سمینار بررسی انواع حالت های گذاری در سیستمهای برق قدرت و روشهای مقابله

سمینار بررسی انواع حالت های گذاری در سیستمهای برق قدرت و روشهای مقابله power point – از این مطلب میتوانید در پایان نامه و مقاله سمینار و … خود استفاده بنمایید

در ادامه کمک مختصری برای ارائه مطلب  ارائه شده تا با فایل ارائه شده به صورت مختصر اشنایی پیدا کنید. در زیر هم لینک دریافت پاورپوینت هست.

مقدمه:

„حالت گذرا در سیستم های قدرت یکی از المانهای مورد توجه است با بررسی پدیده گذرا در ژنراتور در ترانس های قدرت و دیگر وسایل و تجهیزات می توانیم نحوه حفاظت از آنها و نحوه عایق بندی وتجهیزات عایقی مربوطه را طراحی کنیم. از این نظر بررسی ژنراتور در شبکه قدرت که ازجایگاهی ویژه برخوردار است. به همین جهت در حالت گذرا هنگامی که ژنراتور سنکرون به شبکه بی نهایت وصل می شود و قطع و وصل کلیدهای مربوطه و همچنین انواع خطاها واتصال کوتاههایی که در سیستم قدرت بوقوع می پیوندد و اثراتی در روی ژنراتور سنکرون دارد واین اثرات حالت گذرایی در سیستم بوجود می آورد که اگر از بین نرود موجب وارد آمدن خساراتی به عایقها وتجهیزات دیگر در سیستم ما می گردد. „برای رفع این پدیده برای ژنراتور سنکرون که درحالت گذرا دچار مشکلاتی می شود و ممکن است بعد از طی مدت زمانی عایق وحتی سیم پیچهای استاتور آن دچار خرابی گردد و کل شبکه ما دچار قطع برق شود برای محافظت از آن از خازنهایی به نام خازن برقگیر استفاده میکنند که درحالتهای اتصال کوتاه و قطع و وصل کلید در شبکه این خازنها بتوانند اضافه ولتاژ گذرایی را که به سمت ژنراتور می آید خنثی کنند.

„„عوامل بوجود آورنده حالتهای گذرا در سیستم های قدرت که باعث بروز خطا در سیستم می گردند. عبارتند از:

-„شرایط جوی مانند باران و یخبندان

-„صاعقه

-„سالم نبودن تجهیزات و لوازم سیستم

-„برخورد وسایل نقلیه زمینی با دکلها و برخورد وسایل نقلیه هوایی باهادیهای خطوط انتقال

-„برخورد پرندگان باهادیهای خطوط انتقال و یا ورود حیوانات به پستها و کلید خانه ها و نیروگاهها

-„سقوط درختان برروی هادیهای خط انتقال

-„عوامل تصادفی و اتفاقات غیر قابل پیش بینی

„براثر این عوامل خطاهایی در سیستم قدرت بوجود می آیند.„بررسی پدیده گذرا منجر به دسته بندیهای این حالتها براساس زمان وقوع این پدیده می باشد. زیرا که این حالت در زمانهای بسیار کوتاهی در حد میلی ثانیه تا نانوثانیه موجی با فرکانس بیشتر وولتاژ بالاتر از حد سیستم برروی سیستم سوار شده و باعث اختلال در شبکه و صدمه به تاسیسات و نیروگاه و… می باشد.

انواع پدیده گذرا در سیستم قدرت

„اضافه ولتاژهای موقت (  Tran Siant)

„اضافه ولتاژهای کلیدزنی  (Fast Transiant)

„اضافه ولتاژهای صاعقه  (Fast Transiant)

„اضافه ولتاژهای مربوط به پست  (Very Fast Transiant GIS)

„اضافه ولتاژهای موقت : Tran Siant
طراحی کلیدهای قدرت وبرقگیر و خازن های برقگیر حالت Transiant به دلیل زمان زیادش مد نظر می باشد. برای بررسی بیشتر می توانیم بگوئیم که این نوع پدیده از تخلیه الکتریکی جوی روی خطوط انتقال و قطع و وصلهای سریعی که معمولا در شبکه ایجاد می گردد ناشی می شود.
این حالتهای گذرا سرشتی کاملا الکتریکی دارند و تنها در خطوط انتقال سیستم های قدرت دیده می شوند. از نظر فیزیکی اختلالی از این نوع منجر به یک سری موج الکترومغناطیسی می شود که با سرعتی نزدیک به سرعت نور در طول خطوط منتشر می شود و موجب افزایش دامنه امواج برگشتی در پایانه های خط می گردد. که بعد از چند رفت و برگشت در طول خط در طی چند ثانیه به دلیل تلفات موجود در خطوط ، این امواج تضعیف می شوند و پس ازچند رفت و برگشت این امواج میرا می‌گردند یعنی از بین می روند

اضافه ولتاژهای ناشی از کلید زنی (Fast Transiant)
این اضافه ولتاژها ناشی از قطع ووصل کلیدها می باشد که فرکانسی در حدود 50 هرتز تا 20 کلیوهرتز می باشد که
مدت زمان اثر این امواج گذرای سریع در حدود میکروثانیه است.
اضافه ولتاژ های صاعقه (Fast Transiant)
اضافه ولتاژهای تخلیه جوی دارای فرکانس بالایی هستند این فرکانس در حدود 10 کیلوهرتز تا 3 مگاهرتز می باشند و مدت زمان گذر این موج در حدود نانوثانیه است.
اضافه ولتاژهای مربوط به پست (Very Fast Transiant  GIS)
این اضافه ولتاژها مربوط به پستهای (SF6) می باشند و دارای فرکانسی در حدود 100 کیلو هرتز تا 5 مگاهرتز و مدت زمان اثر این موج نانوثانیه می شود.

دسته بندی حالتهای گذرا
این حالتهای گذرا باعث صدمه رساندن به عایقهای ترانسها و ژنراتورهای سنکرون و عایق خطوط و همچنین موتورهای سنکرون می گردند که پس از صدمه رساندن به عایق ومقره ها باعث می گردند که اتصال کوتاهی یا حالت گذرا خطایی در آن نقطه بوجود بیاید. که در تست عایقی انواع مقاومت در مقابل اضافه ولتاژها و همچنین اتصال کوتاهها و صاعقه ها در آزمایشگاه فشار قوی این موارد مورد بررسی کافی قرار می گیرند که برای جلوگیری و یا حتی عدم بروز چنین حالت گذرایی منجر به طراحی مقره ها و یا حتی منجر به طراحی فاصله هوایی مناسب و طراحی و ساخت عایقهایی که قدرت تحمل ولتاژهای گذرا را داشته باشند و حتی در مواردی هم که بتوانیم از صدمه زدن ولتاژهای گذرا به تجهیزات جلوگیری کنیم ، برقگیرهایی را با توجه به امواج گذرای آن طراحی می کنیم. که برای محافظت از تجهیزاتی مثل ترانس و ژنراتور در کلیدهای قدرت آنها برقگیرهایی مناسب نصب می کنند تا بارهای الکتریکی گذرا از این طریق به زمین انتقال پیدا کند که همانطور که دیدیم این قسمت از حالتهای گذرا مبنایی برای انتخاب سطح عایق بندی و تجهیزات خط خواهد بود.

حالتهای گذرای نیمه سریع «‌پدیده اتصال کوتاه »
تعداد زیادی اتصال کوتاه که در خطوط انتقال بدون حفاظ روی می دهند ناشی از شکست الکتریکی عایقها براثر موجهای تولید شده می باشند. و یا خرابی در مقره ها و عواملی مثل باران و برف و یخ زدگی مقره ها و همچنین برخورد اجسام خارجی با خطوط و سایر عوامل مکانیکی دیگر باعث چنین پدیده ای می گردد. بدین منظور است که در سیستم ما انواع و اقسام اتصال کوتاههای خطوط اتفاق می افتد که به بررسی انواع اتصال کوتاهها می پردازیم.
اتصال کوتاه براثر برخورد سه فاز به یکدیگر:
 اتصال سه فاز ممکن است مستقیما و با امپدانس صفرصورت گیرد و یا از طریق سه آمپدانس مساوی Zf بین هر فاز و نقطه صفر(زمین)‌بوقوع بپیوندد.
اتصال کوتاه دوفاز به همدیگر:
در این صورت باید دو وضعیت مورد بررسی قرار گیرد. در حالت اول دوفاز فقط به یکدیگر وصل می شوند. ودر حالت دوم دوفاز همزمان به زمین نیز متصل می گردند.
حالتهای گذرای نیمه سریع «‌پدیده اتصال کوتاه »
تعداد زیادی اتصال کوتاه که در خطوط انتقال بدون حفاظ روی می دهند ناشی از شکست الکتریکی عایقها براثر موجهای تولید شده می باشند. و یا خرابی در مقره ها و عواملی مثل باران و برف و یخ زدگی مقره ها و همچنین برخورد اجسام خارجی با خطوط و سایر عوامل مکانیکی دیگر باعث چنین پدیده ای می گردد. بدین منظور است که در سیستم ما انواع و اقسام اتصال کوتاههای خطوط اتفاق می افتد که به بررسی انواع اتصال کوتاهها می پردازیم.
اتصال کوتاه براثر برخورد سه فاز به یکدیگر:
 اتصال سه فاز ممکن است مستقیما و با امپدانس صفرصورت گیرد و یا از طریق سه آمپدانس مساوی Zf بین هر فاز و نقطه صفر(زمین)‌بوقوع بپیوندد.
اتصال کوتاه دوفاز به همدیگر:
در این صورت باید دو وضعیت مورد بررسی قرار گیرد. در حالت اول دوفاز فقط به یکدیگر وصل می شوند. ودر حالت دوم دوفاز همزمان به زمین نیز متصل می گردند.

ظرفیت انتقال قدرت یک خط انتقال براثر اتصال کوتاه متقارن به صفر می رسد در حالیکه در اتصال کوتاههای نامتقارن قسمتی از قدرت قبلی خط منتقل می گردد. بنابراین مطالعه سیستم قدرت در شرایط اتصال کوتاه برای حفاظت سیستم و تعیین مقادیر نامی کلیدهای قدرت در رله ها و وسایل حفاظتی و برق گیرها کاملا ضروری می باشد. بسیاری از اتصال کوتاهها موقتی بود و بخودی خود برطرف می گردند. بهمین منظور در عمل در بعضی نقاط سیستم از کلیدهای وصل مجدد استفاده می گردد. این کلیدها پس از وقوع اتصال کوتاه یک یا دوبار و یا بیشتر وصل می شوند تا از برطرف شدن اتصال کوتاه مطمئن شونداگر پس از یک ، دو یا چند باروصل مجدد هنوز اتصال کوتاه برقرار باشد کلید به طور دائمی بازخواهند ماند. زمان کلی عمل این کلیدها ممکن است تا یک ثانیه نیز بطول انجامد. اتصال کوتاه متقارن باعث می شود تا ظرفیت انتقال توان یک خط به سرعت صفر برسد، اتصال کوتاههای دوفاز باهم و زمین تکفاز بازمین باعث از کارافتادن خط خواهد شد. اتصال کوتاههایی که در سیستم روی می دهند نه تنها باعث قطع کامل شارژ انرژی ، باعث افزایش انرژی در بخشهایی از سیستم می شوند. بلکه دامنه خودآنها ممکن است به مراتب بیشتر از جریان نامی ژنراتورها و ترانسفورماتورهای سیستم باشد. که تداوم شارژ چنین جریانهایی باعث بالارفتن دمای تجهیزات و آسیب رساندن به سیستم قدرت وتجهیزات و ژنراتورها می‌باشد.

حالتهای گذرای کند ( پایداری در شرایط گذرا)
یک اتصال کوتاه باعث فروپاشی ولتاژهای باس سیستم است. با کاهش ناگهانی ولتاژهای ژنراتور توان خروجی آن بی آن نیز به سرعت کاهش می یابد. چون در لحظاتی پیش از آنکه کنترل کننده های مکانیکی توربین وارد عمل شوند. توان ورودی به ژنراتور ثابت میماند.
در نتیجه هر کدام از ژنراتورها در معرض یک گشتاور شتاب دهنده واقع می شوند که در صورت تداوم میتواند به خطرناک ترین حالتهای گذاری یک سیستم قدرت یعنی نوسانات مکانیکی روتور ماشین سنکرون منجر می شود  (SSR) که چنین اتفاقی باعث خاموشی بخشی از سیستم قدرت یا تمامی آن می‌شود.
حالتهای گذرا ناشی از کلید زنی
امواج گذرای ناشی از اختلالات جوی که با سرعت زیادی روی خطوط ظاهر و پس از مدت کوتاهی نیز مستهلک می‌شوند یک نوع پدیده‌های گذرای خطوط انتقال به شمار می‌آیند. نوع دیگر پدیده‌های گذرای تند که در عمل از اهمیت زیادی برخوردارند در حین عملیات معمول کلیدزنی در شبکه تولید می‌شوند و در مجموع به آنها حالتهای گذرای کلید زنی گفته می‌شود. ساده‌ترین نوع حالت گذرای کلید زنی به هنگام بسته شدن یک مدار شکن جهت انرژی دار کردن یک خط انتقال، تولید می‌شود.

هماهنگی عایقی
طراحی عایقهای وسایل و تجهیزات نیروگاهی در مقایل اضافه ولتاژها است.طراحان عایق سیستم‌های الکتریکی دو انتخاب را پیش رو قرار میدهند.
1ـ سطوح عایق عناصر سیستم را چنان طراحی میکنند که در برابر اضافه ولتاژها مقاوم باشند.
2ـ با تعبیه ابزار حفاظتی در نقاط حساس سیستم اضافه ولتاژها را محدود می‌نمایند.
پایداری گذرا (سیگنال بزرگ) در سیستمهای قدرت
در یک سیستم قدرت پایداری گذرا یعنی توانایی سیستم در حفظ پایداری و میرا کردن نوسانات از یک اغتشاش شدید.
یک سیستم موقعی در صورت اعمال خطا پایدار است که متغیرهای آن وقتی زمان به سمت بی نهایت میل می کند، به مقادیر حالت مانا نزدیک شود. بررسی پایداری بعد از یک اغتشاش شدید مطالعه پایداری گذرا نامیده می شود. در مطالعات پایداری گذرا برای شبیه سازی یک اغتشاش بزرگ، معمولا از خطای اتصال کوتاه (سه فاز) استفاده می شود.معادلات حالت را قبل از خطا، حین خطا و پس از خطای سیستم حل شده و تغییرات زاویه بار واحدهای مختلف به دست می آیند به طوری که اگر تمام زوایای بار پایدار باشند، سیستم پایدار است.از آنجا که در بررسی این نوع پایداری معمولا اغتشاش وارد شده به سیستم بزرگ است، ممکن است رفع خطا با عملکرد رله های حفاظتی همراه باشد.ممکن است شکل شبکه پس از رفع خطا یا قبل از خطا متفاوت باشد که این امر موجب می شود که نقطه تعادل ناپایدار سیستم، پس از رفع خطا با قبل از خطا متفاوت باشد.حوادث طبیعی عموماً به عنوان تلفات در عناصر سیستم قدرت تعریف می شود. حوادث ناگهانی در هنگام ایجاد خطا و ایجاد تغییرات در توپولوژی پایداری ولتاژ و همچنین و رفتار گذرا تأثیر می گذارد. پرداختن به صنعت برق ما را برای معین کردن پایداری دینامیکی به پایداری گذرا محدود می کند و به صورت زیر مشخص می شود: عملکردهای طراح در رنج بزرگی اجرا می شود و شبیه سازی قطع و وصل شبکه هنگام اتفاق از قبل معین می شود و روی مدل سیستم قدرت معتبری با استفاده از نرم افزار پایداری انتقال پایداری گذرا و با اجرای چندین شبیه ساز برای مقادیر مختلف انتقال قدرت در مسیرها و گردش های بزرگی با ضوابط مورد قبولی معین می شود.

روش های بهبود پایداری گذرا
1- رفع به موقع (سریع) خطا: رفع سریع خطا در بهبود پایداری گذرا نقش مهمی دارد.
2- استفاده از خازن سری: در جاهایی که خط انتقال طولانی است، یک خازن را با خط انتقال سری می کنند تا
قدرت پایداری سیستم بالا رود.
3- بارهای اهمی: این بارها در خروجی ژانراتور قرار داده می شوند و در موقعی که در شبکه خطا ایجاد شده است می توان به آنها یا به خط انتقال سوئیچ کرد. این بارهای اهمی توان مصرفی زیادی دارند.
4- کنترل از طریق AVR : (Power steady state) PSS  در میرا کردن نوسانات سیستم قدرت نقش دارد و در تحریک ولتاژ بهبود پایداری گذرا بسیار موثر است.
5- باز و بستن سریع شیر بخار: ورودی به توربین فشار بالا را با کنترل شیرهای ورودی توربین فشار متوسط می توان کنترل نمود.

6- کلید زنی تک قطبی: اگر هر فاز جداگانه به یک رله متصل باشد و فقط فاز مشکل دار واقع شود و دو فاز دیگر به سیستم توان تحویل دهند، پایداری کمتر دچار مشکلمی شود و فقط تقارن بار از دست می رود.
7- استفاده از خطوط جریان مستقیم HVDC: مبدل های الکتریکی در یک سیستم قدرت، به دلیل فیلتر کردن نوسانات، نقش مهمی در بهبود پایداری گذرا دارند. به همین دلیل برای متصل کردن دو سیستم قدرت بهتر است از خط HVDC استفاده کرد که شامل مبدل است.
8- خارج کردن ژنراتور: یکی از راه های جلوگیری از ناپایدار شدن سیستم، خارج کردن تعدادی از واحدهای تولیدی است.

مدیریت در پایداری (گذرا) و بهبود سیستم قدرت
موضوع کنترل سیستم قدرت در سیستمهای مدیریت انرژی (EMSS) قابل تعریف و قابل فهم به صورت زیر می باشند: پایداری و بهبود.
EMS پایداری و بهبود سیستمهای مختلف (تولید، انتقال و توزیع) را با استراتژی هماهنگی موقعیت تابع های کنترل حلقه بسته real-time فراهم می کند.عملگرهای سیستم به عنوان کلید در مواقع  ویژه و سطوح مورد استفاده تا هنگام عملیات تصحیح عمل می کنند. سیستم های قدیمی تر (در حدود 1976) با کنترل تولید خودکار و برنامه ریزی با توزیع اقتصادی مجهز بودند که دیپاتش مگاوات (MWD) معروف بودند. سیستم های قدیمی همچنین ولتاژ و ضریب توان سیستم های توزیع را با استفاده از برنامه ریزی کنترل شده ای به نام کنترل ولتاژ باس بار شعاعی (RLBVC) تنظیم می کردند. EMS جدید این دو روش را با به کارگیری روشی جدید در کنترل سیستم های خودکار بهبود می دهند. تمامی عملیات بهبود و پایداری زیر نظر مستقیم برنامه توان بهبود یافته ای به نام بهبود سیستم قدرت می باشند. (PSO) که ولتاژهای با رنج KV 13 تا KV 500 را شامل می شوند. EMS به صورت خود به خود تجهیزات اصلی میدان را کنترل می کنند که می توانند شامل خازن راکتور موازی، ترانسفورماتور ها، تنظیم کننده های زاویه فاز، گاورنرهی ولتاژ و رگلاتورهای ولتاژ تولید می باشند. تکنولوژی مدیریت شبکه طوری طراحی شده است تا هماهنگی بین ظرفیت های توان برای عملکرد خودکار را فراهم کند.
– اجرای real-time عملیات پایداری
عملیات کنترل real-time با استفاده از کلیدهایی انجام می گیرد که در حوادث سیستم قدرت به صورت پریودیک تریگر می شوند. برنامه های عملیات به ترتیب عبارتند از:
1) تخمین موقعیت (SE) با استفاده از عوامل توزیع و عوامل توزیع شین بار
2) بهبود پایداری شبکه (PSO) با کنترل خودکار و حداقل تلفات
3) آنالیز امنیت پایدار (SSSA) با استفاده از مدار و حالتهای ممکن برای ایجاد مشکل و اتفاق دینامیکی
4) بهبود اتفاق در سیستم قدرت با کنترل خودکار (SPO)

بهبود هماهنگی در ایجاد مشکل
باید قبل و بعد از خرابی در شبکه هماهنگی وجود داشته باشد. تا افزایش هزینه عملیات کاهش یابد. اگر در حالت های مختلف اتفاقی ایجاد شود در شبکه، آنالیز پایداری به درستی انجام شود بهبود خودکار در پایداری شبکه ایجاد می شود.
بهبود اجرا با CPSO تنها در صورت هماهنگی در پایداری حاصل می شود که این هماهنگی باید نه تنها بین خروجی توان ژنراتور، ترانسفورماتورهای شیفت فاز با تپ گوناگون، تپ های ترانسفورماتور گردشی ولتاژ، تنظیم کننده ولتاژ تولید، خازنهای راکتور موازی باشد، بلکه با SSSA باید مشکل در جریان یا ولتاژ پیدا شود.

عملیات ضروری
هماهنگی زیر نرمال هنگامی که توپولوژی شبکه عوض شود ایجاد می شود. چون بار دارای الگوی متنوعی باشد عملیات PSO، SSSA و CPSO بعد از SE به صورت پریودیک اجرا می شود. کنترل بهینه با عملیات باز ذخیره و اجرای عملیات سیستم با کاهش تلفات سیستم و قرار گرفتن سیستم در موقعیتی که آن را پایدار کند.وقتی به عنوان نتیجه تغییرات در توپولوژی پایداری فرکانس اتفاق می افتد، تمرکز روی پردازش در ایجاد مشکل پایداری عناصر زاویه ای انجام می گیرد و تعویض مدها با عملیات فرکانس به منظورهای زیر انجام می گیرد:
– کاهش تلفات با هماهنگی در PSO انجام می گیرد.
– SSSA و PSO در اتفاقات شبکه انجام می گیرد.   و ……

در زیر چند  نمونه از اسلاید ها آورده شده است.

امید داریم تا اینجای مطلب مورد توجه شما قرار گرفته باشد. جهت دریافت ادامه مطلب  به صورت کامل  POWER POINT- WORD – PDF به لینک دریافت زیر مراجعه نمایید.

برای دریافت  WORD, PDF, POWER POINT روی کلیدزیر ،کلیک نمایید . 

قیمت: 4000 تومان