سلام ، آیا این بازدید اول شماست ؟ یا


نمایش نتایج: از 1 به 1 از 1
  1. #1
    Senior Member
    تاریخ عضویت
    Jul 2016
    نوشته ها
    133
    تشکر
    24
    تشکر شده 16 بار در 16 ارسال

    طراحی شبكه زمين در پستهای فشار قوی

    طراحی شبكه زمين در پستهای فشار قوی:

    بروز اتصال كوتاه در سيستمهای قدرت به علت وجود اضافه ولتاژهای موقت و گذرا و همچنين آسيب ديدن برخی تجهيزات پيشامدی عادی است. به هنگام وقوع خطای فاز به زمين ، ولتاژ فازهای سالم نسبت به زمين و بدنه تجهيزات به مقدار قابل توجهی افزايش می يابد. زمين كردن موثر نقاط نوترال در سيستم قدرت باعث كاهش اين اضافه ولتاژها می شود. در اثر بروز خطای اتصال كوتاه فاز و يا فازها به زمين ، جريان زيادی به زمين داخل می شود و باعث به وجود آمدن گراديان پتانسيل سطحی بزرگی در محوطه پست می شود و ممكن است كاركنان را در معرض شوک ناشی از ولتاژ گام يا تماس قرار دهد. وجود شبكه زمين با فاصله مناسب بين هاديهای آن باعث كاهش گراديان پتانسيل سطحی خواهد شد. ازمهمترين پارامترهايی كه درطراحی شبكه های زمين مدنظراست می توان به ولتاژ حلقه (مش) ، ولتاژ گام ، ولتاژ تماس و مقاومت شبكه زمين اشاره كرد كه با طراحی شبكه زمين مناسب اين پارامترها تا حد مجاز پايين می آيند.
    از سالها پيش تعيين دقيق ولتاژهای تماس و گام تحت بررسي های محققان قرار داشته است و روشهای مختلفی جهت محاسبه ارايه شده است. در حال حاضر در صنعت برق كشور طراحی شبكه های زمين عمدتاً بر اساس استانداردهای IEEE 80 انجام می پذيرد.
    با توجه به مقالات و استانداردهای ارايه شده ، بحث طراحی شبكه زمين از دو ديدگاه حالت ماندگار و رفتار شبكه زمين در حالت گذرا دارای اهميت است كه در ادامه به لزوم ارزيابی و مطالعات دقيق رفتار شبكه زمين در دو حالت ماندگار وگذرا پرداخته می شود.

    طراحی شبكه زمين در حالت ماندگار:
    در ادامه به برخی از مشكلاتی كه طراحان شبكه قدرت در بخش طراحی شبكه زمين مناسب در حالت ماندگار، با آن مواجه بوده و استانداردهای موجود قادر به پاسخگویی آن نيستند اشاره می شود:

    مشخصات شبكه زمين:
    استانداردهای موجود ، محدوديتها و فرضيات متعددی در طراحی شبكه زمين استفاده می كنند كه اين مساله ، باعث می شود كه از طرفی دقت محاسبات به اندازه كافی نباشد و از طرف ديگر دامنه كاربرد اين فرمولها در طراحی شبكه های زمين بسيار محدود شود. استاندارد IEEE 80 برای طراحی شبكه زمين پست از روابط و فرمولهایی استفاده می كند كه استفاده از آنها در صورت رعايت محدوديتهای زير دارای دقت مناسبی است.
    مطابق بخش (8-14) استاندارد IEEE 80-60 ، محدوديتهای اين استاندارد برای طراحی شبكه زمين مناسب و ايمن به قرار زير است:
    1- عمق دفن شبكه زمين (h)
    2- فاصله بين هادی های موازی در شبكه زمين (D)
    3- تعداد هاديهای موازی در طول و عرض (n)
    چنانچه به ناچار يكی ازشرايط فوق نقض شود از دقت محاسبات كاسته می شود.
    مطابق بخش (2-5-16) از استاندارد IEEE80-2000 عمق دفن شبكه زمين در محدوده ذكر شده در استاندارد IEEE80-86 كماكان جزء محدوديتها است.
    به طور كلی به دليل وجود محدوديتها و همچنين پارامترهای غيرقابل محاسبه ، استانداردها و از جمله استاندارد IEEE80، با در نظر گرفتن حداكثر ملاحظات و بالاتر از حد طراحی (overdesign) روابط وضوابط خود را ارايه می كند.

    ميله های زمين:
    تعداد و محل نصب ميله های زمين (Rod) برای كاهش ولتاژهای گام و تماس در محاسبه و طراحی شبكه های زمين از اهميت ويژه ای برخوردار است. ولی استانداردهای IEEE در اين مورد دارای محدوديت بوده و نه تنها تاثير ميله های زمين با يک ضريب تقريبی (تصحيح) در محاسبات مربوط دخالت داده می شود بلكه تاثير محل نصب ميله های زمين در اين استانداردها به هيچ صورت در نظر گرفته نمی شود.

    لزوم طراحی شبكه زمين با اشكال مختلف:
    با توجه به اشكال متفاوت و نامتقارن سطح پست ، برای رسيدن به يک شبكه زمين ايمن لازم است كه محاسبات شبكه زمين با ابعاد و شكلهای متفاوت و نامتقارن انجام پذيرد در حالی كه استانداردهای موجود اشكال خاصی از شبكه زمين (مربع ، مستطيل و L شكل )استاندارد IEEE 80-2000 را محاسبه وطراحی می كند.

    لزوم تحليل شبكه زمين در خاک دولايه:
    بطور كلی در عمل نمی توان خاک را يكنواخت (تک لايه) در نظر گرفت ، بلكه حداقل بايد آنرا دولايه فرض كرده و تجزيه و تحليل رفتار شبكه زمين را در آن انجام داد. با بكارگيری ضرايب (ضرايب تصحيح) استاندارد و روش استاندارد IEEE 80 می توان طراحی شبكه زمين در خاک دو لايه (بخش (3-12) استاندارد IEEE 80-86 و بخش (3-14) استاندارد IEEE 80-2000) را بطور تقريبی انجام داد ، ولی برای ارايه روش دقيق ، بايد از معادلات الكترومغناطيسی و بحث تئوری تصوير استفاده كرد.
    پروفيل ولتاژ در سطح پست:
    برای دسترسی آسانتر به طرح مطلوب و ايمن سيستم زمين ، محاسبه و رسم پروفيل ولتاژ (شكل) در سطح پست ضروری است كه اين ويژگی تنها می تواند با استفاده از روشهای دقيق الكترومغناطيسی بدست آيد.
    در نظر گرفتن چاه زمين به همراه شبكه زمين گاهی ممكن است بدليل محدوديتهای فضای سطح پست ، امكان دستيابی به طرح شبكه زمين ايمن ، با افزايش ميله های زمين (Rod) و هاديهای شبكه زمين وجود نداشته باشد. در اين حالت می توان از وجود چاه زمين در كنار شبكه زمين برای دسترسی به سيستم زمين استفاده كرد. لازم بذكر است كه استانداردهای IEEE قادر به بررسی شبكه زمين به همراه چاه زمين نيستند ، در حاليكه اين نوع طرح سيستم زمين می تواند توسط روش مبتنی بر معادلات الكترومغناطيسی (روش دقيق) پياده سازی شود.

    طراحی پستهای كوچک:
    با توجه به محدوديت سطوح برخی از پستها (GIS) در مناطق متراكم شهری ، ابعاد شبكه زمين نمی تواند از يک ميزان خاصی تجاوز كند لذا با توجه به بالا بودن جريان اتصال كوتاه و همچنين با توجه به اينكه افزايش تعداد ميله های زمين (Rod) از يک تعداد بخصوصی نمی تواند كاهش قابل ملاحظه ای در ولتاژهای تماس و گام ايجاد كند ، با روشهای معمول طراح پست ممكن است نتواند به شبكه زمين ايمنی دسترسی پيدا كند. استانداردهای موجود در اين موارد هيچ راه و روش تحليلی در اختيار طراحان قرار نمی دهند. يكی از روشهای مناسب در اين حالت طراحی شبكه زمين در دو عمق متفاوت است كه محاسبات در اين نوع طراحی (نصب دو شبكه زمين درعمق های متفاوت) نياز به يک روش تحليلی مبتنی بر معادلات الكترومغناطيسی داشته كه استانداردهای ارايه شده نمی تواند جوابگو باشند.

    تحليل شبكه زمين در حالت گذرا:
    علاوه بر مشكلات مربوط به حالت ماندگار در طراحی شبكه زمين ايمن ، تجزيه و تحليل رفتار گذرای شبكه زمين در برابر امواج گذرای جريان ناشی از برخورد صاعقه و ايجاد اتصال كوتاه به زمين از اهميت بالایی برخوردار بوده و از مسائلی است كه هيچ استانداردی در اين باره ارايه نشده است.
    برخورد صاعقه به يک خط انتقال سيستم قدرت و يا پستهای الكتريكی و همچنين ايجاد اتصال كوتاه تكفاز و يا دو فاز بهم و به زمين ، باعث جاری شدن جريانهای بزرگی در پست و تجهيزات آن می شود. قبل از آنكه اين جريان وارد شبكه زمين شده ودر خاک توزيع شود ميدانهای الكترومغناطيسی كه در اثر عبور اين جريانها توليد می شود منجر به القاء ولتاژ و جريان بزرگی می شود كه ممكن است به تجهيزات الكترونيکی و ميكروپروسسوری حساس آسيب جدی وارد كند و همچنين ممكن است باعث ايجاد خطراتی برای كاركنانی كه در مجاورت تجهيزات پست كار می كنند ، شود.
    يکی از مشكلات ديگر ميدانهای ناخواسته ، ايجاد خطای اندازه گيری در تجهيزات اندازه گيری (پستها) است.

    همچنين با توجه به وجودطيف فركانسی بالا در شكل موجهای جريان ناشی از صاعقه و اتصال كوتاه در شبكه قدرت اثرات امواج ضربه فركانس بالا را می توان در دسته های زير بيان كرد:
    1. ايمنی افراد:
    بدن انسان می تواند جريانهای الكتريكی بالاتری را در فركانسهای بالا تحمل كند. بنابراين ولتاژهای گام و تماس مجاز وابسته به فركانسهای بالای شكل موج جريان ضربه ای مربوطه بوده و می تواند مقادير بالاتری داشته باشد. از طرفی حداكثر ولتاژهای گذرا (TV) و افزايش پتانسيل زمين گذرا (TGPR) نيز در محوطه پست بالا بوده و در نتيجه چنانچه از سيستم زمين مناسبی استفاده نشود ايمنی افراد را به مخاطره می اندازد.

    2. سطح عايقی:
    جاری شدن جريان فركانس بالای ناشی از برخورد صاعقه يا ايجاد اتصال كوتاه از طريق نقطه خنثای شبكه باعث ايجاد افزايش ولتاژ گذرای بالایی می شود. اين مساله می تواند در تعيين سطح عايقی مناسب كابلها و تجهيزات الكتريكی موثر باشد و با طراحی شبكه زمين مناسب و محاسبه حداكثر افزايش ولتاژ می توان سطح عايقی مناسب را محاسبه كرد.

    3. اعوجاج در امواج ولتاژ و جريان:
    ايجاد حالت گذرا در شبكه قدرت باعث ظاهر شدن هارمونيكهای بالا در شكل موج ولتاژ و جريان فازهای شبكه شده و در نتيجه بر عملكرد رله های حفاظتی ديجيتال تاثير منفی می گذارد. لذا با نصب مناسب شبكه زمين مناسب و تحليل رفتار گذرای آن می توان راهكارهای مناسبی در جهت بهبود عملكرد رله های حفاظتی اتخاذ كرد.

    4. تغيير در ميدانهای الكترومغناطيسی:
    ميدانهای الكترومغناطيسی در فضای پست وابسته به فركانس بالای جريان عبوری از شبكه زمين است. ميدانهای الكترومغناطيسی نامطلوب القاء شده بوسيله جريانهای ناشی از صاعقه و اتصال كوتاه باعث ايجاد خطاهای اندازه گيری و يا خسارت تجهيزات الكتريکی حساس می شود. بنابراين سيستم زمين به ترتيبی بايد طراحی شود كه مقادير ميدانهای الكترومغناطيسی ازحدود قابل قبول تجاوز نكند. با توجه به مطالب ارايه شده ، برای محاسبه ميدانهای الكترومغناطيسی در محيط و فضای پست ، بايد رفتار سيستم زمين در برابر جريانهای فركانس بالا (گذرا) تعيين شود.
    ویرایش توسط حسین محمدیان : 07-27-2016 در ساعت 04:45 PM

  2. کاربر زیر به خاطر ارسال مفید حسین محمدیان از ایشان تشکر کرده است:

    مسلم ترابی (08-15-2016)

کلمات کلیدی این موضوع

انجمن متخصصین برق ایران – ایکهربا مجوز های ارسال و ویرایش

  • شما نمیتوانید موضوع جدیدی ارسال کنید
  • شما امکان ارسال پاسخ را ندارید
  • شما نمیتوانید فایل پیوست کنید.
  • شما نمیتوانید پست های خود را ویرایش کنید
  •