بررسي فني واقتصادي ريکلوزرهاي نصب شده در شبکه توزيع غرب استان تهران
- توضیحات
- دسته: برق و الکترونیک
- بازدید: 668
نام نويسندگان : مهندس مهدي شهروزي ، مهندس علیرضا ظهیرکاشانی، مهندس وحيد مهين
شرکت مهندسي مشاور نيروي آذربايجان
کلمات کليدي : ريکلوزر ، اتصالات کوتاه ، PANACEA
مقدمه :
از ابتداي شروع کار در صنعت برق، تداوم برق رساني و سرويس دهي به مصرف کنندگان از اهميت بالايي برخوردار بوده و تمامي دست اندرکاران اين صنعت در تمام جهان پيوسته در جهت نيل به تأمين برق مطمئن و پايدارتر نمودن شبکه برق رساني کوشيده و سرمايه گذاري نموده اند .همانطور که مي دانيم اساساً دو نوع کلي اتصال کوتاه در خطوط وجود دارد :
الف) اتصال کوتاه گذرا
ب ) اتصال کوتاه دائمي
يکي از عوامل عمده ايجاد اتصال کوتاه گذرا، رعد و برق و کليد زني مي باشد . مطالعات آماري نشان مي دهد که 95 درصد از اتصال کوتاههاي خطوط برق از نوع گذرا مي باشند و اين امر باعث شده تا در جهت رفع آن در صنعت برق از تجهيزاتي استفاده گردد که نمونه آن ريکلوزر (رله وصل مجدد ) مي باشد .
يکي از روشهاي موثر در افزايش قابليت اطمينان در انتقال انرژي الکتريکي و برقراري تداوم آن و ايجاد پايداري در شبکه ، استفاده از دستگاههاي رله وصل مجدد مي باشد . خطوط برق بطور مداوم در معرض تخليه الکتريکي جوي، آلودگي محيط، نزديک شدن هاديها به هم و ساير عوارض و پديده هاي طبيعي قرار دارد . عوارض فوق الذکر ايزولاسيون خطوط را مختل ساخته و موجب قطع کليدها و عدم تداوم در برقراري انرژي الکتريکي مي گردند . خوشبختانه تأثير موارد بالا در ايزولاسيون خطوط اکثراً به صورت لحظه اي وگذرا بوده که با قطع خط ،شرايط مناسب براي خفه شدن قوس الکتريکي و تأمين عايقي کامل، مجدداً امکان پذير مي گردد . به همين دليل خطوط برق بايستي مجهز به رله وصل مجدد( ريکلوزر ) گردد تا با بروز عيب ، کليد قدرت بطور خودکار و توسط رله هاي حفاظتي قطع گشته و اين دستگاه (ريکلوزر) به صورت خودکار، با پشت سرگذاشتن تأخير زماني مناسب کليد قدرت را مجدداً وصل نمايد .
1- مباني نظري:
بطور کلي در پيش بيني دستگاههاي وصل مجدد خودکار لازم است که دو مورد ذيل بطور مناسب انتخاب گردد .
الف) تأخير زماني مناسب : بطوريکه درصد موفقيت آميز بودن قطع و وصل، حداکثر گردد .
ب ) محدود کردن عوارض جانبي : ناشي از کار دستگاهاي قطع و وصل مجدد.
الف) انتخاب تأخير زماني مناسب: تأخير زماني انتخاب شده در فاصله دو مقدار حداقل قابل تنظيم مي باشد . مقدار حداکثر با توجه به خصوصيات شبکه از نظر پايداري و مقدار حداقل با توجه به زمان کافي جهت ديونيزاسيون قوس الکتريکي مشخص مي گردد . به همين علت تأخير زماني حائز اهميت فراوان مي باشد . حداقل تأخير زماني، مستلزم برآورد فاصله زماني لازم براي خفه شدن قوس الکتريکي مي باشد .
فواصل زماني فوق با توجه به مشخصات شبکه، مشخصات خط، شرايط جوي، مدت برقراري و مقدار جريان اتصال کوتاه، کاملاً متغير بوده و برآورد مقدار واقعي آن دشوار و تقريباً نا ممکن مي باشد. پس از قطع کليدها در دو طرف خط، مقدار جريان اتصال کوتاه فاز به زمين تا حد دهها آمپر کاهش يافته، قوس تحت تأثير جريان فوق الذکر ادامه مي يابد . اين جريان به جريان درجه دوم قوس موسوم مي باشد. جريان درجه دوم قوس تحت تأثير دو فاز سالم واقع گرديده و ولتاژ خازني القاء شده در فاز معيوب مانع از خفه شدن قوس الکتريکي گرديده و برقراري آنرا تداوم مي بخشد .
ب ) اضافه ولتاژهاي حاصل از قطع و وصل : اضافه ولتاژهاي ناشي از کار دستگاههاي وصل مجدد خودکار درصد قابل ملاحظه اي را دارا بوده و بالاترين دامنه را در رديف ولتاژهاي قطع و وصل حاصل از شرايط گوناگون کار کليدها دارا مي باشد . پديدار شدن اضافه ولتاژهاي گذرا و تقويت آنها در پي انتشار و انعکاس در طول خطوط انرژي، شرايط خطرناکي در جهت مختل شدن عايقي خطوط انتقال انرژي را فراهم مي سازد .
قطع و وصل سريع خط تحت بار، در فاصله زماني کمتر از يک ثانيه توسط دستگاههاي وصل مجدد خودکار، با مسائل و پديده هاي متعدد و گوناگون همراه مي باشد که در هنگام برقدار کردن عادي خط مشاهده نمي شوند. اين پديده شرايط مناسب براي ظهور موجهاي اضافه ولتاژ گذرا را موجب مي شود که عبارتند از :
ب-1) پديده هاي مربوط به بارهاي الکتريکي باقميانده در خط .
ب-2) پديده موجهاي انعکاسي در هنگام وصل مجدد خودکار خط .
ب-1) پديده هاي مربوط به بارهاي الکتريکي باقميانده در خط :
با قطع کليدهاي خط تحت تأثير در دو انتها، هاديهاي خط با توجه به شرايط خازني نسبت به يکديگر و نسبت به زمين بارهاي الکتريکي متناسب با حداکثر ولتاژ نامي خود را در خود ذخيره مي سازند . اين بارها اصطلاحاً به "بارهاي الکتريکي باقميانده در خط " موسوم مي باشند . بارهاي الکتريکي باقيمانده در خط به صورت ولتاژ مستقيم ظاهر مي شوند که ولتاژ ناشي از بارهاي الکتريکي باقيمانده ناميده مي شود.
بارهاي الکتريکي باقميانده در خط طبق منحني دشارژ خازن تخليه مي شوند و اين عمل در فاصله زماني 5 الي 10 ثانيه صورت مي پذيرد . هنگاميکه خط به صورت دستي وصل مجدد مي گردد . فاصله زماني جهت تخليه بارها وجود دارد و ولتاژهاي ناشي از بارهاي باقيمانده به حداقل کاهش يافته است . در حاليکه وصل مجدد خودکار در فاصله زماني( شکل ذيل) هاشور خورده انجام مي پذيرد . براي کاهش دامنه اضافه ولتاژهاي موقت ، پيش بيني هايي نظير نصب شنت راکتور و افزايش نقاط نول به شبکه به عمل مي آيد که بصورت ذيل مي باشند .
ب-1-1) کاهش اضافه ولتاژهاي موقت ظاهر شده در فازهاي سالم خط :
اضافه ولتاژهاي موقت فازهاي سالم ، بارهاي الکتريکي باقيمانده در اين فازها را افزايش مي دهند. اين عمل از طريق متعادل کردن بارراکتيو خط، نسبت شنت راکتورها،جابجايي فازها در طول خط (transopsition )امکان پذير مي گردد .
ب-1-2) انجام پيش بيني هاي مخصوص جهت تخليه بارهاي الکتريکي باقيمانده در خط :
نظير نصب مقاومتهاي موازي با محفظه قطع کليد يا استفاده از نقطه نول در راکتورها، ترانسفورماتورهاي ولتاژ و غيره
ب-2) پديده موجهاي انعکاسي در خط :
موجهاي اضافه ولتاژ گذرا بر طبق قوانين موجهاي سيار از محل نصب کليد به سمت دو طرف آن در طول خط منتشر ميگردند. موج با رسيدن به نقاطي که عايق ضعيفتري دارند و يا به برقگيرهاي فشار قوي، از طريق قوس الکتريکي حاصل بين فاز و زمين تخليه مي گردد . انتشار و انعکاس موج در طول خط با توجه به امپدانس موجي آن Z0= √(L ∕C) و سرعت انتشار موج، صورت مي پذيرد .
L و C به ترتيب خاصيت القايي و خازني خط را مشخص مي کنند . سرعت انتشار موج در طول خط بسيار نزديک به سرعت نور و در حدود 280000 کيلومتر بر ثانيه مي باشد .
با رسيدن موج به شينه هاي ايستگاه انتهاي خط، قسمتي از موج منعکس گشته و قسمت ديگر به حرکت خود ادامه ميدهد . دامنه موج انعکاسي و موج عبور کرده در خط، با توجه به مقاومتهاي موجي خطوط تعيين مي گردد .
بعنوان مثال چنانچه به ترانسفورماتور با مقاومت موجيZt ختم گردد . دامنه موج انعکاسي Urموج وارد شده به ترانسفورماتور Ut برحسب دامنه موج اصلي Uc از روابط زير بدست مي آيد .
Ur = ( (Zt- Zw) / (Zt + Zw) ) * Uc
امپدانس خط = Zw
اگر انتهاي خط باز باشدUr= Uc و موج منعکس شده با موج اوليه جمع شده موج با دامنه دو برابر را به وجود مي آورد.
چون فاصله باز شدن کليدها در دو طرف خط حدوداً 20 ميلي ثانيه مي باشد . بدين ترتيب موجهاي گذراي حاصل از کليدزني حدوداً يک سيکل ادامه مي يابد . با توجه به مسائل فوق الذکر در مورد دستگاههاي وصل مجدد خودکار اصطلاحات و ترتيب کاري اين دستگاهها جهت بررسي کار آنها به صورت ذيل است :
1- Dead time : زمان مورد نياز براي ديونيزه شدن قوس الکتريکي و تنظيم آن عبارت است از فاصله زماني بين استارت شدن رله وصل مجدد تا ظاهر شدن فرمان وصل مجدد مي باشد. اگر طرفين خط بطور همزمان باز شوند . Dead time کاهش مي يابد .
2- Fault Duration :رله هاي حفاظتي و بريکرهاي سريع امکان وصل مجددهاي موفقيت آميز را افزايش داده اند. پاک کردن سريع خط باعث کاهش يافتن خرابيهاي حاصل از بروز خط مي گردد و ضمناً يونيزاسيون مسير خط نيز کاهش مي يابد و نهايتاً منتهي به يک وصل مجددهاي موفقيت آميز مي گردد .
3- Reclaim time : اين زمان عبارت است از فاصله زماني پاسخ دادن دستگاه وصل مجدد به يک فرمان استارت جديد مي باشد ( با در نظر گرفتن سيکل عملکرد بريکر که مشخص کننده فاصله زماني مجدد براي دريافت فرمان وصل مجدد توسط بريکر مي باشد ).
2- ريکلوزرهاي تکفاز يا سه فاز :
2-1- ريکلوزرهاي تکفاز :
براي حفاظت خطوط تکفاز، مانند انشعابهاي يک فيدر سه فاز بکار مي رود و همچنين براي شبکه هاي سه فازي که همه بارشان بصورت تکفاز مي باشد مورد استفاده قرار مي گيرد . بنابراين موقعيکه يک اتصالي دائمي يک فاز با نول پيش آيد ، تنها همان فاز قطع شده در حاليکه 3/2 سيستم برقدار مي باشد .
2-2 -ريکلوزرهاي سه فاز :
در جاهائيکه لازم است که بر اثر اتصال کوتاه هر سه فاز با هم قطع شوند بکار مي رود . همچنين براي جلوگيري از يک فاز شدن بارهاي سه فاز، مانند موتورهاي بزرگ سه فاز بکار مي رود . اين ريکلوزرها داراي دو نوع عملکرد مي باشند :
-1-2-2تريپ تکفاز و قطع کامل سه فاز : هر فاز بطور مستقل در مقابل اتصاليها قطع و وصل مي شود و وقتيکه يک اتصالي دائمي برروي يک فاز پيش آيد هر سه فاز توسط يک رابط مکانيکي باهم قطع مي گردند .
-2-2-2 تريپ سه فاز و قطع کامل سه فاز : در اين عملکرد براي هر اتصالي فاز به نول ، فاز و فاز و يا سه فاز ، تمام کنتاکتها همزمان با هم براي تريپ باز ميشوند و عمل قطع و وصل براي هر سه فاز همزمان است .
3- ريکلوزرهاي پانيشيا:
پانيشيا (SEL- 351P) جزء کنترلي و حفاظتي ريکلوزر است که براي ريکلوزر GVR به کار ميرود و مي تواند طوري
برنامه ريزي شود که چهار ريکلوزر بازمان عملکرد مختلف را شامل شود (کنترل کند ).
يک منبع تغذيه خارجي براي تغذيه پانيشيا (SEL-351P ) از يک ترانس ولتاژ متصل به خط هوايي HV يا منبع ولتاژ مشابه ديگر، لازمست . منبع تغذيه خارجي براي پانيشيا تحت شرايط عادي به کار ميرود . هر چند که بايد منبع تغذيه پس از اينکه پانيشيا به طور خودکار به طرف باطري قابل شارژ سوئيچ شود قطع شود. اين باتري پانيشيا را تغذيه مي کند تا اينکه قدرت (ظرفيت ) باتري تا آستانه خاموش شدن افت کند آنوقت پانيشيا خود به خود خاموش مي شود. يک رنج منحنيهاي تأخيري و تندکار براي حفاظت در مقابل اضافه جريانهاي فاز، زمين و خطاي زمين مؤثر وجود دارد.حد خطاي اضافه جريان براي خطاي فاز، زمين و SEF به طور جداگانه تنظيم مي شود . اين تنظيم را مي توان بوسيله تابلو( پانل) رابط پانيشيا يا از طريق يکي از سريال پرتهاي پانيشيا انجام داد. تمام پارامترهاي حفاظتي ديگر را مي توان به همان روش بالا وارد نمود. پانيشيا به طور خودکار 28 حادثه اخير ، 15 سيکل گزارش و يا 14 حادثه اخير، سي سيکل گزارش را در حافظه ثابت (غير فرار) خود ثبت مي کند . طول بخش گزارش حادثه توسط اپراتور قابل انتخاب است. تمام حوادث با استفاده از ساعت داخلي پانيشيا با زمان و تاريخ حادثه نشان داده ميشوند . جريان، ولتاژ، فرکانس و اطلاعات وضعيت اجزاء که در هر گزارش وجود دارد ، عملکرد کنترل، برنامه وسيستم براي هر خطا را تأئيد مي کند . يک ثبات متوالي حوادث ، تغييرات حالات شرايط قابل برنامه ريزي را ثبت مي کند (SER).ممکن است در حالت اجزاء کنترل ،وروديها و خروجيها تغييراتي ايجاد کند.پانيشيا 512 حادثه اخير را در حافظه غير فرار(ثابت)خود ذخيره ميکند.
4- برآورد اقتصادي:
با توجه به نصب ريکلوزر برروي تعدادي از فيدرها غرب استان تهران و افزايش روز افزون استفاده از تجهيزات جديد در اين فصل بر اساس آمار خطاهايي که برروي فيدرها قبل و بعد از نصب ريکلوزر ايجاد شده برآوردي اقتصادي صورت پذيرفته است .(اطلاعات و آمار بدون هيچگونه دخل و تصرفي مستقيماً از اطلاعات دييپاچينگ برگرفته شده است.)
همانطور که مي دانيم علت اصلي نصب ريکلوزر جهت کاهش انرژيهاي توزيع نشده ناشي از ا تصاليهاي گذرا مي باشد پس پارامتر مهمي که جهت نصب ريکلوزرها بايستي درنظر گرفته شود اتصاليهاي گذرا مي باشد . حال با توجه به اين پارامتر کليه مطالعات براساس اتصاليهاي گذرا بررروي فيدرهاي نمونه اي که ريکلوزر برروي آنها نصب شده است صورت پذيرفته است .
4-1-فيدر سهيليه:
تاريخ نصب ريکلوزر برروي فيدر سهيليه اسفند ماه سال 82 بوده است که براي مقايسه آمار اين اتصاليها بازه زماني از ابتداي فروردين ماه تا انتهاي بهمن ماه سال 83 بعد از نصب ريکلوزر در نظر گرفته شده است . در ادامه مقايسه اين آمارها بصورت ماههاي مشابه موجود است .
با توجه آمار ا ين اتصاليها و همچنين در نظر گرفتن هر کيلووات ساعتي 200 ريال ميزان برگشت سرمايه طبق جدول صفحه بعد سالانه 12631355 ريال است که اگر هزينه ريکلوزر را صرف نظر از هزينه جايابي، هزينه مشاور ، مطالعات اوليه هر فيدر ، هزينه تعمير وسرويس نگهداري براساس فهرست بها 131100000 ريال در نظر بگيريم بازگشت سرمايه اوليه بدون پارامترهاي گفته شده 10 سال طول مي کشد که با شرايط موجود و بيان شده مقرون به صرفه و اقتصادي نمي باشد .
ضمناً اين مقايسه در نموداري ميزان انرژي توزيع نشده در سال 82 و در سال 83 و اختلاف آنها را نشان مي دهد مشخص شده است .
4-2- فيدرهاي نمونه ديگر:
اين مطالعات نشان مي دهد که براي اقتصادي شدن استفاده از ريکلوزرها صرفاً نصب و راه اندازي آنها مهم نيست بلکه بايستي مطالعات دقيق برروي فيدرها و نوع بار آنها صورت پذيرد که با توجه به مطالعه برروي فيدرهاي نمونه ذيل نتايجي قابل توجه بدست خواهد آمد:
1- فيدر نساء
2- فيدر برغان
3- فيدر شهر صنعتي
4- فيدر گنج بخش
مطالعه برروي آمار اين فيدرها نشان مي دهد که براي استفاده از ريکلوزر ،فيدرهايي با اتصاليهاي گذراي بيشتر وشرايط بدتري موجود بوده اند که در ادامه، جداول انواع اتصالي فيدرهاي نام برده آورده شده است .
لذا خواهشمند است براي نصب و راه اندازي سيستم هاي نوين چون ريکلوزر بدليل هزينه هنگفتي که دارند اين مطالعات دقيقتر و با حساسيت بيشتري انجام پذيرد در اين 5 فيدر نمونه تنها فيدر سهيليه از مشکلات و اتصاليها و هزينه ريالي کمتر برخوردار بوده ليکن در ابتدا تمامي هزينه ها به اين فيدر اختصاص يافت.
5- نتيجه گيري :
5-1- در صورت استفاده از روشهاي نوين صنعت برق بايستي در ابتدا مطالعات دقيقي بر روي آن انجام گردد در غير اين صورت بدون هيچگونه نتيجه اقتصادي و بازگشت سرمايه اي صرفا سرمايه اوليه نيز از بين رفته است.
5-2- براي استفاده و نصب ريکلوزر بر روي فيدر ها ، بر روي تمامي اتصاليهاي آن فيدرها مطالعات کامل ودقيقي صورت پذيرد تا بازگشت سرمايه همانطور که در بند 4-1 براي فيدر سهيليه محاسبه شده نباشد و به راحتي با يک مطالعه کامل بر روي آمار اتصاليهاي يک فيدر ميتوان تمامي اطلاعات مورد نظر را يافت.
5-3- نصب ريکلوزر و کليه تجهيزات آن بايستي توسط افراد متخصص انجام پذيرد.
5-4- در صورت استفاده از ريکلوزرها ، تجهيزات جانبي آنها نيز بيشتر موردبررسي وتوجه قرار گيرد تا با استفاده بهينه تر از آنها بتوان روشهاي اقتصادي تري برا ي آنها در نظر گرفت.
6- مراجع :
6-1- ريکلوزرها (توانير)
6-2- کاتالوگ ريکلوزر GVR
6-3- آمار و اطلاعات ديسپاچينگ غرب استان
نظرات (0)