بررسي پدیده کرونا در سیستم های فشار قوی

پروژه برق با موضوع بررسی پدیده کرونا در سیستم های فشار قوی

مقدمه

امروزه کشورهای صنعتی و حتی درحال‌توسعه جهان به حجم عظیمی از انرژی که انرژی الکتریکی بخش عمده‌ای از آن را تشکیل می‌دهد نیاز روزافزونی دارند. البته اهمیت انواع دیگری از انرژی مثل نفت برای حمل‌ونقل و صنعت یا گاز طبیعی برای مصارف صنعتی و خانگی که سهم قابل‌ملاحظه‌ای در کل انرژی مصرفی بشر دارند بر کسی پوشیده نیست؛ اما بی‌شک تصور روزی بدون انرژی الکتریکی برای بشر امروز مساوی با پایان حیات او خواهد بود.

تنها حدود 160 سال از زمان اختراع دینام توسط فارادی و 130 سال از نصب اولین نیروگاه مرکزی DC توسط ادیسون می‌گذرد؛ اما بشر بخش زیادی از منابع طبیعی موجود در جهان را در طی این مدت کوتاه برای تولید انرژی مصرف کرده است و در جستجوی منابع انرژی تازه برای پاسخگویی به رشد شتابان مصرف است. از طرفی راهکار دیگر بشر برای این موضوع و کاهش هزینه‌های تولید که در سالیان اخیر توجه ویژه‌ای به آن شده است کاهش تلفات انرژی یا به‌عبارت‌دیگر بالا بردن راندمان در کلیه حوزه‌های انرژی (تولید، توزیع و انتقال و مصرف) است.

همان‌طور که می‌دانیم نیروگاه‌های تولید برق به دلایل متعددی در محلی بسیار دور از محل مصرف واقع‌شده‌اند به همین دلیل برای انتقال انرژی از نیروگاه به مصرف‌کننده به سیستم انتقال و توزیع نیاز داریم. بخش اصلی این سیستم را خطوط انتقال فشارقوی تشکیل می‌دهند. مسلماً برای کاهش تلفات خطوط انتقال باید ولتاژ انتقال را تا حد ممکن بالا برد. ازاین‌رو در 50 سال اخیر مطالعات و پژوهش‌های زیادی برای سیستم‌های انتقال فوق فشارقوی  صورت گرفته است.

نقطه شروع انتقال فوق فشارقوی (EHV) بعد از جنگ جهانی دوم با نصب خط انتقال  KV345 در شمال ایالات‌متحده و KV400 در اروپا رقم خورد. در سال‌های اخیر در صنعت قدرت فعالیت زیادی برای افزایش سطح ولتاژ خطوط انتقال و پست‌های فوق فشارقوی (EHV) به‌عمل‌آمده است. معمولاً EHV را خطوط و تجهیزاتی می‌دانیم که بالاتر از KV 230 کار می‌کنند. خطوط انتقال KV 345 بسیار زیادی ساخته‌شده است و اخیراً خطوط انتقال KV 500  و KV 750 و حتی 1000KV ساخته‌شده‌اند. پژوهش‌ها در جهت انتقال توان در ولتاژهایی تا KV 1500 در حال گسترش است.

با افزایش توان انتقالی و زیادشدن فاصله نقاط تولید بار و بار ضروری است که ولتاژهای انتقال را بالا برد. البته افزایش سطح ولتاژهای انتقال نیز محدودیت‌ها و مشکلاتی را به همراه دارد که باید برای حل آن‌ها تدابیری اتخاذ نمود.

هنگامی‌که ضرورت ولتاژهای بالاتر برای انتقال احساس شد سازندگان تجهیزات الکتریکی و شرکت‌های برق پروژه‌های پژوهشی را آغاز نمودند تا کلیدها، تجهیزات تبدیل و روش‌های عایق‌بندی و ساخت خطوط قابل بهره‌برداری در محدوده 500 KV تا KV 750 و حتی بالاتر از آن را بهبود بخشند.
اساساً خطوط و تجهیزات EHV از همان قوانین الکتریکی پیروی می‌کنند که در ولتاژهای پایین‌تر حکم‌فرماست. مدارات EHV هم شامل مقاومت، خازن و سلف‌های الکتریکی هستند که در تمام مدارات الکتریکی وجود دارد.

پیش از آنکه انتقال فوق فشارقوی عملی شود لازم بود مسائل زیر حل گردند:
– محدودیت تلفات کرونا (اثر هاله‌ای) و روش‌های محدود کردن تداخل رادیویی در حدود قابل‌تحمل.
– ساخت کلیدهای فشارقوی که عملکرد قابل‌قبولی در سطح ولتاژهای فشارقوی داشته باشند.
– روش‌های مؤثر برای حفاظت خطوط و تجهیزات.
– ساخت کیدهای قطع کننده کافی و سخت‌افزار خط و پست.
در این پایان‌نامه به بررسی مورد اول یعنی پدیده کرونا در خطوط انتقال و اثرات آن پرداخته می‌شود. البته باید توجه داشت که این پدیده تنها منحصر به خطوط فوق فشارقوی نیست و در همه خطوط انتقال مشاهده می‌شود اما همان‌طور که در بخش‌های بعدی گفته خواهد شد سطح کرونا و آثار مخرب آن با افزایش ولتاژ بالا خواهد رفت و یکی از مسائلی که حتماً در انتقال فوق فشارقوی و حتی فشارقوی باید به آن توجه شود همین پدیده است.

فهرست مطالب پدیده کرونا در سیستم های فشار قوی:

مقدمه    4

فصل اول- تعریف کرونا    6

1-1- نویزهای خطوط انتقال    6
1-2- کرونا چیست؟    8
1-3- ماهیت کرونا    10
1-4- بهترین زمان برای مشاهده کرونا    13
1-5- عواملی مؤثر بر سطح ولتاژ تخلیه کرونا:    13
1-6- انواع کرونا    15
1-7- آثار کرونا    16

1-8- آیا کرونا جنبه مفیدی دارد؟    16

فصل دوم- تأثیرات کرونا روی خطوط انتقال    18

2-1- تلفات کرونا    18
2-1-1-تلفات کرونا در هوای نسبتاً خوب:    19
2-1-2- تلفات کرونا در هوای نامساعد:    20
2-1-3- مقایسه تلفات کرونا و تلفات مقاومتی:    20
2-2- تداخلات رادیویی (RI)    22

2-2-1- طیف فرکانسی:    23
2-2-2- پروفیل جانبی:    23
2-2-3- توزیع آماری:    24
2-3- تداخلات تلویزیونی (TVI):    27

فصل سوم- محاسبات و روابط کرونا    29

3-1- کمیت‌های مهم مرتبط با کرونا    29
3-2- ولتاژ بحرانی شکست    30
3-3- ولتاژ بحرانی دیدنی    32

3-4- تلفات کرونا    34
3-5- تداخل رادیویی    35
3-6- تداخل تلویزیونی    37
3-7- تحلیل مونت‌کارلو در مورد کرونا و نویز رادیویی در خطوط انتقال    39
3-7-1- روش تحلیل مونت‌کارلو    39

3-7-2-تحلیل مونت‌کارلو برای تأثیرات کرونا در خط انتقال 345 کیلوولتی    40
3-8- تأثیر کرونا روی تغییر ولتاژهای ناگهانی خطوط انتقال    44
3-9- مدل کرونا در خط انتقال    44
3-10- مدل یک خط انتقال با در نظر گرفتن اثر کرونا    47

فصل چهارم- آشکارسازی کرونا    52

4-1-کرونا در مقره‌های خطوط انتقال    52
4-2- فنّاوری و فرایند آشکارسازی و مکان‌یابی کرونا    53

4-3- دوربین‌های کرونا    55
4-3-1- معرفی دوربین‌های ProxLine    56
4-3-2- اطلاعات فنی در مورد این دوربین‌ها    58
4-3-3- معرفی دوربین DayCor® ІІ    59

فصل پنجم- روش‌های کاهش کرونا    63

5-1- عوامل مؤثر روی پدیده کرونا    63
5-2- مشخصات هادی‌های دارای نویز کرونای پایین برای انتقال EHV    65
5-3- مقایسه تلفات کرونا در انتقال HVDC و HVAC    67
نتیجه‌گیری    70
مراجع    71

پروژه برق با موضوع بررسی پدیده کرونا در سیستم های فشار قوی