محاسبه اضافه ولتاژهای شبکه در اثر ضربات غیراستاندارد صاعقه

با توجه به نقش حیاتی و انکارناشدنی انرژی الکتریکی در جوامع امروزی، قطع برق از مهم ترین مسائلی است که شرکت های برق و مصرف کنندگان عمده انرژی به دنبال جلوگیری از آن هستند. یکی از دلایل قطعی که احتمال وقوع آن تصادفی و غیرقابل پیش بینی است، برخورد صاعقه به خطوط است. برخورد صاعقه به خطوط باعث بروز اضافه ولتاژهایی می شود که می توانند به شکست عایقی و در نتیجه قطع برق منجر شوند. اضافه ولتاژهای ناشی از صاعقه علاوه بر قطعی برق، به خود تجهیزات شبکه نیز ممکن است آسیب برساند. لذا محاسبه این اضافه ولتاژها به منظور بهبود طراحی عایقی خط، می تواند علاوه بر افزایش قابلیت اطمینان، باعث صرفه جوئی در هزینه های ناشی از خرابی شبکه نیز شود. در این رساله برای محاسبه اضافه ولتاژهای ناشی از برخورد مستقیم صاعقه به خطوط انتقال روشی جدید مبتنی بر روابط تحلیلی و شبیه سازی مونت کارلو ارائه شده است. هدف از این رساله کاهش زمان اجرای محاسبات ضمن حفظ دقت کافی می باشد. روش های مورد استفاده تا کنون یا مبتنی بر روابط تحلیلی در ارتباط با محاسبه اضافه ولتاژهای صاعقه بوده اند که از دقت کافی برخوردار نیستند و یا مبتنی بر شبیه سازی مونت کارلو در نرم افزاری مانند emtp بوده اند که زمانبر می باشد. در این رساله با استفاده از نرم افزار متلب روابط تحلیلی برای محاسبه اضافه ولتاژهای ناشی از برخورد صاعقه کدنویسی شده و سپس شبیه سازی مونت کارلو بر روی آن پیاده سازی شده است. در نتیجه روش پیشنهادی به دلیل استفاده از روابط تحلیلی دارای زمان پاسخگویی بسیار کم و به دلیل استفاده از شبیه سازی مونت کارلو از دقت کافی برخوردار است. پس از برخورد صاعقه به نوک دکل، موج ولتاژ ایجاد شده توسط این برخورد در بالای دکل مشاهده می شود. در این موج ولتاژ ایجاد شده نسبت به شکل موج استاندارد صاعقه تغییر شکل وجود دارد؛ که این تغییر شکل به دلیل انعکاس موج جریان صاعقه از مقاومت پای دکل و انعکاس از دکل های مجاور است. به همین دلیل برای شکل موج منتجه نهایی، یک cfo غیر استاندارد محاسبه می شود که با توجه به آن تعداد تخلیه های ناشی از صاعقه به دست می آید. روش پیشنهادی که مبتنی بر روابط تحلیلی و روش مونت کارلو است، بر روی یک شبکه نمونه اجرا شده و نتایج به دست آمده توسط متلب با نتایج ناشی از شبیه سازی روش مونت کارلو در نرم افزار emtp مورد مقایسه قرار گرفته است.