مقدمه
توسعه روز افزون سیستم هاي توزیع انرژي الکتریکی و همچنین افزایش به هم پیوستگی درشبکه هاي قدرت به دلیل نیاز به بالا بودن ظرفیت آنها منجر به افزایش سطح اتصال کوتاه و جریانهاي خطاي بزرگتر و در نتیجه ازدیاد گرماي حاصله ناشی ازعبور جریان القایی زیاد در ژنراتورها ، ترانسفورماتورها و سایر تجهیزات و همچنین کاهش قابلیت اطمینان شبکه می شود. با وجود رعایت تمامی موارد مربوط به ایمنی سیستم قدرت ، وقوع اتصال کوتاه در شبکه هاي قدرت امري اجتناب ناپذیر می باشد.
در زمان اتصال کوتاه صرف نظر از آسیبی که به خاطر بروز قوس الکتریکی به نقطه اتصال کوتاه وارد می شود، جریانهاي عظیمی که از ژنراتورها به طرف نقطه ي عیب جاري می شود سبب وارد شدن تنش هاي دینامیکی و حرارتی بالا به تجهیزات سیستم قدرت ازقبیل خطوط هوایی، کابلها، ترانسفورماتورها و کلیدهاي قدرت می شود. عبور چنین جریانی از شبکه نیاز به تجهیزاتی دارد که توانایی تحمل این جریان را داشته باشند و براي قطع این جریان نیازمند کلیدهایی با قدرت قطع بالا هستیم که هزینه هاي سنگینی به سیستم تحمیل می کند.کلیدهاي قدرت مورد استفاده در شبکه براي عملکردکامل نیازمند زمانی معادل چند سیکل(چند میلی ثانیه) می باشد. عبور مقادیر بزرگ جریان از خطوط و تجهیزات سیستم قدرت در همین چند سیکل می تواند موجب تخریب جدي تجهیزات شود زیرا جریان اتصال کوتاه در لحظات اولیه بویژه در پریود اول موج جریان داراي بیشترین دامنه است و بیشترین اثرات مخرب ازهمین سیکل هاي اولیه ناشی می شود. این امر در صورت بالا بودن جریان هاي اتصال کوتاه و عبور آن از سطح عایقی کلیدهاي قدرت ممکن است موجب برقراري یک اتصال کوتاه دایمی شود. افزایش سطح اتصال کوتاه در بعضی از مناطق باعث شده جریان هاي اتصال کوتاه تا حد مقادیر نامی تجهیزات شبکه افزایش یابد و یا حتی در بعضی حوزه ها مقادیر نامی تجهیزات جوابگوي نیاز نباشد و نیاز به تعویض آنها درخواست شود. بنابراین در سالهاي اخیر به تجهیزاتی که توانایی محدود کردن جریان اتصال کوتاه داشته باشند، توجه ویژه اي شده است.
محدود ساز جریان خطا بلافاصله بعد از وقوع خطا در مدار قرار می گیرد وتوانایی دارد تا تمام جریان هاي اضافی را که بزرگتر از جریان شبکه باشند با زمان پاسخگویی حداکثر نیم سیکل محدود کند. محدود کننده هاي جریان اتصال کوتاه طراحی شده در دهه هاي اخیر، عناصر سري با تجهیزات شبکه هستند. این تجهیزات در حالت عادي مقاومت کمی دربرابر عبور جریان از خود نشان می دهند،اما پس از وقوع اتصال کوتاه درلحظات اولیه شروع جریان، مقاومت آنها یکباره بزرگ شده و از بالا رفتن جریان اتصال کوتاه جلوگیري میکنند. این تجهیزات پس از هر بار عملکرد باید قابل بازیابی بوده و در حالت مانگار سیستم باعث ایجاد اضافه ولتاژ و یا تزریق هارمونیک به سیستم نشوند.
فهرست مطالب :
فصل اول
مقدمه
Fault current limiter
فصل دوم
پیشینه
2-1- اتصال کوتاه در سیستم قدرت
-2-2 سطح جریان اتصال کوتاه
-3-2 مشارکت ژنراتورهاي مختلف درتولیدپیک جریان اتصال کوتاه
2-3-1- مشارکت ژنراتورهای سنکرون:
2-3-2- مشارکت ژنراتورهاي متصل با تجهیزات الکترونیک قدرت:
2-3-3- مشارکت توربین هاي بادي:
-4-2 روش هاي مقابله با افزایش سطح اتصال کوتاه :
-1-4-2 تعویض تجهیزات و به روز آوري آنها:
-2-4-2 سویچینگ ترتیبی:
-3-4-2 استفاده از ادوات الکترونیک قدرت:
2-4-4- مدیریت سطح اتصال کوتاه:
-5-4-2 شکافتن شبکه و تغییر آرایش آن:
-6-4-2 راکتورهاي محدود کننده جریان:
Current limiting Reactor
2-4-7- استفاده از محدود کننده هاي جریان اتصال کوتاه (FCL) :
-5-2 سابقه استفاده از محدود کننده هاي جریان اتصال کوتاه:
-6-2 کاربرد محدود کننده جریان خطا در مناطق مختلف سیستم
-7-2 پیشینه و کاربرد هاي مختلف ابر رساناها
2-7-1- استفاده در ترانسفورماتورها
2-7-2- استفاده در موتور و ژنراتور
2-7-3- استفاده در کندانسورهاي سنکرون
-5-7-2 استفاده از ابر رساناها در FCLها
-6-7-2 استفاده از سوئیچ هاي ابر رسانا
2-7-7- استفاده در ژنراتورهاي MHD
-8-2 مزایاي استفاده از محدود سازهاي نوع ابر رسانا
1- کاهش خسارات ناشی از اتصال کوتاه در شبکه
2- کاهش هزینه کلیدهاي قدرت و فیوزها
3- تعویق سرمایه گذاري براي توسعه سیستم
4- افزایش قابلیت اطمینان در شبکه
5- افزایش کیفیت توان و کاهش تلفات در سیستم قدرت
فصل سوم
انواع FCL ها
3-1- Is-limiter ها
Solid State Fult Current Limiter(SSFCL) -2 -3
Resistive Type -1 -3 -3
Shield Inductive -2 -3 -3
Saturated Inductive Type-3-3 -3
DC Reactor Type-4-3 -3
Saturated DC Reactor Type-5-3 -3
3-4- محدودکننده غیر فوق هادی نوع راکتور DC (NSFCL)
3-5- محل نصب محدودکنندههاي جریان اتصال کوتاه
3-6- نتیجه گیري
فصل چهارم
آنالیزتحلیلی وشبیه سازی
-1-4 آنالیز تحلیلی و شبیه سازي ساختار تکفاز محدودکننده فوق هادي نوع راکتور
DC
-2-4 آنالیز تحلیلی و شبیه سازي ساختار سه فاز محدودکننده فوق هادي نوع راکتور
DC
-3-4 آنالیز تحلیلی و شبیه سازي ساختار تکفاز محدودکننده غیرفوق هادي نوع راکتور DC
-4-4 آنالیز تحلیلی ساختار سه فاز محدودکننده غیر فوق هادي نوع راکتور DC
-5-4 طراحی اندازه راکتور DC
-6-4 آنالیز تحلیلی و شبیه سازي ساختار تکمیل شده سه فاز محدود کننده غیر فوق
هادي نوع راکتور DCبا کنترل اندازه جریان خطا(NSFCL)
-1-6-4 بررسی عملکرد مدار در شرایط کار عادي شبکه
-2-6-4 بررسی عملکرد مدار در شرایط خطا
-1-2-6-4 آنالیز تحلیلی پس از رخداد خطا
-3-6-4 حالت پس از رفع اتصال کوتاه
-4-6-4 نتایج شبیه سازي
فصل پنجم
نتیجه گیری و بحث
منابع و مراجع