حالتهاي گذرا در سيستمهاي قدرت -
فصل
6 -
ولتاژهاي ريكاوري
گذراي سيستم قدرت
حالات گذراي القاي صاعقه
اورولتاژها در سيستم قدرت ميتوانند بواسطه جريانهاي گذرا و همچنين
بوسيله ولتاژهاي گذرا، پس از سوئيچنگ در طي عمليات معمولي يا پس از قطع
موارد خطا، بوجود آيند. اين اورولتاژها بواسطه حالتهاي سيستميبوجود
ميآيند. همچنين اورولتاژهايي وجود دارند که از خارج از سيستم نشأت
ميگيرند، بواسطه تخليه الکتريکي اتمسفري. بخشهاي بزرگ سيستم قدرت
بوسيله خطوط انتقال اورهدي شکل گرفتهاند که به ايستگاه هاي بيروني
متصل شده اند. تنها در نواحي داراي تراکميجمعيتي زياد، انتقال ولتاژ
بالا و توزيع آن بوسيله کابلهاي ولتاژ بالا انجام ميپذيرد، که بوسيله
ايستگاه هاي عايق گازي (GIS)
به هم مرتبط شدهاند. به هنگاميکه ما بدين نكته توجه ميکنيم که به
صورت ميانگين هر هواپيماي تجاري و يا هر کيلومتر مربع از کشوري همانند
هلند بوسيله صاعقه در سال مورد هجوم قرار ميگيرد، اين امر آشكار
ميگردد که سيستمهاي قدرت ما ميبايست در مقابل ضربات صاعقه محافظت
شوند. براي آناليز اور ولتاژهاي القايي صاعقه، لازم است تا تفاوت بين
موارد ذيل محرز شود:...
·
ضربات ناشي از صاعقه در مجاورت خطوط انتقال ولتاژ بالا ، که خود به
سيمهاي برق برخورد نميکنند.
·
ضربات مستقيم ناشي از صاعقه بر روي سيمهاي خط باعث تزريق موج جريان
بروي خط ميشوند و
·
ضربات صاعقه بر روي دكلهاي انتقال و يا بر روي سيمهاي زمين
علاوه بر اين، سيستم خورشيدي ميتواند موجب قطع سيستم قدرت شود. تخريب
سنگين سطح خورشيدي، که اصطلاحا به نام نقطه خورشيدي خوانده شده است، به
تاريخ 10 مارس 1989 موجب بروز قطع گسترده شبکه
Hydro Quebec
در کانادا در 13 مارس گرديد. جريانهاي القايي ژئو مغناطيسي موجب ايجاد
يك مولفه DC در جريان سيستم شده و بر اين اساس مبدلهاي قدرت به اشباع
رسيدند. جريان سيستم داراي اعوجاج حاد يافته و جداي از موج زمين
فرکانس قدرت، داراي هارموني يا هماهنگي قوي تري شدند. هارموني بالاتر
موجب افزايش راكتانس آشكار ترانسفورماتورهاي قدرت گرديده و بنابر اين
ترانسفورماتورها نيز خود توان واكنشي بيشتري را مصرف نمودند. بر اين
اساس، دماي ترانسفورماتورها بالا رفته و پس از مدت زمان مشخصي ، محافظ
ترانسفورماتورها باعث خارج نمودن آنها از خط سرويس گرديد...
مکانيزم صاعقه
صاعقه اغلب در روزهاي تابستان به هنگاميکه دماي محيط بالا بوده و
هوا مرطوب ميباشد رخ ميدهد. بواسطه تفاوت دمايي، هواي مرطوب، با توجه
به دماي محيط پايينتر، به ارتقاع بالاتر دست مييابد. هواي سرد داراي
آب کمتري در مقايسه با هواي گرم بوده و بر اين اساس قطرات باران شکل
ميگيرد. قطرات باران داراي اندازه چندين ميليمتر بوده و بوسيله ميدان
مغناطيسي پلاريزه شده که اين ميدان بين بخش پاييني يونسفر و سطح زمين
وجود دارد. قدرت اين ميدان اتمسفري در روزهاي تابستان در مرتبه
...ميباشد
و در روزهاي زمستان ميتواند به ارزش
... دست
يابد. حرکت عمودي قطرات باران و همچنين برش باد باعث جدا گشتگي قطرات
باران به قطرات كوچك باردار منفي و قطرات بزرگتر باران با بار مثبت
ميشود هرچه که ميزان قطرات باران در حال ريزش بزرگتر باشد، تحت شرايط
جاذبه قرار گرفته و بر اين اساس تشکيل يک دوش را ميدهد...
ضربات ابر به زمين ميتواند به ايستگاههاي برق، دكل هاي خط انتقال و
خطوط انتقال بصورت مستقيم ضربه بزند، اما ميزان قابل توجهي از تخليه
هاي اتمسفري بين ابرها روي ميدهند. به هنگاميکه ابرهاي باردار در
فراز هوا سير ميکنند بطور مثال، بر فراز يک خط انتقال ولتاژ بالا،
آنها نسبت به القاي بار تجمعي بروي سيمها اقدام خواهند نمود (به شکل
1-7 رجوع شود). به هنگاميکه ضربه ناشي از صاعقه مساوي با تفاوت بار
بين ابرها باشد، بار تجمعي نسبتا آهسته بر روي سيمها فورا برطرف
ميگردد. اين امر منجر به بروز جريانات گذرا و اورولتاژها خواهد شد...
شکل موج جريان صاعقه
جريانهاي ناشي از صاعقه از نظر دامنه و شکل باهم متفاوت ميباشند.
اکثريت ضربات ناشي از صاعقه ابر به زمين بوده و از کيلوآمپر تا چندين
ده کيلوآمپر متفاوت ميباشند. ضربات بالاي صدهزار آمپر به ندرت روي
داده و بالاترين مقدار پيک گزارش شده جريان ضربه بازگشتي به ميزان
دويست هزار آمپر ميباشد. شکل موج جريان و موج ولتاژ مرتبط بصورت
تقريبا ناپايدار ميباشد و براي هر ضربه ميتواند متمايز باشد...
ضربه صاعقه مستقيم به دکل هاي خط انتقال
احتمال يک ضربه مستقيم صاعقه به يک دکل خط انتقال در مقايسه با احتمال
ضربه ديدگي ديگر قسمتهاي سيستم قدرت بيشتر ميباشد. دکل هاي خط انتقال
به وسيله سيم هاي زميني به يكديگر متصل و نصب گرديدهاند تا آنکه
ولتاژهاي القايي به سيمهاي فاز بوسيله ضربات صاعقه كاهش يافته و در
نتيجه همانند سپري در مقابل ضربات صاعقه مستقيم عمل مينمايند. سيمهاي
زمين (كه بنام سيمهاي شيلددار نيز خوانده ميشوند) در فراز سيمهاي فاز
در دکل قرار گرفته و به صورت الکتريکي به فريم يا چارچوب دکل متصل
ميباشند و همچنين از طريق دکل ها به زمين زير آنها اتصال دارند...
ضربه مستقيم ناشي از صاعقه به يك خط
به هنگاميكه ضربات ناشي از صاعقه بصورت مستقيم بر روي يك سيم فاز يك
خط انتقال وارد ميآيد، آنرا ميتوان بعنوان يك تزريق جريان
... بر روي خط ناميد، كه خود را به دو بخش مساوي در نقطه ضربه تقسيم
مينمايد. ولتاژهاي بوجود آمده بواسطه جريانهاي تقسيم شده، جدايي از
نقطه ضربه، در هر دو سمت در امتداد خط سير مينمايند. به هنگاميكه
امپدانس ماهيتي سيم فاز ... باشد، ولتاژ مرتبط با جريان صاعقه
... خواهد بود، بوسيله:...
