تاثیر پدیده جرقه برگشتی در خطوط انتقال بر عملکرد رله دیستانس : پایان نامه ارشد برق

پایان نامه ای که به شما همراهان صمیمی فروشگاه دیجی لود معرفی میگردد از سری پایان نامه های جدید رشته برق و با عنوان تاثیر پدیده جرقه برگشتی در خطوط انتقال بر عملکرد رله دیستانس در 120صفحه با فرمت Word (قابل ویرایش) در مقطع کارشناسی ارشد تهیه و نگارش شده است. امیدواریم مورد توجه کاربران سایت و دانشجویان عزیز مقاطع تحصیلات تکمیلی رشته های جذاب مهندسی برق قرار گیرد.

چکیده تحقیق تاثیر پدیده جرقه برگشتی در خطوط انتقال بر عملکرد رله دیستانس :

در این پایان‌نامه، اثر پدیده قوس بازگشتی بر روی عملکرد رله‌ حفاظتی دیستانس مورد ارزیابی قرار‌گرفته ‌است. از آنجا که برخورد صاعقه به دکل یا سیم‌گارد در خطوط ‌انتقال می‌تواند باعث ایجاد قوس ‌بازگشتی بر روی زنجیر مقره‌ها گردد. لذا در ابتدا روش‌‌های مختلف مدل‌سازی پارامترها و تجهیزات خطوط انتقال شامل دکل، زنجیر مقره و منبع صاعقه و پدیده قوس بازگشتی(مدل قوس‌هاي اوليه و ثانويه) با استفاده از مراجع مهم موجود در اين زمينه مورد بررسی قرار می‌گیرند و برای هر کدام از این پارامترها چند مدل معرفی می‌شود. سپس تاثیر قوس بازگشتی بر روی عملکرد رله دیستانس مورد بررسی قرار می‌گیرد. در این راه مهمترین گام، شبیه‌سازی مراحل پياده‌سازي اين مدل‌ها در شبکه نمونه توسط نرم͏افزار EMTP-RV می‌باشد.

کلیدواژه- صاعقه، خطوط انتقال فشار قوی، قوس بازگشتی، رله حفاظتی دیستانس.

بیان مسئله وعلل بررسی

یکی از عوامل مهم در بروز قطعی‌های خودکار گذرای خطوط انتقال هوایی، برخورد صاعقه با تجهیزات خطوط می‌باشد. آمارهای استخراج شده از بررسی حوادث خطوط شبکه برق منطقه‌ای غرب نشان می‌دهد به طور متوسط بیش از70 درصد قطعی‌های خودکار خطوط در هر سال در اثر برخورد صاعقه و عمدتاً پدیده قوس بازگشتی رخ داده است. نمودار (شکل 1-1) سهم هر عامل در بروز قطعی‌های خودکار خطوط انتقال انرژی در هر سال را بطور متوسط نشان می‌دهد[1] و[2].

برخورد صاعقه به خطوط می‌تواند به دو صورت موجب اتصال کوتاه و قطع خودکار خطوط انتقال هوایی گردد:

E برخورد صاعقه به هادی‌های اصلی خط که موجب القاء پتانسیل در هادی‌ها گشته و در نقاط مختلف دکل به خصوص در زنجیر مقره‌ها، سبب ایجاد تخلیه از هادی به قسمت‌های زمین شده شود و به صورت اتصالی فاز به زمین، موجب بروز قطعی خودکار خط می‌شود. در خطوطی که  فاقد سیم محافظ بوده و یا سیم محافظ به طور کامل هادی‌های فاز را پوشش نمی‌دهند، این نوع از اتصالی‌ها بیشتر رخ می‌دهد.

E در خطوط انتقال، وقتي كه دكل يا سيم زمین هوایی توسط صاعقه مورد اصابت قرار گيرد، به واسطه عبور جريان صاعقه، يك اختلاف پتانسيلي بين دكل و هادي هاي فازها به وجود می‌آيد كه اگر اين اختلاف پتانسيل به ميزان كافي بزرگ باشد، جرقه‌اي از دكل به هادي فاز برقرار مي‌گردد كه به اين پديده اصطلاحا قوس بازگشتی می‌گويند

اهداف پایان نامه تاثیر پدیده جرقه برگشتی در خطوط انتقال بر عملکرد رله دیستانس :

تحقیق در زمینه عوامل ایجاد قوس بازگشتی در خطوط انتقال و تاثیر آن بر عملکرد رله دیستانس مورد ارزیابی قرار گرفته است. بدلیل گستردگی و اهمیت موضوع، این تحقیق می‌تواند شامل بخش‌های مختلفی باشد.

 اهداف این پایان‌نامه را می‌توان به طور کلی به دو دسته تقسیم کرد:

 مدل‌سازی دقیق خط انتقال، قوس بازگشتی و رله دیستانس

 به دلیل اینکه در عمل محاسبه خطای ناشی از پدیده قوس بازگشتی بر روی رله دیستانس در سیستم انتقال قدرت بسیار مشکل و تقریبا غیر ممکن است. مدل‌سازی دقیق هر یک از موارد ذکر شده از اهمیت زیادی برخوردار است. مدل‌های ریاضی به وسیله نرم افزار EMTP-RV شبیه‌سازی شده است.

بررسی و تحلیل اثر پدیده قوس بازگشتی بر عملکرد رله دیستانس

در این پایان‌نامه، تاثیرات ناشی از پدیده قوس بازگشتی، خط انتقال بر اساس پارامترهایی که در ادامه ذکر می‌گردد، بررسی و تحلیل می‌شود.

E خط انتقال.

E دکل.

E زنجیره مقره.

E صاعقه.

E قوس خطا.

E رله دیستانس.

فصل دوم هریک از موارد ذکر شده مورد مطالعه و بحث قرار گرفته است.

در فصل سوم به معرفی خط انتقال مورد مطالعه و اجزای مرتبط با آن و مدل‌های استفاده شده در شبیه‌سازی این اجزا پرداخته می‌شود. شبیه‌سازی‌های این فصل با استفاده از نرم افزار EMTP – RV  انجام شده است. فصل چهارم به تجزیه و تحلیل نتایج بدست آمده از شبیه‌سازی‌ها پرداخته می‌شود. در فصل پنجم نتایج به دست آمده و پیشنهادات ارائه شده‌اند.

فهرست مطالب تحقیق تاثیر پدیده جرقه برگشتی در خطوط انتقال بر عملکرد رله دیستانس :

فصل اول: مقدمه 2

1-1بیان مسئله وعلل بررسی  3

1-2 اهداف پایان نامه 4

1-2-1 مدل‌سازی دقیق خط انتقال، قوس بازگشتی و رله دیستانس   5

1-2-2 بررسی و تحلیل اثر پدیده قوس بازگشتی بر عملکرد رله دیستانس   5

فصل دوم: ارزیابی مدل خط انتقال هوایی، بررسی عملکرد رله دیستانس(مروری بر کارهای انجام شده) 6

2-1 مقدمه 7

2-2 اجزاء مدل خط انتقال هوایی  10

2-2-1 مدل خط انتقال  10

2-2-1-1 مدل‌های فرکانس ثابت   10

2-2-1-2 مدل‌های با پارامترهای وابسته به فرکانس و ماتریس انتقال ثابت   10

2-2-1-3 مدل‌های با پارامترها و ماتریس انتقال وابسته به فرکانس   10

2-2-1-4 مدل‌های با پارامترهای وابسته به فرکانس در حوزه فاز 10

2-2-2 مدل دکل خط انتقال  11

2-2-2-1 مدل چندساختاری  11

2-2-2-2 مدل ساده شده چند ساختاری  13

2-2-2-3 مدل ساده خط گسترده 13

2-2-3 مدل زنجیره مقره و مکانیسم شکست الکتریکی  14

2-2-3-1 مدل ولتاژ بحرانی  15

2-2-3-2 مدل روش پیشرویی لیدر 15

2-2-4 مدل موج صاعقه 17

2-3 قوس خطا 21

2-3-1 ضربه صاعقه به عنوان منبع قوس   21

2-3-2 مدل قوس خطا 23

2-4 حفاظت دیستانس   26

2-4-1 اساس عملکرد حفاظت ديستانس   28

2-4-2 مشخصه‌هاي حفاظت ديستانس   29

2-4-2-1 مشخصه مهو  30

2-4-2-2 مشخصه چندضلعی  31

2-4-3 تعاریف   33

2-4-3-1 زمان پاك شدن خطا 33

2-4-3-2 زمان عملكرد رله 33

2-4-3-3 زمان عملكرد رله‌هاي تريپ و كمكي  33

2-4-3-4 زمان بازشدن كليد قدرت   33

2-4-3-5 حفاظت اصلي  33

2-4-3-6 حفاظت پشتيبان  33

2-4-3-7 محدوده حفاظتي  33

2-4-3-8 قابليت اطمينان  33

2-4-3-9 حساسيت 34

2-4-3-10 قدرت تشخیص    34

2-4-4 تنظیمات حفاظت دیستانس   35

2-4-4-1 دیاگرام امپدانس (R-X) 37

2-4-4-2 اصل اندازه‌گیری امپدانس   38

2-4-5 بررسی خطای فاز به فاز 40

2-4-6 بررسی خطای فاز به زمین  42

2-4-7 مشکلات استفاده از رله دیستانس   48

فصل سوم : مدل‍سازی ریاضی جهت بررسی اثر قوس بازگشتی بر عملکرد رله دیستانس   49

3-1 مقدمه 50

3-2 شبکه انتقال مورد مطالعه 50

3-2-1 جنس و آرایش هادی‌ها 51

3-2-2 دکل خط انتقال  52

3-2-3 مقاومت پای دکل  53

3-2-4 زنجیره مقره 53

3-2-5 منبع جریان صاعقه 53

3-3 مدل قوس خطا 55

3-3-1 شبیه‌سازی آزمایشی مدار معادل و تجزیه و تحلیل قوس خطا 20 کیلو ولت   57

3-4 مدل رله حفاظت دیستانس   64

3-4-1 ساختار عمومی  64

3-4-2 بلوک امپدانس Z_PG  67

3-4-3 دستگاه تشخیص ناحیه 69

3-4-4 اعتبار سنجی رله دیستانس با مشخصه چندضلعی  73

فصل چهارم : شبیه‌سازی اثر قوس بازگشتی بر عملکرد رله دیستانس   78

4-1 مقدمه 79

4-2 مطالعه و مدل‌سازی شبکه با در نظر گرفتن اثر اصابت صاعقه با دامنه جریان‌های مختلف   79

4-3 اصابت صاعقه با دامنه جریان مختلف   81

4-3-1 ضربه صاعقه با دامنه جریان 10 کیلوآمپری  81

4-3-1-1 بررسی شکست عایقی (قوس بازگشتی) در دو سر مقره با دامنه جریان 10 کیلوآمپری  81

4-3-2 ضربه صاعقه با دامنه جریان 36 کیلوآمپری  82

4-3-2-1 بررسی شکست عایقی (قوس بازگشتی) در دو سر مقره با دامنه جریان 36 کیلوآمپری. 82

4-3-2-2 عملکرد رله دیستانس با کد انسی 21-21N با مشخصه چندضلعی در محل باس A و B برای حفاظت از خط انتقال  82

4-3-3 ضربه صاعقه با دامنه جریان 40 کیلوآمپری  85

4-3-3-1 بررسی خطا (قوس بازگشتی) در دو سر زنجیر مقره با دامنه جریان 40 کیلوآمپری  85

4-3-3-2 عملکرد رله دیستانس در محل باس A و B برای حفاظت از خط انتقال  87

4-3-4 ضربه صاعقه با دامنه جریان 100 کیلوآمپری  90

4-3-4-1 بررسی خطا (قوس بازگشتی) در دو سر زنجیر مقره با دامنه جریان 100 کیلوآمپری  90

4-3-4-2 عملکرد رله دیستانس در محل باس A و B برای حفاظت از خط انتقال  91

4-4 نتایج شبیه‌سازی شبکه با در نظر گرفتن پدیده قوس بازگشتی  94

فصل پنجم : نتیجه‌گیری و پیشنهادات  96

5-1 نتیجه‌گیری  97

5-2 پیشنهادات   98

مراجع  99

پیوست: اطلاعات سیستم قدرت مورد استفاده 103

فهرست اشکال     

شکل (1-1) :  نمودار تفکیک قطعی‌های خودکار خطوط سالانه بر حسب عوامل  4

شکل (2-1) : خط انتقال هوایی به عنوان قسمتی از سیستم قدرت   7

شکل (2-2) : حفاظت اصلی و پشتیبان در خطوط انتقال  9

شکل (2-3) : مدل دکل چند ساختاری   12

شکل (2-4) : مدل دکل ساده شده چند ساختاری   13

شکل (2-5) : مدل زنجیر مقره و قوس بازگشتی  14

شکل (2-6) : مدل ولتاژ بحرانی مکانیزم شکست الکتریکی مقره 15

شکل (2-7) : مدل روش پیشروی لیدر مکانیزم شکست الکتریکی مقره 16

شکل (2-8) :  مدار معادل موج صاعقه  17

شکل (2-9) : تاثیر پارامتر n در مدل Heidler 18

شکل (2-10) : تاثیر پارامتر ₁τ در مدل Heidler 18

شکل  (2-11) : تاثیر پارامتر ₂τ در مدل Heidler 19

شکل (2-12) : فلوچارت عملکرد مدل قوس الکتریکی دو سر زنجیر مقره 20

شکل (2-13) : قوس خطای رخ داده (قوس اولیه) در طول زنجیر مقره 21

شکل(2-14) : علل ایجاد اضافه ولتاژ ناشی از صاعقه  23

شکل (2-15) : طول قوس ثانویه  مختلف تابع زمان برای مقره‌های مختلف   24

شکل (2-16) : الگوریتم عملکرد رله دیستانس   27

شکل (2-17) : مدار ساده تغذیه رله دیستانس   28

شکل (2-18) : منحنی مشخصه رله دیستانس   28

شکل (2-19) : برخی از مشخصه هاي رله ديستانس   30

شکل (2-20) : عنصر فاز به فاز و فاز به زمین مشخصه موهو  31

شکل (2-21) : عنصر فاز به فاز و فاز به زمین مشخصه چندضلعی  32

شکل (2-22) : مثالی برای تنظیمات، مدار تک خطی با تغذیه در دو انتها 37

شکل (2-23) : امپدانس بار، امپدانس اتصال کوتاه و مشخصه رله در دیاگرام(R-X) با محلهای خطای متفاوت   38

شکل (2-24) : خطای فاز به فاز  40

شکل (2-25) : شکلA طراحی مشخصه چندضلعی فاز – اهم ، شکل B حلقه – اهم در خطای دو فاز  41

شکل (2-26) : خطای فاز به زمین  42

شکل (2-27) : مدار معادل عیب فاز- زمین با استفاده از مولفه‌های متقارن  44

شکل (2-28) : طراحی مشخصه فاز – اهم (A) و حلقه – اهم (B) در خطای فاز به زمین  47

شکل (3-1) : شبکه انتقال 400 کیلوولت   50

شکل (3-2) : آرایش هادی‌های خط انتقال  51

شکل (3-3) : ساختار دکل مورد مطالعه  52

شکل (3-4) : مدل شبیه‌سازی موج صاعقه  با استفاده از نرم افزار EMTP – RV   54

شکل (3-5) : موج صاعقه مورد استفاده در شبیه‌سازی با استفاده از نرم افزار EMTP – RV   54

شکل (3-6) : نمایش بلوک دیاگرام قوس خطا 56

شکل (3-7): مدار آزمایشی 20 کیلوولت جهت تست زنجیر مقره 380 کیلوولت   57

شکل (3-8):  شبیه‌سازی قوس خطا  با استفاده از نرم افزار EMTP – RV   58

شکل (3-9): (A) مقایسه بین ولتاژ قوس اندازه گیری شده و (C) مقایسه بین جریان قوس اندازه‌گیری‌شده 59

شکل (3-10): (B) نتایج ولتاژ قوس شبیه‌سازی شده و (D) نتایج جریان قوس شبیه سازی شده 59

شکل (3-11) : ولتاژ و جریان قوس   60

شکل (3-12) : (a) شبیه سازی طول قوس، (b) زمان ثابت قوس و (c) میزان هدایت قوس   61

شکل (3-13) : مشخصه (ولت – آمپر) قوس   63

شکل (3-14) : جریان قوس عقب تر از ولتاژ قوس   63

شکل (3-15) : دیاگرام محاسبه امپدانس فاز به زمین  65

شکل (3-16) :  بلوک مشخصه چندضلعی رله برای دو زون حفاظتی  65

شکل (3-17) : کنترل بریکر توسط خروجی از سه ناحیه  66

شکل (3-18) :  کنترل سوئیچ سه فاز  66

شکل (3-19) : محاسبه مقاومت و راکتانس خط در خطای فاز به زمین  67

شکل(3-20) : محاسبه مقاومت و راکتانس خط در خطای فاز به زمین  68

شکل (3-21) : مشخصه چندضلعی تنظیم شده رله  70

شکل (3-22) : مساحت مشخصه چندضلعی  71

شکل (3-23) : شرط عملکرد رله دیستانس با مشخصه چندضلعی  72

شکل( 3-24) : تست رله دیستانس در مدار دو سو تغذیه  73

شکل( 3-25) : خطا فاز B به زمین در 75% خط انتقال از محل رله دیستانس باس (A) 74

شکل( 3-26) : نرخ تغییر امپدانس نسبت به زمان برای رله 21_21N_1  74

شکل( 3-27) : تریگر بریکرهای دو سمت خط  75

شکل (4-1) : مدل سیستم  قدرت مورد مطالعه  80

شکل (4-2) : شکست عایقی (قوس بازگشتی) در دو سر زنجیر مقره با دامنه جریان 10 کیلوآمپری   81

شکل (4-3) : شکست عایقی (قوس بازگشتی) در دو سر زنجیر مقره با دامنه جریان 36 کیلوآمپری   82

شکل (4-4) : زمان تریپ رله دیستانس باس (A) صاعقه 36 کیلوآمپری   83

شکل(4-5): عملکرد رله دیستانس باس (A) و باس(B) برای جریان صاعقه 36 کیلوآمپری   83

شکل (4-6): زمان تریپ رله دیستانس باس (B) صاعقه 36 کیلوآمپری   84

شکل(4-7): مقایسه عملکرد رله دیستانس باس (A&B) برای جریان صاعقه 36 کیلوآمپری   84

شکل (4-8):  شکست عایقی(قوس بازگشتی) در دو سر زنجیر مقره با دامنه جریان 40 کیلوآمپری   85

شکل (4-9): ولتاژ دو سر مقره فاز B در حضور خطای قوس بازگشتی  86

شکل (4-10): شکل موج جریان صاعقه 40 کیلو آمپری و حریان عبوری از دکل  86

شکل (4-11): زمان تریپ رله دیستانس باس (A) صاعقه 40کیلوآمپری   87

شکل (4-12): عملکرد رله دیستانس باس (A) برای جریان صاعقه 40 کیلوآمپری   88

شکل (4-13): زمان تریپ رله دیستانس باس (B) صاعقه 40 کیلوآمپری   88

شکل (4-14): عملکرد رله دیستانس باس (B) برای جریان صاعقه 40 کیلوآمپری   89

شکل (4-15): شکست عایقی(قوس بازگشتی) در دو سر زنجیر مقره با دامنه جریان 100 کیلوآمپری   90

شکل (4-16) : زمان تریپ رله دیستانس باس (A) صاعقه 100کیلوآمپری   91

شکل (4-17) : عملکرد رله دیستانس باس (A) برای جریان صاعقه 100 کیلوآمپری   92

شکل (4-18) : زمان تریپ رله دیستانس باس (B) صاعقه 100کیلوآمپری   92

شکل (4-19) : عملکرد رله دیستانس باس (B) برای جریان صاعقه100 کیلوآمپری   93

شکل (4-20) : شکل موج قوس بازگشتی دفع شده 93

شکل (4-21) : به ترتیب جریان و ولتاژ در محل رله باس (A) 94

شکل (4-22) : بررسی عملکرد رله دیستانس هر دو باس در حضور خطای قوس بازگشتی در 50% طول خط  95

فهرست جداول     

جدول (3-1) : مشخصات فیزیکی هادی‌های خط انتقال 51

جدول (3-2) : پارامترهای هندسی دکل نشان داده شده 52

جدول(3-3) : پارامترهای مدل دکل چند ساختاری  53

جدول (3-4) :  پارامترهای بکار رفته در مدل CIGRE  53

جدول (3-5) : پارامترهای قوس برای زنجیر مقره 380 کیلوولت   57

جدول (3-6) : اطلاعات تنظیم مشخصه چندضلعی  69

جدول (3-7) : شرط عملکرد رله 71

جدول (3-8) :عملکرد رله دیستانس در 3 محل برای انواع خطا 76

جدول (4-1) : نتایج شبیه سازی برای جریانهای صاعقه با دامنه مختلف   95

جدول (پ-1) : داده‌های امپدانس اتصال کوتاه سری با ژنراتورهای AC  104

جدول (پ-2) : پارامترهای خط انتقال  104

راهنمای خرید و دانلود فایل

برای پرداخت، از کلیه کارتهای عضو شتاب میتوانید استفاده نمائید.

بعد از پرداخت آنلاین لینک دانلود فعال و نمایش داده میشود ، همچنین یک نسخه از فایل همان لحظه به ایمیل شما ارسال میگردد.

در صورت بروز  هر مشکلی،میتوانید از طریق تماس با ما  پیغام بگذارید و یا در تلگرام با ما در تماس باشید، تا مشکل شما مورد بررسی قرار گیرد.

برای دانلود فایل روی دکمه خرید و دانلود  کلیک نمایید.