Document Type : Research Article
Authors
Babol University of Technology
Abstract
Keywords
طراحی پستهای فشار قوی و بهرهبرداری از آن بخش بزرگی از هزینههای شبکههای قدرت را شامل می‌شود. اما طراحی پستهای فشار قوی تنها با این دیدگاه نمیتواند پاسخگوی نیازهای متنوع نظیر شرایط وقوع خطا باشد. طراحی پستهای فشار قوی تنها با توجه به دیدگاه یاد شده به وقفههای متعدد و طولانی مدت در پخش توان منجر می‌شود که از دید مصرف کننده نامطلوب است. سطح جریان خطا که در تعیین ظرفیت قطع کلیدهای قدرت بسیار موثر است از جمله عواملی است که باید مورد توجه طراحان پستهای فشار قوی قرار گیرد. با توسعه شبکههای برق و احداث واحدهای تولیدی جدید در برابر افزایش تقاضا و همچنین، اتصال شبکههای مجاور برای بهبود شاخص‌های قابلیت اطمینان و کیفیت توان، سطح جریان خطا در فیدرهای پستهای فشار قوی افزایش خواهد یافت. با افزایش سطح جریان خطا و تجاوز آن از ظرفیت قابل قطع کلیدهای قدرت، تعویض کلیدهای قدرت امری ضروری خواهد بود. با افزایش ظرفیت قابل قطع کلیدهای قدرت هزینههای تعمیر و نگهداری آنها افزایش پیدا خواهدکرد. بنابراین، کاربرد روشهایی برای کاهش سطح جریان خطا در پستهای فشار قوی امری ضروری به نظر میرسد [1].
برای محدودسازی جریان خطا معمولاً از جداسازی مسیر شینها و ترانسفورماتورهای با امپدانس بالا استفاده می‌شود. در سالهای اخیر با سرمایهگذاری که توسط نهادهای دولتی و خصوصی در کشورهای مختلف در زمینه تکنولوژیهای محدود کننده جریان خطا (FCL) انجام شده است، پیشرفتهای زیادی در این زمینه حاصل شده است که نتایج آن را میتوان در تعداد در خور توجه مقالات و نشریات به چاپ رسیده مشاهده کرد [2-5]. محدود کنندههای جریان خطا تجهیزاتی با امپدانس متغیر هستند که در شرایط عادی شبکه امپدانسی از خود نشان نمیدهند ولی در شرایط خطا امپدانس قابل ملاحظهای از خود نشان میدهند [5]. امروزه تکنولوژیهای مختلفی از محدود کنندههای جریان خطا ارایه شده است که از مهمترین آنها میتوان به محدود کنندههای جریان خطای ابررسانا [6]، نیمه هادی [7] و مغناطیسی [8] اشاره کرد.
در [9]، قابلیت اطمینان محدود کننده جریان خطا به عنوان یک تجهیز و با مطالعه ساختار درونی آن بررسی شده است. در [10]، انواع نرخ خرابی محدود کننده جریان خطا مطالعه شده است. مطالعات قابلیت اطمینان آرایشهای مختلف پست فشار قوی در حضور محدود کننده جریان خطا در [11] بررسی شده است؛ اما، اشارهای به اثر مکان محدود کننده بر شاخص‌های قابلیت اطمینان نشده است. جایابی محدود کننده جریان خطا در شبکه توزیع با توجه به سطح محدودسازی جریان خطا و بدون در نظر گرفتن شاخص‌های قابلیت اطمینان در [12] بررسی شده است.
هدف از این مقاله، ارایه روشی برای جایابی بهینه محدود کننده جریان خطا در پستهای فشار قوی است. برای این امر از معیارهایی نظیر سطح محدودسازی جریان خطا و شاخص‌های قابلیت اطمینان استفاده شده است. همچنین، از روش تصمیمگیری فازی، که روشی مناسب برای حل مسائل با معیارهایی با ماهیت متفاوت است، برای تعیین مکان بهینه محدود کننده جریان خطا در پست فشار قوی مورد مطالعه، استفاده شده است.
به لحاظ شینهبندی، آرایشهای مختلفی از پستهای فشار قوی وجود دارد. تفاوت آرایشهای موجود به لحاظ دو شاخص اساسی قابلیت اطمینان و هزینه سرمایه گذاری است. برخی آرایشها از قبیل پستهای یک و نیم کلیدی و دو کلیدی دارای قابلیت اطمینان بالاترند ولی هزینه احداث بالایی دارند. از این آرایشها معمولاً برای پستهای با اهمیت بالا که وقفه در تحویل توان حتی برای مدت کوتاه از دید مصرف کننده نامطلوب است استفاده می‌شود. در مقابل آرایشهای ساده دارای قابلیت اطمینان کمتر و هزینه احداث پایینتری است و برای پستهایی که قطع تحویل توان در مواقع اضطراری برای آنها قابل تحمل است استفاده می‌شود.
افزایش سطح جریان اتصال کوتاه، می‌تواند ضمن ایجاد تنش حرارتی شدید و بیش از حد تحمل تجهیزات و هادیهای الکتریکی، تخریب آنها را به همراه داشته باشد. افزون بر این، جریان اتصال کوتاه می‌تواند تنشهای مکانیکی شدیدی را نیز بر سیستم عایقی تجهیزات فشار قوی (عایقهای جامد) اعمال کند. اگرچه ممکن است تنشهای مکانیکی ناشی از اتصال کوتاه، موجب تخریب آنی عایقهای تجهیزات فشار قوی نشود؛ اما، به تدریج و در طول مدت بهرهبرداری می‌تواند ضمن پیری عایق تجهیزات، تخریب و خروج آنها را از شبکه میسر سازد. بنابراین، نصب محدودکننده جریان خطا در پستهای فشار قوی می‌تواند ضمن کمک به کلیدهای قدرت، برای رفع سریع و مطمئن خطا، محافظت تجهیزات را نیز منجر شود.
الگوی ارایه شده در این مقاله برای جایابی بهینه محدود کننده جریان خطا در پستهای فشار قوی با آرایشهای مختلف و با ملاحظه سطح جریان خطا قابل اجراست. در این مقاله، الگوی پیشنهادی برای نمونه بر روی آرایش پست یک و نیم کلیدی که در شکل (1) نشان داده شده مورد بررسی قرار گرفته است. به لحاظ حفظ یکپارچگی، انعطافپذیری در تحویل توان و ماهیت یک و نیم کلیدی پستهای فشار قوی، فیدرهای ورودی، خروجی و محل جداسازی مسیر شینها، به عنوان مکان نصب محدود کننده جریان خطا در نظر گرفته شده است که در شکل (1) نشان داده شده است.
شکل (1): پست فشار قوی یک و نیم کلیدی مورد مطالعه
سطح محدودسازی با توجه به امپدانس محدود کننده جریان خطا و مکان نصب آن متفاوت خواهد بود. به همین علت از سطح جریان خطا به عنوان یک عامل برای تعیین مکان مناسب محدود کننده جریان خطا در پست فشار قوی مورد مطالعه، استفاده شده است. اما پس از محدودسازی جریان خطا تغییر دیگری هم در پستهای فشار قوی ایجاد می‌شود. محدود کننده جریان خطا به عنوان عنصری که به شکل سری در پستهای فشار قوی قرار خواهد گرفت شاخص‌های قابلیت اطمینان نقاط بار نظیر میانگین نرخ خرابی (λ) و عدم دسترس پذیری سالانه (u) را می‌تواند با تغییر نامطلوب مواجه کند. بنابراین در این مقاله، از معیارهای یاد شده برای تعیین مکان مناسب نصب محدود کننده جریان خطا استفاده خواهد شد.
در این مقاله، از جریان خطا به عنوان یکی از معیارها برای جایابی محدود کننده جریان خطا استفاده شده است. نصب محدود کننده جریان خطا در مکانهای مختلف می‌تواند با هدف بهبود عملکرد کلیدهای قدرت و یا محافظت تجهیزات در مقابل جریان اتصال کوتاه انجام گیرد. حضور محدود کننده جریان خطا در مکانهای مختلف به لحاظ محدودسازی جریان خطای مجموع و جریان خطای عبوری از تجهیزات مورد نظر جهت حفاظت متفاوت خواهد بود. از رابطه (1) میتوان به عنوان تابع هدف برای تحلیل جریانی پست فشار قوی مورد مطالعه در حضور محدود کننده جریان خطا استفاده کرد.
|
(1) |
محدودسازی جریان خطا در پستهای فشار قوی می‌تواند تاثیر ناخواستهای بر روی شاخص‌های قابلیت اطمینان نقاط بار داشته باشد. هدف از این قسمت تعیین مکان مناسب برای محدود کننده جریان خطا با کمترین تغییرات در شاخص‌های قابلیت اطمینان است. برای این امر، ابتدا باید شاخص‌های قابلیت اطمینان نقاط بار برای حالات بهرهبرداری مختلف محاسبه شوند. برای محاسبه شاخص‌های قابلیت اطمینان از روش کوچکترین مجموعه‌های انقطاع غیر تکراری استفاده شده است. جزئیات مربوط به نحوه محاسبه شاخص‌های قابلیت اطمینان با این روش برای پستهای فشار قوی در [11 و 13] به طور مفصل بیان شده است.
برای حالتی که وقوع خطا در تجهیزی به تنهایی باعث وقفه در تحویل توان شود از نرخ خرابی (λ) و زمان تعمیر (r) همان تجهیز برای تعیین زمان دسترس ناپذیری نقطه بار استفاده خواهد شد که با رابطه (2) بیان می‌شود. همچنین، برای حالتی که وقوع خطای همزمان دو تجهیز باعث وقفه در تحویل توان شود از نرخ خرابی و زمان تعمیر معادل که با رابطههای (3) و (4) محاسبه خواهند شد، استفاده می‌شود و محاسبه زمان دسترسناپذیری همانند رابطه (2) برای λ و r معادل محاسبه خواهد شد. از وقوع خطای همزمان بیش از دو تجهیز به علت احتمال وقوع پایین صرفه نظر شده است.
|
(2) |
|
|
(3) |
|
|
(4) |
در نهایت، نرخ خرابی متوسط () و زمان دسترس نبودن () مجموع نقاط بار با توجه به کل حالت‌های وقوع خطا می‌تواند با استفاده از رابطههای (5) و (6) محاسبه شود. در این رابطهها FM و l به ترتیب بیانگر تعداد حالات وقوع خطا برای هر نقطه بار و شماره نقطه بار هستند.
|
(5) |
|
(6) |
معیارهایی که در این مقاله، برای جایابی محدود کننده جریان خطا در پست فشار قوی مورد مطالعه، در نظر گرفته شده است به ترتیب جریان خطا، متوسط نرخ خرابی و دسترسناپذیری سالانه نقطه بار است که به لحاظ ماهیت با یکدیگر متفاوت هستند. بنابراین، به طور مستقیم قابل سنجش و مقایسه با یکدیگر نخواهند بود. تصمیمگیری به روش فازی برای حل مسائل با معیارهای چند گانه و با ماهیت متفاوت مناسب است [14]. شکل (2) شماتیک ساده این مدل تصمیمگیری را نشان میدهد و رابطه ریاضی آن رابطه (7) است.
شکل (2): نمای مدل ریاضی ارایه شده برای تصمیمگیری فازی
در این روش، با توجه به تعداد معیارهای مورد نظر برای تعیین مکان بهینه محدود کننده جریان خطا، چندین تابع وجود خواهد داشت. تصمیمگیری به روش فازی بر این اصل استوار است که هر یک از معیارها از ماهیت اصلی خود خارج شده و مقداری بین صفر و 1 به عنوان درجه عضویت به آن میگیرد که با نمایش داده می‌شود. حد مطلوب معیار مورد نظر بین مکانهای مختلف است و درجه عضویت آن در حالت فازی 1 خواهد بود. به همین ترتیب حد نامطلوب معیار مورد نظر بین مکانهای مختلف است و درجه عضویت آن در حالت فازی صفر خواهد بود. همچنین مکانهایی که از نظر معیار مورد نظر بین حد مطلوب و حد نامطلوب قرار خواهند گرفت مقداری بین صفر و 1 را با توجه به رابطه (7) به خود اختصاص خواهند داد.
|
(7) |
بعد از تغییر ماهیت مقادیر معیارهای مختلف به اعداد فازی میتوان آنها را با یکدیگر سنجید و مناسبترین مکان را برای محدود کننده جریان خطا انتخاب کرد. در این مقاله، از روش max) (min برای روش تصمیمگیری فازی استفاده شده که رابطههای آن در (8) و (9) بیان شده است.
|
(8) |
||
|
(9) |
||
در این روش، ابتدا برای هر یک از مکانهای مورد نظر برای نصب محدود کننده جریان خطا مقدار کمینه از بین معیارهای مورد نظر () در حالت فازی انتخاب خواهد شد. سپس، از بین مقادیر کمینه انتخاب شده، مکانی که مقدار بیشینه به آن تعلق دارد () بهترین مکان برای نصب محدود کننده جریان خطا در پست فشار قوی مورد نظر خواهد بود.
مکانهای مورد نظر برای تخصیص محدود کننده جریان خطا در پست فشار قوی مورد مطالعه در جدول (1) ارایه شده است.
جدول (1): مکانهای مورد نظر برای نصب محدود کننده جریان خطا در پست فشار قوی
|
شماره حالت |
مکان محدود کننده جریان خطا در پست فشار قوی |
|
0 |
بدون محدود کننده جریان خطا |
|
1 |
محدود کننده جریان خطا در فیدرهای ورودی |
|
2 |
محدود کننده جریان خطا در فیدرهای خروجی |
|
3 |
محدود کننده جریان خطا در محل جداسازی مسیر شینها |
شیبهسازی پست فشار قوی مورد مطالعه به علت تحلیل جریان خطا در محیط نرم افزار DIgSILENT و با فرض وقوع خطای سه فاز به زمین، انجام شده است. برای محاسبات مربوطه از دادههای خطوط انتقال در مرجع [15] استفاده شده است. سهم جریان اتصال کوتاه هر یک از فیدرهای ورودی و خروجی متصل به پست فشار قوی در ضمیمه آمده است. شایان ذکر است برای بررسی عملکرد الگوریتم ارایه شده، محدود کننده جریان خطا در شبیهسازیها با راکتانس نوعی 20 اهمی مدل شده است. قابل توجه است اثر اندازه راکتانس محدودسازی در جایابی محدود کننده جریان خطا در قسمت 4-3 این مقاله بررسی شده است.
همانطور که از نتایج شبیهسازی در جدول (2) مشخص است حضور محدود کننده جریان خطا در شاخه‌های ورودی تأثیر محسوسی در کاهش جریان خطای کل پست فشار قوی نخواهد داشت ولی در حفاظت ترانسفورماتورهای قدرت مؤثر است. همچنین، حضور محدود کننده جریان خطا در شاخه‌های خروجی در حفاظت ترانسفورماتورهای قدرت نقشی نخواهد داشت.
جدول (2): نتایج تحلیل جریان خطا توجه به مکان محدود کننده جریان خطا
|
شماره حالت |
|||
|
0 |
38/54 |
052/5 |
052/5 |
|
1 |
51/51 |
61/3 |
61/3 |
|
2 |
02/46 |
052/5 |
052/5 |
|
3 |
32/40 |
052/5 |
44/2 |
نصب محدود کننده جریان خطا در محل جداسازی مسیر شینها می‌تواند تاثیر مطلوبی در کاهش جریان خطای پست فشار قوی مورد مطالعه داشته باشد. ولی در مورد حفاظت از ترانسفورماتورهای قدرت در مقابل جریان خطا تأثیرگذاری کمتری نسبت به نصب محدود کننده جریان خطا در شاخه‌های ورودی خواهد داشت. برای مثال اگر پست مورد مطالعه به دو بخش چپ و راست تقسیم شود و محدود کننده جریان خطا در محل جداسازی مسیر شینها قرار داشته باشد با وقوع خطای اتصال کوتاه در بخش راست پست، محدود کننده جریان خطا تأثیری در جریان اتصال کوتاه عبوری از شاخه ترانسفورماتور سمت راست نخواهد داشت و برعکس.
برای تعیین مکان محدود کننده جریان خطا با استفاده از تحلیل جریانی سه حالت درنظر گرفته شده است. در حالت اول حساسیت محدودسازی جریان خطا برای عملکرد مطلوب تجهیزات حفاظتی نظیر کلیدهای قدرت و حفاظت ترانسفورماتورها برابر است. در حالت دوم عملکرد مناسب کلیدهای قدرت مطلوب طراح شبکه است. در حالت سوم حفاظت ترانسفورماتورها بعد از وقوع خطای اتصال کوتاه مطلوب طراح شبکه است. نتایج این تحلیل در جدول (3) ارایه شده است.
جدول (3): محاسبه (FCS) برای ضرایب حساسیت مختلف محدودسازی جریان خطا
|
شماره حالت |
5/0=α 5/0=β |
9/0=α 1/0=β |
1/0=α 9/0=β |
|
0 |
24/32 |
95/49 |
53/14 |
|
1 |
36/29 |
08/47 |
65/11 |
|
2 |
06/28 |
43/42 |
69/13 |
|
3 |
91/23 |
03/37 |
77/10 |
برای مشاهده عملکرد محدود کنندههای جریان خطا در پستهای فشار قوی که با مشکل جریان اتصال کوتاه مواجهاند مطالعه شاخص‌های قابلیت اطمینان با توجه به طرح استاندارد حفاظتی ضروری به نظر میرسد. در این بررسی دو حالت بهرهبرداری از پست فشار قوی مورد مطالعه برای تحلیل شاخص‌های قابلیت اطمینان در حضور محدود کننده جریان خطا در نقاط مختلف فرض شده است.
در حالت اول هر یک از ترانسفورماتورها به تنهایی قادر به تغذیه تمام نقاط بار خواهند بود. در حالت دوم بعد از خروج هر یک از ترانسفورماتورها از مدار یکی از نقاط بار هم از مدار خارج خواهد شد و دو نقطه بار باقی مانده از ترانسفورماتور سمت دیگر تغذیه خواهند شد.
محاسبات مربوط به تحلیل شاخص‌های قابلیت اطمینان برای مکانهای مورد نظر، برای نصب محدود کننده جریان خطا با استفاده از رابطههای (2) تا (6) و دادههای مربوط به نرخ خرابی و زمان تعمیر تجهیزات که در ضمیمه آمده است [16]، انجام شده و در جدولهای (4) و (5) ارایه شده است.
جدول (4): متوسط نرخ خرابی و دسترس ناپذیری سالانه در شرایط بهرهبرداری حالت اول
|
شماره حالت |
(f/yr) |
(hr/yr) |
|
0 |
362406/0 |
950496/3 |
|
1 |
36273/0 |
950796/3 |
|
2 |
396406/0 |
301984/6 |
|
3 |
371406/0 |
959496/3 |
جدول (5): متوسط نرخ خرابی و دسترس ناپذیری سالانه در شرایط بهرهبرداری حالت دوم
|
شماره حالت |
(f/yr) |
(hr/yr) |
|
0 |
392404/0 |
700464/4 |
|
1 |
42662/0 |
550664/5 |
|
2 |
429404/0 |
054925/7 |
|
3 |
401404/0 |
649464/4 |
با توجه به اینکه معیارهای مورد نظر برای تعیین مکان محدود کننده جریان خطا در پست فشار قوی مورد مطالعه از یک جنس نیستند، در این قسمت با استفاده از مدل تصمیمگیری فازی ارایه شده مقادیر معادل معیارهای مورد نظر در محیط فازی محاسبه شده و در جدولهای (6) تا (8) ارایه شده است.
جدول (6): مقادیر معادل فازی FCS برای مطالعات تحلیل جریانی
|
شماره حالت |
5/0=α 5/0=β |
9/0=α 1/0=β |
1/0=α 9/0=β |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
345/0 |
222/0 |
767/0 |
|
2 |
500/0 |
582/0 |
222/0 |
|
3 |
1 |
1 |
1 |
جدول (7): مقادیر مربوط شاخص‌های قابلیت اطمینان در محیط فازی برای بهرهبرداری حالت اول
|
شماره حالت |
(f/yr) |
(hr/yr) |
|
0 |
1 |
1 |
|
1 |
990/0 |
999/0 |
|
2 |
0 |
0 |
|
3 |
735/0 |
996/0 |
جدول (8): مقادیر مربوط شاخص‌های قابلیت اطمینان در محیط فازی برای بهرهبرداری حالت دوم
|
شماره حالت |
(f/yr) |
(hr/yr) |
|
0 |
1 |
1 |
|
1 |
075/0 |
638/0 |
|
2 |
0 |
0 |
|
3 |
7567/0 |
996/0 |
با توجه به اینکه برای تحلیل جریانی محدود کننده جریان خطا سه حالت و برای تحلیل شاخص‌های قابلیت اطمینان دو حالت در نظر گرفته شده است، در نهایت 6 حالت برای تعیین مکان بهینه محدود کننده جریان خطا وجود خواهد داشت.
حالت اول: در این حالت حساسیت محدودسازی جریان خطا برای عملکرد مطلوب کلیدهای قدرت و حفاظت ترانسفورماتورها از نظر طراح شبکه برابر است. همچنین، برای محاسبه شاخص‌های قابلیت اطمینان فرض شده است که هر یک از ترانسفورماتورها به تنهایی قادر به تغذیه تمام نقاط بار خواهند بود.
جدول (9): مقادیر معادل فازی معیارهای مورد نظر در حالت اول
|
شماره حالت |
|||
|
0 |
0 |
1 |
1 |
|
1 |
345/0 |
990/0 |
999/0 |
|
2 |
500/0 |
0 |
0 |
|
3 |
1 |
735/0 |
996/0 |
در این صورت با توجه به روش پیشنهادی برای تعیین مکان بهینه محدود کننده جریان خطا، مقادیر (0، 345/0، 0، 735/0) از جدول (9) به عنوان مقادیر کمینه برای مکانهای مختلف انتخاب خواهند شد. از بین این مقادیر انتخاب شده، مقدار بیشینه 735/0 است که مربوط به نصب محدود کننده در محل جداسازی شینهاست.
حالت دوم: در این حالت حساسیت محدودسازی جریان خطا برای عملکرد مطلوب کلیدهای قدرت و حفاظت ترانسفورماتورها از نظر طراح شبکه برابر است و برای محاسبه شاخص‌های قابلیت اطمینان فرض شده است که با خروج هر یک از ترانسفورماتورها یکی از نقاط بار هم از تغذیه خارج خواهد شد.
جدول (10): مقادیر معادل فازی معیارهای مورد نظر در حالت دوم
|
شماره حالت |
|||
|
0 |
0 |
1 |
1 |
|
1 |
345/0 |
075/0 |
638/0 |
|
2 |
500/0 |
0 |
0 |
|
3 |
1 |
7567/0 |
996/0 |
در این حالت مقادیر (0، 075/0، 0، 7567/0) از جدول (10) به عنوان مقادیر کمینه برای مکانهای مختلف انتخاب خواهند شد. از بین این مقادیر انتخاب شده، مقدار بیشینه 7567/0 است که مربوط به نصب محدود کننده در محل جداسازی شینهاست.
حالت سوم: در این حالت محدودسازی جریان خطا برای عملکرد مطلوب کلیدهای قدرت به حفاظت از ترانسفورماتورها توسط طراح شبکه ترجیح داده شده است و برای محاسبه شاخص‌های قابلیت اطمینان فرض شده است که هر یک از ترانسفورماتورها به تنهایی قادر به تغذیه تمام نقاط بار خواهند بود.
در این حالت مقادیر (0، 222/0، 0، 735/0) از جدول (11) به عنوان مقادیر کمینه برای مکانهای مختلف انتخاب خواهند شد. از بین این مقادیر انتخاب شده، مقدار بیشینه 735/0 است که مربوط به نصب محدود کننده در محل جداسازی شینهاست.
جدول (11): مقادیر معادل فازی معیارهای مورد نظر در حالت سوم
|
شماره حالت |
|||
|
0 |
0 |
1 |
1 |
|
1 |
222/0 |
990/0 |
999/0 |
|
2 |
582/0 |
0 |
0 |
|
3 |
1 |
735/0 |
996/0 |
حالت چهارم: در این حالت محدودسازی جریان خطا برای عملکرد مطلوب کلیدهای قدرت به حفاظت از ترانسفورماتورها توسط طراح شبکه ترجیح داده شده است و برای محاسبه شاخص‌های قابلیت اطمینان فرض شده است که با خروج هر یک از ترانسفورماتورها یکی از نقاط بار هم از تغذیه خارج خواهد شد.
در این حالت مقادیر (0، 075/0، 0، 7567/0) از جدول (12) به عنوان مقادیر کمینه برای مکانهای مختلف انتخاب خواهند شد. از بین این مقادیر انتخاب شده، مقدار بیشینه 7567/0 است که مربوط به نصب محدود کننده در محل جداسازی شینهاست.
جدول (12): مقادیر معادل فازی معیارهای مورد نظر در حالت چهارم
|
شماره حالت |
|||
|
0 |
0 |
1 |
1 |
|
1 |
222/0 |
075/0 |
638/0 |
|
2 |
582/0 |
0 |
0 |
|
3 |
1 |
7567/0 |
996/0 |
حالت پنجم: در این حالت حفاظت ترانسفورماتورها در مقابل جریان اتصال کوتاه مورد نظر طراح است و برای محاسبه شاخص‌های قابلیت اطمینان فرض شده است که هر یک از ترانسفورماتورها به تنهایی قادر به تغذیه تمام نقاط بار خواهند بود.
جدول (13): مقادیر معادل فازی معیارهای مورد نظر در حالت پنجم
|
شماره حالت |
|||
|
0 |
0 |
1 |
1 |
|
1 |
767/0 |
990/0 |
999/0 |
|
2 |
222/0 |
0 |
0 |
|
3 |
1 |
735/0 |
996/0 |
در این حالت مقادیر (0، 767/0، 0، 735/0) از جدول (13) به عنوان مقادیر کمینه برای مکانهای مختلف انتخاب خواهند شد. از بین این مقادیر انتخاب شده، مقدار بیشینه 767/0 است که مربوط به نصب محدود کننده در شاخه‌های ورودی است.
حالت ششم: در این حالت حفاظت ترانسفورماتورها در مقابل جریان اتصال کوتاه مورد نظر طراح است و برای محاسبه شاخص‌های قابلیت اطمینان فرض شده است که با خروج هر یک از ترانسفورماتورها یکی از نقاط بار هم از تغذیه خارج خواهد شد.
در این حالت مقادیر (0، 075/0، 0، 7567/0) از جدول (14) به عنوان مقادیر کمینه برای مکانهای مختلف انتخاب خواهند شد. از بین این مقادیر انتخاب شده، مقدار بیشینه 7567/0 است که مربوط به نصب محدود کننده در محل جداسازی مسیر شینهاست.
جدول (14): مقادیر معادل فازی معیارهای مورد نظر در حالت ششم
|
شماره حالت |
|||
|
0 |
0 |
1 |
1 |
|
1 |
767/0 |
075/0 |
638/0 |
|
2 |
222/0 |
0 |
0 |
|
3 |
1 |
7567/0 |
996/0 |
در این قسمت، تاثیر اندازه راکتانس محدودسازی در انتخاب مکان محدود کننده جریان خطا بررسی شده است. نتایج تحلیل حساسیت جریانی برای راکتانس محدودسازی مختلف در جدول (15) ارایه شده است.
جدول (15): محاسبه FCS برای تحلیل جریانی برای راکتانس‌های مختلف محدود سازی
|
مکان نصب FCL |
امپدانس FCL |
5/0=α 5/0=β |
9/0=α 1/0=β |
1/0=α 9/0=β |
|
0 |
0 اهم |
24/32 |
95/49 |
53/14 |
|
1 |
5 اهم |
32/31 |
04/49 |
61/13 |
|
10 اهم |
24/30 |
93/47 |
87/12 |
|
|
20 اهم |
36/29 |
08/47 |
65/11 |
|
|
40 اهم |
77/27 |
48/45 |
06/10 |
|
|
2 |
5 اهم |
70/30 |
17/47 |
22/14 |
|
10 اهم |
58/29 |
16/45 |
99/13 |
|
|
20 اهم |
06/28 |
43/42 |
69/13 |
|
|
40 اهم |
41/26 |
45/39 |
35/13 |
|
|
3 |
5 اهم |
97/26 |
32/41 |
62/12 |
|
10 اهم |
31/26 |
69/40 |
93/11 |
|
|
20 اهم |
91/23 |
03/37 |
77/10 |
|
|
40 اهم |
25/21 |
92/32 |
58/9 |
جدول (16): مقادیر معادل فازی FCS برای تحلیل جریانی برای راکتانس‌های مختلف محدود سازی
|
مکان نصب FCL |
امپدانس FCL |
5/0=α 5/0=β |
9/0=α 1/0=β |
1/0=α 9/0=β |
|
0 |
0 اهم |
0 |
0 |
0 |
|
1 |
5 اهم |
174/0 |
106/0 |
483/0 |
|
10 اهم |
337/0 |
218/0 |
670/0 |
|
|
20 اهم |
345/0 |
222/0 |
767/0 |
|
|
40 اهم |
407/0 |
263/0 |
904/0 |
|
|
2 |
5 اهم |
293/0 |
322/0 |
167/0 |
|
10 اهم |
449/0 |
518/0 |
205/0 |
|
|
20 اهم |
500/0 |
582/0 |
222/0 |
|
|
40 اهم |
531/0 |
617/0 |
236/0 |
|
|
3 |
5 اهم |
1 |
1 |
1 |
|
10 اهم |
1 |
1 |
1 |
|
|
20 اهم |
1 |
1 |
1 |
|
|
40 اهم |
1 |
1 |
1 |
مقادیر معادل فازی تحلیل حساسیت نسبت به اندازه راکتانس محدودسازی در جدول (16) ارایه شده است. نتایج جایابی محدود کننده جریان خطا با استفاده از الگوی ارایه شده، نشان میدهد که راکتانس محدودسازی، در تعیین مکان نصب محدود کننده جریان خطا مؤثر است. با توجه به جدول (17)، به ازای راکتانس محدودسازی 5 و 10 اهم در همه حالتها محل جداسازی مسیر شینها، بهترین مکان برای نصب محدود کننده جریان خطاست، اما برای راکتانس محدودسازی 20 و 40 اهم در حالت پنجم بهرهبرداری، فیدرهای ورودی مناسبترین مکان برای نصب محدود کننده جریان خطا خواهند بود.
جدول (17): مکان نصب محدود کننده جریان خطا برای شرایط بهرهبرداری و راکتانس محدود کننده مختلف
|
امپدانس FCL |
حالت اول |
حالت دوم |
حالت سوم |
حالت چهارم |
حالت پنجم |
حالت ششم |
|
5 اهم |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
|
10 اهم |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
|
20 اهم |
3 |
3 |
3 |
3 |
1 |
3 |
|
40 اهم |
3 |
3 |
3 |
3 |
1 |
3 |
ضمایم
سطح جریان اتصال کوتاه هر یک از فیدرهای ورودی و خروجی برحسب (kA)
|
فیدرهای ورودی |
T1 |
T2 |
||||
|
052/5 |
052/5 |
|||||
|
فیدرهای خروجی |
L1 |
L2 |
L3 |
L4 |
L5 |
L6 |
|
78/5 |
67/9 |
64/6 |
78/5 |
64/6 |
67/9 |
|
داده‌ها و اطلاعات مربوط به محاسبات شاخص‌های قابلیت اطمینان
|
نام تجهیز |
|||||
|
خط انتقال |
046/0 |
- |
- |
14 |
1 |
|
ترانسفورماتور |
015/0 |
- |
- |
25 |
1 |
|
کلید قدرت |
005/0 |
002/0 |
1/0 |
10 |
1 |
|
باس بار |
001/0 |
- |
- |
8 |
1 |
|
محدود کننده جریان خطا |
015/0 |
002/0 |
1/0 |
25 |
1 |
[1]تاریخ ارسال مقاله : 16/12/1392
تاریخ پذیرش مقاله : 28/05/1393
نام نویسنده مسئول : حسین یوسفی گل افشانی
نشانی نویسنده مسئول : ایران – بابل– دانشگاه صنعتی بابل – دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
)