تحقیق قابلیت اطمینان پست‌های HV مجهز به محدودگرهای جریان خطا

توضیحات

عنوان: بررسی قابلیت اطمینان پست‌های HV مجهز به محدودگرهای جریان خطا

• چکیده
• فصل اول: مقدمه
•  انگیزه
•  ساختار تحقیق
• فصل دوم: ادبیات پیشینه
•  مطالعات مقدماتی بر روی FCL و تاثیر آن‌ها بر کاهش جریان خطا
•  مطالعات مربوط به قابلیت اطمینان FCL
• فصل سوم: ساختار تحقیق
•  انواع ساختار پست‌ها و مسئله اتصال کوتاه
•  حالت‌های خرابی و اصول قابلیت اطمینان
•  ارزیابی قابلیت اطمینان پست در حضور و بدون حضور FCL
•  ساختار تک باسه با یک مدارشکن
•  ساختار دو باسه با یک مدارشکن
•  ساختار باس رینگ
•  ساختار با یک و نیم مدارشکن
•  ساختار با دو باس و دو مدارشکن
•  نتایج عددی برای یک مثال مشخص
•  تحلیل حساسیت
• فصل چهارم: نتیجه‌گیری و پیشنهادات
•  نتیجه‌گیری
•  پیشنهادات برای کارهای آینده
• مراجع

چکیده

با توجه به ضرورت محدود کردن جریان اتصال کوتاه در شبکه‌های قدرت، محدود کننده جریان خطا (FCL) به عنوان یک راه حل مناسب پیشنهاد شده است. برنامه‌ریز شبکه با استفاده کردن از FCL این امکان را دارد که پستی با قابلیت اطمینان بالاتر طراحی کند که در زمان خطا با مشکلات ناشی از جریان بالای اتصال کوتاه که در پست‌های مرسوم متداول می‌باشد؛ مواجه نشود. در این تحقیق به دنبال ارزیابی قابلیت اطمینان پست‌های قدرت با حضور FCL در معماری‌های مختلف پست و همچنین تاثیر FCL بر شاخص‌های قابلیت اطمینان پست‌ها می‌باشیم. بررسی‌های انجام گرفته در این تحقیق برای بررسی و مدل‌سازی قابلیت اطمینان پست‌ها با ساختارهای مختلف از جمله 1- تک باسه با یک مدارشکن؛ 2- دو باسه با یک مدارشکن؛ 3- باس رینگ؛ 4- یک و نیم مدارشکن و 5- دو باس با دو مدارشکن مناسب می‌باشد. نتایج نشان می‌دهد که با وجود اینکه FCL می‌تواند انعطاف یک پست را افزایش دهد ولی امکان بدتر کردن شاخص قابلیت اطمینان پست به علت اینکه در معرض خرابی می‌باشد؛ وجود دارد.

واژگان کلیدی: 1-تحلیل حالت خرابی (FMEA)  2-محدود کننده جریان خطا (FCL)  3-ارزیابی قابلیت اطمینان  4-ساختار و یا پیکربندی پست  

مقدمه

 انگیزه

با افزایش روزافزون مصرف انرژی الکتریکی در کشورهای مختلف، نیاز به توسعه شبکه‌های تولید، انتقال و توزیع انرژی الکتریکی بیش از گذشته احساس می‌شود. علاوه‌ بر این موضوع مسائل مربوط به پایداری[1] و قابلیت اطمینان[2] شبکه‌های مجاور باعث افزایش توسعه در شبکه شده است. در نتیجه امپدانس پست‌های انتقال بسیار کاهش می‌یابد و در نتیجه جریان اتصال کوتاه به شدت افزایش می‌یابد. این موضوع باعث می‌شود که سیستم قدرت در معرض جریان‌های اتصال کوتاه بزرگ‌تری قرار گیرد و استرس‌های شدید گرمایی و الکترومغناطیسی به شبکه قدرت وارد شود [1]. از جمله مشکلات دیگری که در اثر جریان‌های اتصال کوتاه بوجود می‌آید، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد [2]:

• گرم شدن بیش از حد ادوات سری در سیستم قدرت.

• افزایش ولتاژ گذرا[3] و حالت دائم سیستم به علت عبور جریان‌های بزرگ از سیستم، که می‌تواند باعث به وجود آمدن آسیب در تجهیزات عایقی شود.

• وارد شدن نیروهای بزرگ به تجهیزاتی از شبکه که دارای سیم‌پیچی می‌باشند ( از جمله ترانسفورماتورها، ژنراتورها و راکتورها).

• بسته به دامنه جریان خطا و زمان رفع خطا[4] این امکان وجود دارد که پایداری سیستم از دست برود.

• با افزایش جریان خطا این امکان وجود دارد که مدارشکنی که در گذشته به سیستم متصل شده است دیگر نتواند خطا را رفع کند و به عوض کردن این مدارشکن با یک مدارشکن جدید با قابلیت بالاتر نیاز باشد، که این خود به صرف وقت و هزینه زیادی نیاز دارد. برای رفع این مشکل ما مجبور می‌شویم که دیگر از ترانسفورماتورهای موازی که به منظور افزایش اتصال شبکه‌ها به کار می‌روند استفاده نکنیم. که این موضوع خود باعث کاهش قابلیت اطمینان سیستم می‌شود.

• با افزایش جریان خطا نیاز به زمان بیش‌تری برای کارهای اصلاحی بعد از خطا می‌باشد که این موضوع به نوبه خود یعنی افزایش زمان قطع بار که چندان قابل قبول نمی‌باشد.
• کاهش قابلیت اطمینان شبکه قدرت.

 برای رهایی از این مشکل در مقالات راه حل‌هایی ارائه شده است که از آن جمله می‌توان به موارد زیر اشاره کرد [3]:

1. ساخت باس‌های جدید.

2. چند دسته کردن باس[5].

3. توسعه مدارشکن‌های چند طبقه[6].

4. استفاده از راکتورهای محدود کننده جریان[7] و ترانسفورماتورهای امپدانس بالا[8].

5. استفاده از مدارشکن‌های متوالی[9].

محدودکننده‌های جریان خطا[10] یا به اختصار همان FCL اصول کاری مشابه مورد چهارم دارد و به عنوان یک راه حل مناسب برای مشکل جریان بزرگ خطا مطرح می‌شوند. FCL این مزیت را دارد که علاوه بر افزایش امپدانس در حالت خطا بر خلاف گروه چهارم در زمان کارکرد عادی شبکه روی شبکه تاثیری نمی‌گذارد. بنابراین، برخلاف راکتورها باعث افت ولتاژ و تلفات دائمی توان در شبکه نمی‌شود [4]. به طور کلی از مزیت‌های اصلی FCL می‌توان به موارد زیر اشاره کرد

1. ساخت باس‌های جدید.

2. چند دسته کردن باس[1].

3. توسعه مدارشکن‌های چند طبقه[2].

4. استفاده از راکتورهای محدود کننده جریان[3] و ترانسفورماتورهای امپدانس بالا[4].

5. استفاده از مدارشکن‌های متوالی[5].

محدودکننده‌های جریان خطا[6] یا به اختصار همان FCL اصول کاری مشابه مورد چهارم دارد و به عنوان یک راه حل مناسب برای مشکل جریان بزرگ خطا مطرح می‌شوند. FCL این مزیت را دارد که علاوه بر افزایش امپدانس در حالت خطا بر خلاف گروه چهارم در زمان کارکرد عادی شبکه روی شبکه تاثیری نمی‌گذارد. بنابراین، برخلاف راکتورها باعث افت ولتاژ و تلفات دائمی توان در شبکه نمی‌شود [4]. به طور کلی از مزیت‌های اصلی FCL می‌توان به موارد زیر اشاره کرد [2]:

• داشتن امپدانس کم در زمان کارکرد عادی سیستم قدرت.

• وارد کردن امپدانس بزرگ به سیستم قدرت در زمان ایجاد خطای اتصال کوتاه.

• عملکرد سریع به منظور محدود کردن مولفه DC جریان خطا.

• قابلیت بهره‌برداری چندگانه[7] در زمان‌های کوتاه و قابلیت خود ترمیمی.[8]

• هارمونیک به شبکه قدرت تزریق نمی‌کند.

• اضافه ولتاژهای گذرا را تا حد امکان کاهش می‌دهد.

• داشتن قابلیت اطمینان بالا.

همچنین با توجه به مطالب گفته شده دو مزیت مهم برای استفاده کردن از FCL در پست‌ها به صورت زیر می‌باشد [2]:

• برای اجتناب کردن از نصب مدارشکن‌های جدید با ظرفیت‌های اتصال کوتاه بالاتر نسبت به مدارشکن‌های موجود در شبکه.

• برای حفظ ساختار پست و جلوگیری کردن از چند دسته کردن باس‌ها به دلیل ایجاد مشکلات بهره‌برداری و قابلیت اطمینان.

FCL می‌تواند در پست‌ها فشار قوی و یا در پست‌های توزیع در ناحیه‌های مختلف وصل شود. در این میان نقاط مختلف برای نصب این تجهیزات، نقاط اتصال باس‌ها به عنوان یک مکان مناسب برای این تجهیزات به منظور حل مشکل اتصال کوتاه می‌باشد. دلایل برای این موضوع مطرح شده است که به صورت زیر می‌باشد [5]:

• دو باس کناری می‌توانند بدون مشکلی که در اثر اتصال کوتاه بر روی هم ایجاد می‌کنند، به هم متصل بشوند.
• در زمان ایجاد خطای اتصال کوتاه، افت ولتاژ بزرگی که در اثر امپدانس بزرگ FCL به وجود می‌آید، باعث می‌شود که ولتاژ باس کناری که خطا در آن اتفاق نیفتاده، حفظ شود.

• می‌توان از ترانسفورماتورهای موازی که باعث کاهش امپدانس سیستم و تنظیم مناسب ولتاژ شوند به صورت بهینه استفاده کرد.

• ظرفیت اضافی هر باس در دسترس هر دو باس کنار هم قرار می‌گیرد، بنابراین از ظرفیت بیش‌تری از ترانسفورماتورها استفاده می‌شود.

 ساختار تحقیق

هدف این تحقیق بررسی قابلیت اطمینان پست‌های مجهز به FCL می‌باشد. بر این اساس ساختارهای مختلف پست‌ها از جمله تک باسه با یک مدارشکن[9]، دو باسه با یک مدارشکن[10]، باس رینگ[11]، یک و نیم مدارشکن[12] و دو باس با دو مدارشکن[13] مورد بررسی قرار گرفته است. برای بررسی قابلیت اطمینان از روش مرسوم تحلیل حالت خرابی[14] (FMEA) استفاده شده است. با نصب FCL در پست‌هایی که مشکلات اتصال کوتاه باعث محدود کردن نحوه بهره‌برداری شبکه می‌شود، باعث تعریف چندین حالت خرابی جدید می‌شود. در نتیجه این موضوع باعث می‌شود که قابلیت اطمینان شبکه نسبت به حالت بدون حضور FCL تغییر یابد. بنابراین ضرورت مطالعه قابلیت اطمینان علاوه بر مدل‌سازی اتصال کوتاه مشخص می‌شود. در همین راستا تحلیل تغییر قابلیت اطمینان FCL بر اساس پارامترهای غیر قطعی شبکه صورت می‌گیرد.

بر این اساس در فصل دوم این تحقیق مروری بر مطالعات انجام گرفته در راستا بررسی قابلیت اطمینان شبکه با حضور FCL صورت می‌گیرد. در فصل سوم روش تحقیق در غالب انواع ساختار پست‌ها، مسئله اتصال کوتاه، حالت خرابی تجهیزات، قوانین پایه‌ای قابلیت اطمینان و مسئله قابلیت اطمینان پست‌ها مورد بررسی قرار می‌گیرد. در فصل چهارم نتیجه‌گیری و پیشنهادات مطرح می‌شود.

توجه:

• برای دانلود فایل کامل ورد لطفا اقدام به خرید نمایید.
• پس از خرید بلافاصله لینک دانلود فایل برای شما ایمیل خواهد شد.