محاسبه عبور بیش از حد ولتاژ در ایستگاه عایق بندی شده (مقاله ترجمه شده)

چکیده

اضافه‌ ولتاژهای گذرای بسیار سریع (VFTO) که در یک ایستگاه عایق بندی شده گاز (GIS) در هنگام تعویض جداکننده عمليات تولید شده يكي از دغدغه‌های مهم در زمينه طراحي عايق است. چنین ولتاژهای بیش از حد می‌تواند باعث نقص عملکرد مدارهای محافظت و کنترل در افزایش به وجود آوردن خطاها داخل مجاری عایق بندی شده گازهای فرعی به ویژه در حضور ذرات فلزی آن می شود. در این مقاله، VFTO در نقاط مختلف در یک ایستگاه 1000 کیلوولت برای همه عملیات تعویض جداکننده معتبر بررسی شده است. برای ایستگاه فرعی مورد مطالعه، حداکثر ولتاژ محاسبه شده بدون در نظر گرفتن بار به دام افتاده در شینه جریان برق 1.58 پلوتونیم است. عمده اجزای پرتکرار در VFTO شبیه سازی شده، در محدوده840 کیلوهرتز تا 30 مگاهرتز واقع شده است. شبیه سازی با استفاده از برنامه عبور الکترومغناطیسی (EMTP) انجام شده است.

مقدمه

در چند دهه گذشته ایستگاه‌های عایق بندی شده با گاز به دلیل داشتن نگهداری آسان، نیاز به فضای کمتری، قابلیت اطمینان بالا و سازگاری خوبی با محیط زیست [1] [2] در میان شرکت‌های برق مورد استقبال فراوانی قرار گرفت. علی رغم مزیت‌های فراوان، چند مسئله نگران کننده نیز در GIS وجود دارد. یکی از این موارد تولید VFTO در طول عملیات قطع کننده است. کاهش سریع ولتاژ به دلیل خرابی گاز SF6 امواج شیب دار را به جنبش در می‌آورد که از هر دو جهت از منبع منتشر می‌شوند. این موج‌های جنبشی با تضعیف اندک و تحریف در سراسر GIS پخش می‌شوند. تعویض جداکننده جریان برق را وادار می‌کند تا امواج مانندهای پیچیده‌ای را با بازتاب و انتقال در ناپیوستگی‌ها ایستگاه [1] - [5] تولید می‌کند. برآورد دقیق میدان نوسان و زمان اوج در سال‌های اخیر با پیشرفت در تکنیک‌های تجزیه و تحلیل و در دسترس بودن نرم افزارهایی مانند  EMTP امکان پذیر شده است. زمان اوج VFTO به ترتیب تعداد ns است و از این رو نیاز به جزئیات مدل‌سازی اجزای ایستگاه فرعی برای تخمین موثق پارامترهای ولتاژ دارد.

توصیف سیستم و مدل‌سازی

توضیحات سیستم مورد مطالعه

برای مطالعه حاضر یک سیستم UHV 1000 کیلوولت که نمودار تک خط در شکل 1 نشان داده شده است مورد استفاده قرار گرفته است. خط انتقال به طول 636 کیلومتر و سیستم از چهار ایستگاه GIS "A"، "B"، "C" و "D" تشکیل شده است. ایستگاه فرعی در نظر گرفته شده برای مطالعه حاضر ایستگاه فرعی "A" است. جزئیات ساختار ایستگاه فرعی در شکل 2 نشان داده شده است. T1 و T2 در شکل 2 نشان داده شده‌اند ترانسفورماتورهای UHV با ظرفیت دارای 1000/1000/334 MVA، ولتاژ مجاز از 1050/525/110 kV هستند. شش گیرنده فراتاخت به نام‌های F1 تا F4، MOA1 و MOA2 در سیستم وجود دارد. F1 و F3 گیرنده برای ترانسفورماتورها و F2 و F4 گیرنده‌های ورودی خطوط انتقال هستند. CB1 تا CB6 قطع کننده‌های مدار، PT3 و PT4 ترانسفورماتورهای ذخیره در سیستم هستند. PT1، PT2، PT5 و PT6 ترانسفورماتور ولتاژ خازنی در سیستم هستند. مکان‌های اتصالات نشان داده نشده است که از درهم و برهم زدن شکل جلوگیری می‌کند. با این حال، همین مورد در نمودار تفصیلی a بخشی از ایستگاه فرعی نشان داده شده است در شکل 3.

شبیه سازی و نتایج EMTP

مرحله زمانی که در شبیه سازی استفاده می شود باید حداقل 10 بار کمتر از زمان حرکت کوتاهترین بخش مسیر در سیستم که در مورد حاضر حدود 1 نانومتر است، باشد. فقط یک بخش از ایستگاه فرعی در برنامه الکترو مغناطیسی گذرا برای شبیه سازی کنونی مدل شده است زیرا تغییر عملکرد و پدیده‌های مربوط به VFTO در دو مرحله دیگر یکسان هستند. علاوه بر این، فرض بر این است که یک ترتیب مجرای مسیر عایق جدا مورد استفاده قرار می‌گیرد و از این رو فرضیه اتصال درون فاز ناچیز است. فرض بر این است که سیستم قبل از تعویض در حالت پایدار قرار دارد و تغییر هر قطع کننده در زمانی انجام می شود که ولتاژ فرکانس قدرت سینوسی در اوج خود قرار دارد. قطع کننده‌های مرتبط با هر یک از شش قطع کننده مدار یک به یک عمل می‌کنند و دامنه VFTO در انواع نقاط محاسبه می شود. به دلیل تقارن در سیستم، فقط نیمی از شمار عملیات‌های قطع کننده نیاز به مطالعه دارد. بخش کوچکی از مسیر بین مدار قطع کننده و قطع کننده ممکن است بار را به دام انداخته و زمان اوج عبور بر ولتاژ را افزایش دهد. در شبیه سازی حاضر بار به دام افتاده به حساب نمی‌آید. همچنین در مطالعه حاضر، شبیه‌سازی‌های گذرا بدون اینکه به سیستم متصل باشند انجام می‌گیرند. نقاط اندازه‌گیری همه موارد قطع کننده‌های مدار، گیرنده‌های فراتاخت، ترانسفورماتورهای بالقوه و قطع کننده‌های که در حال بهره برداری است را شامل می شود.

نتیجه‌ گیری

از مطالعه دقیق VFTO تولید شده به سبب عملکرد تغییر قطع کننده در UHV 1000 کیلوولت ایستگاه فرعی، نتیجه‌ گیری زیر را می‌توان به دست آورد.

• حداکثر VFTO در بین نوزده نقاط اندازه‌گیری Pu 1.58در CB1برای بستن عملکرد قطع کننده DS2و در CB3+ برای بستن عملکرد DS5بدون در نظر گرفتن بار ذخیره شده است. از آنجا که اکثر قطع کننده‌ها سرعت کمی دارند، بار ذخیره شده در بخش ایستگاه بیش از pu 0.3 تجاوز نمی‌کند؛ بنابراین با به حساب آوردن بار ذخیره شده، اوج VFTO ممکن است به بالاتر از pu 2برود.

• از تجزیه و تحلیل تبدیل سریع الگوریتم فوریه (FFT) همه 120 شکل موج VFTOشبیه سازی شده، فرکانس اجزای مشاهده شده از 840 کیلوهرتز تا 70 مگاهرتز و اجزای فرکانس غالب از 840 کیلوهرتز تا 30 مگاهرتز هستند.

• در کلیه عملیات تغییر قطع کننده، حداقل مقدار اوج در PT6به دلیل بازتاب صفر از طرف خط انتقال مشاهده شده است.

این مقاله ISI در سال 2018 در نشریه آی تریپل ای و در کنفرانس مهندسی نیرو و انرژی PES آسیا و اقیانوسیه و توسط گروه مهندسی برق منتشر شده و در سایت ای ترجمه جهت دانلود ارائه شده است. در صورت نیاز به دانلود رایگان اصل مقاله انگلیسی و ترجمه آن می توانید به پست دانلود ترجمه مقاله محاسبه عبور بیش از حد ولتاژ در ایستگاه عایق بندی شده در سایت ای ترجمه مراجعه نمایید.