تحقیق مقاله فرو پاشی ولتا‍ژ قدرت

HVDC یا انتقال به صورت مستقیم با ولتاژ بالا نوعی سیستم انتقال انرژی الکتریکی است. این روش راهی نوین برای انتقال انرژی الکتریکی در مقیاس‌های کلان است و در این زمینه جایگزین خوبی در مقابل روش سنتی (استفاده از جریان متناوب) به شمار می‌رود. تکنولوژی ساخت این نوع سیستم به دهه ۱۹۳۰ در سوئد بازمی‌گردد. از اولین خطوط ساخته شده با این تکنولوژی می‌توان خط انتقال بین مسکو و کاشیرا در اتحاد جماهیر شوروی در سال ۱۹۵۱ و سیستم انتقال ۱۰ تا ۲۰ مگاواتی واقع در سوئد را نام برد که در سال ۱۹۵۴ به بهره‌برداری رسید. بزرگترین خط انتقال HVDC در حال حاضر خط انتقال اینگا-شابا با ضرفیت انتقال ۶۰۰ مگاوات و با طول حدود ۱۷۰۰ کیلومتر در کنگو واقع شده. این خط انتقال سد اینگا را به معدن مس شابا متصل می‌کند.

  مدار یکسو سازی سه فاز

 توسط شش تریستور    سیستم تیدیل از AC به DC و بر عکس

در سیستم HVDC تیدیل از AC به DC و بر عکس تقریبا با تجهیزات مشابهی انجام می‌شود و در بسیاری پست‌های تبدیل, تجهیزات طوری نصب می‌شوند که بتوانند هر دو نقش را داشته باشند. قبل از وصل جریان AC به تجهیزات یکسوسازی ورودی مبدل از تعدادی ترانسفورماتور (ترانسفورماتور سربه‌سر)عبور می‌کند و سپس خروجی آنها به درگاه‌های یکسوسازی وارد می‌شود. دلیل استفاده از این ترانسفورماتورها ایزوله کردن پست تبدیل از شبکه AC و به وجود آوردن زمین (Earthing) داخلی است. در پست تبدیل وظیفه اصلی بر عهده درگاه‌هاست. در ساده‌ترین حالت یک یکسوساز از شش درگاه تشکیل شده است که دو به دو به فازهای AC متصل شده‌اند. ساختمان یکسو ساز به صورتی است که هر درگاه در هر سیکل تنها در طول 60 درجه هادی است و به این صورت وظیفه انتقال توان در هر سیکل 360 درجه‌ای به طور مساوی بین شش درگاه‌تقسیم می‌شود. با افزایش درگاه‌ها تا 12 عدد می‌توان یکسوساز را طوری طراحی کرد که هر 30 درجه درگاه‌ها عوض شوند و بدین ترتیب ظرفیت یکسوسازی هر درگاه افزایش می‌یابد و هارمونیک‌های تولیدی یکسوساز به شدت کاهش می‌یابند.

اصول کار ترانس فورماتور :

1 تعریف ترانس فورماتور:

 ترانس فورماتور از دو قسمت اصلی هسته و دو یا چند قسمت سیم پیچ که روی هسته پیچیده می شود تشکیل می شود , ترانس فورماتور یک دستگاه الکتریکی است که در اثرالقای مغناطیسی بین سیم پیچ ها انرژی الکتریکی را ازمدارسیم پیچ اولیه به ثانویه انتقال می دهد بطوری که در نوع انرژی و مقدار آن تغییر حاصل نمی شود ولی ولتاژ و جریان تغییر می کند بنابراین باصرف نظراز تلفات ترانس داریم : P1=P2 --- V1 I1 = V2 I2= V1/V2 = I2/I1 = N1/N2 که اصول کار ترانس فورماتور براساس القای متقابل سیم پیچ ها است .

2 اجزاع ترانس فورماتور: هسته , سیم پیچ ها , مخزن روغن , رادیاتور , بوشینگ های فشار قوی وضعیف , تپ چنجرو تابلوی مکانیزم آن , تابلوی فرمان , وسایل اندازه گیری و حفاظتی , شیرها و لوله های ارتباطی , وسایل خنک کننده ترانس جریان , شاسی و چرخ , ...

3 انواع اتصّال سیم پیچ: اتصال سیم پیچ های اولیه و ثانویه در ترانس معمولاً به صورت ستاره مثلث , زیکزاک است . 4 ترانس فورماتورولتاژ(PT,VT): چون ولتاژهای بالاتر از 600 V را نمی توان به صورت مستقیم بوسیله دستگاه های اندازه گیری اندازه گرفت , بنابراین لازم است که ولتاژ را کاهش دهیم تا بتوان ولتاژ را اندازه گیری نمود و یا اینکه در رله های حفاظتی استفاده کرد ترانس فورماتور ولتاژبه این منظوراستفاده می شودکه ترانس فورماتور ولتاژ از نوع مغناطیسی دارای دو نوع سیم پیچ اولیه و ثانویه می باشد که برای ولتاژهای بین 600 V تا 132 KV استفاده می شود .

 5 ترانس فورماتورجریان (CT): جهت اندازه گیری و همچنین سیستم های حفاظتی لازم است که از مقدار جریان عبوری از خط اطلاع پیدا کرده و نظر به اینکه مستقیماً نمی شود از کل جریان خط دراین نوع دستگاه ها استفاده کرد و در فشار ضعیف و فشار قوی علاوه بر کمییت , موضوع مهم ایزوله کردن وسایل اندازه گیری و حفاظتی از اولیه است لزا بایستی به طریقی جریان را کاهش داده و از این جریان برای دستگاه های فوق استفاده کنیم واین کار توسط ترانس جریان انجام می شود .

  پارامترهای اساسی یک CT : نقطه اشباع , کلاس ودقت CT , ظرفیتCT , نسبت تبدیل CT . 6 نسبت تبدیل ترانس جریان: جریان اولیه Ct طبق IEC 185 مطابق اعداد زیرمی باشد که اصولاً باید در انتخواب جریان اولیه یکی از اعداد زیر انتخواب شود: 10-15-20-25-30-40-50-60-75-100-125-150 Amp درصورتیکه نیاز به جریان اولیه بیشتر باشد باید ضریبی از اعداد بالا انتخواب شود . جریان ثاویه Ct هم طبق IEC 185 مطابق اعداد زیرمی باشد : 1-2-5 برای انتخواب نسبت تبدیل Ct باید جریان اولیه را متناسب با جریان دستگاه های حفاظت شونده و یا دستگاه هایی که لازم است بار آنها اندازه گیری شود انتخواب کرد . در موردCt تستهای مختلفی انجام می شودکه رایج ترین آنهاعبارت اند: تست نطقه اشباع , تست نسبت تبدیل , تست عایقی اولیه و ثانویه .

7 حفاظت های ترانس:

 الف : حفا ظتهای دا خلی :

-1 اتصال کوتاه : A دستگاه حفاظت روغن (رله بوخهلتز, رله توی ب) , B دستگاه حفاظت درمقابل جریان زیاد( فیوز, رله جریان زیادی زمانی ) , C رله دیفرانسیل

-2 اتصال زمین : A مراقبت روغن با رله بوخهلتز, B رله دیفرانسیل, C سنجش جریان زمین -3 افزایش فلوی هسته : A اورفلاکس ب : حفا ظتهای خارجی : -1 اتصالی در شبکه : A فیوز, B رله جریان زیاد زمانی , C رله دیستانس

۳- اضافه بار : A ترمومتر روغن و سیم پیچ , B رله جریان زیاد تاخیری , C رله توی ب , D منعکس کننده حرارتی

۴- اضافه ولتاژ در اثر موج سیار : A توسط انواع برق گیر

ج : خفا ظتهای غیر الکتریکی :

-1 کمبود روغن : رله بوخهلتز , -2 قطع دستگاه خنک کن - 3نقص در تپ چنجر : رله تخله فشار یا گاز

انواع زمین کردن : 1 زمین کردن حفاظتی: زمین کردن حفاظتی عبارت است از زمین کردن کلیه قطعات فلزی تاًسیسات الکتریکی که در ارتباط مستقیم ( فلزبه فلز ) با مدار الکتریکی قرار ندارد . این زمین کردن بخصوص برای حفاظت اشخاص درمقابل اختلاف سطح تماس زیاد به کار گرفته می شود .

 2 زمین کردن الکتریکی: زمین کردن الکتریکی یعنی زمین کردن نقطه ای از دستگاه های الکتریکی و ادوات برقی که جزئی ازمدارالکتریکی می باشد. مثل زمین کردن مرکز ستارهً سیم پیچ ترانسفورماتور یا ژنراتور . که این زمین کردن بخاطرکارصحیح دستگاه و جلوگیری از ازدیاد فشار الکتریکی فازهای سالم نسبت به زمین در موقع تماس یکی از فازهای دیگر با زمین .

 3 روشهای زمین کردن: روش مستقیم : مثل وصل مستقیم نقطه صفر ترانس یا نقطه ای از سیم رابط بین ژنراتور جریان دائم به زمین . روش غیر مستقیم : مثل وصل نقطه صفر ژنراتور توسط یک مقاومت بزرگ به زمین یا اتصال نقطه صفر ستاره ترانس توسط سلف پترزن (پیچک محدود کننده جریان زمین)

  زمین کردن بار: باید نقطه صفریااصولاً هرنقطه از شبکه که پتانسیل نسبت به زمین دارد توسط یک فیوز فشارقوی (الکترود جرقه گیر) به زمین وصل می شود. ولتاژهای کمکی : 1 ولتاژکمکی (DC 110): این ولتاژ درپستها یکی از پر اهمیت ترین ولتاژهای مورد نیاز تجهیزات است . کلیه فرامین قطع و وصل بریکر وتغذیه اکثر رله های موجود در هر پست ازهمین منبع تامین می شود . این ولتاژ توسط یک دستگاه شارژر سه فاز و یک مجموعه 10 ستی باطری12 ولتی به آمپراژ 165 آمپر ساعت , یک تغذیه حفاظتی مطمئن را به وجود میآورد. ولتاژ 110 ولتی مستقیم وارد تابلوی توضیع DC به مشخصه (+SB) شده واز آنجا جهت مصارف گوناگون از جمله کلیه فرامین قطع و وصل, تغذیه موتور شارژ فنر بریکرهای KV 63 , تغذیه سیستم اضطراری روشنایی توضیع می شود ضمناً هر خط تغذیه مجهز به فیوزهای مجزامی باشد . 2 ولتاژکمکی (AC): ولتاژ کمکی متناوبV 380/220 , توسط ترانس های کمکی هریک به قدرت KVA 100تامین می گردد که سمت اولیه KV 20 توسط فیوز های10A/20KV حفاظت می شود . مراحل ورود ولتاژ کمکی به تابلوی توزیع به این ترتیب است که ولتاژ وارد باکس (AL – T– QS – Q ) داخل محوطه می شود که خود باکس شامل کلید پاپیونی , فیوزهای کتابی و بریکر V400 می باشد . سپس توسط کابل وارد تابلوی توزیع +SA شده و از طریق کلیدهای پاپیونی که به طور مکانیکی با هم اینترلاک شده اند وارد باسبار توزیع می شود , ولتاژ متناوب V380/220 جهت تغذیه سیستم های روشنایی وگرمایی وموتورهای شارژ بریکرهای KV20,موتورتپ چنجرترانس و شارژها و ... استفاده می شود.

اندازه گیری : دستگاهای اندازه گیری روی تابلو کنترل برای قسمتهای مختلف شامل: فیدر ورودیKV63 شامل آمپرمتر با سلکتورسویچ ( تعیین بالانس بودن یا نبودن فازها ) , ولتمتر با سلکتورسویچ . فیدر ورودی KV20 شامل آمپرمتر با سلکتور , ولتمتر با سلکتور مگاوات متر و مگاوار متر . فیدر خروجی KV20 شامل آمپرمتر با سلکتورسویچ فازها . فیدرورودی KV20 درداخل فیدر خانه شامل آمپرمتربا سلکتورسویچ , ولتمتر با سلکتورسویچ . اینترلاکها : اینترلاکها به دو دسته الکتریکی و مکانیکی تقسیم می شوند و جهت جلوگیری از عملکردهای ناصحیح تعبیه شده اند . اینترلاکهای یک بی خط KV63 : اینترلاک الکتریکی بین سکسیونرزمین خط و ترانس ولتاژ تعبیه شده و تازمانیکه ترانس ولتاژ تحت ولتاژ شبکه باشد , اجازه بستن به سکسیونر زمین خط داده نمی شود . اینترلاک الکتریکی بین دو سکسیونر طرفین بریکر یک بی خط kv63 تا زمانیکه بریکر در حالت قطع قرار نگیرد اجازه باز یا بسته شدن به سکسیونرطرفین داده نمی شود .

اینترلاکهای یک KV63 ترانس فورماتور : اینترلاک الکتریکی بین بریکر KV63 وسکسیونر بی ترانس تا موقعی که بریکر در خالت قطع نباشد اجازه باز یا بسته شدن به سکسیونر داده نمی شود . اینترلاکهای یک KV20 ترانس فورماتور: اینترلاک مکانیکی بریکر کشویی ورودی KV20 تاهنگامی که بریکر در حالت وصل باشد , پین انترلاک که در قسمت زیر بریکربین دو چرخ عقب بریکر کشویی قرار دارد , اجازهداخل یا خارج شدن از فیدر را نمی دهد . هنگامی که بریکردر مدار وصل است پین مربوطه پشت نبشی که در قسمت کف فیدر پیچ است قراردارد واجازه خارج شدن بریکررانمی دهد . اینترلاک الکتریکی بین سکسیونر ارت سرکابل ورودی KV20 از ترانسفورماتور و بریکرهای KV20 و KV63همان ترانس به این ترتیب است که تا موقعی که دو بریکر یاد شده درحالت قطع نباشد , اجازه بستن به سکسیونر زمین سرکابل KV20 داده نمی شود . ضمناً تازمانیکه سرکابل ورودی KV20 زمین باشد بریکرهای KV20 و KV63 فرمان وصل قبول نمی کند .

انترلاک باس شکن KV63: اینترلاک الکتریکی بین چهار بریکر 63 کیلو ولت قطع نباشند , اجازه بستن ویا باز کردن سکسیونر باس سکشن داده نمیشود . همچنین در صورتی که هرچهار بریکر 63 کیلو ولت قطع باشد , اجازه باز و بسته شدن به سکسیونر باس شکن داده میشود . اینترلاک سکسیونر زمین باسبار 20 کیلو ولت : در صورتی به سکسیونر زمین باسبار 20 کیلو ولت اجازه بسته شدن داده می شود که کلیه بریکرها همان باس (خروجی ها ,ورودی ها و باس کوپلر ) قطع باشند و سوکت بریکرهای انها نیز وصل باشد. اینترلاک کلیدهای 400 ولت AC : اینترلاک الکتریکی بین دو بریکر 400 ولت ترانسهای کمکی: بدین ترتیب که همیشه فقط یک بریکر میتواند در حالت وصل باشد. اینترلاک مکانیکی بین دو کلید پاپیونی روی تابو توزیع SA + طوری است که فقط یک کلید حالت وصل باشد.

حفاظت: یک سیستم حفاظتی کامل شامل : -1 ترانسهای جریان و ولتاژ -2 رله های حفاظتی (تصمیم گیرنده وصدور فرمان( -3 کلید های قدرت حفاظت های یک پست 63 کیلو ولت ASEA شامل:

1 حفاظت های خط 63 کیلو ولت : دیستانس بعنوان حفاظت اصلی و اورکارنت پشتیبان 2 حفاظت های یک 63 کیلو ولت ترانس : اورکانت و REF )حفاظت های خارجی ( 3 حفاظت های یک 20 کیلوولت ورودی ترانس : دایر کشنال اورکانت – ارت فالت – REF و اندرولتاژ 4 حفاظت های داخلی ترانس قدرت : رله بوخلس – شاخص سطح روغن – شاخص حرارت روغن – شاخص حرارت سیم پیچ – دریچه تنفسی – فشار زیاد داخل تپ چنجر که ناشی از ازدیاد گازها در اثر اتصالی بوجود میایند. 5 حفاظت های یک 20کیلوولت خروجی: اورکانت – ارت فالت 6 حفاظت باس کوپلر 20 کیلوولت:اورکانت-ارت فالت – دایرکشنال 7 حفاظت های ترانس کمکی: شاخص حرارت روغن ورله بوخهلتز 8 حفاظت های بریکر400 ولت AC : جریان زیاد رلهً حرارتی 9 رله سوپرویژن جهت کنترل و مراقبت مدارات قطع بریکرهای 63 ورودی و ترانس وهمچنین ورودی KV20 ترانس قدرت . رله های 63kv , 20kv REF در صورت به هم خوردن تعادل جریانی فازهای سیم پیچ واختلاف زاویهً 120 درجه بین فازها و در نتیجه جریان دار شدن نقطه صفر سیم پیچ , عملکرد رله REF را بدنبال خواهد داشت . عملکرد رلهً بوخهلتز: در صورت بروز اتصال در داخل ترانس و متصاعد شدن گاز و همچنین حرکت سریع روغن , منجر به عملکرد رلهً بوخهلتز خواهد شد, که با توجه به شدت اتصال مدارات آلارم وتریپ به ترتیب بسته می شوند . پیش از برق دارکردن باید حرارتهای سیم پیچ و روغن کنترل شود . سیستم آلارم: بطور کلی هدف از کاربرد سیستم آلارم و سیگنال در پستهای فشارقوی آشکارساختن خطاها ومعایب بوده و در صورتیکه بهره بردار هنگام کار و مانور دچارخطا شود سیستم آلارم بهره بردار را مطلع وکمک می کند تا سریع تر خطا و عیب مشخص و قسمت معیوب در صورت نیاز مجزا واقدامات لازم انجام گردد . خطا یا فالت با آلارم (بوق) شروع و همزمان سیگنال چشمکزن مربوطه در پانل آلارم ظاهر می گردد . وظیفه بهره بردار در این مواقع به این ترتیب است که , ابتدا بوق را با دکمه پوش باتون(ALARM,STOP) قطع می نماید سپس کلیه سیگنال های ظاهر شده را کامل یادداشت نموده , بعد از آن دکمه (ACCEPT) را جهت پذیرفتن یا ثابت نمودن سیگنال فشار می دهیم . اگر فالت گذرا باشد , که سیگنال ریست شده و در صورتیکه فالت پایدار باشد , سیگنال ثابت میگردد . مرحلهً بعدی پیگیری وبرسی جهت برطرف نمودن خطا می باشد . تشریح سیگنالهای پست kv63 : -1 آ لارم وسیگنالهای نمونه یک بی خط KV63 . -2 آلارم وسیگنالهای نمونه یک ترانسفورماتور 63/20 KV . - 3آلارم وسیگنالهای نمونه قسمت 20 KV . -4 آلارم وسیگنالهای نمونه یک ترانسفورماتور کمکی ویک ترانسفورماتورارتینگ . - 5 آلارم وسیگنالهای عمومی . مراحل مانور: -1 مراحل بی برق نمودن یک بی خط KV63 ونحوهً زمین : قطع بریکر خط , آرزمایش توسط سلکتور سویچ آمپرمتر , باز نمودن سکسیونرهای طرفین بریکر , آ زمایش خط توسط فازمتر , سلکتور ولتمتر خط , بستن سکسیونر زمین , نصب تابلوهای ایمنی روی تابلوی فرمان وکشیدن نوار حفاظتی در محدوده کار گروه . 2- مراحل بی برق نمودن یک خط KV 20 و نحوه زمین : قطع بریکر خط , آرزمایش توسط سلکتور سویچ آمپرمتر, بیرون آوردن بریکر کشویی از داخل فیدر, آزمایش سر کابل خط توسط فازمتر, بستن کابل ارت به قسمت زمین فیدروتخلیه فازها با استفاده ازفازوسط , نصب تابلو ایمنی وهشدار دهنده روی فیدر وتابلوی فرمان بغل کلید مربوطه . 3 مراحل بی برق نمودن یک ترانس قدرت : جابجایی تغذیه ولتاژ V400 کمکی در صورت نیاز . جابجایی تپ چنجرترانس ها کنترل مقدار بار ترانس ها و امکان مانور بدون خاموشی . قطع بریکر KV20 , قطع بریکر KV63 , خارج نمودن بریکر کشویی ورودی KV20 , بازنمودن سکسیونر KV63 ترانس یاد شده , قطع کلید پاپییونیV400 بیرونی, زمین نمودن سرکابلKV20 ازطریق اتصال زمین سرکابل ورودی,بستن کابل ارت سمتKV63ترانس قدرت و جدا نمودن قسمتهای برق دار از قسمتهای بی برق با علائم ایمنی