجهیزات استفاده بیشتری حاصل می‌آید.

جداسازی شینه‌ها قابلیت اطمینان شبکه را در مواقعی که این عمل انجام شود پائین می‌آورد.

طرحهای ویژه اتصالات سیم‌پیچی ژنراتورها و ترانسفورماتورها سبب کاهش جریان اتصال کوتاه به مقدار مؤثری می‌گردند.

3ـ2ـ استفاده از وسایل محدود کنندة جریان اتصال کوتاه:

استفاده از دستگاههای محدود کننده جریان اتصال کوتاه در شبکه‌های بسیار بزرگی که حتی با بکا گرفتن کلیدهای با قدرت قطع 50 و 63 کیلو آمپر هنوز با افزایش سطح اتصال کوتاه مواجه می‌باشند مطرح گردیده است.

متذکر می‌گردد که برای شبکه برق ایران که جریان اتصال کوتاه آن تا قدرت قطع کلیدهای فوق الذکر فاصله زیادی دارد بکارگیری چنین وسایلی توصیه نمی گردد.

4ـ 2ـ بکارگیری سیستم‌های حفاظتی ویژه جهت کاهش صدمات ناشی از وصل‌های مجدد و بی مورد کلیدها:

جهت کاهش اثرات جریان اتصال کوتاه بر روی تجهیزات با اندازه‌گیریهای BACK-UP و استفاده رله‌های حفاظتی خاص می‌توان از شدت خسارت وارده جلوگیری کرد. این روش با کاربرد سیستم‌های حفاظتی ویژه در مقیاس ـ وسیعی برای تجهیزات مختلف با توجه به امکانات عملی می‌تواند بکار گرفته شود.

و بدین وسیله می‌توان صدمات وارده به تجهیزات ناشی از باقی ماندن عیب در وصل‌های مجدد بطور خودکار و یا بطور دستی را کاهش داد.

3ـ کاهش سطح اتصال کوتاه در شبکه برق ایران:

شبکه برقرسانی ایران در ابتدا مانند شروع و بکارگیری این صنعتدر ممالک پیشرو در این زمینه از سیستمهای جداگانه تشکیل می‌شد که بعداً با گسترش و بهم پیوسته شدن سیستمهای جدا از هم سیستم بهم پیوسته برق ایران بوجود آمد بطوریکه امروز بغیر از نواحی خراسان و سیستان و بلوچستان بقیة نواحی در مجموعه سیستم بهم پیوسته برق ایران قرار گرفته‌اند. در مراحل اولیه گسترش سیستم بغیر از ناحیة تهران و تا حدودی خوزستان بسیاری از شبکه‌های نواحی آلت تغذیه شعاعی را داشتند هر چند که در داخل شبکه‌های مورد نظر منابع تولید وجود داشت ولی میزان تولید کم و واحدها کوچک بودند. شبکة مازندران از طریق خط تک مداره 230 کیوولت بعثت ـ قائم شهر، ناحیه غرب شامل استانهای همدان و باختران از خط 230 کیلوولت تک مداره خرم‌آباد ـ کنگاور، به ناحیه‌آذربایجان از خط تک مداره 230 کیلوولت لوشان ـ سرد رود و ناحیه گیلان از طریق خط 132 کیلوولت سفید رود ـ رشت تغذیه می‌شدند و نواحی فارس، اصفهان، بندرعباس و جنوب شرقی سیستم‌های تغذیه جداگانه را داشتند. در همان زمان که ناحیه اصفهان از شبکه جدا بود در محدودة تهران رینگ کامل 230 کیلوولت با تعداد زیادی پست 63/230 کیلوولت با منابع تولیدی نزدیک به آن وجود داشت.

با گسترش بیشتر شبکه افزایش سطوح اتصال کوتاه در ناحیه تهران آثار خود را نشان داد  انتظار می‌رود که نواحی دیگر بخصوص خوزستان و اصفهان در آینده با مشکل بالا بودن جریان اتصال کوتاه مواجه شوند.

بنابراین لازم است که به طریقی جریان اتصال کوتاه در شبکه بهم پیوسته برق ایران کاهش یابد. با توجه به حاد بودن این مسئله برای ناحیه تهران اعمال روشهای فوق را برای شبکة تهران مورد بررسی قرار داده و نتایج حاصله از بررسی ناحیه تهران می‌تواند برای سایر نواحی مفید واقع شود.

از میان روشهای شناخته شده همانطور که قبلاً هم گفته شد استفاده از دستگاههای محدود کننده جریان اتصال کوتاه توصیه نمی‌گردد زیرا که اساساً سطح اتصال کوتاه در ناحیه تهران در حدی نیست که نتوان آن را بدلیل محدودیتهای تکنولوژی بر طرف ساخت.