بررسی اضافه ولتاژهای گذرا در پستهای gis

اضافه ولتاژهای گذرا به تنهایی یکی از عوامل اصلی و مهم ایجاد آسیب در تجهیزات سیستم های قدرت میباشد. بررسی اضافه ولتاژهای گذرای ناشی از صاعقه و کلیدزنی و آنالیز عوامل تاثیر گذار در تشدید این اضافه ولتاژها، بستر مناسبی را برای ارایه راه کارهای حل مشکلات احتمالی برآورده میکند. با انجام مطالعات اضافه ولتاژهای گذرا در نقاط مختلف و ارایه راهکارهای مناسب در جهت رفع این اضافه ولتاژها، احتمال آسیب دیدن و خرابی تجهیزات سیستم قدرت از جمله ترانسفورماتورهای قدرت، مقره ها، سرکابلها، کابلها و ... کاهش داده میشوند و در نتیجه قابلیت اطمینان سیستم و کیفیت توان افزایش می یابد. انجام این مطالعات برای پستهای فشار قوی که معمولا از نقاط حساس شبکه های قدرت میباشد، بسیار حائز اهمیت میباشد. در سالهای اخیر استفاده از پستهای gis به منظور گرفتن حجم کمتر و مباحث عایقی بهتر بیشتر مورد استفاده قرار گرفته است. با توجه به مقدمات ذکر شده و تبیین اهمیت بررسی اضافه ولتاژهای گذرا، در این پروژه بررسی اضافه ولتاژهای گذرای ناشی از صاعقه و کلیدزنی در پستهای فشار قوی gis مد نظر قرار گرفته و تحقیق می گردند. بدین منظور در مطالعات صاعقه به بررسی اضافه ولتاژهای گذرای ناشی از برخورد صاعقه به خطوط انتقال منتهی به پست gis مورد بررسی قرار گرفته است و در مطالعات کلیدزنی، اضافه ولتاژهای گذرای بسیار سریع (vfto) و اضافه ولتاژهای ناشی از پدیده فرورزونانس مورد بررسی قرار گرفته اند. یکی از عوامل اصلی تخریب تجهیزات در پست های gis اضافه ولتاژهای گذرای بسیارسریع (vfto) می باشند این اضافه ولتاژها بواسطه عملکرد سکیسونرها و کلیدهای قدرت در پست رخ می دهند. در سالهای اخیر استفاده از پست های gis به دلیل کوچکتر شدن فضا بسیار مدنظر قرار گرفته ولی ایجاد اضافه ولتاژهای خیلی سریع بهره برداری این نوع پستها را با مشکل روبروکرده است. در این پروژه به مدلسازی دقیق تجهیزات به کار رفته در پست gis230/400 کیلوولت انرژی اتمی بوشهر پرداخته شده است تا بتوان اضافه ولتاژهای گذرای بسیار سریع ایجاد شده در این پست را بررسی نمود. سپس با استفاده از حلقه فریت کاهش این اضافه ولتاژها مورد ارزیابی قرار گرفته است. ارایه الگوریتم جدید مدلسازی وابسته به فرکانس حلقه فریت توسط نرم افزار emtp-rv و بسترسازی لازم جهت مدلسازی وابسته به فرکانس سایر محدودسازهای مغناطیسی محور اصلی این پروژه است. از طرفی در محیط نرم افزار comsol multiphysics ابعاد بهینه حلقه فریت از دیدگاه هماهنگی عایقی در محیط گاز sf6 مورد بررسی و شبیه سازی قرار گرفته است. ضمناً تاثیر استفاده از حلقه فریت mn-zn، nizn و nizn2/0 +mnzn8/0 در کاهش اضافه ولتاژهای گذرای بسیار سریع بررسی شده و درصد بهبود این اضافه ولتاژها بواسطه قرار گرفتن این حلقه در نقاط مختلف پست gis استخراج شده است. در مطالعات صاعقه، به بررسی اضافه ولتاژ های گذرای ناشی از صاعقه در پست هایی پرداخته می شود که خطوط انتقال توسط سرکابلهایی به کابلهای فشارقوی متصل گردیده و این کابلها نیز به اتوترانسفورماتورهای پست متصل میشوند. این چیدمان معمولا در پستهای gis دیده میشود که در یک سطح ولتاژ دارای شینه بندی gis و در سمت دیگر دارای شینه بندی ais میباشند. اضافه ولتاژهای ناشی از صاعقه در این نوع پستها می تواند منجر به تخریب کابلها شده و برقگیرهای موجود در شبکه نیز جوابگوی محدودسازی دامنه این اضافه ولتاژها نخواهند بود که بدین خاطر امکانسنجی تعداد و محل بهینه نصب برقگیرهای خطوط انتقال (tlsa) ارائه شده است. شینه بندی 230 کیلوولت پست 230/400 کیلوولت gis نیروگاه بوشهر در این قسمت نیز به عنوان شبکه تحت مطالعه مدنظر قرار گرفته است، زیرا در سمت 230 کیلوولت این پست چینش خط-کابل-ترانس قابل رویت است و از طرف دیگر نمونه های واقعی از تخریب تجهیزات در این پست بواسطه اضافه ولتاژهای گذرا نیز گزارش شده است. در ادامه به بررسی پدیده فرورزونانس در شبکه تحت مطالعه 230/400 کیلوولت gis بوشهر پرداخته میشود. در این مطالعات آنچه حائز اهمیت میباشد، مدلسازی مشخصه غیر خطی هسته ترانسفورماتورهای پست مذکور میباشد. از طرفی کلیدزنی آماری به عنوان محرک اصلی بروز فرورزونانس تعریف شده است که با تعریف سناریوهای کلیدزنی، امکانسجی پدیده مذکور مورد مطالعه قرارگرفته است. در این مطالعات، فرورزونانس از دیدگاه دامنه اضافه ولتاژها و مدهای فرورزونانسی مورد بررسی قرار گرفته است و برای تشخیص مدهای مربوطه از تحلیلهای سطح فازی و طیف فرکانسی استفاده شده است. در انتها به بررسی شکل حلقه هیسترزیس هسته ترانسفورماتور بر روی دامنه اضافه ولتاژها پرداخته شده است.