پایان نامه انواع حفاظت های شبکه های توزیع

اختصاصی از یارا فایل پایان نامه انواع حفاظت های شبکه های توزیع دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحات:107

پایان نامه کارشناسی برق
گرایش قدرت

فهرست مطالب:

مقدمه ----------------------------------------------------------------------- 1
فصل اول :   حفاظت
مقدمه ------------------------------------------------------------------------2
2-1سلکتیویته -----------------------------------------------------------------4
1-2 سلکتیویته جزئی------------------------------------------------------------4
1-3  قابلیت اطمینان------------------------------------------------------------4
1-3-1 طراحی------------------------------------------------------------------4
1-3-2 نصب-------------------------------------------------------------------5
1-3-3 کارایی حفاظت-----------------------------------------------------------5
1-4  قطع گزینشی--------------------------------------------------------------5
1-5  پایداری-------------------------------------------------------------------6
1-6 سرعت---------------------------------------------------------------------6
1-7حسا¬¬سیت-------------------------------------------------------------------7
1-8  حفاظت پشتیبان ومقدم------------------------------------------------------7
1-9 توافق¬های متعارف در حفاظت پشتیبان-------------------------------------------7
1-10 تجهیزات حفاظت فشار ضعیف
1-10-1 فیوزهای فشار ضعیف با ظرفیت شکست بالا-----------------------------------8
1-10-2 کلید خودکار فشار ضعیف--------------------------------------------------8
1-10-3 آزاد کننده¬ها------------------------------------------------------------8
1-11 وسایل حفاظت------------------------------------------------------------9
فصل دوم:   رله
مقدمه-----------------------------------------------------------------------10
2-1 تعریف رله----------------------------------------------------------------11
2-2  انواع رله -----------------------------------------------------------------12
2-2-1 رلۀ سنجشی------------------------------------------------------------13
2-2-2  رلۀ زمانی--------------------------------------------------------------13
2-2-3  رلۀ جهت¬یاب-----------------------------------------------------------13
2-2-4 رلۀ خبردهنده-----------------------------------------------------------14
2-2-5  رلۀ کمکی-------------------------------------------------------------14
2-3 ویژگی های رله------------------------------------------------------------14
2-4  کاربرد رله های حفاظتی درشبکه های توزیع--------------------------------------15
2-5  رله¬گذاری حفاظتی درشبکه توزیع---------------------------------------------15
2-5-1 اهداف رله¬گذاری حفاظتی--------------------------------------------------16
2-5-2 نیازها ومشکلات---------------------------------------------------------17
الف- طرف فشار ضعیف----------------------------------------------------------17
ب- طرف فشارمتوسط-----------------------------------------------------------17
2-5-3معایب رله های پرایمری----------------------------------------------------18
2-5-4 مزایای رله های ثا¬نویه-----------------------------------------------------19
2-6 رلۀ حرارتی----------------------------------------------------------------20
2-7 رلۀ بوخ هلتس-------------------------------------------------------------21
2-8 رلۀ توی¬بر-----------------------------------------------------------------22
2-9 رلۀ  ولتاژی -------------------------------------------------------------- 23
2-9-1 رله ولتاژ کم------------------------------------------------------------23
2-9-2 رله با تأخیر زمانی--------------------------------------------------------23
2-9-3  رله آنی---------------------------------------------------------------24
2-9-4 رله ولتاژ زیاد------------------------------------------------------------24
الف) حفاظت سیستم در مقابل اضافه ولتاژ------------------------------------------24
ب) عدم تقارن ولتاژ فازها--------------------------------------------------------24
2-10 رله اضافه شار یا اضافه تحریک----------------------------------------------25
2-11 رله دیفرانسیل------------------------------------------------------------25
2-11-1 رلۀ دیفرانسیل جریان زیاد------------------------------------------------26
2-11-1-1 رله های دیفرانسیل زمان ثابت-------------------------------------------27
2-11-1-2 رله های دیفرانسیل جریان زیاد با منحنی مشخصۀ کاهشی---------------------28
2-11-2 رله دیفرانسیل درصدی--------------------------------------------------29
2-11-3 رله دیفرانسیل امپدانس زیاد----------------------------------------------30
2-11-4 رله دیفرانسیل پایلوت---------------------------------------------------31
2-11-5 رله دیفرانسیل دیجیتالی-------------------------------------------------32
2-12 رله فرکانسی-------------------------------------------------------------33
2-13 رله سنکرونیزم-----------------------------------------------------------33
2-14 رله زمانی----------------------------------------------------------------34
فصل سوم:   معرفی برخی ادوات حفاظت
مقدمه-----------------------------------------------------------------------35
3-1 کلید های مورد استفاده در بخش توزیع
3-1-1 کلید های گازی (SF6) --------------------------------------------------35
3-1-1-1 مزایای کلید های گا¬زی (SF6) ------------------------------------------36
3-1-1-2 معایب کلید های گازی (SF6)-------------------------------------------37
3-1-2 دژنکتورهای خلأ---------------------------------------------------------37
3-1-3 سکسیونریا کلید بدون بار--------------------------------------------------37
3-1-3-1 سکسیونر تیغه¬ای------------------------------------------------------38
3-1-3-2 سکسیونر نوع کشویی---------------------------------------------------39
3-1-3-3 سکسیونر نوع دورانی افقی-----------------------------------------------39
3-1-3-4 سکسیونر عمودی------------------------------------------------------40
3-1-3-5 سکسیونر نوع قیچی ای یا پانتوگراف----------------------------------------40
3-1-3-6 سکسیونر زمین--------------------------------------------------------40
مشخصات کلی سکسیونر---------------------------------------------------------41
3-1-4 سکسیونر قابل قطع زیر بار-------------------------------------------------42
روشهای قطع ووصل سکسیونر زمین------------------------------------------------43
3-1-5  اینترلاک--------------------------------------------------------------43
3-2 ریکلوزرها-----------------------------------------------------------------44
3-3 فیوزها -------------------------------------------------------------------48
3-3-1  فیوز مینیاتوری---------------------------------------------------------50
3-4  کات آوت فیوز------------------------------------------------------------51
3-5 سکشنالایزر الکترونیکی------------------------------------------------------52
3-5-1 نحوه عملکرد سکشنالایزر--------------------------------------------------53
3-5-2 ساختمان سکشنالایزر-----------------------------------------------------53
فصل چهارم:     حفاظت تجهیزات شبکه های توزیع در برابر اضافه ولتاژ های مخرب
مقدمه-----------------------------------------------------------------------54
انواع برقگیرها----------------------------------------------------------------55
4-1 برقگیرهای با فاصله هوایی---------------------------------------------------55
4-1-1 برقگیر جرقه¬ای---------------------------------------------------------55
4-1-2  برقگیر آرماتور(میله¬ای)-------------------------------------------------56
4-1-3  برقگیر لوله¬ای---------------------------------------------------------57
معـایب و مـزایای برقگیرهای لوله¬ای ---------------------------------------------58
4-1-4  برقگیر کاربید سیلیکات--------------------------------------------------59
4-1-5  برقگیرGTA----------------------------------------------------------61
مزایای استفاده از برقگیر های(GTA)--------------------------------------------61
4-2  برقگیرهای بدون فاصلۀ هوایی-----------------------------------------------62
4-2-1 برقگیر(Zno) ----------------------------------------------------------64
ساختمان مقاومت¬های غیر خطی --------------------------------------------------64
عوامل خارجی موثر بر آسیب¬دیدگی واختلال درکار برقگیر(ZnO) ----------------------66
عوامل داخلی موثر بر آسیب دیدگی و اختلال در کار برقگیرها(ZnO)--------------------70
4-2-1-2 مشخصات برقگیر (ZnO) ----------------------------------------------70
فصل پنجم:     اتصال زمین
مقدمه------------------------------------------------------------------------76
5-1 زمین کردن الکتریکی-------------------------------------------------------77
5-2  زمین کردن حفاظتی-------------------------------------------------------77
5-3 مواردی برای ایمن کردن شبکه های توزیع --------------------------------------79
5-4 مشخصات فنی، عمومی و اجرایی سیستم زمین
5-4-1  نیازهای عمومی---------------------------------------------------------82
5-4-2 طراحی و ساخت---------------------------------------------------------83
5-4-3 شبکه زمین-------------------------------------------------------------83
5-4-3-1 اتصال زمین تجهیزات و سازه¬های فلزی-------------------------------------84
5-4-3-2 اتصال¬ زمین حصار پست-------------------------------------------------84
5-4-3-3 اتصال زمین¬های دیگر---------------------------------------------------85
5-4-3-4  هادیهای شبکه زمین --------------------------------------------------85
5-4-3-5 هادیهای اتصال زمین---------------------------------------------------85
5-4-3-6 میله¬های شبکه زمین---------------------------------------------------86
5-4-3-7 اتصالات -------------------------------------------------------------86
5-4-4 وسایل زمین کردن موقت -------------------------------------------------86
5-4-5آزمونها -----------------------------------------------------------------86
فصل ششم
نقش رکلوزرها در کاهش خاموشی¬ها وافزایش قابلیت اطمینان شبکه----------------------89
مطالعه موردی یک فیدر نمونه----------------------------------------------------91
نتیجه¬گیری-----------------------------------------------------------------------96
فهرست منابع و مراجع---------------------------------------------------------------97

مقدمه

در یک سیستم قدرت هنگامی¬ اتصال کوتاه رخ می دهد که عایق¬بندی تجهیزات آن آسیب ببیند، این موضوع ناشی از اضافه ¬ولتاژ های بوجود آمده در سیستم حاصل از صاعقه یا امواج کلیدزنی یا کثیفی عایق¬ها و یا علل مکانیکی و طبیعی دیگر است. طراحی، بهره¬برداری و نگهداری دقیق می تواند رخداد اتصال کوتاه را به حداقل برساند، اما قادر به حذف آنها نمی باشد. جریان¬های اتصال کوتاه چندین مرتبه از جریان¬های بهره¬برداری شرایط عادی بزرگترند و اگر حذف نگردند، ممکن است باعث آسیب دیدگی عایق، ذوب¬ شدن هادی، آتش¬سوزی، و انفجار شوند. سیم ¬پیچ¬ ها و باس ¬بار ها نیز ممکن است متحمل آسیب¬دیدگی مکانیکی ناشی از نیرو های مغناطیسی هنگام وجود عیب شوند. بدیهی است که عیوب باید به سرعت از سیستم قدرت حذف گردند.
بلک ¬برن حفاظت را به ¬عنوان علم، مهارت، هنر اعمال و تنظیم رله¬ ها و یا فیوز ها برای به¬ وجود آوردن حداکثر حساسیت نسبت به عیوب و شرایط نامطلوب و نیز جلوگیری از عمل¬نمودن آنها در شرایط قابل قبول و یا قابل تحمل تعریف می کند.
فیوزها و کلید های باز و بست سریع(کلیدها با ترانسفورماتورهای اندازه¬گیری) و رله ¬ها استفاده وسیعی در سیستم ¬های مهم توزیع در جهت حفاظت دارند.
IEEE یک رله را به عنوان وسیله¬ای که وظیفه¬ آن اعمال عملکرد کنترلی مناسب در قبال تشخیص خطوط و دستگاه ¬های معیوب یا شرایط غیر عادی و خطر ساز در سیستم قدرت است، تعریف می کند.



فصل اول
حفاظت
مقدمه
 هدف اصلی سیستم تولید توان الکتریکی، توزیع انرژی به نقاط متعدد جهت مصارف گوناگون است. سیستم باید به گونه¬ای طراحی و اداره شود که این انرژی را با قابلیت اطمینان و صرفۀ اقتصادی به نقاط مصرف تحویل دهد . ازآنجا که این دو¬خواسته عمدتاً با هم تضاد دارند، بررسی ارتباط بین قابلیت اطمینان یک سیستم و هزینۀ آن و بها برای مصرف کننده، چنانچه در شکل (1-1) نشان داده شده است، آموزنده خواهد بود.
درک این نکته که سیستم تنها بین نقاط  (A)و(B)  می تواند دوام داشته باشد، دارای اهمیت است. در نمودار، اهمیت قابلیت اطمینان در طراحی سیستم و لزوم دستیابی به قابلیت اطمینان بالا نباید با بی¬اعتنائی به هزینه به عنوان تنها هدف دنبال شود، بلکه باید همه عوامل در برابر جنبه اقتصادی تعدیل شود.
بزرگترین تهدید برای تغذیه مطمئن اتصال موازی یا اتصال کوتاه است،که تغییری ناگهانی، گاه شدید را بر عملکرد سیستم تحمیل می کند. جریان شدیدی که در اثرآن عبور می کند، همراه با آزاد ¬شدن موضعی بسیار زیاد، می تواند سبب آتش سوزی در محل اتصالی و آسیب مکانیکی در سراسر سیستم به¬ویژه در سیم پیچی ¬های ترانسفورماتور و ماشین شود. جدا سازی سریع اتصالی با نزدیکترین کلید خانه، زیان و خرابی ایجاد شده در سیستم را به حداقل خواهد رساند.
هر سیستم قدرت، مصرف سرمایه ¬گذاری بسیار عظیمی است. باید به سیستم تا حد امکان بار زد تا بازگشت این هزینۀ سرمایه ¬گذاری شده، بیشینه شود. به این دلیل، نه تنها لازم است یک منبع انرژی با عملکرد سیستم درگستره (AB) در شکل (1-1)  فراهم آید تا برای مصرف¬کننده ¬های آینده جالب و مفید باشد، بلکه باید ¬همچنین سیستم تا¬¬ حد امکان مدام در بار کامل کار کند، به ¬طوریکه قادر باشد بهترین خدمت رسانی را به مصرف کننده بدهد و بیشترین درآمد را برای سازمان برق رسانی فراهم آورد. رهایی مطلق از عیب کرد شبکه سیستم و نیروگاه را هیچگاه نمی توان تضمین کرد. اما خطر بروز احتمالی که برای هر دستگاه کم است، با حضور شماری از چنین دستگاه¬ های نزدیک به هم وابسته به یک سیستم وسیع چند برابر می شود، زیرا عیب در سراسر شبکه انعکاس می یابد. در اینجا ضرورت استفاده از وسیله ¬ای احساس می شود که بتواند قسمت آسیب ¬دیده شبکه را در سریعترین زمان ممکن از قسمت سالم شبکه جدا کند تا قسمت آسیب دیده آسیب بیشتری نبیند و تعمیر شود وقسمت سالم به کار خود ادامه دهد و کل شبکه بی ¬برق نشود [2][5].


شکل 1-1 : ارتباط بین قابلیت ا¬طمینان منبع تغذیه¬، هزینه آن و بها برای مصرف کننده

هدف از حفاظت سیستم آشکارسازی خطا و جداسازی انتخابی بخش ¬های مدار از سیستم می باشد.¬ همچنین به منظور محدود کردن توان خطا و اثرات خطای جرقه ¬زنی باید زمان عملکرد فیوزی کوتاه باشد.[2]


1-1 سلکتیویته
به جهت تامین حداکثر قابلیت اطمینان منبع برای ورودی¬ ها، در اتصال سری تجهیزات حفاظتی، سلکتیویته توصیه می شود. در صورتیکه در هنگام بروز نقص، نزدیکترین وسیله (نسبت به جهت ¬عبور توان) تحریک شود به چنین سیستمی سیستم حفاظتی سلکتیو  اطلاق می شود.
1-2 سلکتیویته جزئی
در مواقع مشخص سلکتیویته مورد نیاز نخواهد بود ویا در جریان اتصال کوتاه مشخصی سلکتیویته جزئی مورد نظر است. در این صورت احتمال بروز خطا و اثرات آن بر روی بار و تاثیرات ناخواسته باید در نظر گرفته شوند.
1-3  قابلیت اطمینان
لزوم دستیابی به درجۀ بالایی از قابلیت اطمینان قبلا تشریح شد. عملکرد نادرست را می توان به یکی از عوامل زیر نسبت داد:
الف- نادرستی طراحی
ب- نادرستی نصب
ج- خرا¬بی درطی خدمات ¬رسانی
1-3-1 طراحی
این موضوع بیشترین اهمیت را ¬دارد. به منظور انجام -دادن یک طراحی مناسب ماهیت وضعیت سیستم قدرتی که بنا است حفاظت شود، باید کاملا درک شود. آزمایش ¬جامع، درست به همان اندازه اهمیت دارد و این آزمایش باید تمام جنبه¬های حفاظت را در¬بر گرفته و شرایط محیطی وعملکردی را تا حد امکان ، از نزدیک باز¬سازی کند.[2]
1-3-2 نصب
لزوم نصب صحیح تجهیزات واضح است، ولیکن پیچیدگی میان¬ بندی سیستمها و ارتباطشان با بقیه قسمتها ممکن است کنترل چنین صحتی را مشکل سازند. بنابراین آزمایش کردن ضروری¬است. ازآنجا که بازسازی درست همه شرایط عیب ¬کرد، مشکل خواهد بود این آزمایش باید به منظور تایید نصب ترتیب داده شود.
1-3-3 کارایی حفاظت
کارایی عمل حفاظت، که در سیستم¬های قدرت بزرگ به کار می¬رود، غالبا به طور عددی ارزیابی می شود. بدین منظور هر عیب ¬کرد سیستم به عنوان یک حادثه¬ و تنها آنهایی که با قطع مدارشکن ¬های مناسب رفع می شوند، به عنوان درست دسته¬ بندی می شوند. بدین ¬سان درصد رفع عیب ¬کرد های درست را می توان تعیین¬ کرد . این ¬قاعده ارزیابی، برآوردی دقیق از حفاظت سیستم به عنوان یک مجموعه کامل به دست می دهد، ولیکن قضاوت در مورد کارایی رله بدین اساس دشوار است، زیرا برای هر عیب ¬کرد سیستم رله ¬های بسیار به عملکرد فرا خوانده می شوند و همه باید برای یک رفع عیب درست به طور مناسب واکنش نشان دهند. بر این اساس، کارایی 94 درصد با روشهای فنی استاندارد قابل حصول است. بعید است که قابلیت اطمینان کامل همواره با بهبود بیشتر ساختار بدست آید.
سیستم¬ های حفاظت دوتایی در شینه ¬ها مدت¬ هاست که به کار می¬رود، درچنین وضعیتی لازم است که در هر دو سیستم عمل کنند تا عملکرد قطع کامل شود. در دیگر موارد، در مدار های مهم، طرحهای حفاظت اصلی دوگانه بکار می¬ رود که هریک از آن دو قادرند عملیات حفاظت را انجام دهند. اگر سراسر شبکه قدرت براین اساس حفاظت شود، حفاظت 98 الی 99 درصد قابل حصول است.
1-4  قطع گزینشی
عمل حفاظت در چند منطقه ترتیب می ¬یابد تا قطعاً سیستم قدرت را به طور کامل تحت پوشش قرار دهد و هیچ قسمتی را حفاظت نشده رها نکند. هنگامیکه یک عیب بروز می کند، عمل ¬حفاظت، گزینش کرده و تنها قطع نزدیکترین کلید قدرت را ایجاب می کند. این خاصیت قطع گزینشی، متمایز کردن نامیده می شود.
1-5  پایداری
این عبارت، اگر در حفاظت به صورت جدا از شبکه ¬های قدرت به¬کار می¬رود، به توانایی بی¬حرکت ماندن سیستم در همه شرایط بار و اتصال ¬های خارج از منطقه مربوط دلالت دارد.