|
حالتهاي گذرا در سيستمهاي قدرت
- فصل
10 - تست مدار شكن ها
تست مدارشكنها
شبيه سازي پديده هاي حالت گذرايي كه در سيستم
قدرت روي ميدهد بعنوان يك مسئله آسان مطرح نميباشد. ما با اين حقيقت
روبرو هستيم كه وسعت و پيچيدگي اين شبكه را ميبايست با توجه به
المانهاي متمركز و مرتبط با آنها در محدوده ديوارهاي يك آزمايشگاه مورد
بررسي و مطالعه قرار دهيم. تستهاي توسعه براي سازندگان تابلوهاي برق،
فيوزهاي ولتاژ بالا، سوئيچ هاي قطع بار و ديگر ادوات قطع كننده مدار، و
همچنين تستهاي قبولي براي ادوات يا تاسيسات جهت تصديق آنكه آيا ادوات
سوئيچينگ براساس مشخصات مرتبط با استاندارهاي مربوطه ميباشند يا خير،
نيازمند اندازه گيريهاي دقيق و توانائيهاي مربوط به قابليت انجام
آزمايشهاي مربوطه ميباشد...
فرآيند قطع در يك مدارشكن، همانگونه كه در فصل
4، مدارشكنها ملاحظه شد، شامل ميدانهاي الكترومغناطيسي، علم
ترموديناميك، مكانيزمهاي استاتيك و ديناميك، ديناميك سيالات و
فرآيندهاي شيميايي ميباشد. همانند اين مقوله كه ارائه يكسري از
فرمولها جهت طراحي و محاسبه رفتار مدارشكنها مشكل ميباشد، تست نيز
بعنوان يك عنصر يا رويه لاينفك در روال توسعه و تاييد ادوات مربوطه
مطرح است...
برحسب استاندارد
IEC-60056 ،
تستهاي نوع مدارشكنها شامل موارد ذيل ميباشد:
·
تستهاي مكانيكي و محيطي، شامل تست عمليات مكانيكي در دماي محيط، تستهاي
دماي پايين و بالا، تست رطوبت، تست به منظور ثابت نمودن عمليات تحت
شرايط يخبندان شديد، و تست بار ترمينال استاتيك.
·
جريان اتصال كوتاه، ساخت آن و تستهاي قطع شامل تستهاي خطاي ترمينال،
تست خطاي اتصال- خط و همچنين تست قطع فاز ميباشد.
·
تست هاي سوئيچينگ جريان خازني، شامل بارگيري خط، بارگيري كابل، بانك
خازني واحد و بانك خازني پشت به پشت و
·
تستهاي مغناطيسي سازي و سوئيچينگ جريان القايي كوچك
لابراتوار قدرت
لابراتوار قدرت نه تنها براي تست ادوات قطع مدار
طراحي گرديده است، نظير فيوزها و مدارشكنها، ادوات سوئيچينگ، نظير
سوئيچهاي قطع بار و قطع كنندهها، بلكه بعنوان ادواتي ميباشند كه
ميتوانند با اورولتاژها روبرو گشته و با جريانهاي اتصال كوتاه نظير
ترانسفورماتورها، برقگيرها و سيستم هاي شمس برق به راحتي تحت شرايط
شبيه سازي سيستمي روبرو گردند...
تاريخچه توسعه تست هاي مدارشكن
از زمان شروع، مدارشكنها بعنوان عضو لاينفكي از
سيستمهاي قدرت شناخته ميشدند، چرا كه آنها بعنوان ادوات محافظتي عمل
نموده و بر اين اساس نسبت به قطع جريان اتصال كوتاه و موارد مرتبط
اقدام نموده و همچنين از آنها جهت جدا نمودن بخشهاي داراي خطا شبكه
استفاده ميشد. اولين ادوات قطع جريان در ساليان اوليه قرن 20 بوسيله
روش مهندسي خطا و آزمون توسعه يافت. تا آن زمان، توسعه مدارشكن به
ميزان زيادي وابسته به تست و آزمايشات مربوط بدان بوده است. افزايش در
توان قطع محفظه هاي ايجاد كننده وقفه بطور نزديك وابسته به افزايش در
قدرت اتصال كوتاه موجود در ايستگاه آزمايشي بوده است و همچنين ارتقاهاي
بوجود آمده در ادوات سنجش به منظور ثبت دقيق پديده ها در اطراف جريان
صفر، منجر به ايجاد فهم بهتري از فرآيندهاي فيزيكي پيچيده كنتاكت قوس
الكتريكي در طي روال قطع شده است...
مدارهاي تست مستقيم
مدارهاي تست مستقيم ميتوانند يا آنكه بوسيله
ژنراتورهاي اتصال كوتاه طراحي شده خاص يا از طريق شبكه تامين و تغذيه
گردند. يك دياگرام تك- خطه نشان دهنده چارچوب اصلي لابراتوار قدرت،
مجهز به ژنراتورها، ميباشد كه در شكل 2-10 نشان داده شده است. دقيقا
در پشت ژنراتور اتصال كوتاه سه فاز طراحي شده خاص (شكل 4-10)، كليد
اصلي قرار گرفته است (شكل 5-10). كليد اصلي وظيفه قطع جريان اتصال
كوتاه را در حالتي دارد كه يك خطاي آبجكت تست بوجود آمده باشد...
مدارهاي تست سنتزي
افزايش در توانايي
قطع مدارشكنهاي ولتاژ بالا اين امر را لازم مينمايد تا نسبت به سرمايه
گذاري مقادير بودجه بيشتر در لابراتوارهاي قدرت اقدام نماييم. به منظور
افزايش توان لابراتوار قدرت، تنها افزايش تعداد ژنراتورها و
ترانسفورماتورها بسادگي بعنوان يك روال چندان اقتصادي و حتي عملي بشمار
نميآيد، چرا كه روال افزايش محدوده اسمي اتصال كوتاه مدارشكنها از
زماني كه
SF6 بعنوان رسانه اطفا معرفي شده است بسرعت پايان يافته است...
تست خطاي خط- اتصال كوتاه
به هنگاميكه يك خطا روي ميدهد، بر روي خط
انتقال اورهد، چندين صدمتر تا چندين كليومتر از ترمينالهاي مدارشكن
ولتاژ بالا، ما اين خطا را به نام خطاي اتصال خط – اتصال كوتاه
ميناميم ( فصل 5، سوئيچينگ حالات گذاريي). قطع يك خطاي خط اتصال كوتاه
تنش گرمايي بالايي را بر روي كانال قوس الكتريكي در اولين چند
ميكروثانيه پس از قطع جريان بجاي خواهد گذاشت، چرا كه امواج
الكترومغناطيسي كه از اتصال كوتاه به سمت ترمينالهاي مدارشكن جريان
مييابند...
اندازه گيري جريانهاي گذرا و ولتاژها
اندازه گيري نقش
مهميرا در عمليات مهندسي برق بازي مينمايد. در حقيقت، دانش و اطلاعات
ما در زمينه پديده هاي الكترومغناطيسي براساس تجارب و برآوردهاي دقيق
ميباشد. قوانين فيزيكي داراي ريشه هاي خاص خود در مشاهدات بوجود آمده
بوسيله Oerstedt ،
Ampere، Faraday و Maxwell بين سالهاي 1820 تا 1870 داشته است...
مبدلهاي براي اندازه گيري هاي جريان
اندازه
گيري دقيق جريانهاي گذرا، كه در طي تواليهاي سوئيچينگ در پست هاي
انتقال نيروي ولتاژ بالا و يا در طي روال تست در لابراتوار قدرت روي
ميدهد را ميتوان با استفاده از شنتهاي هممحور يا كواكسيال انجام داد
(شكل 23-10). جريانهاي كه ميبايست اندازه گيري شوند در محدوده آمپر تا
كيلوآمپر ميباشند و فركانس سيگنالها داراي يك پهناي باند از DC تا
مگاهرتز ميباشد. شنتهاي هممحور چندين مزيت را ارائه مينمايد...
مبدلهايي براي اندازه گيريهاي ولتاژ
براي اندازه گيري ولتاژهاي بالا با پتانسيلهاي
بالا، لازم است تا نسبت به تحصيل سيگنال اندازه گيري با ميزان قابل
ملاحظه اي از دامنه كوچكتر و در پتانسيل زمين اقدام نمود. در غير اين
صورت، ادوات اندازه گيري صدمه خواهند ديد. بواسطه منحني مشخصه فركانس
بد آنها ترانسفورماتورهاي ولتاژ براي اندازه گيري ولتاژهاي گذرا مناسب
نيستند...
آماده سازي موارد مرتبط به اندازه گيري براي
اندازه گيري جريان و ولتاژهاي گذرا
اندازه گيري
ولتاژهاي گذرا و جريانها در يك محل يا در يك لابراتوار قدرت معمولا
بوسيله تداخل الكترومغناطيسي (EMI)
محقق ميشود. ميدانهاي الكترومغناطيسي به ركوردرهاي پوششدار ناقص
نفوذ نموده و باعث القاي نويز بصورت مستقيم به تقويتكنندهها مدارهاي
الكترونيكي مرتبط ميشوند . فيلدهاي مغناطيسي و الكتريكي شبه- استاتيك
به الياف شبكه كابلهاي كواكسيال نفوذ ميكنند. ميدانهاي الكتريكي
القايي مستقيم، از طريق پيوست خازني، ولتاژها بر روي سيم مركزي و
جريانهاي محافظ كابل بوجود آورنده نويز اضافه از طريق امپدانس پيوست يا
امپدانس انتقال يك كابل هم محور ميباشند...
|
